填料吸收塔的计算

1、4.5 填料吸收塔的计算本节重点：吸收塔的物料衡算、吸收剂用量及填料层高度的计算本节难点：填料吸收塔传质单元数的概念及计算 吸收塔中的物料衡算操作线方程 如图，qn(V)惰性气体的摩尔流量 mol/s qn(L)溶剂的摩尔流量 mol/s Y1、X1塔底气液两相中吸收质的物质的量比 Y2、X2塔顶气液两相中吸收质的物质的量比 Y、X塔内任意截面吸收质的物质的量比从塔内任意截面到塔底对吸收质作物料衡算：qn(L)X+ qn(V)Y1= qn(L)X1+ qn(V)Yqn(V)(Y1-Y)= qn(L)(X1-X) （4-40）图4-8 逆流吸收的物料衡算或 （4-41） 该式称为吸收操作线方程，

2、表示吸收过程中，塔内任意截面Y与X间的关系。 若对整个塔作物料衡算，则有： （4-42） 如图4-9，吸收过程的操作线是经过点（X1,Y1）和点（X2,Y2）的一条直线，其斜率为qn(L)/qn(V)，操作线上的任一点表示在塔内任一截面上气液相组成的关系。 生产中常以气相被吸收的吸收质的量与气相中原有吸收质的量之比，衡量吸收效果和确定吸收任务，称为吸收率 （4-43）4.5.2 吸收剂用量的计算 吸收操作处理气量qn(V)，进出塔气体组成Y1、Y2，以及吸收剂进塔组成X2通常是由生产工艺确定的，而吸收剂用量和塔底溶液浓度是可以变动的，为了完成工艺要求的任务，需计算吸收剂的用量。1、液气比 由全

3、塔物料衡算式（4-42） 可知吸收剂出塔浓度 X1与吸收剂用量qn(L)是相互制约的，Ø 选取的qn(L)/qn(V) ­，操作线斜率 ­ ，操作线与平衡线的距离 ­ ，塔内传质推动力 ­ ，完成一定分离任务所需塔高 ¯；Ø qn(L)/qn(V) ­，吸收剂用量­ ，吸收剂出塔浓度 X1¯ ，循环和再生费用­ ；Ø 若qn(L)/qn(V) ¯ ，吸收剂出塔浓度 X1­ ，塔内传质推动力¯ ，完成相同任务所需塔高­ ，设备费用

4、3; 。要达到规定的分离要求，或完成必需的传质负荷量qn(L)/qn(V)的减小是有限的。当qn(L)/qn(V)下降到某一值时，操作线将与平衡线相交或者相切，此时对应的qn(L)/qn(V) 称为最小液气比，用表示。Ø 在最小液气比下操作时，在塔的某截面上（塔底或塔内）气、液两相达平衡，传质推动力为零，完成规定传质任务所需的塔高为无穷大。对一定高度的塔而言，在最小液气比下操作则不能达到分离要求。 Ø 实际液气比应在大于最小液气比的基础上，兼顾设备费用和操作费用两方面因素，按总费用最低的原则来选取。Ø 根据生产实践经验，一般取 =（1.12.0）2、最小液气比 由

5、图4-10可知， （4-44） 若体系服从亨利定律， 故有 （4-44a） 吸收剂最小用量qn(L)min= （4-44b） 或 （4-44c）4.5.3 填料层高度的计算设填料层高度为H 米，空塔截面积为S m2,填料的有效比表面积为m2/m3，则填料层高度计算式： （4-45） 或 （4-46）4.5.4 传质单元高度和传质单元数 和分别称气相传质单元数和液相传质单元数，用NOG和NOL表示，和分别称气相传质单元高度和液相传质单元高度，用HOG和HOL表示 H=HOG NOG (4-47) H=HOL NOL (4-48)1、对数平均推动力法 在吸收过程中，由于气液两相在塔内的浓度不断变化，使吸收塔内的各个截面上的吸收推动力（Y-Y*或X*-X）不同，对于符合亨利定律的体系，气液平衡关系是直线，直接积分就可以得到NOG、NOL的解析式， （4-49） 而 （4-50） Ym以气相表示的全塔对数平均传质推动力。 同理 （4-51） （4-52） Xm以液相表示的全塔对数平均传质推动力。2、图解积分法当平衡线为曲线不能用较简单确切的函数式表达时，通常可采用图解积分法求解传质单元数。 图解积分法的关键在于找到若干点与积分变量 Y 相对应的被积函数的值。其步