吸收塔的工艺计算教程文件
6.3吸收(或解析)塔的计算解析
x
h0 H OL NOL
G dy H G , NG kya y y i ya
b L dx H L , NL kx a x x xa i
yb
h0 H G NG
h0 H L N L
x
填料层高度 传质单元高度 传质单元数
(1) 传质单元数
G,yb
L,xb
逆流操作的塔
N A K y y y K x x x
dh
气相：Gdy N A adh
Gdy K y a y y dh
G b dy h0 y y K ya y a
y
N A K y y y
h0
G dy dh K a y y y 0 ya
GBY－ 气 相 中A 的 量 L S X－ 液 相 中A 的 量
Lb,xb
2、操作线方程
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：
G y La xa Ga ya Lx
y G y La xa L x a a G G
Ga,ya La,xa
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。 如用Y、X浓度表示，则操作线方程为：
L,xa
1. 吸收过程基本方程式
对高度dh微元段： 气相：Gdy N A adh
y+dy x+dx
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 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
第3章吸收5节填料吸收塔的计算
当气速增大到 C点时，液体充满了整个空隙，气体 的压强降几乎是垂直上升。同时填料层顶部开始出 现泡沫层，进而充满整个塔，气体以气泡状通过液 体，这种现象称为液泛现象。把开始出现此现象的 点称为泛点。
泛点对应的气速称为液泛速度。要使塔的操作正常及 压强降不致过大，气速必须低于液泛速度，但要高于 载点气速。由于，从低持液量到载点的转变不十分明 显，无法目测，即载点及载点气速难以明确定出。而 液泛现象十分明显，可以目测，即液泛点及液泛气速 可明确定出。液泛速度较易确定，通常以液泛速度v f 为基础来确定操作的空塔气速 v 。 影响液泛速度 的因素很多——填料的形状、大 小，气、液相的物理性质，气、液相的相对流量等 常用的液泛速度关联式如下：
§5 填料吸收塔的计算
本节重点讨论气液逆流操作时填料 塔的有关计算。
、
Y 具体内容主要包括对于给定的生产任务（ Y1 、 2
V 、 X 2 已知），计算吸收剂用量 L 、塔底完成 液浓度 X 1 、塔高、塔径。
5.1 吸收塔的物料衡算
在进行物料衡算时，以不变的惰性组分 流量和吸收剂流量作为计算基准，并用摩尔 比表示气相和液相的组成将很方便。
L 1.2 LM 1.2 0.74625 50 44. (Y1 Y2 ) 50 (0.0134 6.7 10 ) X1 0.0149 L 44.775
Y mX 1 0.75 0.0149 0.0112
N OG 只与体系的相平衡及气体进出口的浓度有关，它反
映了吸收过程的难易程度。分离要求高或吸收剂性 能差，过程的平均推动力小，则表明吸收过程难度 大，相应传质单元数就多。
H OG 与设备的型式及操作条件有关，是吸收设备效能 高低的反映。吸收过程的传质阻力大，填料层的 有效比表面积小，则一个传质单元所相当的填料 层高度就大。
化工原理第五章吸收塔的计算
（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。
2018/10/17
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
2018/10/17
【特点】任一截面上的吸收的 推动力均沿塔高连续变化。
* N A KY (YA YA )
* NA K X ( X A X A)
逆流吸收塔内的吸收推动力
2018/10/17
（2）吸收塔填料层高度微分计算式 微分填料层的传质面积为：
Y2＝(1－η)Y1＝(1－0.95)×0.099＝0.00495
据 Y*＝31.13X 知： m＝31.13
据
Y1 Y2 L ( ) min G Y1 / m X 2
L 0.099 0.00495 ( ) min 29.6 0.099 G 0 31.13
∴
2018/10/17
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 LX 2 GY2 LX1
（进入量＝引出量） 或
G(Y1 Y2 ) L( X1 X 2 )
——全塔的物料衡算式
G, Y1 L, X1
物料衡算示意图
2018/10/17
【有关计算】 （1）吸收液的浓度 据
XXຫໍສະໝຸດ 吸收推动力2018/10/17
二、吸收剂用量与最小液气比
1、最小液气比
第9章第三节 吸收塔的计算
L xb?
