化工原理吸收塔的计算

吸收塔的计算内容：

设计型：流向、流程、吸收剂用量、吸收剂浓度、塔高、塔径。操作型：核算、操作条件与吸收结果的关系。计算依据：物料恒算、相平衡、吸收速率方程。第四节吸收塔的计算一、物料衡算与操作线方程虚框范围内，对溶质作物料衡算：G-通过吸收塔的惰性气体流率，kmol/s.m2L-通过吸收塔的吸收剂流率，kmol/s.m2L/G-液气比吸收操作线(operatingline)方程G,Y2G，Y1,L，X2L,X1G，YL,X稀端浓端全塔物料衡算式：XY1Y2X1X2TBYXY*YX*O(Y-Y*)或(X-X*)为塔内该截面处的传质推动力,操作线与平衡线越远，传质推动力就越大。二、最小液气比与吸收剂的用量（一）已知量与待求量已知混合气中的惰性气体量G，进料气体量Y1，吸收剂组成X2以及分离要求。待求量为吸收剂用量L。（二）分离要求的表示方式①回收有用物质时，用溶质的回收率（或吸收率）表示。②除去气体中有害物质时，一般规定尾气中残留有害物质的组成Y2。

最小液气比定义：针对一定的分离任务，操作条件和吸收物系一定，塔内某截面吸收推动力为零，达到分离程度所需塔高无穷大时的液气比。

（三）最小液气比的计算BY1Y2TOB*X2X1X*1正常平衡曲线当X2=0时：平衡曲线为凸形曲线

（四）操作液气比三、填料层高度的计算（一）填料层高度的基本计算式单位时间，dZ内吸收A的量：

—塔截面积，㎡;G—惰性气体流率，kmol/(㎡·s)；L—吸收剂流率，kmol/(㎡·s);a—单位体积填料的有效传质面积，㎡。ZyY+dYxX+dXdZY2L,X2X1G,Y1——气相总体积传质系数，kmol/（m3·s）——液相总体积传质系数，kmol/（m3·s）低浓度气体吸收塔计算填料层高度的基本公式HGNGHOGNOGHLNLHOLNOL（二）传质单元高度与传质单元数填料层高度＝传质单元高度×传质单元数（1）传质单元数（以NOG为例）定义：气相总传质单元数当所要求的(Y1-Y2)为一定值时，平均吸收推动力(Y-Y*)m越大，NOG就越小，所需的填料层高度就越小。传质单元数的意义：反映了取得一定吸收效果的难易程度。（2）传质单元高度定义：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

体积总传质系数与传质单元高度的关系:（三）传质单元数的计算1.对数平均推动力法Y1Y2Y*1Y*2BTOX2X1△Y1△Y2平衡线与操作线平行时，当、时，对数平均推动力可用算术平均推动力计算，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。2.吸收因数法平衡线为通过原点的直线，服从亨利定律（逆流）—解吸因数（脱吸因数）(1)L、G、m影响NOG的因素：L、G、m、X2、Y1、Y2

(2)X2、Y1、Y2

当X2增大：操作线下移，吸收推动力减小，达到同样的吸收效果，NOG加大。【例4-1】空气和氨的混合气体在直径为0.8m的填料吸收塔中用清水吸收其中的氨。已知送入的空气量为1390kg/h，混合气体中氨的分压为1.33kPa，经过吸收后混合气中有99.5％的氨被吸收下来。操作温度为20℃，压力为101.325kPa。在操作条件下，平衡关系为Y*＝0.75X。若吸收剂（水）用量为52kmol/h。已知氨的气相体积吸收总系数KYa＝314kmol/(m3h)。试求所需填料层高度。四、吸收塔的操作计算1.吸收过程的强化BY1Y2TOX2X1Y*1△Y1△Y2Y*2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。

2.影响Y2的因素L、G、m、X2、Y1【例5-2】某填料吸收塔在101.3kPa，293K下用清水逆流吸收丙酮—空气混合气中的丙酮，操作液气比为2.0，丙酮的回收率为95%。已知该吸收为低浓度吸收，操作条件下气液平衡关系为，吸收过程为气膜控制，气相总体积吸收系数与气体流率的0.8次方成正比。（塔截面积为1㎡）