5气体吸收计算一

1、第五节 气体吸收计算内的气体和液体的流量都可视为常数，这个特点使吸收的有关计算大为简化。由于气体吸收多采用塔器，因此，气体吸收计算主要讲述吸收塔的计算。一、吸收塔的物料衡算与操作线方程（一）物料衡算X分别代表进出塔的气液流量（kmol/m .s 1 2顶为 2 对单位时间内进、出塔的物料 A 的量作衡算，可写出下式： 或 V Y Y L X X122112一般情况下，进塔气体的组成与流量是吸收任务规定了的，如果吸收剂的12组成与流量已经确定，则 、Y 、L 及 X 皆为已知数，又根据吸收任务所规12定的 A的吸收率，可以得知气体出塔时应有的浓度 Y ：2Y Y 1 21A式中A的吸收效率。由此

2、，通过全塔物料衡算式：A(2-47)是，在填料层底部与顶部两个端面上的液、气组成 X 、Y 及 X 、Y 均成为已知数。V Y Y L X X可以求得塔底吸收液排1出的2浓度 11。于21122（二）吸收塔的操作线方程与操作线在逆流操作的吸收塔内，气体自下而上，其浓度由 Y 逐渐变到 Y ；液体121浓度自上而下逐渐由X 变到X m-n Y与 X，21现对 m-n截面与塔底端作 A的物料衡算： 或11(2-48)LLY X (Y X )11VV对 m-n截面与塔顶端作 A的物料衡算，又得：LLY X (Y X )22VV式（2-48）与（）是等效的，因由式（247）可知：LLY 1X Y X2

3、22VV式（2-48）与式（2-48a）皆可称作逆流吸收塔的操作线方程，它表明塔内L任一截面上气相浓度 Y与液相浓度 X之间成直线关系，直线的斜率为 称V为液气比，且此直线通过 （X ，Y ）及 T（X ，Y ）两点。标绘在图11222-28中的直线 BT即为逆流吸收塔的操作线，操作线BT上任何一点 ，代表着塔内相应截面上的液、气浓度，端点B代表吸收塔底部端面，即塔底的情况，端点 T 代表吸收塔顶部端面，即塔顶的情况。操作线方程与操作线是由物料衡算得来的，无论对于并流或逆流，它与系统的平衡关系、操作温度和压强、以及塔的结构型式均无任何牵连。在吸收操作时，在塔内任一横截面上，溶质在气相中的实际分

4、压总是高于与其相接触的液相平衡分压，所以吸收塔操作线总是位于平衡线的上方。二、吸收剂用量的确定吸收塔的设计中，所处理的气体量、两端气体组成Y 与 Y 以及液体的21最初组成 X 一般都已预先确定，设计中则要确定吸收剂的用量。吸附剂的用量来源于适宜的液气比。液气比的大小，直接影响着设备的尺寸与运行费用。22由图 （a）可知，在VY Y X 已知的情况下，吸收操作线的一个122、端点 T 已经固定，另一个端点 B 则可在 Y=Y 的水平线上滑动。点 B 的横坐1标将取决于操作线的斜率 L/V称为液气比，它反映单位气体处理量所用吸收剂的量。在 V 值已定时，若减小吸附剂的用量 ，操作线的斜率就会变

5、B将沿 Y=Y 1而吸收推动力相对减小。若 L 减少到恰使 B 点移至水平线 Y=Y 或1切线如图 2-29(b) T B 时，*X =X ，意即塔底流出的吸收液中溶质 A 的浓度与刚进塔的混合气体中溶质*11A力已变为零，这只有在具有无限大的传质面积和无限长的接触时间时才能实斜率称为最小液气比，以（） 表示；相应的吸收剂用量即为最小吸收剂min用量，以 L 表示。minY YL V 12X 1X2 2-29 B 读出 X ，*1用下式计算 ：LY Y1()2VX X12若平衡关系符合亨利定律，也可直接用下式计算：LY Y1()2YV X12m根据生产实践，一般情况下取吸收剂用量为最小吸收剂用

