河北化工医药职业技术学院化原60.ppt

8.5. 吸收塔的计算 8.5.1. 物料衡算与操作线方程 8.5.2. 吸收剂用量的确定 8.5.3. 填料层高度的计算 8.5.4. 吸收塔的计算 8.5.5. 塔板数的计算 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 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 5.5.1. 物料衡算与操作线方程 1．物料衡算 定态，假设S不挥发，B不溶于S 全塔范围内，对A作物料衡算 ： GBYb+LsXa=GBYa+LSXb GB（Yb－Ya）=LS（Xb－Xa） GB，Ya GB，Yb LS，Xa LS，Xb Xb=Xa＋GB（Yb－Ya）/LS 2．操作线方程式及操作线 （1）逆流吸收 GB，Ya GB，Yb LS，Xa LS，Xb GB，Y Ls，X GBY+LSXa=GBYa+LSX Ya=Yb（1－?） ?——A被吸收的百分率，称为回收率或吸收率。 同理： 逆流吸收操作线具有如下特点： X Yb Ya Xb Xa A B Y 3）操作线仅与液气比、浓端及稀端组成有关，与系 统的平衡关系、塔型及操作条件T、p无关。 2）操作线通过塔顶（稀端） A （Xa，Ya）及塔底 （浓端） B （Xb， Yb）; 1）定态，LS、GB、Yb、Xa恒定，操作线在X～Y 坐标上为一直线，斜率为LS/GB 。 LS/GB为吸收 操作的液气比； 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； 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。 X A B Y K . Y X X* Y* （2）并流吸收 GB，Ya GB，Yb LS，Xa LS，Xb GB，Y LS，X GBY+LSX=GBYa+ LSXa Ya Yb Xa Xb A B X Y 逆流与并流的比较： 1）逆流推动力均匀，且 2） Yb大，逆流时Yb与Xb在塔底相迂有利于提高Xb； Xa小，逆流时Ya与Xa在塔顶相迂有利于降低Ya。 逆流与并流操作线练习 Y3 X2 X1 Y1 Y2 X2 Y2 X3 C D A B Y1 Y2 Y3 X1 X2 X3 C D A B 5.5.2. 吸收剂用量的确定 B1 Yb Ya A B O E X Y Xa Xb X*b P 1．最小液气比 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。 最小液气比的计算 （1）平衡曲线一般情况 X*b——与Yb相平衡的液相组成。 平衡关系符合亨利定律时： 2）平衡曲线为凸形曲线情况 2．操作液气比 【例5-5】某矿石焙烧炉排出含SO2的混合气体，除SO2外其余组分可看作惰性气体。冷却后送入填料吸收塔中，用清水洗涤以除去其中的SO2。吸收塔的操作温度为20℃，压力为101.3kPa。混合气的流量为1000m3/h，其中含SO2体积百分数为9%，要求SO2的回收率为90%。若吸收剂用量为理论最小用量的1.2倍，试计算： （1）吸收剂用量及塔底吸收液的组成X1； 2）当用含SO20.0003（摩尔比）的水溶液作吸收剂时，保持二氧化硫回收率不变，吸收剂用量比原情况增加还是减少？塔底吸收液组成变为多少？ 已知101.3kPa，20℃条件下SO2在水中的平衡数据 ：与Y1相平衡的液相组成=0.0032 低浓度吸收的特点： 填料层高度的计算 1．传质单元数法 （1）塔高计算基本关系式 ho y y+dy x x+dx h dh ya xa xb yb 单位时间，dh内吸收A的量： ?——塔截面积，㎡; GA——A的流率，kmol/(㎡·s)； G——混合气体流率，kmol/(㎡·s)； L——吸收剂流率， kmol/(㎡·s)。 a——单位体积填料的有效传质面积，㎡。 填料层高度 同理： ——气相总体积传质系数，kmol/（m3·s） ——液相总体积传质系数，kmol/（m3·s） 填料层高度可用下面的通式计算： Z=传质单元高度×传质单元数 体积传质系数的物理意义： 在单位推动力下，单位时间，单位体积填料层内吸收的溶质量。 （2）传质单元数与传质单元高度 以 为例 1）传质单元数 、 —液相总传质单元高度、总传质单元数 ——气相传质单元高度 、传质单元数 —