1
0
操作型定性分析举例
10
(1)吸收剂入塔浓度变大
解法一：快速分析
化
xa变大时，传质推动力变小，不利于吸收， ya 变大
工 原
解法二：作图+排除法
理 －
a．假设 ya 不变
Y
yb
B
－ 2
L/G不变 yb 不变、xa变大
原
E
0
作图知，NOG
1 0
Kya 不变， HOG
G K ya
不变。
与h0不变矛盾
七、解吸（脱吸）
30
当 A 1时，
NT NOG
1
NT NOG
化 工 原
当
A
1
时，
(A 1) (Aln A)
ln
1 A1
1
NT NOG
理 －
七、解吸（脱吸）
－ 2
解吸过程：溶质从吸收液中分离出的操作
0 解吸目的：获得所需较纯的溶质；
1
溶剂再生循环使用。
0 解吸条件：pA pA*或 y y* 或 x x* 或cA cA*
1 1 S
ln1
S
yb ya
m xa m xa
S
2
0 1
1
1 0.67
ln1
0.67
0.02 0.36 0.0002 0.0002 0.36 0.0002
0.67
11.98
0
设计型举例
7
or yb ya L xb xa G
xb
化 工 原 理 －
yb yb mxb ya ya mxa
工 原
解法二：作图+排除法
Y
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：NOG
Y1 dY Y2 Y Y *
气相总传质单元数
NOG
Y1 dY Y2 Y Y *
Y1 Y2 (Y Y *)m
气相组成变化 平均传质推动力
• 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。
（2）传质单元高度
•定义：
H OG
G Kya
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，
反映了吸收设备效能的高低。
•传质单元高度影响因素：
填料性能、流动状况
四、吸收塔的操作计算 1.吸收过程的强化
Y1
Y*1
Y2
T △Y2
Y*2
O X2
B △Y1
X1
吸收推动力 NA 吸收阻力
目标：提高吸收过程的推动力； 降低吸收过程的阻力。
从L、G、m、X2、Y1、Y2着手。
其它因素： 1）降低吸收剂入口温度； 2）提高吸收的压力； 3）提高流体流动的湍动程度； 4）改善填料的性能。
Y1 dY Y2 Y
NOG
Y1 Y1
Y2 Y2
ln
Y1 Y2
X1
NOG
Y1 Y2 Ym
Ym （Y1 Y2）/ ln Y1 / Y2
注意： •平均推动力法适用于平衡线为直线，逆流、并流 吸收皆可。 •平衡线与操作线平行时，
Ym Y1 Y2 X m X1 X 2
化工原理课件5.5吸收塔的计算
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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
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（2）并流吸收
L Y1 Y2 V min X1,max X 2
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2．操作液气比
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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
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L
Y1 mX 2 Y2 mX 2
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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
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B Y* f (X)
L
V
Y2 A
X2
X1
X 返回
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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）;
关于填料吸收塔的计算教材
1 其中 : KG a 1 / kG a 1 / HkL a 式中 : H 溶解度系数, km ol/(m kPa);
3
塔截面积, m
2
普遍采用修正的恩田（Onde）公式求取
kG 0.237(
UV 0.7 V 1 / 3 atDV ) ( ) ( ) at V V DV RT
Y1 Y1 (1 ) 0.0526 (1 0.095) 0.00263
2400 273 V (1 0.05) 93.25kmol / h ⑶ 进塔惰性气相流量： 22.4 273 25
⑷ 该过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按
下式计算，即：
DL 1.47 10 cm / s 5.29 10 m / h
2 2
5
6
2. 气相物性数据
⑴ 混合气体的平均摩尔质量：
MVm yi Mi 0.05 64.06 0.95 29 30.75
⑵ 混合气体的平均密度：
Vm
PM Vm 101 .3 30.75 1.257 kg / m3 RT 8.314 298