6、量的 1.12.0倍：（1.12.0）min还应指出，为了保证填料表面能被液体充分润湿，还应考虑到单位截面上式计算出来的吸收剂用量不能满足最小喷淋量，则应采用更大的液气比。例 2-5 用洗油吸收焦炉气中的芳烃。吸收塔内的温度为 27，压强106.7kPa，焦炉气流量为 850m /h，其中所含芳烃的摩尔分率为 0.02，要求芳3烃回收率不低于 95%，进入吸收塔顶的洗油中所含芳烃的摩尔分率为 0.005。若取溶剂用量为理论最小用量的 1.5 底流出的吸收液浓度。操作条件下的平衡关系可用下式表达：0.125 XY1 0.875 X3解：进入吸收塔惰性气体摩尔流量为：850273106 .7 1

7、0.02 35 .64 Kmol / hV 22 .4 273 27101 .3进塔气体中芳烃浓度（用摩尔比 Y表示）为：0.02Y 0.020411 0.02出塔气体中芳烃浓度为：进塔洗油中芳烃浓度为：Y 0.0204 (1 0. ) 0.0010220 .X 0 .21 0 .按照已知的平衡关系式，在 X直角坐标系中绘出平衡曲线 ，如本例题附图所示，再按 X 、Y 之值在图上确定操作线端点 T，通过 T 作平衡线22OE Y=0.0204于点 的横坐标值为：X =0.176，*则：V (Y Y ) .64(0.0204 0.00102 )0.176 0.00503L12 4.04 hX X

8、2L 1.5L 1.5 4.04 6.06 hnL是每小送入塔顶的纯溶剂量，考虑到所含芳烃，则每小时送入塔顶的洗油量应为：16.06 6.09 kmolh1 0.005吸收液浓度可依全塔物料衡算式求出：V (Y Y ) . (0 . 0 .)X X12 0 . 0 .126 .L三、填料塔计算（一）塔径的计算吸收塔的塔径可根据园型管道内的流量公式计算，即：4 VsDu式中 塔径，m；Vs操作条件下混合气体的体积流量，m ；3u空塔气速，即按空塔截面积计算的混合气体线速度，m/s。在吸收过程中，由于吸收质不断进入液相，故计算塔径时，一般以塔底的4气速，是气液传质设备的流体力学问题。从研究填料塔的

9、流体力学性质知道，在一定的喷淋量下，当气速增大至一点气速。对于不同填料，提出如下参考数据（u表示空塔气速，u 表示泛点F拉西环u=（0.60.8）uFu=（0.650.80）uFu=（0.650.85）uFu=（0.751.0）uF弧鞍形填料矩鞍形填料花环形填料常采用埃克特（Eckert）通用关联图（见图 2-30此图所依据的试验数据取自较大直径的填料吸收塔，所关联的参数较全面，计算也不复杂，计算结果在一定范围内尚能符合实际情况。通用关联图的横坐标为，纵坐标为。u 2WW()1 / 2(V) LA0 .2VLgLL图 2-30 在左下方的线簇为乱堆填料层的等压降线，最上方的三条线分别速 u 应

10、为泛点气速 u 。若已知气液两相流量比及各自的密度，则可算出图中F泛点气速 u 。此图在设计中还可根据规定的压强降，求算相应的空塔气速，F 值可从化工手册中查得。泛点气速还可用下面经验公式求出：(1418u2aLlog() 0 .2 b 1 .75 ()()FVVg3LVLL式干填料因子，1/m，可查表。a3b常数，拉西环取 0.22，弧鞍形填料取 0.26，其它符号同前。计算出泛点气速 u u2-53）F整为 400、500、600、1000、1200、1400mm 等。5 在实际设计计算中，还要根据经济气速来确定操作气速。所谓经济气速，经济气速可用下列经验公式求出：EC13131 3 5

