6.3吸收(或解析)塔的计算

G HOG
称为气相总传质单元高度，m
Kya
yb dy
ya y y NOG
称为气相总传质单元数，无因次
h0 HOG NOG
L
Kxa
xb
HOL ,
xa
dx x
x
NOL
G
kya
yb
HG ,
ya
dy y yi
NG
h0 HOL NOL h0 HG NG
L
xb dx
kxa
HL ,
操作线方程的图示
y L x Ga ya La xa
G
G
Y LS ( X X a ) Ya GB
（塔底）
Yb
•B
Y
•M
Ya • A
（塔顶）
Xa
X Xb
（塔底）
yb
•B
y
•
ya （塔•顶A）
xa x xb
当低浓度吸收（进气浓度低于5～10％） 时，L、G随塔高的变化较小，可认为 近似不变。则以y、x表示的操作线也 可认为是一条直线。
Y LS ( X X a ) Ya GB
或对塔底到任一截面作物料衡算：
y L x Gb yb Lb xb
G
G
Y LS ( X X b ) Yb GB
Gb,yb
Lb,xb
逆流操作的塔
吸收操作中，G、L随塔高变化，而GB、LS则不随塔高变化。Y～X之间的 关系为一线性关系，而y~x之间的关系不为线性关系。
Kya－气相总体积吸收系数，kmol/m3.s
Kxa－液相总体积吸收系数，kmol/m3.s
以气相或液相为推动力表示： N A k y y yi kx xi x
G yb dy
h0 k ya ya y yi
L xb dx
h0 kxa xa xi x
2、传质单元数与传质单元高度
令：
NA K y y y Kx x x
气相：Gdy N Aadh
N A K y y y
Gdy K ya y y dh
h0
G yb dy
dh
0
ya K y a y y
G yb dy
h0 K ya ya y y
同样可推出液相:
L xb dx
h0 K xa xa x x
y
L G
(x
xa )
ya
并流吸收塔的操作
并流操作的操作线方程
从塔顶到任一截面作物料衡算：
G y ya L x xa
（塔顶）
ya • A
斜率 L G
yb
•B
（塔底）
y
ya
L G
(x
xa )
G,ya L,xa
yx
xa
xb
并流操作的操作线
G,yb
L,xb
并流操作的塔
3.吸收剂用量的确定与最小液气比
xa
xi
x
NL
h0 H L NL
填料层高度 传质单元高度 传质单元数
(1) 传质单元数
yb dy
NOG ya y y
无因次
NOG仅与气体的进出口浓度、相平衡关系有关，与塔的结构、操作条 件(G、L)无关，反映分离任务的难易程度。
(2) 传质单元高度
H
＝
OG
G Kya
kmol 单位： m2 • s m
由前式知，如用y、x浓度表示，操作线方程为：
对塔顶到任一截面作物料衡算：
Gy La xa Ga ya Lx
y L x Ga yaHale Waihona Puke Baidu La xa
G
G
操作线上任意一点代表塔内某一截面上的气、液 相组成的大小。
G,y L,x
如用Y、X浓度表示，则操作线方程为：
GBY LS X a GaYa LS X
G,ya
L,xa
yx
dh
1. 吸收过程基本方程式
对高度dh微元段： 气相：Gdy N Aadh 液相：Ldx N Aadh
a－单位体积填料层的有效传质面积，m2/m3 adh-单位体积填料层提供的有效传质体积
y+dy x+dx
G,yb
L,xb
逆流操作的塔
G、L－气体、液体的摩尔流率，kmol/m2.s NA－组分A的传质速率，kmol/m2.s
kmol m3 • s
HOG与操作条件G、L、物系的性质、填料几何特性有关，反映吸收设 备性能的高低。其值由实验确定，一般为0.15—1.5米。
HOG的物理意义：
yb
当
ya
dy y y
1时,h0
HOG
yb-ya=(y-y*)m
yb-ya=(y-y*)m
总结
1 1 m Ky ky kx
1 1 1 K x kx mky
Ga,ya
1. 全塔物料衡算
La 、Lb －液体入塔、出塔流率，kmol/(m2.s) Gb、Ga－气体入塔、出塔流率，kmol/(m2.s)
Gb yb La xa Ga ya Lb xb
G、L随塔 高而变
GB－气体中惰性组分B的流率，kmol/(m2.s)
LS－液体中纯溶剂S 的流率，kmol/(m2.s)
Yb
•B
Yb
Ya • A
Ya
Xa
Xb
X b max
Y
LS GB
X
X a Ya
Xa
X bX b max
最小液气比
LS GB
min
Yb Ya X b max X a
Yb Ya
X
b
X
a
适宜液气比: LS GB
＝1.1
~
2.0
LS GB
min
低浓度吸收时的最小液气比
B B
yb
• • • B
S
mG L
m L
G
脱吸因数
G G L mG Kya kya kxa L
L LG L K xa kxa k ya mG
H OG H G SH L H OL H L AHG
第四节 吸收(或解析)塔的计算
• 吸收与解吸的不同点：推动力和传质方向相反。 • 根据给定的吸收任务(处理气量及其初终浓度)，选定吸收剂
后，工艺计算的主要项目有： 1. 吸收剂的用量及吸收液的浓度 2. 填料塔的填料层高度或板式塔的塔板数 3. 塔直径，可由处理气量及塔的操作气速决定。
一、物料衡算
yb
A
ya • xa
xb xb*
最小液气比
y
L G
x
xa
ya
L 设备费降低 G 但L 操作费用提高
ya
xa
xb xb*
最小液气比
L G min
yb ya xb* xa
适宜液汽比
L G
＝1.1
~
2.0
倍
L G
min
实际选：1.2~1.5倍
二、填料层高度的计算(低浓度气体吸收)
低浓度气体吸收的特点： • G、L(GB、LS)不随塔高变化 • 吸收过程为等温 • 传质系数为常数
GB (Yb
GB Gb
Ya )
1 yb
LS ( X b
Ga 1
ya
X
a
)
LS
吸收率＝Yb Ya 100%
Yb
La 1 xa Lb 1 xb
Gb,yb
Y y
X x
1 y
1 x
GBY－ 气 相 中A 的 量 L S X－ 液 相 中A 的 量
La,xa Lb,xb
2、操作线方程
Ga,ya La,xa