化工原理第五章(吸收塔的计算)ppt课件
合集下载
化工原理吸收教学课件PPT
5.1.1 化工生产中的传质过程
一、均相物系的分离
均相混合物的分离，首先要设法制造另外一个相，
使得物质从一个相转移到另外一相。
根据不同组分
某种过程
均相物系
两相物系
在各相中物性 的差异，使某
组分从一相向
实现均相物系的分离
另一相转移： 相际传质过程
相际传质过程
均相物系分离
相际传质过程的推动力：浓度差
5
分离
均 相 混 合 物 非 均 相 混 合 物
动量传递 三传 热量传递
质量传递
-----在浓度差、温度差、压 力差等推动力作用下，物质从 一处向另一处的转移过程。包 括相内传质和相际传质两类。
利用某种性质差异
方法 加 加入 入能 另量 外一种分 物离 质剂 作为 加场，如浓度场、电 温场 度、磁场
4
13
5.1.7 吸收操作的分类
按被吸收 组分数目
单组分吸收
多组分吸收√ 气体混合物 液体
气体 吸收
按吸收有无 化学反应
按溶质组 成的高低
按吸收的 温度变化
物理吸收
化学吸收√
低浓度吸收
高浓度吸收√
等温吸收
非等温吸√收
溶质A S
惰性组分B 吸收剂
相界面
本章只讨论单组分、低浓度、等温、物理吸收过程 的有关原理和计算。
ExA p*A
y*Ap*A/ pxAE/ p
p*A ExA
∴
mE p
y*A mxA
26
在低浓度气体吸收计算中，通常采用基准不变
的比摩尔分数Y( 或 X)表示组成。
由yA*mxA
得
YA* 1YA*
mX*A 1 X*A
化工原理吸收塔的计算
填料层高度＝传质单元高度×传质单元数
（1）传质单元数（以NOG为例）
•定义：N OG
N OG
Y1
dY Y Y
*
Y2
气相总传质单元数
气相组成变化 平均传质推动力
Y1
dY Y Y
*
Y1 Y2 (Y Y ) m
*
Y2
• 传质单元数的意义： 反映了取得一定吸收效果的难易程度。
第四节
吸收塔的计算
吸收塔的计算内容：
• 设计型：流向、流程、吸收剂用量、吸收剂
浓度、塔高、塔径。
• 操作型：核算、操作条件与吸收结果的关系。
• 计算依据：物料恒算、相平衡、吸收速率方程。
一、物料衡算与操作线方程
虚框范围内，对溶质作物料衡算：
LX GY2 LX 2 GY L G Y Y Y2 X X2 L G X (Y2 L G
* mG Y1 Y2 mG ln 1 * mG L Y2 Y2 L 1 L
S
mG L
—解吸因数（脱吸因数）
影响NOG的因素：
L、G、m、X2、Y1、Y2
(1) L、G、m
L , G , m m不变, L G 推动力Ym N OG m 平衡线斜率 远离操作线 推动力Ym N OG L mG N OG
当所要求的(Y1-Y2)为一定值时，平均吸收推动力(YY*)m越大，NOG就越小，所需的填料层高度就越小。
（2）传质单元高度
•定义： H OG
G K ya
气相总传质单元高度，m。
•传质单元高度的意义:
完成一个传质单元分离效果所需的填料层高度，
（1）传质单元数（以NOG为例）
•定义：N OG
N OG
Y1
dY Y Y
*
Y2
气相总传质单元数
气相组成变化 平均传质推动力
Y1
dY Y Y
*
Y1 Y2 (Y Y ) m
*
Y2
• 传质单元数的意义： 反映了取得一定吸收效果的难易程度。
第四节
吸收塔的计算
吸收塔的计算内容：
• 设计型：流向、流程、吸收剂用量、吸收剂
浓度、塔高、塔径。
• 操作型：核算、操作条件与吸收结果的关系。
• 计算依据：物料恒算、相平衡、吸收速率方程。
一、物料衡算与操作线方程
虚框范围内，对溶质作物料衡算：
LX GY2 LX 2 GY L G Y Y Y2 X X2 L G X (Y2 L G
* mG Y1 Y2 mG ln 1 * mG L Y2 Y2 L 1 L
S
mG L
—解吸因数（脱吸因数）
影响NOG的因素：
L、G、m、X2、Y1、Y2
(1) L、G、m
L , G , m m不变, L G 推动力Ym N OG m 平衡线斜率 远离操作线 推动力Ym N OG L mG N OG
当所要求的(Y1-Y2)为一定值时，平均吸收推动力(YY*)m越大，NOG就越小，所需的填料层高度就越小。
（2）传质单元高度
•定义： H OG
G K ya
气相总传质单元高度，m。
•传质单元高度的意义:
完成一个传质单元分离效果所需的填料层高度，
《化工原理吸收》课件
02 模拟方法可以预测不同操作条件下的吸收效果， 以及优化吸收设备的结构和操作参数。
03 常用的模拟方法包括物理模型模拟、数学模型模 拟和实验模拟等。
吸收过程的优化策略
01
吸收过程的优化策略是通过调整操作条件和设备参数
来提高吸收效果的方法。
02
优化策略通常包括选择合适的吸收剂、优化操作条件
、改进设备结构和操作参数等。
增加流速可以提高溶质的 传递速率，但同时会增加 设备的投资和能耗。
04
吸收设备与流程
吸收设备的类型与特点
填料塔
结构简单，易于制造， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
板式塔
传质效率高，处理能力 大，适用于气体流量较 大、溶液组成较高的情
况。
喷射器
