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6.3吸收(或解析)塔的计算

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吸收塔塔径计算公式

吸收塔塔径计算公式

吸收塔塔径计算公式吸收塔是化工、环保等领域中常见的设备，用于实现气体混合物中某些组分的吸收。

而吸收塔塔径的计算可是个关键环节，这直接关系到吸收塔的性能和工作效率。

要计算吸收塔的塔径，咱们得先弄清楚几个重要的参数和概念。

首先就是气体的流量，这就好比是一条河流的水流量，流量越大，需要的河道就得越宽。

还有气体的流速，它决定了气体在塔内流动的快慢。

另外，吸收塔的操作条件，比如温度、压力，也会对塔径产生影响。

那具体的计算公式是啥呢？一般来说，吸收塔塔径可以通过下面这个公式来计算：D = √（4Q / πv），这里的 D 就是塔径啦，Q 是气体的体积流量，v 是适宜的空塔气速，π 就是大家熟悉的圆周率。

举个例子吧，就说咱们在一家化工厂，要设计一个用于吸收二氧化硫的吸收塔。

经过前期的工艺计算和分析，已知气体的体积流量是1000 立方米每秒，通过实验和经验数据，确定适宜的空塔气速为 2 米每秒。

那咱们就可以这样来算塔径：先把数字代入公式，D = √（4×1000 / 3.14×2），经过计算，得出塔径大约是 31.8 米。

可别以为这就算完事儿了，实际情况可复杂得多。

比如说，气体的性质也得考虑进去。

如果气体中含有一些容易堵塞或者粘结的成分，那咱们在选择塔径的时候就得留有余地，稍微选大一点，免得后期出现堵塞影响生产。

还有啊，不同的吸收工艺对塔径的要求也不一样。

有的工艺需要气体和吸收液充分接触，那塔径就得适当大一些，以增加接触面积和时间。

在实际操作中，计算塔径还得考虑设备的成本、安装和维护的便利性等因素。

就像我之前参与过的一个项目，最初计算出的塔径从理论上来说是没问题的，但考虑到工厂的场地限制和后续的维护难度，我们不得不重新调整计算参数，经过多次的讨论和修改，最终确定了一个既能满足工艺要求，又能适应实际情况的塔径。

总之，吸收塔塔径的计算可不是个简单的数学问题，它需要综合考虑各种因素，还得结合实际经验，才能得出一个既合理又实用的结果。

吸收塔计算说明

吸收塔计算说明

吸收塔计算说明一．操作条件：操作温度 20℃操作压力 101.325KPa二．填料选型：选用DN50塑料鲍尔环三．物料衡算：混合气体的体积流量 Vs=10000m 3/h硫酸雾质量流量 W H2SO4=42Kg/h ×38%=15.96Kg/h硫酸雾摩尔流量V H2SO4=kmolKg h Kg /98/96.15 =0.1629kmol/h 混合气体摩尔流量V MV =kmolm h m /4.22/1000033 =446.43 kmol/h H 2SO 4气相摩尔分数 y=hkmol h kmol /43.446/1629.0 =0.00036 因酸雾浓度过大，故采用双塔串联逆流吸收。

设吸收率为η 硫酸雾排放限值为45mg/ m 3硫酸雾进塔浓度C 硫酸=hm h Kg /10000/96.153 =1596 mg/ m 31596mg/ m 3×（1-η）2≤45mg/ m 3 η≥0.84取η=0.9 Y 1=yy -1=00036.0100036.0-=0.00036 Y 2=Y 1×(1-η)=0.00036×(1-0.9)=0.000036G B =446.43 kmol/h此过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算：m i n ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛B S G L =2121/X m Y Y Y --m 取值：该体系可近似看作是理想体系，想平衡常数可按下式计算： m=P P i 0三氧化硫的饱和蒸气压依据安托因方程：CT B A P +-=0ln 安托因常数查表有：A=9.05085 B=1735.31 C=236.5计算得 P 0=6.3×105Pam=6.3对于纯溶剂吸收，进塔液相组成X 2=0 min⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛B S G L =3.6/00036.0000036.000036.0- =5.67 取操作液气比 BS G L =1.5 min ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛B S G L =1.5×5.67=8.51 L S = G B ×8.51=446.43 kmol/h ×8.51=3799.12 kmol/hG B （Y 1-Y 2）= L S （X 1-X 2)X 1=0.000038四．塔径计算：混合气体的密度取20℃时空气的密度，查表ρV =1.205 Kg/ m 3W v =ρV ×Vs=1.205 Kg/ m 3×10000m 3/h=12050 Kg/h吸收液体的质量流量：W L =18 Kg/kmol ×3799.12 kmol/h=68384.16 Kg/h 计算 L V V LW W ρρ=33/1000/205.1/12050/16.68384m Kg m Kg h Kg h Kg =0.197 查压降与泛点气速关联图: LV L Bg G ρρψϕμ2.02=0.11取μL =1Pa.s 查表 φ=140m -1 u f =133140/205.1/100081.911.0-⨯⨯⨯m m Kg m Kg =2.529m/s u=0.6 u f =0.6×2.529 m/s=1.52 m/sD=u V S π4=sm h m /52.1360014.3/1000043⨯⨯⨯=1.526m 圆整取1.6m(1).泛点率校核：u=23)8.0(14.33600/10000m h m ⨯÷=1.18m/s f u u =sm s m /529.2/18.1=0.46 (在允许范围内) （2）填料规格核算：d D =mmmm 501600=32＞15 （3）液体喷淋密度校核：液体喷淋密度是指单位时间，单位塔截面积上的喷淋量，计算式为：u=2785.0D L h 。