F F V 0.2 L 0.023 g L
2
F 170m1
u 0.7uF 0.7 1.027 0.719m / s
1.2 塔径的计算及校核
塔径的计算：
D
4Vs
4 2400/ 3600 1.087m 3.14 0.719
单位：mm 举例 圆整间隔
L Y1 Y2 ( )min V Y1 / m X 2
化工原理 吸收(或解析)塔计算
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
K
G y a
kmol 单位： m2 • s m
kmol m3 • s
HOG与操作条件G、L、物系的性质、填料几何特性有关，是吸收 设备性能高低的反映。其值由实验确定，一般为0.15~1.5米。
y4
•B
y3
E3
yN1
y2
y1 A
E1
E2
x0 x1
x2
x3
解析法求理论板数
x0
y1
平衡线方程：y=mx
y1
操作线方程：y=y1+L/G(x-x0)
由第一板下的截面到塔顶作物料衡算：
y2
y1
L G
x1
x0
y1 mx1
y2
y1
L G
y1 m
x0
(1
A) y1
Amx0
1
2
x1 y2
x2 y3
xN 2 y N 1
N 11 A A1
N－1
N xN 1 y N
yN 1
xN
y2
x2
吸收
y1
x1
y1
解吸
y2
六、塔板数
• 板式塔与填料塔的区别在于组成沿塔高是阶跃 式而不是连续变化的。
x0
y1
1
x1 y2
2
x2 y3
xN 2 y N 1
N－1
yN
N xN 1
xN
理论板：气液两相在塔板上充分接触， 传质、传热达平衡。
相平衡关系：yn f (xn )
吸收塔的工艺计算概要
摘要利用不同气体在液体中的溶解度的不同，对混合气体进行吸收纯化，叫做吸收。
填料塔的洗涤吸收以及净化不单应用于化学领域中，在低浓度的净化方面，也能够发挥不小的作用。
此次设计任务是在25r下入塔混合气体，用20r的清水在常压下，利用空气和氨气在水中的溶解度的不同，通过填料塔吸收氨气的单元操作设计，达到塔顶氨气的回收率为98.5%。
根据吸收的相关资料与文献，查得物性数据。
在吸收过程中，采用简单的一步吸收流程，并且对吸收后的水进行再生处理，为了提高吸收效率，吸收流程采用逆流吸收流程，此次吸收塔填料选择的是塑料阶梯环填料，塑料阶梯环填料具有良好的传质性能。
在吸收过程中，选用排管是液体分布器以及盘式液体再分布器；选用栅板作为填料支承装置；丝网压板作为填料压紧装置。
设计过程主要有：填料塔的工艺计算、结构设计以及附属设备及其选型等。
关键词：填料氨吸收塔工艺计算结构设计机械设计ABSTRACTUsing different solubility of different gases in a liquid, the absorption of the mixed gas purification called absorption.Washing packed tower absorption and purification is not only in the chemical field, at low concentrations of purification, but also can play no small role.The design task is to enter the tower at 25 °C mixed gas with water 20 C un der atmospheric pressure, with differe nt solubility in water, air and ammonia, ammonia absorption through the packed column unit operation design, reaching overhead ammonia recovery was 98.5%. Accord ing to in formatio n in the literature absorbed Richard physical data.In the absorption process, using a simple step absorption process, and the water absorpti on of the rege nerati on treatme nt, i n order to in crease the absorpti on efficie ncy and absorpti on processes coun tercurre nt absorpti on process, the choice is plastic absorber packing Ladder ring packing, plastic cascadering filler has good mass transfer performanee. In the absorption process, the selection of a liquid discharge tube pan liquid distributor and redistributor; use as a filler in the grid plate supporting means; a screen latch plate as a filler.The design process are: process calculation packed column, and an cillary equipme nt