结构简单，操作方便， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
THANK YOU
感谢各位观看
溶解度与相平衡的关系
物质在气液两相中的溶解度差异是吸收过程得以进行的驱动力。
亨利定律与相平衡
亨利定律：气体在液体中的溶解度与该气体在气液界 面上的分压成正比。
输标02入题
亨利定律的数学表达式：(Henry's Law)：(c = kP)
01
03
亨利定律的应用：通过测量气体的溶解度和气液界面 上的分压，可以计算出亨利常数，进而了解物质在特
03
优化策略的目标是提高吸收效果、降低能耗和减少环
境污染等。
06
吸收的实际应用
工业废气的处理
工业废气处理
吸收法可用于处理工业生产过程中产生的废气，如硫氧化物 、氮氧化物等有害气体。通过吸收剂的吸收作用，将有害气 体转化为无害或低害物质，达到净化废气的目的。
03 常用的模拟方法包括物理模型模拟、数学模型模 拟和实验模拟等。
吸收过程的优化策略
01
吸收过程的优化策略是通过调整操作条件和设备参数
来提高吸收效果的方法。
02
优化策略通常包括选择合适的吸收剂、优化操作条件
、改进设备结构和操作参数等。
增加流速可以提高溶质的 传递速率，但同时会增加 设备的投资和能耗。
04
吸收设备与流程
吸收设备的类型与特点
填料塔
结构简单，易于制造， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
板式塔
传质效率高，处理能力 大，适用于气体流量较 大、溶液组成较高的情
况。
喷射器
结构简单，操作方便， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
THANK YOU
感谢各位观看
溶解度与相平衡的关系
物质在气液两相中的溶解度差异是吸收过程得以进行的驱动力。
亨利定律与相平衡
亨利定律：气体在液体中的溶解度与该气体在气液界 面上的分压成正比。
输标02入题
亨利定律的数学表达式：(Henry's Law)：(c = kP)
01
03
亨利定律的应用：通过测量气体的溶解度和气液界面 上的分压，可以计算出亨利常数，进而了解物质在特
03
优化策略的目标是提高吸收效果、降低能耗和减少环
境污染等。
06
吸收的实际应用
工业废气的处理
工业废气处理
吸收法可用于处理工业生产过程中产生的废气，如硫氧化物 、氮氧化物等有害气体。通过吸收剂的吸收作用，将有害气 体转化为无害或低害物质，达到净化废气的目的。
化工原理-吸收5
设计型和操作型计算的依据： 气液平衡关系 吸收速率方程 物料恒算
5．5．1.物料衡算和操作线方程
1．物料衡算 定态逆流吸收塔的气液流率和组成如图5-19所 示，图中符号定义如下： V——单位时间通过任一塔截面 惰性气体的量，kmol/s；
V, Y2 L, X2
L——单位时间通过任一塔截面 的纯吸收剂的量，kmol/s；
体积传质系数的物理意义：
在单位推动力下，单位时间，单位体积 填料层内吸收的溶质量。 注意：
逆流吸收塔内任取mn截面，在截面mn与塔顶 间对溶质A进行物料衡算：
V, Y2 L, X2
VY+LX2=VY2+LX 或
m
V, Y
n
L, X
L L Y X (Y2 X 2 ) V V
（5-81）
V, Y1
L, X1
图 5-20 逆流吸收操作 线推导示意图
若在塔底与塔内任一截面mn间对溶质A作 物料衡算，则得到
注意： L值必须保证操作时，填料表面被液体 充分润湿，即保证单位塔截面上单位时间内 流下的液体量不得小于某一最低允许值。
4、最小液气比的计算： （1）图解法： 最小液气比可根据物料衡算采用图解法求 得，当平衡曲线符合图5-24所示的情况时，
Y1 Y2 L * V min X 1 X 2
5.5. 吸收塔的计算
5.5.1. 物料衡算与操作线方程 5.5.2. 吸收剂用量与最小液气比 5.5.3. 吸收塔填料层高度的计算 5.5.4. 吸收塔理论级数的计算 5.5.5. 吸收塔塔径的计算 5.5.6. 吸收塔的设计型计算
5.5.7. 吸收塔的操作型计算
5.5.8. 强化吸收过程的措施
本节教学要求
化工原理吸收塔的计算共25页PPT
Y
* 2
Y
* 2
mG L
S mG —解吸因数（脱吸因数）
L
影响NOG的因素： L、G、m、X2、Y1、Y2
(1) L、G、m
L
, G
, m
L mG
N OG
m不变, L 操作线斜率 远离平衡线 G
推动力Ym NOG m 平衡线斜率 远离操作线
推动力Ym NOG
(2) X2、Y1、Y2
填料层高度＝传质单元高度×传质单元数
（1）传质单元数（以NOG为例）
•定义：NOG
Y1 dY Y2 YY*
气相总传质单元数
NO
G
Y1 d Y Y2YY*
(YY1YY*2)m平 气均 相传 组质 成推 变
• 传质单元数的意义：
反映了取得一定吸收效果的难易程度。
当所要求的(Y1-Y2)为一定值时，平均吸收推动力(YY*)m越大，NOG就越小，所需的填料层高度就越小。
化工原理吸收塔的计算
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
当 Y 1或 Y 2 Y Y 1 2 m m2 2X X N O G
当X2增大：
操作线下移，吸收推动 力减小，达到同样的吸 收效果，NOG加大。