吸收塔的计算

吸收塔的计算

m，一般取Hb=1.2～1.5m；
Hb
n——填料层分层数
2020/10/22
【填料塔高度的近似计算】
【说明】由于液体再分布器、喷淋装置、支承装置、捕沫器等的结构不同时其高 度不同，当一时无法准确确定时，也可采用下式近似计算塔高：
H=1.2Z+Hd+Hb
Hd——塔顶空间高(不包括封头部分)，m； Hb——塔底空间高(不包括封头部分)，m。
∵
G 1000 273 （1－0.09）＝37.85(mol / s)
22.4 293
故吸收用水量为： L＝35.5G＝35.5×37.85＝1343(mol/s)＝1.343(kmol/s)
2020/10/22
三、吸收塔填料层高度的计算
1、填料塔的高度
【说明】填料塔的高度 主要决定于填料层高度。
（2） HOG愈小，吸收设备的传质阻力愈小，传质效能愈高，完成一定分离任务所 需填料层高度愈小。
2020/10/22
【体积传质系数（ KY a ）——参数归并法】
（1）有效比表面积（a）与填料的类型、形状、尺寸、填充情况有关，还随流体 物性、流动状况而变化，其数值不易直接测定； （2）通常将a与传质系数（KY）的乘积合并为一个物理量KY a （ 单位kmol/m3·s）， 称为体积传质系数，通过实验测定其数值； （3）在低浓度吸收的情况下，体积传质系数在全塔范围内为常数，或可取平均值。
2020/10/22
【解】已知 y1＝0.09 η＝95％＝0.95
∴
Y1
y1 1 y1
0.09 1 0.09
0.099
Y2＝(1－η)Y1＝(1－0.95)×0.099＝0.00495 据 Y*＝31.13X 知： m＝31.13

吸收或解吸塔的计算

吸收或解吸塔的计算
2.设计计算的主要内容与步骤 (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。
第四节 吸收（或解吸)塔的计算
3.校核计算的主要内容与步骤 (1) 吸收率的计算 (2) 吸收剂用量、组成及操作温度对吸收塔的影响
V, Yb
L, Xb
第四节 吸收（或解吸)塔的计算
3.操作线方程与操作线
在任一截面与 L( X X a )
Y L L X Ya X a V V
V, Ya
V, Y
L, X V, Yb
操作线方程
L, Xb
例题： 在20℃，1atm下，用清水分离氨-空气的混合气体，混 合气体中氨的分压为1330Pa，经吸收后氨的分压降为 7Pa， 混合气体的处理量为 1020kg/h ，操作条件下平衡关系为 Ye=0.755X 。若适宜的吸收剂用量为最小用量的 2 倍，求所 需吸收剂用量及离塔氨水的浓度。
V, ya 吸 收 塔 V, yb xb=? xa , L=?
V, Ya
V, Yb
L, Xb
第四节 吸收（或解吸)塔的计算
2.吸收率的定义：
混合气中溶质A被吸收的量占总量的百分率，称 为溶质的吸收率或回收率，以φ表示，即：
L, Xa
Yb Ya Ya A 1 Yb Yb
V, Ya
Ya Yb (1 A )
已知进料中A的组成为50%（mol%）,要 求气体吸收率为90%，则塔顶尾气中A的组成： A:9% B:7% C: 5% D:3%
由物平可知通过该微元层物质的传递量为：

化工原理吸收塔的计算

化工原理吸收塔的计算

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：NOG
Y1 dY Y2 Y Y *
气相总传质单元数
NOG