11、.1()(a )Tuopt(1)Cn xpG式中 u 经济气速，m/s；optE鼓风机及电动机总效率，；n年运转小时 h/a；x动力设备的维修费用占年动力费用的分率，；C /m ；3TC 电费，元/kWh；P 填料层阻力系数，是填料尺寸与润湿率L 的函数，可查图求得；W 常态下的空气重度，1.205kg/m3；a 塔内的气相重度，kg/m3。G计算出经济气速后，可与 u 比较，选定最终的操作气速，用于计算塔径。若 uu ，按u 计算 ；若u下限u uoptoptopt上限上限下限上限，则按 u 计算 。opt下限6型。填料塔的最小喷淋密度与填料的比表面积 有关，其关系式为：U （L ） min

12、Wmin式中 填料的比表面积，m /m ；23U 最小喷淋密度，m /（m s32min（L ） 最小润湿速率，m /（ms3Wmin所谓润湿速率，即指在塔的横截面上，单位长度的填料周边上液体的体积流量。对于直径不超过 75mm 的拉西环及其它填料，可取最小润湿速率为0.08m /（mh 75mm 的环形填料，应取 0.12m /（h33例 2-6 某矿石焙烧炉送出的气体中 SO 拟用水洗涤除去。采用填料吸2收塔，入塔气体冷至 20，塔内绝对压强为 101.3kPa，入塔炉气体积流量为1000m /h，炉气的平均分子量为 32.16kg/kmol，洗涤水耗用量为 22600kg/h，3吸收塔采

13、用 25252.5mm 的陶瓷拉西环以乱堆方式充填，若取空塔气速为泛点气速的 73%计算塔径，并核算液体喷淋密度是否大于 U .min1）求泛点气速 u ：炉气的质量流量F100022 .4273W 32 .16 1338 kg hV炉气的密度清水密度：则：273 2013381000 1338k g / m3v 1000/3kgmL2260013381.338WW11L ( V ) 2 () 2 0.6181000VL由图2-320.618 0.035；由手册查得 25252.5mm 陶瓷拉西环（乱堆）的填料因子=450m ；水的-1粘度 =1mNs/m ，故 u 为：2LF（2）求 u0.

14、035 g0.035 9.81 1000450 1.338 10.2uL 0.755 m / sF 0.21 VL已知 u=73%uF则： u=0.75573%=0.551m/s。计算塔径为：4V4 0. sD 0.8(m )u（3）核算液体喷淋密度：因填料尺寸小于 75mm，取（L ） =0.08m （mh3Wmin7又由手册中查出该填料的比表面积 =190m 32则：U=0.08190=15.2m /（m ）32min操作条件下的喷淋密度 U ：22600计算可知：UU 。/(0 .8 ) 2 453 /(2 h)Umm10004min（二）填料层压降计算 p/m 的值。当我被上帝造出来时

15、，上帝问我想在人间当一个怎样的人，我不假思索的说，我要做一个伟大的世人皆知的人。于是，我降临在了人间。答礼，温柔体贴，父母给我去了一个好听的名字：李清照。神童的称号。置疑，小时侯的我快乐无虑。兴尽晚回舟，误入藕花深处。争渡，争渡，惊起一滩鸥鹭。青春的我如双脚任水流轻抚。身影轻飘而过，留下一阵清风。8暗的。寻寻觅觅冷冷清清凄凄惨惨戚戚这千古叠词句就是我当时心情的写照。最后，香消玉殒，我在痛苦和哀怨中凄凉的死去。在天堂里，我又见到了上帝。上帝问我过的怎么样，我摇摇头又点点头，可我发现我错了。于是在下一轮回中，我选择做一个平凡的人。这就够了。的语言，写下了一时的感受：9来阅读自己的人生，体会其中无尽的快乐和与众不同。为什么从古到今都那么看重有学识带来快乐。自从看了丑小鸭这篇童话之后，我变了，变得开朗起来，变得乐意同别人交往，变得自信了因为我知道：即使现在我是只丑小鸭，但只要有自信，总有一天我会变成白天鹅的，而且会是一只世界上最美丽的白天鹅”我便发展业务带动全家一起读书少都一拥而上，争先恐后抢书10孩子小，应该让着点。外婆却不服气的说：我这一把年纪的了，怎么没人让我呀？读书让我明白了善恶美丑、悲欢离合，读一本好书，犹如同智者谈