desig n and selecti on and so on.Keywords: packing ammonia absorption tower design mechanical desig n process calculati on目录绪论 (1)第一节塔设备的发展 (1)第二节吸收技术的概况及其设备 (2)第一章设计条件及设计内容 (4)第一节设计题目 (4)第二节设计方案 (4)第三节吸收操作参数的选择 (5)第四节填料的选择 (5)第二章吸收塔的工艺计算 (8)第一节基础的物性数据 (8)第二节物料衡算 (8)第三节塔径的计算 (10)第四节填料层高度的计算 (13)第五节填料层压降的计算 (16)第三章塔附属设备工艺计算 (18)第一节塔附属高度的计算 (18)第二节填料塔的结构设计 (18)第三节辅助装置及附件 (21)第四章吸收塔的机械计算 (23)第二节材料的选择 .........................23 第一节主要的工艺参数 (23)第三节塔的强度和稳定性校核 (23)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (35)绪论第一节塔设备的发展塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。
吸收解吸塔的详细设计计算(做CO2吸收塔和解吸塔的同学不用愁了)
学生姓名： 指导教师：
一、课程设计题目 填料吸收塔的设计 二、工艺条件
专业班级： 工作部门：
1．煤气中含苯 2%（摩尔分数） ，煤气分子量为 19； 2．生产能力：每小时处理含苯煤气 2000m³，连续操作； 3．吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数） ； 4．吸收回收率≥95%； 5．吸收剂为洗油：分子量 260，相对密度 0.8； 6．吸收操作条件为：1atm、27℃；解吸操作条件为：1atm、120℃； 7．冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。 8．吸收塔汽-液平衡 y* = 0.125x； 解吸塔汽-液平衡为 y* = 3.16x； 9．解吸气流为过热水蒸气，经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新 鲜吸收剂过程中热效应忽略不计； 10.年工作日及填料类型：自选。
三、课程设计内容
1．设计方案的选择及流程说明； 2．工艺计算； 3．主要设备工艺尺寸设计； （1）塔径的确定； （2）填料层高度计算； （3）总塔高、总压降及接管尺寸的确定。 4．辅助设备选型与计算。
四、进度安排
1．课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计用书； 2．设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工 协作，较好完成设计任务； 3．计算设计阶段：完成物料衡算、流体力学性能验算及主要设备的工艺设计计算； 4. 课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计计算数据，用简洁的文字和适当的图表 表达自己的设计思想及设计成果。
教研室主任签名： 年 月 日
-1-
目
录
课程设计的目的及要求……………………………………………… 1 课程设计方案的介绍………………………………………………… 2 吸收塔的基础数据的计算…………………………………………… 3 吸收塔的工艺计算…………………………………………………… 4 吸收塔的主体设备的设计……………………………………………10 吸收塔辅助设备的计算及选型………………………………………10 解吸塔的基础数据的计算……………………………………………11 解吸塔的工艺计算……………………………………………………12 解吸塔的主体设备的设计……………………………………………17 解吸塔辅助设备计算及选型…………………………………………17 吸收塔与解吸塔设计一览表…………………………………………18 设计评述………………………………………………………………19 参考文献………………………………………计的目的 课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的环节， 是理论联系实 际的桥梁。通过课程设计，使我们学会如何运用化工单元操作的基本原理，基本 规律以及常用设备的机构和性能等知识去解决工程上的实际问题， 同时还能使我 们树立正确的工程观念和严谨的科学作风。 通过课程设计，可以提高我们一下几个方面的能力： 1.1 熟悉查阅文献资料，搜集有关证据·正确选用公式； 1.2 在兼顾技术上的先进性，可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设 计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常，安全运 行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施； 1.3 正确掌握过程计算以及工艺设备的设计计算方法； 1.4 用精炼的语言，简洁的文字，清晰的图表表达自己的设计思想和计算结 果。 二、设计要求 1．工艺条件与数据 （1）煤气中含苯 2%（摩尔分数） ，煤气分子量为 19； （2）吸收塔顶溶液含苯＞0.15%（ 质量分数） ； （3）吸收塔汽·液平衡 y=0.125x；解吸塔汽·液平衡 y=3.16x； （4）吸收回收率≥95%； （5）吸收剂为洗油，分子量 260，相对密度 0.8； （6）生产能力为每小时处理含苯煤气 2000m³； （7）冷却水进口温度≤25℃，出口温度≤50℃。 2．操作条件 （1）吸收操作为 1atm,27℃，吸收操作为 1atm,120℃； （2）连续操作； （3）解吸气流为过热水蒸气； （4）经解析后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新鲜吸收剂； (5) 过程中热效应忽略不计。