【例4-1】空气和氨的混合气体在直径为0.8m的填料吸收 塔中用清水吸收其中的氨 。已知送入的空气量为 1390 kg/h，混合气体中氨的分压为1.33kPa，经过吸收后混合 气中有99.5％的氨被吸收下来。操作温度为20℃，压力为 101.325kPa。在操作条件下，平衡关系为Y*＝0.75X。若 吸收剂（水）用量为52kmol/h。已知氨的气相体积吸收 总系数KYa＝314 kmol/(m3h)。试求所需填料层高度。
化工原理第三版第五章吸收精品PPT课件
E小的，溶解度大，易溶气体
3）E的来源：实验测得；查手册
15
（二）亨利定律其它形式
1）pA*
cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa）
cA——摩尔浓度，kmol/m3；
H与E的关系：
p
* A
cA H
c c
c H
x
E c H
16
c
S
M L M S (1 x) M A x M S
（一）亨利定律
总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方 气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔 分数成正比，其比例系数为亨利系数。
pA* Ex
14
p
* A
——溶质在气相中的平衡分压，kPa；
x——溶质在液相中的摩尔分数；
E——亨利常数，单位同压强单位。
讨论： 1）E的影响因素：溶质、溶剂、T
物系一定，T E 2）E大的，溶解度小，难溶气体
D'c kL zLcBm
液相传质速率方程有以下几种形式：
N A kL (cAi cAL ) NA kx (xi x)
45
kL——以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s·kmol/m3）；
k x——以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s）；
（1）分离混合气体以获得一定的组分。
（2）除去有害组分以净化或精制气体。 （3）制备某种气体的溶液。 （4）工业废气的治理。 吸收的依据 混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。
3
二、吸收过程与设备
4
脱苯煤气 含苯煤气
冷却器 加热器
洗油 吸收与解吸流程
苯 水 过热蒸汽
5
3）E的来源：实验测得；查手册
15
（二）亨利定律其它形式
1）pA*
cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa）
cA——摩尔浓度，kmol/m3；
H与E的关系：
p
* A
cA H
c c
c H
x
E c H
16
c
S
M L M S (1 x) M A x M S
（一）亨利定律
总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方 气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔 分数成正比，其比例系数为亨利系数。
pA* Ex
14
p
* A
——溶质在气相中的平衡分压，kPa；
x——溶质在液相中的摩尔分数；
E——亨利常数，单位同压强单位。
讨论： 1）E的影响因素：溶质、溶剂、T
物系一定，T E 2）E大的，溶解度小，难溶气体
D'c kL zLcBm
液相传质速率方程有以下几种形式：
N A kL (cAi cAL ) NA kx (xi x)
45
kL——以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s·kmol/m3）；
k x——以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s）；
（1）分离混合气体以获得一定的组分。
（2）除去有害组分以净化或精制气体。 （3）制备某种气体的溶液。 （4）工业废气的治理。 吸收的依据 混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。
3
二、吸收过程与设备
4
脱苯煤气 含苯煤气
冷却器 加热器
洗油 吸收与解吸流程
苯 水 过热蒸汽
5
化工原理第四版课件(第五章吸收)
第五章：吸收 概述气液相平衡吸收过程的传质速率吸收塔的计算填料塔第一节：概述一、吸收吸收的定义：吸收是利用气态均相混合物中各组分在吸收剂中溶解度的差异来实现分离的单元操作。
吸收的目的：I.回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品II.除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理III.除去工业放空尾气中的有害气体，以免环境污染。
二、工业吸收了解工业生产中吸收及解吸过程、所需条件和典型设备例子工业上从合成氨原料混合气体中回收CO2乙醇胺脱硫法•需要解决的问题1.选择合适的溶剂2.提供适当的传质设备3.溶剂的再生三、溶剂的选择1.对溶质较大的溶解度；2.良好的选择性；3.温度变化的敏感性；4.蒸汽压要低；5.良好的化学稳定性；6.较低的黏度且不易生泡；7.廉价、无毒、易得、不易燃烧等经济和安全条件。
