吸收塔的物料衡算与操作线方程1

A（ X 2 Y2）已经固定，另一个端点B则在的水平线 Y Y1 上移
动，点B的横坐标取决于操作线的斜率L V ，如图8-6所示。
操作线的斜率称为液气比，是吸收剂与惰性气体摩尔流 量的比，即处理含单位千摩尔惰性气的原料气所用的纯吸 收剂耗用量大小。液气比对吸收设备尺寸和操作费用有直 接的影响。
操作线的斜率称为液气比 ，是吸收剂与惰性 LV

0.0133
Y2 (1 0.99)Y1 0.01 0.0133 0.000133 X 2 0 m 0.757
Lmin

V (Y1 Y2 )
Y1 m

X
2
34.5(0.0133 0.000133) 0.0133 0 0.757
25.8kmol / h
3）每小时用水量
X 2 /17 0.0212 100 /18
m Y * 0.01604 0.757 X 0.0212
平衡关系为 : Y 0.757 X
2）最小吸收剂用量：
Lmin

V
Y1 Y1 m
Y2 X2
其中：
V 1000 29
34.5kmol空气 / h
Y1

1.333 101.33 1.333
求每小时送入塔内的水量。
溶液浓度(gNH3/100gH2O)
分压Pa 分析：
2 1600
2.5 3 2000 2427
求水量
吸收剂用量L 已知L/Lmin 求Lmin
平衡常数
解：
1）平衡关系
Y*

y* 1 y*

1
p* p*

1.6 103 101.33103 1.6 103
0.01604
吸收率 A 混合气中溶质A 被吸收的百分率
Y2 Y1(1 A )
2、吸收塔的操作线方程式与操作线
在 m—n截面与塔底截面之间作组分A的衡算
VY LX1 VY1 LX
Y

L V
X

(Y1

L V
X1) ——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 2Lmin 2 25.8 51.6kmol / h 928.8kg / h
随堂习题
1.在逆流吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气体中的溶质，当进塔气体y1组成
增加，而其他条件不变，则出塔气体组成y2和吸收率的变化为（ ）
A.y2增大，吸收率减小
B.y2减小，吸收率增加
C.y2增大，吸收率不变
Y

L V
X
(Y2

L V
X2)
——逆流吸收塔操作线方程 表明 ：塔内任一截面的气相浓度Y与液相浓度X之间成直线
关系，直线的斜率为L/V。
二、吸收剂用量的确定
1．吸收剂的单位耗用量
由逆流吸收塔的物料衡算可知
L Y1 Y2 V X1 X2
（8-23）
在 V 、Y1 、Y2 、X 2 已知的情况下，吸收塔操作线的一个端点
适用条件： 平衡线符合亨利定律，可用 Y * mX 表示
(L V
) m in

Y1 Y2
Y1 m

X2
Lmin
V
Y1 Y2
Y1 m

X
2
例：空气与氨的混合气体，总压为101.33kPa，其中氨的分 压为1333Pa，用20℃的水吸收混合气中的氨，要求氨的回 收率为99%，每小时的处理量为1000kg空气。物系的平衡关 系列于本例附表中，若吸收剂用量取最小用量的2倍，试
最小液气比可用图解或计算法求出：
（1）图解法 一般情况下，平衡线如图所示的曲线
，则由图读出与 Y1 相平衡的的数值后，用下式计算最
小液气比：
L V
m in

Y1 Y2 X1 X 2
如果平衡线为图8-6（b）所示的曲线，则应过点作
平衡曲线的切线，由图读出点的横坐标
X
1
的数值，代
由以上分析可见，吸收剂用量的大小，从设备费 与操作费用两方面影响到生产过程的经济效益，应选 择一个适宜的液气比，使两项费用之和最小。根据实 践经验，一般情况下取操作液气比为最小液气比的1.1 ～2.0倍较为适宜。即；
L (1.1 ~ 2.0) L
V
V min
2．最小液气比的求法
气体摩尔流量的比，即处理含单位千摩尔惰性气的原 料气所用的纯吸收剂耗用量大小。液气比对吸收设备 尺寸和操作费用有直接的影响。
吸收塔的最小液气比
当吸收剂用量增大，即操作线的斜率L V 增大，则 操作线向远离平衡线方向偏移，如图8-6中AC线所示， 此时操作线与平衡线间的距离增大，即各截面上吸收 推动力（Y Y ）增大。若在单位时间内吸收同样数量 的溶质时，设备尺寸可以减小，设备费用降低；但是 ，吸收剂消耗量增加，出塔液体中溶质含量降低，吸 收剂再生所需的设备费和操作费均增大。
若减少吸收剂用量， L V 减小，操作线向平衡线 靠近，传质推动力（ Y Y ）必然减小，所需吸收设备 尺寸增大，设备费用增大。当吸收剂用量减小到使操 作线的一个端点与平衡线相交，如图8-6中AD线所示， 在交点处相遇的气液两相组成已相互平衡，此时传质 过程的推动力为零，因而达到此平衡所需的传质面积 为无限大（塔为无限高）。这种极限情况下的吸收剂 用量称为最小吸收剂用量，用Lmin 表示，相应的液气比 称为最小液气比，用 (L V )min 表示。显然，对于一定的 吸收任务，吸收剂的用量存在着一个最低极限，若实 际液气比小于最小液气比时，便不能达到设计规定的 分离要求。
入式（8-25）计算最小液气比。
（2）计算法 若平衡线为直线并可表示为 Y mX 时， 则上式可表示为
L V
m in

Y1 Y2
Y1 m

X
2
最小液气比的求法
图解法 •正常的平衡线
L
( V
)
m
in

Y1 Y2
X
* 1

X2
Lmin
V
Y1 Y2
X
* 1
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X2
计算法
一、吸收塔的物料衡算与操作线方程
1、物料衡算
目的 ： 确定各物流之间的量的关系 以及设备中任意位置两物料 组成之间的关系。
对单位时间内进出吸收塔的A的物 质量作衡算
VY1 LX 2 VY2 LX1
V (Y1 Y2 ) L( X1 X 2 )
Y1
L V
X1

Y2

L V
X2
D.y2增大，吸收率不确定
2.对于操作中的吸收塔，下列说法正确的是（ ）