吸收塔计算.doc
吸收过程既可在板式塔内进行，也可在填料塔内进行。
在板式塔中气液逐级接触，而在填料塔中气液则呈连续接触。
本章对于吸收操作的分析和计算主要结合连续接触方式进行。
填料塔内充以某种特定形状的固体填料以构成填料层。
填料层是塔实现气、液接触的主要部位。
填料的主要作用是：①填料层内空隙体积所占比例很大，填料间隙形成不规则的弯曲通道，气体通过时可达到很高的湍动程度；②单位体积填料层内提供很大的固体表面，液体分布于填料表面呈膜状流下，增大了气、液之间的接触面积。
通常填料塔的工艺计算包括如下项目：（1）在选定吸收剂的基础上确定吸收剂的用量；（2）计算塔的主要工艺尺寸，包括塔径和塔的有效高度，对填料塔，有效高度是填料层高度，而对板式塔，则是实际板层数与板间距的乘积。
计算的基本依据是物料衡算，气、液平衡关系及速率关系。
下面的讨论限于如下假设条件：（1）吸收为低浓度等温物理吸收，总吸收系数为常数；（2）惰性组分 B 在溶剂中完全不溶解，溶剂在操作条件下完全不挥发，惰性气体和吸收剂在整个吸收塔中均为常量；（3）吸收塔中气、液两相逆流流动。
吸收塔的物料衡算与操作线方程式全塔物料衡算图 2－12 所示是一个定态操作逆流接触的吸收塔，图中各符号的意义如下：V－惰性气体的流量， kmol（B）／ s；L—纯吸收剂的流量， kmol（S）／ S；Y1；、Y2—分别为进出吸收塔气体中溶质物质量的比，kmol（ A）／ kmol（ B）；X1、X2——分别为出塔及进塔液体中溶质物质量的比，kmol（A）／kmol（ S）。
注意，本章中塔底截面一律以下标“l ”表示，塔顶截面一律以下标“2”表示。
在全塔范围内作溶质的物料衡算，得：VY1＋ LX2＝ VY2＋ LX1或 V（Y －Y ）＝ L（ X －X ）（2－38）1 2 1 2一般情况下，进塔混合气体的流量和组成是吸收任务所规定的，若吸收剂的流量与组成已被确定，则V、Y、L 及 X2。
化工原理 第三节 吸收(或脱吸)塔的计算上
解：进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为
GB
G 22.4
t
273 p (1 273 101.3
yb )
1000 22.4
273 273 27
105 (1 0.02) 101.3
41.27kmol
/
h
进塔气体中芳烃的摩尔比
Yb
yb 1 yb
0.02 0.0204 1 0.02
？！
出塔气体中芳烃的摩尔比 Ya Yb (1) 0.0204(1 0.95) 0.00102
Gb,yb Lb,xb
GB、LS ；比摩尔分率。
逆流吸收塔的物料衡算
对于A组分有： GBYb LS X a GBYa LS X b
GB (Yb Ya ) LS ( Xb X a )
Department of Chemical Engineering CTGU
Lai Qingke
式中各量的计算：
Lai Qingke
积分
ho
又 N A K y y y *
K yay y *dh Gdy
h 1, y ya; h ho , y yb
ho
yb G dy
dh
低浓度气体
0
ya K ya y y *
G yb dy
ho K ya ya y y *
气相传质方程
G yb dy
ho k ya ya y yi
yb ya
Δyb P Δx
Δy
R B’
A Δxa Δya Q
于是，ho计算式的积分项
A’
O
x
yb dy
ya y y*
yb ya
yb d y
yb ya ya y
6.3吸收(或解析)塔的计算
yb
N OG
ya
dy 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
G H OG＝ K ya
kmol 2 m s m 单位： kmol 3 m 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。
xa xb
并流操作的操作线
L,xb
并流操作的塔
3.吸收剂用量的确定与最小液气比
Yb
B
Yb
Ya
A
Ya
X b max Xb Xa LS Y X X a Ya GB
Xa
X bX b max
最小液气比
Yb Ya Yb Ya LS G X X Xb Xa B min b max a
(1) 操作型问题的命题 第一类：已知塔高h0、L、G、xa、yb，相平衡关系,Kya、Kxa，求：
气液的出口浓度ya、xb。
第二类：已知h0、G、ya、yb，相平衡关系，Kya、Kxa，求：吸收 剂用量L及其出口浓度xb。
(2) 计算方法：仍利用物料衡算式、相平衡关系、吸收过程的基本方
程，但往往这些方程是非线性的，有时需试差。
GBY－ 气 相 中A 的 量 L S X－ 液 相 中A 的 量
Lb,xb
2、操作线方程
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：