四、吸收的分类按有无化学反应：物理吸收和化学吸收按溶质气体的浓度：低浓度和高浓度吸收按溶质气体组分的数目：单组分和多组分吸收按有无热效应：等温和非等温吸收本章只讨论低浓度、单组分、等温的物理吸收过程。
五、吸收操作的经济性（费用）气液两相流经设备的能量损耗；溶剂的挥发及变质损失；溶剂的再生费用。
√六、吸收设备第二节：气液相平衡一、平衡溶解度恒温、恒压下，相互接触的气液两相的浓度不变时，气液两相之间的浓度关系。
气液两相组成的浓度分别用物质的摩尔分数来表示，即y= n i /Σn y 、x= n i /Σn x：气液两相中惰性组分的量不变,溶质与惰性组分摩尔比。
yy Y −=1xx X −=11.气体的溶解度气体在溶液中的溶解平衡是一个动态平衡，该平衡的存在是有条件的；平衡时气相中溶质的分压——平衡分压（或饱和分压），液相中溶质的浓度——平衡浓度（或饱和浓度），也即是气体在溶液中的溶解度；气体的溶解度是一定条件下吸收进行的极限程度；温度和压力对吸收操作有重要的影响；加压和降温对吸收有利；升温和降压对解吸有利。
化工原理课件第五章 吸收
η=
被吸收的溶质量 进塔气体的溶质量
Y1 Y 2 Y1
Y2=Y1(1-η)
qn,v Y1 Y2 条件所规定
X2 一般为吸收工艺
qn ,l ,m qn,v
Y1 Y2 X1* X 2
Y1 Y2
Y1 m
X
2
qn,l=（1.1～1.5）qn,l,m
2020/7/16
16
5-14 填料层高度的计算
溶解度随温度和溶质气体的分压不同而不同，平衡时溶质在 气相中的分压称为平衡分压。溶质组分在两相中的组成服从 相平衡关系。
加压和降温有利于吸收操作，反之，升温和减压对解吸有利。 但加压、减压费用太高一般不采用。
2020/7/16
6
５－２ 亨利定律
亨利定律
当总压不高（一般小于500KPa）时，在一定温度下，稀溶液上 方气相中溶质的平衡分压与其在液相中的浓度之间存在着如下 的关系：
一、 填料层高度的基本计算式
填料层高度计算涉及物料衡算、传质 速率和相平衡关系。我们前面介绍的 所有传质速率方程都适用于稳定操作 的吸收塔中的"某一横截面",而不能用 于全塔。
该微元内，吸收质的传递量dG为：
dG qn,vdY qn,ldX
由吸收速率方程可知，该微元内，气相
和液相吸收质的变化量dG为：
在相内（气相或液相）传质方式包括分子扩散和湍流扩散。
分子扩散：当流体内部某一组分存在浓度差时，因微观的分 子热运动使组分从浓度高处传递到较低处，这种现象称为分 子扩散。
湍流扩散：当流体流动或搅拌时，由于流体质点的宏观运动
（湍流），使组分从浓度高处向低处移动，这种现象称为湍
流扩散。在湍流状态下，流体内部产生旋涡，故又称为涡流
化工原理第五章-气体吸收第节(PPT 精品)
积分数为9%，要求SO2的回收率为90%。若吸收剂用量
为理论最小用量的1.2倍，试计算：（1）吸收剂用量及塔 底吸收液的组成X1；（2）当用含SO2 0.0003（摩尔比）
的水溶液作吸收剂时，保持SO2回收率不变，吸收剂用量
为多少？塔底吸收液的组成？ 解： y1 0.09 进塔气体中 SO2的组成为 Y1 0.099 1 - y1 1 - 0.09 出塔气体中 SO2的组成为 Y2 Y （ 1 1 - ) 0.099(1 - 0.9) 0.0099
第5章 气体吸收
5.5.1 物料衡算与操作线方程 5.5.2 吸收剂用量的确定 5.5.3 塔径的计算 5.5.4 填料层高度的计算 5.5.5 高浓度气体的吸收 5.5.6 解吸过程及其计算
5.5 吸收塔的计算
2019/1/25
吸收塔的设计计算，一般的已知条件是： 1 ） 气 体 混合 物 中 溶质 A 的 组 成（ mol 分率）以及流量 kmol/(m2.s) 2）吸收剂的种类及T、P下的相平衡关系； 3）出塔的气体组成 需要计算： 1）吸收剂的用量kmol/(m2.s)； 2）塔的工艺尺寸，塔径和填料层高度
2019/1/25
L L Y X (Y1 X 1 ) V V
——逆流吸收塔操作线方程
在m—n截面与塔顶截面之间作组分A的衡算
VY LX 2 VY2 LX
L L Y X (Y2 X 2 ) V V
——逆流吸收塔操作线方程
2019/1/25
说明：
（1）定态连续操作时，若L、V一
单位时间内由气相转入液相的
A的物质量为：
dGA VdY LdX
dGA N AdA N A (adZ )
优秀工程类本科课件《化工原理》第5章 气体吸收
L
x1,m a x
x1*
y1 m
（三）确定过程的推动力
V，y1
L，x1
吸收过程推动力的表达式:
y - y* 或 x* - x
18
第三节 吸收过程的传质速率
一、 分子扩散与菲克定律 二、 等摩尔逆向扩散 三、 组分A通过静止组分B的扩散 四、 分子扩散系数 五、 单相内对流传质 六、 两相间的双模理论 七、 总传质速率方程
24
J A ,e
De
dcA dz
J A ,e——涡流扩散速率，kmol/(m2·s)；
De ——涡流扩散系数，m2/s。
注意：涡流扩散系数与分子扩散系数不同，不是物性 常数，其值与流体流动状态及所处的位置有关.