Y1 dY Y2 Y Y *

Y1 Y2 (Y Y *)m
气相组成变化 平均传质推动力
• 传质单元数的意义：
反映了取得一定吸收效果的难易程度。
当所要求的(Y1-Y2)为一定值时，平均吸收推动力(YY*)m越大，NOG就越小，所需的填料层高度就越小。
（2）传质单元高度
•定义：
H OG

G Kya
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
四、吸收塔的操作计算 1.吸收过程的强化
Y1
Y*1
Y2
T △Y2
Y*2
O X2
B △Y1
X1
吸收推动力 NA 吸收阻力
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。
Y1 dY Y2 Y
NOG

Y1 Y1
Y2 Y2
ln
Y1 Y2
X1
NOG

Y1 Y2 Ym
Ym （Y1 Y2）/ ln Y1 / Y2
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。 •平衡线与操作线平行时，
Ym Y1 Y2 X m X1 X 2

吸收塔的计算

吸收塔的计算

NOG
(Y Y ) m Y1 Y2
气体流经一段填料层前后的浓度变化恰等于此段填料层内 以气相浓度差表示的总推动力的的平均值时，那么，这段 填料层的高度就是一个气相总传质单元高度。
吸收过程的传质阻力越大，填料层的有效比面积越小， 每个传质单元所相当的填料层高度越大。 传质单元数反映吸收过程的难度，任务所要求的气体浓 度变化越大，过程的平均推动力越小，则意味着过程难度越
NOG
1 Y1 Y2 ln[( 1 S ) S] * 1 S Y2 Y2
*
mV ——脱吸因数。平衡线斜率和操作线斜率的比值 S L
无因次。S愈大，脱吸愈易进行。
1 L A ——吸收因数 S mV
分析 ：
•横坐标 Y1 Y2
* *
Y2 Y2
值的大小，反映了溶质吸收率的高低。
* * (Y1 Y1 ) (Y2 Y2 ) * Y1 Y1 ln * Y2 Y2
——塔顶与塔底两截面上吸收推动力的对数平均，称为对 数平均推动力。
1 Y1 当 相应的对数平均推动力可用算术平均 2 时， 2 Y2
推动力代替。
写出NOL、NG、NL的表达式。
N OL
X1 X 2 X m
dY KY a dZ * V Y Y KY a Z Y1 dY Y2 0 dZ * V Y Y
K X a dX dZ * L X X
X1 X 2
K X a Z dX 0 dZ * L X X
低浓度气体吸收时填料层的基本关系式为
L dX X1 V Y1 dY 及Z X 2 * Z Y2 K X a X X KY a Y Y *
在气液进出口浓度一定的情况下，吸收率愈高，Y2愈小， 横坐标的数值愈大，对应于同一S值的NOG愈大。 •S反映吸收推动力的大小 在气液进出口浓度及溶质吸收率已知的条件下，若增大S

化工原理第五章吸收塔的计算

化工原理第五章吸收塔的计算
过程中L、G为常数）。以单位时间为基准，在全塔
范围内，对溶质A作物料衡算得：
G , Y2
L, X2
GY1 LX 2 GY2 LX1
（进入量＝引出量） 或
G(Y1 Y2 ) L( X1 X 2 )
——全塔的物料衡算式
G, Y1 L, X1
物料衡算示意图
2018/10/17
【有关计算】 （1）吸收液的浓度 据
1000 273 G （ 1－0.09）＝37.85(mol / s) 22.4 293
L＝35.5G＝35.5×37.85＝1343(mol/s)＝1.343(kmol/s)
2018/10/17
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、吸收塔填料层高度的计算
1、填料塔的高度
封头
【说明】填料
塔的高度主要
塔顶 空间
塔底 空间 裙座
2018/10/17
3、吸收剂用量的确定 【确定原则】应选择适宜的液气比，使设备费和操 作费之和最小。 【确定方法】根据生产实践经验，通常吸收剂用量 为最小用量的1.1～2.0倍，即：
L适宜=（1.1～2.0）Lmin
或
L L （ 1.1 ~ 2.0） G 适宜 G min
【吸收塔的计算内容 】 1、设计型计算
（1）吸收塔的塔径；
（2）吸收塔的塔高等。 2、操作型计算
（1）吸收剂的用量；
（2）吸收液的浓度；
（3）在物系、塔设备一定的情况下，对指定的生产
任务，核算塔设备是否合用。
2018/10/17
一、物料衡算和操作线方程
1、物料衡算 G——单位时间通过任一塔截
G, Y2 L, X2
Y Y1 Y Y2

吸收解吸塔的详细设计计算(做CO2吸收塔和解吸塔的同学不用愁了)