G y La xa Ga ya Lx
y G y La xa L x a a G G
吸收塔计算 ppt课件
吸收过程的最小液气比 (qn,L / qn,V )min ，然后再根
据工程经验，确定适宜（操作）液气比。
9
一、最小液气比
最小液气比可用图解法求得 ：
qn,L qn,V
min
Y1 Y2
X
* 1
Y1 X1
Y2 X2
qn,L,min
Y1 X1
Y2 X2
qn,V
11
二、适宜的液气比
处理量 qn,V 一定
～ qn,L
qn,L q n,V
～ 动力
消耗
操作 费用
～ ～ 推动 力
填料层 高度
设备 费用
根据生产实践经验，一般取
qn,L
qn,V
1.1 ~ 2.0
(
qn,L qn,V
在全塔范围内积分
dX KX a dZ X * X qn,L
Z qn,V Y1 dY
KY a Y2 Y Y *
Z qn,L X1 dX
K X a X2 X * X
填料层高度基 本计算公式
18
一、传质单元数法
2. 传质单元高度与传质单元数
比较：换热器的换热管长度基本计算公式
35
水吸收氨过程吸收系数的测定实验流程
36
二、测定方法
测定数据：
操作温度 t
操作压力 P
空气流量 qn,V 氨气流量 qn,A
计算进塔气体组成 Y1
水流量
qn,L
出塔气体组成 Y2
出塔液体组成 X1
吸收塔的工艺计算教程文件
吸收塔的工艺计算第3章吸收塔的工艺计算3.1基础物性数据3.1.1液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
由手册查得, 的有关物性数据如下:粘度为L 0.001 Pa s=3.6 kg/(m h)表面张力为九72.6dyn/cm 940896kg / h23.1.2气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为5(!v18.1 10 pa s 0.065kg / (m由手册查得，25C时氨在空气中的扩散系数为：2 2D v 0.236 cm / s 0.08496 m / h 20°C时水密度为998.2 km / m查手册得20 ；C时氨在水中的扩散系数为9 2D 1.761 10 m /sM Vm y i M i0.05 17 0.95 29 28.40kg / kmol混合气体的平均密度为Vm 込J"325 28・41.161RT 8.314 298kg/m 325 C时混合气体流量:298 152100 2292.2(m3/h)273.15混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得259时空气的黏度为：h)3.1.3气相平衡数据有手册查得氨气的溶解度系数为H 0.725kmol/(kPa m3) 计算得亨利系数L HM S998.20.725 18.0276.41kPa相平衡常数为E 76.41 mP 101.3 0.7543 3.2物料衡算进塔气相摩尔比为：丫0.050.052631 0.05出塔气相摩尔比为：丫2第(1 A) 0.05263 (1 0.94)0.003158对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：X2 0(清水)2100惰性气体流量：V (1 0.05) 89.06(kmol/h)最小液气比：Y丫2 丫1 丫2 X1X2¥/m X20.05263 0.0031580.05263/0.7543 00.7090取实际液气比为最小液气比的2倍，则可得吸收剂用量为: L L2( —)min 2 0.7090 1.4180V VL 1.4180 89.06 126.287(kmol / h)X1 V^l89.°6(O.。
4-2 填料吸收塔的计算
根据题意：( L/V ) = 1.2 ( L/V )min = 1.2×3.76 = 4.51
Vmol 273 1000 0.91 36 .6 ( km ol ) 0.01 ( km ol ) h s 273 30 22 .4 P V 0.91 36.6 ( km ol ) 0.01 ( km ol ) h s R T
1．操作中溶液不能全部润湿填料的所有表面； 2．即使润湿了，也有因液体停滞不动等原因而不能有效
地传质 。 所以，a 总是小于填料的比表面积 at，a 与填料性质及 设备有关，又受流体物性和流动状态有关，难以测定。
实际测定时，将KY（或KX）与 a 结合在一起处理，称 气（液）相体积传质总系数，k· mol/m3· s
X 1 X 2 X m X 1 ln X 2
为液相平均推动力。
X 1 2 若 X 2
Y1 2 或 Y2
则用算术平均值代替，即
Y1 Y2 Ym 2
（2）吸收因数法 前提 —— 同对数平均推动力法。
V Y* = mX + b, 和 X (Y Y2 ) X 2 L
L, X2
2. 操作线方程对虚线框内作物料衡算
V (Y1 Y ) L( X 1 X )
V, Y1
L, X1
逆流 吸收操作示意图
L L Y X (Y1 X 1 ) V V
同理
L L Y X (Y2 X 2 ) V V
在YX 相图上，操作线为过点（X1，Y1），(X2，Y2 )、 斜率为L / V 的直线 。
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吸收塔的工艺计算第3章 吸收塔的工艺计算3.1基础物性数据 3.1.1液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