总扩散通量：
JA
(D
De
)
dcA dz
25
（一）单相内对流传质的有效膜模型
单内对流传质过程
6
第二节 气液相平衡
一、 平衡溶解度 二、 亨利定律 三、 气液相平衡关系在吸收中的应用
7
一、平衡溶解度
平衡状态：一定压力和温度，一定量的吸收 剂与混合气体充分接触，气相中的溶质 向溶剂中转移，长时间充分接触后，液 相中溶质组分的浓度不再增加，此时气 液两相达到平衡。
饱和浓度：平衡时溶质在液相中的浓度。
热流体
T TW
zT
冷流体
tW t
zt
气相
液相
pAG G
pAi cAi cAL
zG zL
26
1）靠近相界面处层流内层：传质机理仅为分 子扩散，溶质A的浓度梯度较大，pA随z的 变化较陡。
2）湍流主体：涡流扩散远远大于分子扩散， 溶质浓度均一化，pA随z的变化近似为水 平线。
化工原理第五章(吸收塔的计算)
2020/4/3
【解】已知 y1＝0.09 η＝95％＝0.95
∴
Y1
y1 1 y1
0.09 1 0.09
0.099
Y2＝(1－η)Y1＝(1－0.95)×0.099＝0.00495
据 Y*＝31.13X 知： m＝31.13
据
L (G )min
Y1 Y2 Y1 / m X 2
∴
L
0.099 0.00495
2020/4/3
2、填料层高度的基本计算式 【计算依据】 （1）物料衡算式； （2）传质速率方程式。 【操作特点】在填料塔内任一截面上的吸收的推动 力（Y－Y*）均沿塔高连续变化，所以不同截面上 的传质速率各不相同。 【处理方法】不能对全塔进行计算，只可首先对一 微分段计算，得到微分式，然后得到积分式运用于 全塔。
质的摩尔比。
物料衡算示意图
逆流吸收操作线推导示意图
2020/4/3
【假设】溶剂不挥发，惰性气体不溶于溶剂（即操作
过程中L、G为常数）。以单位时间为基准，在全塔
范围内，对溶质A作物料衡算得： G, Y2
L, X2
GY1 LX2 GY2 LX1
（进入量＝引出量）
或 G(Y1 Y2 ) L(X1 X2 )
2020/4/3
Y Y1 Y Y2 Y*
0
2020/4/3
NA KY (Y Y *) NA KX ( X * X )
Y=f(X)
吸收推动力 X*－X
吸收推动力 Y－Y*
X2
X
X1
X*
X
吸收推动力
二、吸收剂用量与最小液气比
1、最小液气比 【定义】对于一定的分离任务、操作条件和吸收物 系，当塔内某截面吸收推动力为零时（气液两相平 衡Y－Y*＝0），达到分离要求所需塔高为无穷大时 的液气比称为最小液气比，以（L/G）min表示。
【解】已知 y1＝0.09 η＝95％＝0.95
∴
Y1
y1 1 y1
0.09 1 0.09
0.099
Y2＝(1－η)Y1＝(1－0.95)×0.099＝0.00495
据 Y*＝31.13X 知： m＝31.13
据
L (G )min
Y1 Y2 Y1 / m X 2
∴
L
0.099 0.00495
2020/4/3
2、填料层高度的基本计算式 【计算依据】 （1）物料衡算式； （2）传质速率方程式。 【操作特点】在填料塔内任一截面上的吸收的推动 力（Y－Y*）均沿塔高连续变化，所以不同截面上 的传质速率各不相同。 【处理方法】不能对全塔进行计算，只可首先对一 微分段计算，得到微分式，然后得到积分式运用于 全塔。
质的摩尔比。
物料衡算示意图
逆流吸收操作线推导示意图
2020/4/3
【假设】溶剂不挥发，惰性气体不溶于溶剂（即操作
过程中L、G为常数）。以单位时间为基准，在全塔
范围内，对溶质A作物料衡算得： G, Y2
L, X2
GY1 LX2 GY2 LX1
（进入量＝引出量）
或 G(Y1 Y2 ) L(X1 X2 )
2020/4/3
Y Y1 Y Y2 Y*
0
2020/4/3
NA KY (Y Y *) NA KX ( X * X )
Y=f(X)
吸收推动力 X*－X
吸收推动力 Y－Y*
X2
X
X1
X*
X
吸收推动力
二、吸收剂用量与最小液气比
1、最小液气比 【定义】对于一定的分离任务、操作条件和吸收物 系，当塔内某截面吸收推动力为零时（气液两相平 衡Y－Y*＝0），达到分离要求所需塔高为无穷大时 的液气比称为最小液气比，以（L/G）min表示。
化工原理课件5.5吸收塔的计算
统的平衡关系、塔型及操作条件T、p无关。
