化工原理 第三节 吸收（或脱吸）塔的计算上.ppt
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Department of Chemical Engineering CTGU Lai Qingke第三节第三节 吸收（或脱吸）塔的计算吸收（或脱吸）塔的计算重点讨论连续操作的填料塔重点讨论连续操作的填料塔计算内容包括塔高计算内容包括塔高h h、塔径、塔径D D和吸收剂用量和吸收剂用量L LS S讨论对象板式塔填料塔精馏章节讨论研究对象 9-5 9-5 物料衡算物料衡算溶剂用量、出塔溶液浓度、气液组成关系等的确定溶剂用量、出塔溶液浓度、气液组成关系等的确定物料衡算物料衡算Department of Chemical Engineering CTGU Lai Qingke一、总物料衡算一、总物料衡算Gb,ybLb,xbLa,xaGa,yaG,yL,x逆流吸收塔的物料衡算稳态逆流稳态逆流参数：参数：GGa a、、GGb b；；L La a、、L Lb b；；GG、、 L(kmol/mL(kmol/m2 2· ·s) s)；；y ya a、、y yb b(kmol(A)/kmol(kmol(A)/kmol (A+B)) (A+B))；；x xa a、、x xb b(kmol(A)/kmol(kmol(A)/kmol (A+S)) (A+S))；；x x、、y y。
气气y y、、GG液液x x 、、L L如何衡算？如何衡算？吸收剂和惰性气体的量吸收剂和惰性气体的量GGB B、、L LS S ；比摩尔分率比摩尔分率对于对于A A组分有：组分有：找一固定量找一固定量Department of Chemical Engineering CTGU Lai Qingke式中各量的计算：式中各量的计算：吸收率（回收率）：吸收率（回收率）： 混合气体溶质混合气体溶质A A被吸收的百分率被吸收的百分率η η总物料衡算只是表达了进出口塔气液组成的关系总物料衡算只是表达了进出口塔气液组成的关系对于塔内任一截面气液组成关系对于塔内任一截面气液组成关系？？局部衡算（对任一截面上衡算）局部衡算（对任一截面上衡算）一般以塔顶为基准一般以塔顶为基准操作线方程操作线方程Department of Chemical Engineering CTGU Lai Qingke二、吸收塔操作线方程与操作线二、吸收塔操作线方程与操作线或或对于塔顶对于塔顶对于塔底对于塔底或或逆流吸收塔的逆流吸收塔的 操作线方程式操作线方程式代表吸收塔的任意截面上气、液相浓度之间的关系。
代表吸收塔的任意截面上气、液相浓度之间的关系Department of Chemical Engineering CTGU Lai Qingke稳态稳态L LS S、、X Xb b、、GGB B、、Y Yb b为定值为定值操作线方程式操作线方程式在在XYXY坐标中应为直线坐标中应为直线直线直线ABABYYbY* XYaYXXaXbX*Xb*ABOEPQR斜率斜率L LS S/G/GB B应过点应过点B(XB(Xb b,Y,Yb b) )；；A(XA(Xa a,Y,Ya a) )必要条件：必要条件：稳定状况下的连续操作稳定状况下的连续操作操作线操作线Department of Chemical Engineering CTGU Lai Qingke三、吸收剂用量确定三、吸收剂用量确定YYbY* XYaYXXaXbX*Xb*ABOEPB1CQR曾讲过，能耗曾讲过，能耗 ，操作费，操作费 L LS S但受溶解度的限制，但受溶解度的限制，L LS S不可能太小不可能太小如何合理选取如何合理选取L LS S？？通过操作线与平衡线的关联决定通过操作线与平衡线的关联决定A A为定点，为定点，B B点变化点变化L LS S变化，变化，L LS S/G/GB B变变L LS S不可能不可能L LS S X Xb b L LS S/G/GB B 推动力推动力 填料塔高度填料塔高度 塔高塔高 L LS Sminmin C C点点 推动力为〇推动力为〇最小液气比（最小液气比（L LS S/G/GB B））minmin(LS/GB) min图解法求(L(LS S/ /GGB B) )minminDepartment of Chemical Engineering CTGU Lai Qingke计算式法计算计算式法计算( (L LS S/ /GGB B) )minmin：：注意：这里注意：这里M≈mM≈m设计时：设计时：1.1~1.5即：即：(1.1~1.5)YYbBB’OEYaXaXbXb*A特殊情况特殊情况Department of Chemical Engineering CTGU Lai Qingke用摩尔分率表示的操作线方程：用摩尔分率表示的操作线方程：非直线，为双曲线非直线，为双曲线低浓度气体低浓度气体y yb b<1 <1 近似处理近似处理 直线直线或者，对于低浓度气体有：或者，对于低浓度气体有：或或直线直线说明两点：（说明两点：（1 1）以）以x xa a、、y ya a表示误差小些，较好；表示误差小些，较好；（（2 2）用塔底的（）用塔底的（L/GL/G））b b的近似性好。