由手册查得，20℃时水的有关物性数据如下：密度为3998.2/L km m ρ=粘度为 001.0=L μs Pa ⋅=3.6 kg/(m ·h)表面张力为 272.6/940896/L dyn cm kg h ==σ查手册得20C 时氨在水中的扩散系数为 921.76110/D m s -=⨯ 3.1.2气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为0.05170.952928.40/Vm i i M y M kg kmol =∑=⨯+⨯=混合气体的平均密度为3Vm PM 101.32528.4= 1.161 kg/m 8.314298Vm RT ρ⨯==⨯ 25C 时混合气体流量：)/(2.229215.27315.29821003h m =⨯混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得25C 时空气的黏度为:518.1100.065/()v pa s kg m h -=⨯⋅=⋅μ 由手册查得,25C 时氨在空气中的扩散系数为:220.236/0.08496/v D cm s m h ==3.1.3气相平衡数据有手册查得氨气的溶解度系数为30.725/()H kmol kPa m =⋅计算得亨利系数998.276.410.72518.02LSE kPa HM ρ===⨯相平衡常数为76.410.7543101.3E m P === 3.2物料衡算进塔气相摩尔比为：05263.005.0105.01=-=Y出塔气相摩尔比为：003158.0)94.01(05263.0)1(12=-⨯=-=A Y Y ϕ 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：02=X (清水) 惰性气体流量：)/(06.89)05.01(4.222100h kmol V =-⨯= 最小液气比：7090.007543.0/05263.0003158.005263.0/)(21212121min =--=--=--=X m Y Y Y X X Y Y V L 取实际液气比为最小液气比的2倍，则可得吸收剂用量为：)/(287.12606.894180.14180.17090.02)(2min h kmol L VLV L =⨯==⨯== 03876.06584.113)003158.005263.0(06.89)(211=-⨯=-=L Y Y V X V ——单位时间内通过吸收塔的惰性气体量，kmol/s; L ——单位时间内通过吸收塔的溶解剂，kmol/s;Y 1、Y 2——分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol; X 1、X 2——分别为进塔及出塔液体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol;3.3填料塔的工艺尺寸的计算 3.3.1塔径的计算填料塔直径的计算采用式子D =计算塔径关键是确定空塔气速 ,采用泛点气速法确定空塔气速. 泛点气速是填料塔操作气速的上限,填料塔的操作空塔气速必须小于泛点气速才能稳定操作.泛点气速(/)f u m s 的计算可以采用EcKert 通用关联图查图计算,但结果不准确,且不能用于计算机连续计算,因此可采用贝恩-霍根公式计算:气体质量流量：h /kg 2.2661161.12.2292=⨯=V W液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即：h kg W L /69.227502.18287.126=⨯=120.20.2583lg[()()]()()t v v F L L L v Lu W A K g W αρρμερρ=- 式中 29.81/g m s = 23114.2/t m m α=30.9271.161/v kg mερ==3998.2/L kg m ρ=0.2041.751.0042275.69/2661.2/L L v A K mpa s W kg h W kg hμ===⋅==代入以上数据解得泛点气速 4.219/F u m s = 取 0.8 3.352/F u u m s == 则塔径0.492D m ==圆整后取 0.5500D m mm == 3.3.2泛点率校核22292.2/36003.244/0.7850.5u m s ==⨯ 3.244100%76.89%4.219F u f u ==⨯= f 在50%-85%之间,所以符合要求.3.3.3填料规格校核 有50010850D d ==> 即符合要求. 3.3.4液体喷淋密度校核对于直径不超过75mm 的散装填料塔,取最小润湿速率为：()()h m m L w ⋅=/08.03min本设计中填料塔的喷淋密度为:32222275.6911.62/()0.785998.20.7850.5h L U m m h D ===⋅⨯⨯ 最小喷淋密度: 32min min ()0.08114.29.136/()w t U L m m h α=⋅=⨯=⋅min U U >说明填料能获得良好的润湿效果.经以上校核可知，填料塔直径选用D=500mm 能较好地满足设计要求。