返回
北京化工大学化工原理电子课件
4）吸收操作线在平衡线的上方，解吸操作线在平 衡线OE下方。
5）平衡线与操作线共同决定吸收推动力。操作线 离平衡线愈远吸收的推动力愈大；
Y
Y
. B Y* f (X)
K
Y* A
X
X* X
返回
北京化工大学化工原理电子课件
（2）并流吸收
L Y1 Y2 V min X1,max X 2
返回
2．操作液气比
北京化工大学化工原理电子课件
L Y , Z , 设 备 费
V
L Y , Z , 设 备 费 ， 并 不 总 有 效
V
L , 再 生 费
L (1.1 2.0) V
L V min
返回
北京化工大学化工原理电子课件
L
Y1 mX 2 Y2 mX 2
返回
北京化工大学化工原理电子课件
注意：图的适用范围为 Y1 mX2 Y2 mX 2
>20及S<0.75。
讨论：
•
Y1 mX 2 Y2 mX 2
的意义：反映了A吸收率的高低。
m、Y1、X2、S一定时：
Y2
Y1 Y2
mX 2 mX 2
NOG
返回
北京化工大学化工原理电子课件
B Y* f (X)
L
V
Y2 A
X2
X1
X 返回
北京化工大学化工原理电子课件
1）定态，L、V、Y1、X2恒定，操作线在X～Y
坐标上为一直线，斜率为L/V 。 L/V为吸收 操作的液气比；
2）操作线通过塔顶（稀端） A （X2，Y2）及塔底 （浓端） B （X1， Y1）;
返回
北京化工大学化工原理电子课件
4）吸收操作线在平衡线的上方，解吸操作线在平 衡线OE下方。
5）平衡线与操作线共同决定吸收推动力。操作线 离平衡线愈远吸收的推动力愈大；
Y
Y
. B Y* f (X)
K
Y* A
X
X* X
返回
北京化工大学化工原理电子课件
（2）并流吸收
L Y1 Y2 V min X1,max X 2
返回
2．操作液气比
北京化工大学化工原理电子课件
L Y , Z , 设 备 费
V
L Y , Z , 设 备 费 ， 并 不 总 有 效
V
L , 再 生 费
L (1.1 2.0) V
L V min
返回
北京化工大学化工原理电子课件
L
Y1 mX 2 Y2 mX 2
返回
北京化工大学化工原理电子课件
注意：图的适用范围为 Y1 mX2 Y2 mX 2
>20及S<0.75。
讨论：
•
Y1 mX 2 Y2 mX 2
的意义：反映了A吸收率的高低。
m、Y1、X2、S一定时：
Y2
Y1 Y2
mX 2 mX 2
NOG
返回
北京化工大学化工原理电子课件
B Y* f (X)
L
V
Y2 A
X2
X1
X 返回
北京化工大学化工原理电子课件
1）定态，L、V、Y1、X2恒定，操作线在X～Y
坐标上为一直线，斜率为L/V 。 L/V为吸收 操作的液气比；
2）操作线通过塔顶（稀端） A （X2，Y2）及塔底 （浓端） B （X1， Y1）;
化工原理第五章(吸收塔的计算)ppt课件
2020/6/7
.
设备费
L适宜=（1.1~2.0）Lmin
L适宜
L
4、最小液气比的确定
（1）图解法
【方法一】（1）在 X-Y图上分别画出平 衡线与操作线；
（2）根据交点坐标 值计算：
L Gm
in
Y1 X1*
Y2 X2
2020/6/7
.
操作线
平衡线
斜率＝（L/G）min
【方法二】操作线与平衡线相切，则：
算，则得到：
G1 YLX G Y L1X 或 YG LX(Y1G LX1)
G, Y2 L, X2
G, Y
m
n
L, X
【吸收操作线方程式的作用】 表明了塔内任一截面上气相组 成Y与液相组成X之间的关系。
G， Y1 L,X1 逆流吸收操作线推导示意图
2020/6/7
.
【逆流吸收操作线方程的有关讨论的特点】
2020/6/7
.
（2）传质单元数
【定义】
NOG
Y1 dY Y2 YY*
——无因次。
称为气相总传质单元数。
因此，根据传质单元高度与传质单元数的定义， 填料层高度可表示为：
ZNOGHOG
Hd
H——塔高(从A到B，不包括封头、裙
座高)，m；
Z——填料层高．m；
Hf——装置液体再分布器的空间高，m Hf ；
Hd——塔顶空间高(不包括封头部分)，
m，一般取Hd=0.8～1.4m；
Hb——塔底空间高(不包括封头部分)，
m，一般取Hb=1.2～1.5m；
Hb
n——填料层分层数
2020/6/7
2020/6/7
.
