化工原理(吸收塔的计算)课件

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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
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费
总费用
用
操作费
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。
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Y
YG LX(Y1G LX1)
Y=f(X)
Y1
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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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
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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
G, Y 1
L, X1
物料衡算示意图
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【有关计算】
【吸收液的浓度】 X1X2G L(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
质的摩尔比。
物料衡算示意图
逆流吸收操作线推导示意图
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【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 )
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
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（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。
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（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。
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
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【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。
（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 Y1 Y2
X2
Gmin X1,maxX2
Y* f (X)
X 1 X 1,max
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（2）解析法 若平衡关系符合亨利定律，则采用下列解析式计
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Y
NAKY(YY*) NAKX(X*X)
Y=f(X)
Y1
Y
吸收推动力
Y2
X*－X
吸收推动力
Y*
Y－Y*
0
X2
X
X1
X*
X
吸收推动力
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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。
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。
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【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
Y1*
Y－Y*=0
最小液气比下的操作线
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设备费
L适宜=（1.1~2.0）Lmin
L适宜
L
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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 Gmin
Y1 X1*
Y2 X2
操作线
平衡线
斜率＝（L/G）min
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【方法二】操作线与平衡线相切，则：
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。
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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
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
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【逆流吸收操作线方程的有关讨论的特点】