3.4填料塔填料高度计算 3.4.1传质单元高度计算传质过程的影响因素十分复杂,对于不同的物系、不同的填料及不同的流动状况与操作条件, 传质单元高度迄今为止尚无通用的计算方法和计算公式.目前,在进行设计时多选用一些准数关联式或经验公式进行计算,其中应用较普遍的是修正的恩田(Onde )公式:⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=-2.0205.0221.075.045.1exp 1t L L L L t L L t L L C t w U g U U ασρραμασσαα 查]1[13-5 得233/427680/C dyn cm kg h σ== 液体质量通量为()222275.6911585.8726/0.7850.5L U kg m h ==⋅⨯ 0.050.750.12280.2242768011595.872611595.8726114.21.45940896114.2 3.6998.2 1.27101exp 0.348211595.8726998.2940896114.2w tαα-⎧⎫⎛⎫⨯⎛⎫⎛⎫-⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭⎪⎪⎝⎭=-=⎨⎬⎛⎫⎪⎪ ⎪⎪⎪⨯⨯⎝⎭⎩⎭230.348239.76/w t m m αα== 气膜吸收系数有下式计算： 气体质量通量为：222292.2 1.16113560.48/()0.7850.5Vkg m h U⨯==⋅⨯()10.7310.7321113560.480.065114.20.084960.237114.20.065 1.1610.084968.3142930.1577V V t V G t V V V U D k c D RT kmol m h KPa μααμρ---⎛⎫⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⨯⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⨯⨯⨯ ⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭⎝⎭=⋅⋅⋅液膜吸收系数由下式计算：()210.533120.583390.009511595.8726 3.6 3.6 1.27100.009539.76 3.6998.2 1.761103600998.20.5614/L L L L w L L L L U g k a D m h μμμρρ---⎛⎫⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫⨯⨯⎛⎫⎛⎫=⨯⨯⨯ ⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭⎝⎭=由1.1ψ=w G G k k αα ，查[1] 14-5 得45.1=ψ则 1.1 1.130.157739.76 1.459.4359/()G G w k k kmol m h kPa αα=ψ=⨯⨯=⋅⋅0.40.40.561439.76 1.4525.8980/L L w k k h αα=ψ=⨯⨯=因为76.89%50%Fuu =>,所以必须对G k α和L k α进行校正,校正计算如下: 由 1.419.5(0.5)G G F u k k u αα⎡⎤'=+-⎢⎥⎣⎦, 2.21 2.6(0.5)L L F uk k u αα⎡⎤'=+-⎢⎥⎣⎦得1.4319.5(0.76890.5)9.435923.6898/()G k kmol m h kPa α'⎡⎤=+-⨯=⋅⋅⎣⎦ 2.21 2.6(0.76890.5)25.898029.6420/L k h α'⎡⎤=+-⨯=⎣⎦则气相总传质系数为:31111.2683/()111123.68980.72529.6420G G L k kmol m h kpa k Hk ααα===⋅⋅++''⨯由289.060.397611.2683101.30.7850.5OG G V H m K α===PΩ⨯⨯⨯3.4.2传质单元数的计算*110.75430.038760.02924Y mX ==⨯= *220Y mX ==解吸因数为0.754389.060.5319126.287mV S L ⨯=== 气相总传质单元数为：*12*22110.052630ln (1)ln (10.5319)0.5319 4.3143110.53190.0035180OGY Y N S S S Y Y ⎡⎤--⎡⎤=-+=-+=⎢⎥⎢⎥----⎣⎦⎣⎦ 3.4.3填料层高度的计算由0.3976 4.3143 1.7154OG OG Z H N m =⨯=⨯=得1.4 1.71542.4016Z m '=⨯= 设计取填料层高度为3Z m '=查 16-5[1] 对于阶梯环填料， h/D=8～15, m h 6max ≤ 取8hD=,则 85004000h mm mm =⨯= 计算得填料塔高度为3000mm ，故不需分段。
3.5填料塔附属高度计算塔上部空间高度可取1.5m, 塔底液相停留时间按5min 考虑, 则塔釜所占空间高度为()125602275.690.96810.50.7853600998.2h m ⨯⨯==⨯⨯⨯考虑到气相接管所占的空间高度,底部空间高度可取1.5m,所以塔的附属高度可以取3m. 所以塔高为 336A H m =+=3.6液体分布器计算和再分布器的选择和计算3.6.1液体分布器液体分布装置的种类多样，有喷头式、盘式、管式、槽式、及槽盘式等。
工业应用以管式、槽式、及槽盘式为主。
性能优良的液体分布器设计时必须满足以下几点：⑴液体分布均匀评价液体分布均匀的标准是：足够的分布点密度；分布点的几何均匀性；降液点间流量的均匀性。