大学课件-化工原理-吸收-5
液体
7.9.2 主要塔内件简介
（1） 塔填料 ① 几何特性 ◆ 公称直径 d ，mm ◆ 比表面积 a ，m2/m3 ◆ 空隙率ε ，m3/m3 ◆ 填料因子φ， m-1
② 分类
散堆填料
环形 鞍形 球形
拉西环 鲍尔环
阶梯环 弧鞍（贝鞍） 矩鞍（英特洛克斯） 金属环矩鞍
规整填料
波纹型
丝网波纹 孔板波纹
（3） 球形填料
规整填料 （1） 波纹型规整填料： 苏尔采填料（Sulzer Packing）、网波纹填料、孔板波纹填料 （Mellapak）
(2)格栅型填料
（2） 填料塔附件
支承板
液体
液体分布器
液体体
捕沫器
填料压板 塔壳 填料 填料支承板 液体再分布器 填料压板
填料支承板 气体
液体
(a)莲蓬头式 (c)溢流管式
(b)多孔环管式
液体分布器
液体再分布器
(a)截锥型
(b)“罗赛脱”型
填料支承结构
7.9.3 填料塔的流体力学性能 气体压降
填料塔的流体力学性能
液泛气速 持液量 液、气流体分布
（1）填料层压强降
气体压强降=f（气、液两相流速、物性，填料类型与尺寸等）
隔栅型 格利希隔栅
（1）环形填料 拉西环（Raschig ring） 鲍尔环(Pall ring) 阶梯环(Cascade ring）
（2） 鞍形填料 弧鞍填料，又称贝鞍（Barladdle）填料 矩鞍填料，又称英特洛克斯鞍（Intalox saddle）
金属环矩鞍填料（Intalox Metal Tower Packing）
不同液体喷淋密度L（m3/m2·h）下，单位高度填料层△p~u关系。
7.9.2 主要塔内件简介
（1） 塔填料 ① 几何特性 ◆ 公称直径 d ，mm ◆ 比表面积 a ，m2/m3 ◆ 空隙率ε ，m3/m3 ◆ 填料因子φ， m-1
② 分类
散堆填料
环形 鞍形 球形
拉西环 鲍尔环
阶梯环 弧鞍（贝鞍） 矩鞍（英特洛克斯） 金属环矩鞍
规整填料
波纹型
丝网波纹 孔板波纹
（3） 球形填料
规整填料 （1） 波纹型规整填料： 苏尔采填料（Sulzer Packing）、网波纹填料、孔板波纹填料 （Mellapak）
(2)格栅型填料
（2） 填料塔附件
支承板
液体
液体分布器
液体体
捕沫器
填料压板 塔壳 填料 填料支承板 液体再分布器 填料压板
填料支承板 气体
液体
(a)莲蓬头式 (c)溢流管式
(b)多孔环管式
液体分布器
液体再分布器
(a)截锥型
(b)“罗赛脱”型
填料支承结构
7.9.3 填料塔的流体力学性能 气体压降
填料塔的流体力学性能
液泛气速 持液量 液、气流体分布
（1）填料层压强降
气体压强降=f（气、液两相流速、物性，填料类型与尺寸等）
隔栅型 格利希隔栅
（1）环形填料 拉西环（Raschig ring） 鲍尔环(Pall ring) 阶梯环(Cascade ring）
（2） 鞍形填料 弧鞍填料，又称贝鞍（Barladdle）填料 矩鞍填料，又称英特洛克斯鞍（Intalox saddle）
金属环矩鞍填料（Intalox Metal Tower Packing）
不同液体喷淋密度L（m3/m2·h）下，单位高度填料层△p~u关系。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
用
操作费
2021/3/26
.
设备费
L适宜=（1.1~2.0）Lmin
L适宜
L
17
4、最小液气比的确定
（1）图解法
【方法一】（1）在 X-Y图上分别画出平 衡线与操作线；
（2）根据交点坐标 值计算：
L Gm
in
Y1 X1*
Y2 X2
2021/3/26
.
18
操作线
平衡线
斜率＝（L/G）min
【方法二】操作线与平衡线相切，则：
算，则得到：
G1 YLX G Y L1X
或
L
L
YGX(Y1GX1)
G, Y2 L, X2
G, Y
m
n
L, X
【吸收操作线方程式的作用】 表明了塔内任一截面上气相组 成Y与液相组成X之间的关系。
G， Y1 L,X1 逆流吸收操作线推导示意图
2021/3/26
.
7
【逆流吸收操作线方程的有关讨论的特点】
2021/3/26
.
14
（2）减少吸收剂用量对吸收操作的影响 【设备费用增加】减少吸收剂用量，操作线的斜率变 小，操作线往下压。在此情况下，操作线靠近平衡线 ，吸收的推动力减小，若欲达到一定吸收效果，则所 需的塔高将增大，设备费用会增加。 【操作费用降低 】随着吸收剂用量的减少，吸收后 所获得的吸收液浓度会增大，降低了解吸工段的难度 ；同时吸收剂消耗量也会较少，输送及吸收剂再生等 操作费用减少。
质的摩尔比。
物料衡算示意图
逆流吸收操作线推导示意图
2021/3/26
.
3
【假设】溶剂不挥发，惰性气体不溶于溶剂（即操作
过程中L、G为常数）。以单位时间为基准，在全塔
范围内，对溶质A作物料衡算得： G, Y2
L, X2
G1 Y L2X G2 YL1X
（进入量＝引出量）
或 G (Y 1 Y 2 ) L (X 1 X 2 )
第五章
吸收
第四节 吸收塔的计算
一、物料衡算与操作线方程 二、吸收剂用量的确定 三、填料层高度的计算
2021/3/26
.