的近似性好Department of Chemical Engineering CTGU Lai Qingke？！？！[补例] 在逆流吸收塔中，用洗油吸收焦炉气中的芳烃吸收塔压强为105kPa ，温 度为300K ，焦炉气流量为1000m3/h ，其中所含芳烃组成为0.02（摩尔分率,下同） ，吸收率为95%，进塔洗油中所含芳烃组成为0.005若取吸收剂用量为最小用量 的1.5倍，试求进入塔顶的洗油摩尔流量及出塔吸收液组成操作条件下气液平 衡关系为Y*=0.125X ）解：进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为解：进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为进塔气体中芳烃的摩尔比 出塔气体中芳烃的摩尔比 进塔洗油中芳烃摩尔比 Department of Chemical Engineering CTGU Lai QingkeLB为每小时进塔纯溶剂用量由于入塔洗油中含有少量芳烃，则每小时入塔的洗 油量应为Department of Chemical Engineering CTGU Lai Qingke9-6 9-6 填料层高度填料层高度（对低浓度气体的计算）（对低浓度气体的计算）为什么为什么要计算填料层高度要计算填料层高度？？目的：目的： 保证其中有效气液接触面积能满足传质任务。
保证其中有效气液接触面积能满足传质任务 怎样算怎样算h ho o？？D D塔径塔径单位体积有效传质面积单位体积有效传质面积吸收速率方程式吸收速率方程式推动力推动力相平衡关系相平衡关系传质所需的面积（为完成一任务）传质所需的面积（为完成一任务）总是实际浓度与某种平衡浓度的差额总是实际浓度与某种平衡浓度的差额 (x*-x)(x*-x)或或( (y-yy-y*)*)物料衡算（吸收负荷）（任务）物料衡算（吸收负荷）（任务）Department of Chemical Engineering CTGU Lai Qingke所以填料层高度的计算将涉及到物料衡算、传质速率与相平衡三种关系式的应用所以填料层高度的计算将涉及到物料衡算、传质速率与相平衡三种关系式的应用只适合于只适合于描述稳态操作的吸收塔内任一横截面上的描述稳态操作的吸收塔内任一横截面上的 速率关系速率关系，而不能直接用来描述全塔的吸收速率而不能直接用来描述全塔的吸收速率 塔内各界面上的吸收速率并不相同塔内各界面上的吸收速率并不相同但是：但是：hodhhy+dy Gx+dx LG,yG,yaL,xL,xaG,ybL,xbA A（气液接触面积）难于测定（气液接触面积）难于测定另外：另外：为此考虑：为此考虑：微元填料层高度微元填料层高度dhdh微元体积微元体积Ω Ωdhdh相界面面积相界面面积a aΩ Ωdhdh气相传入到液相的溶质量为气相传入到液相的溶质量为N NA Aa aΩ Ωdhdh单位塔截面的溶质量为单位塔截面的溶质量为N NA Aa aΩ Ωdhdh物料衡算物料衡算Department of Chemical Engineering CTGU Lai Qingke物料衡算：（低浓度气体，物料衡算：（低浓度气体，dhdh内）内）积分积分h ho o又又低浓度气体气相传质方程气相传质方程液相总传质方程液相总传质方程液相传质方程液相传质方程可用 X，Y可用可用X X，，Y Y a 很难测定 与吸收系数作为一整体，与吸收系数作为一整体， 称为称为“ “体积吸收系数体积吸收系数” ” KKy ya a——推动力为一个单位时推动力为一个单位时 单位时间单位体积填料层单位时间单位体积填料层 吸收的溶质量吸收的溶质量求求h ho o求定积分求定积分Department of Chemical Engineering CTGU Lai Qingke一、平衡线为直线（亨利定律）一、平衡线为直线（亨利定律）（一）、对数平均推动力法（一）、对数平均推动力法yxABOEP R B’QA’ΔxbΔxΔxaΔybΔyΔya两线均为直线的情况两线均为直线的情况推动力推动力ΔyΔy= =y-yy-y* *、、Δ Δx=xx=x* *-x-x为为y y或或x x的直线的直线 函数于是，于是，h ho o计算式的积分项计算式的积分项令：令：Department of Chemical Engineering CTGU Lai Qingke同理：同理：可用Ｘ可用Ｘ 、Ｙ、Ｙ注意注意式中式中Δy Δy imim、、Δ Δx ximim、、 Δ Δx xmm的求法的求法ΔyΔyiΔxΔxiyxABOER B’A’ΔxbΔybΔyib。
