吸收塔的计算设计型计算是按给定的生产任务及条件(待分离气体的处理量、组成、分离要求)设计或选择能完成分离任务的吸收塔设计计算的主要内容与步骤吸收剂的选择及用量的计算;设备类型的选择:塔径计算;填料层高度或塔板数的计算;确定塔的高度;56)塔的流体力学计算及校核;(7)塔的附件设计。计算依据:物系的相平衡关系和传质速率方程
设计计算的主要内容与步骤 计算依据:物系的相平衡关系和传质速率方程 (1) 吸收剂的选择及用量的计算; (2) 设备类型的选择; (3) 塔径计算; (4) 填料层高度或塔板数的计算; (5) 确定塔的高度; (6) 塔的流体力学计算及校核; (7) 塔的附件设计。 吸收塔的计算 设计型计算是按给定的生产任务及条件 (待分离气体的处理量、组成、分离要求) 设计或选择能完成分离任务的吸收塔
物料衡算与吸收操作线方程物料衡算:计算给定吸收任务下所需的吸收剂用量L或吸收剂出口浓度X。VX2以逆流填料塔为例:LV二情性气体B的摩尔流率kmol/sL一吸收剂S的摩尔流率kmol/sY一溶质A在气相中的比摩尔分数ZX一溶质A在液相中的比摩尔分数Z+dzNY+dY X+dX对稳定吸收过程,单位时间内气相在塔内被吸收的溶质A的量必等于液相吸收A的量。全塔物料衡算为:XiVY + LX, = VY, + LXY1L
以逆流填料塔为例: 对稳定吸收过程,单位时间内气相在 塔内被吸收的溶质 A 的量必等于液相 吸收A的量。全塔物料衡算为: V—惰性气体B的摩尔流率kmol/s L—吸收剂S的摩尔流率kmol/s Y—溶质A在气相中的比摩尔分数 X—溶质A在液相中的比摩尔分数 物料衡算与吸收操作线方程 物料衡算: 计算给定吸收任务下所需的吸收剂用量 L 或吸 收剂出口浓度 X1。 VY1 LX2 VY2 LX1 Y X Y+dY X+dX Z Z+dZ Z Y2 L X2 Y1 V X1 L V
L,X,任务规定:进塔气量V和组成Y工艺确定:进塔吸收剂温度和组成X,V,Y,由吸收率n求出:出塔气体组成Y,V,YY, = Y,(1-n)LX填料吸收塔内,气、液组成沿塔高连续变化:V, Y,塔的任一截面处,气、液两相组成是相互制约的;L,X,全塔物料衡算式:表示L、V一定,塔底为最高气、液浓度“2”的截面“1”(浓端)与塔顶具有最低气、液浓度的截面(稀端)的气、液浓度关系。GLL
任务规定:进塔气量 V 和组成 Y1 工艺确定:进塔吸收剂温度和组成 X2 由吸收率求出:出塔气体组成 Y2 (1 ) Y2 Y1 V, Y2 V, Y1 L, X1 L, X2 V, Y L, X 全塔物料衡算式:表示L、V一定,塔底为最高气、液浓度 的截面“1”(浓端)与塔顶具有最低气、液浓度的截面“2” (稀端)的气、液浓度关系。 GLL 填料吸收塔内,气、液组成沿塔高连续变化; 塔的任一截面处,气、液两相组成是相互制 约的;
操作线方程与操作线取填料层任一截面与塔底端面之间的填料V,Y, +层为物料衡算的控制体,则溶质A的物料衡算式为V. YVY + LX, = VY, + LXL,XV,Y,同理,若在任一截面与塔顶端面间作溶质A的物料衡算,则V上两式均称为吸收操作线方程,代表逆流操作时塔内任一截面上的气、液两相组成Y和X之间的关系。(L/V)称为吸收塔操作的液气比GLL
V, Y2 V, Y1 L, X1 L, X2 V, Y L, X 2 X2 V L X Y V L Y 1 X1 V L X Y V L Y VY LX1 VY1 LX 操作线方程与操作线 同理,若在任一截面与塔顶端面间作溶质 A的物料衡算,则 上两式均称为吸收操作线方程,代表逆流操作时塔内任一截 面上的气、液两相组成 Y 和 X 之间的关系。 (L/V)称为吸收塔操作的液气比。 取填料层任一截面与塔底端面之间的填料 层为物料衡算的控制体,则溶质 A 的物料 衡算式为 GLL
操作线方程与操作线YY*=f(X)A当L/V一定,在X-Y图上Yi以液气比L/V为斜率,过(X-X)P塔端面液、气两相组成(XYY)和(X2,Y)的直线,为(Y-y)B吸收操作线Y2Y*线上任一点的坐标(X,Y)代表了塔内该截面上液,0XX2X X*X气两相的组成。操作线上任一点P与平衡线间的垂直距离(Y-Y*)为塔内该截载面上以气相为基准的吸收传质推动力:与平衡线的水平距离(X*-X)为该截面上以液相为基准的吸收传质推动力两线间垂直距离(Y-Y*)或水平距离(X*-X)的变化显示了吸收过程推动力沿塔高的变化规律。GLL
操作线方程与操作线 当 L/V 一定,在 X-Y 图上 以液气比 L/V 为斜率,过 塔端面液、气两相组成(X1, Y1 )和(X2,Y2 )的直线,为 吸收操作线 Y O X Y*=f(X) A Y1 X2 X1 Y2 B Y X X* Y* P 线上任一点的坐标(X,Y) 代表了塔内该截面上液、 气两相的组成。 操作线上任一点 P 与平衡线间的垂直距离 (Y-Y*) 为塔内该 截面上以气相为基准的吸收传质推动力;与平衡线的水平 距离 (X*-X) 为该截面上以液相为基准的吸收传质推动力。 两线间垂直距离(Y-Y*)或水平距离(X*-X)的变化显示 了吸收过程推动力沿塔高的变化规律。 (Y- Y*) (X*-X) GLL