1
【吸收塔的计算内容 】 1、设计型计算 （1）吸收塔的塔径； （2）吸收塔的塔高等。 2、操作型计算 （1）吸收剂的用量； （2）吸收液的浓度； （3）在物系、塔设备一定的情况下，对指定的生产 任务，核算塔设备是否合用。
2021/3/26
.
2
一、物料衡算和操作线方程
1、物料衡算 G——单位时间通过任一塔截
G, Y2 L, X2
面惰性气体的量，kmol/s； L——单位时间通过任一塔截 m
G, Y
n
面的纯吸收剂的量，kmol/s；
L, X
Y——任一截面上混合气体中
溶质的摩尔比，
X——任一截面上吸收剂中溶
G， Y1
L, X1
.
13
2、操作液气比对吸收操作的影响 （1）增大吸收剂用量对吸收操作的影响 【设备费用降低 】增大吸收剂用量，操作线的斜率 变大，操作线往上抬。在此情况下，操作线远离平衡 线，吸收的推动力增大，若欲达到一定吸收效果，则 所需的塔高将减小，设备费用会减少。 【操作费用增加 】吸收剂用量增加到一定程度后， 塔高减小的幅度就不显著，而吸收剂消耗量却过大， 造成输送及吸收剂再生等操作费用剧增。
2021/3/26
.
5
2、吸收操作线方程与操作线 逆流吸收塔内任取mn截面，在
截面mn与塔顶间对溶质A进行物 料衡算：
G, Y2 L, X2
G, Y
m
n
GY+LX2=GY2+LX
L, X
或 YG LX(Y2G LX2)
G， Y1 L,X1 逆流吸收操作线推导示意图
2021/3/26
.
6
若在塔底与塔内任一截面mn间对溶质A作物料衡
——全塔的物料衡算式
2021/3/26
.
4
G, Y 1
L, X1
物料衡算示意图
【有关计算】
【吸收液的浓度】
G X1X2L(Y1Y2)
【溶质的回收率】
G, Y2
L, X2
【定义】
被吸收的溶质量
进塔气体中的溶质量
【计算公式】 G(Y1Y2)Y1Y2
G1Y
Y1
Y2Y1(1)
G, Y 1
L, X1
——塔底、塔顶组成与回收率物之料间衡 算的示关意系图
2021/3/26
.
10
Y Y1 Y Y2 Y*
0
2021/3/26
NAKY(YY*) NAKX(X*X)
Y=f(X)
吸收推动力 X*－X
吸收推动力 Y－Y*
X2
X
X1
X*
X
吸收推动力
.
11
二、吸收剂用量与最小液气比
1、最小液气比 【定义】对于一定的分离任务、操作条件和吸收物 系，当塔内某截面吸收推动力为零时（气液两相平 衡Y－Y*＝0），达到分离要求所需塔高为无穷大时 的液气比称为最小液气比，以（L/G）min表示。
（1）过点（X2，Y2）
作平衡线的切线；
Y1
（2）水平线Y＝Y1与切
线相交于点（X1,max，
Y1），则可按下式计
算最小液气比：
Y2
L Y1Y2
2021/3/26
.
15
3、吸收剂用量的确定 【确定原则】应选择适宜的液气比，使设备费和操 作费之和最小。 【确定方法】根据生产实践经验，通常吸收剂用量 为最小用量的1.1～2.0倍，即：
L适宜=（1.1～2.0）Lmin
或 L （ 1.1~2.0） L
G适宜
Gmin
2021/3/26
.
16
费
总费用
Y1
塔底
G , Y2 L, X2
Y Y2
塔顶
m
斜率＝L/G
G, Y
n
L, X
G ， Y1 L, X1
0
X2
X
X1
X
吸收操作线
2021/3/26
.
9
（2）吸收操作线仅与液气比、塔底及塔顶溶质组成
有关，与系统的平衡关系、塔型及操作条件T、p无
关。
（3）吸收操作时，Y > Y*或X* > X，故吸收操作线在 平衡线Y*＝f(X)的上方，操作线离平衡线愈远吸收的 推动力愈大； （4）对于解吸操作，Y<Y*或X*<X，故解吸操作线在 平衡线的下方。
F A N A A K YA (Y Y * )
式中 FA——单位时间溶质的吸收量，mol/s； A——气液相接触面积，m2。
2021/3/26
.
12
【特点】操作线与平衡线相交或相切。 【问题】如果进一步减小液气比，将会出现什么状 况？
Y1－Y1*=0
2021/3/26
Y1*
Y－Y*=0
最小液气比下的操作线
YG LX(Y1G LX1) （1）当定态连续吸收时，若L、G一定，Y1、X1恒定 ，则该吸收操作线在X～Y直角坐标图上为一直线，
通过塔顶A（X2，Y2）及塔底B（X1， Y1），其斜率 为L/G。 【定义】L/G 称为吸收操作的液气比。
2021/3/26
ห้องสมุดไป่ตู้
.
8
L
L
Y
YGX(Y1GX1)
Y=f(X)