吸收解吸塔的详细设计计算(做CO2吸收塔和解吸塔的同学不用愁了)
课程设计任务书
学生姓名： 指导教师：
一、课程设计题目 填料吸收塔的设计 二、工艺条件
专业班级： 工作部门：
1．煤气中含苯 2%（摩尔分数） ，煤气分子量为 19； 2．生产能力：每小时处理含苯煤气 2000m³，连续操作； 3．吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数） ； 4．吸收回收率≥95%； 5．吸收剂为洗油：分子量 260，相对密度 0.8； 6．吸收操作条件为：1atm、27℃；解吸操作条件为：1atm、120℃； 7．冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。 8．吸收塔汽-液平衡 y* = 0.125x； 解吸塔汽-液平衡为 y* = 3.16x； 9．解吸气流为过热水蒸气，经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新 鲜吸收剂过程中热效应忽略不计； 10.年工作日及填料类型：自选。
三、课程设计内容
1．设计方案的选择及流程说明； 2．工艺计算； 3．主要设备工艺尺寸设计； （1）塔径的确定； （2）填料层高度计算； （3）总塔高、总压降及接管尺寸的确定。 4．辅助设备选型与计算。
四、进度安排
1．课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计用书； 2．设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工 协作，较好完成设计任务； 3．计算设计阶段：完成物料衡算、流体力学性能验算及主要设备的工艺设计计算； 4. 课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计计算数据，用简洁的文字和适当的图表 表达自己的设计思想及设计成果。
教研室主任签名： 年 月 日
-1-
目
录
课程设计的目的及要求……………………………………………… 1 课程设计方案的介绍………………………………………………… 2 吸收塔的基础数据的计算…………………………………………… 3 吸收塔的工艺计算…………………………………………………… 4 吸收塔的主体设备的设计……………………………………………10 吸收塔辅助设备的计算及选型………………………………………10 解吸塔的基础数据的计算……………………………………………11 解吸塔的工艺计算……………………………………………………12 解吸塔的主体设备的设计……………………………………………17 解吸塔辅助设备计算及选型…………………………………………17 吸收塔与解吸塔设计一览表…………………………………………18 设计评述………………………………………………………………19 参考文献………………………………………计的目的 课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的环节， 是理论联系实 际的桥梁。通过课程设计，使我们学会如何运用化工单元操作的基本原理，基本 规律以及常用设备的机构和性能等知识去解决工程上的实际问题， 同时还能使我 们树立正确的工程观念和严谨的科学作风。 通过课程设计，可以提高我们一下几个方面的能力： 1.1 熟悉查阅文献资料，搜集有关证据·正确选用公式； 1.2 在兼顾技术上的先进性，可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设 计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常，安全运 行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施； 1.3 正确掌握过程计算以及工艺设备的设计计算方法； 1.4 用精炼的语言，简洁的文字，清晰的图表表达自己的设计思想和计算结 果。 二、设计要求 1．工艺条件与数据 （1）煤气中含苯 2%（摩尔分数） ，煤气分子量为 19； （2）吸收塔顶溶液含苯＞0.15%（ 质量分数） ； （3）吸收塔汽·液平衡 y=0.125x；解吸塔汽·液平衡 y=3.16x； （4）吸收回收率≥95%； （5）吸收剂为洗油，分子量 260，相对密度 0.8； （6）生产能力为每小时处理含苯煤气 2000m³； （7）冷却水进口温度≤25℃，出口温度≤50℃。 2．操作条件 （1）吸收操作为 1atm,27℃，吸收操作为 1atm,120℃； （2）连续操作； （3）解吸气流为过热水蒸气； （4）经解析后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新鲜吸收剂； (5) 过程中热效应忽略不计。

化工原理 第三节 吸收(或脱吸)塔的计算上

化工原理 第三节 吸收(或脱吸)塔的计算上

Y
B B’ Yb
E
A Ya O
Xa
Xb Xb*
Lai Qingke
用摩尔分率表示的操作线方程：
y 1 y


LS GB

1
x
x


1
ya ya


LS GB

1
xa xa

非直线，为双曲线
低浓度气体yb<1 近似处理 直线
y ya yb ya LS x xa xb xa GB
一、总物料衡算
稳态逆流
参数：Ga、Gb；La、Lb；G、 L(kmol/m2·s)；ya、yb(kmol(A)/kmol (A+B))；xa、 xb(kmol(A)/kmol (A+S))；x、y。
Ga,ya La,xa
气 液
y、G x 、L
如何衡算？
G,y L,x
找一固定量
吸收剂和惰性气体的量
或
Y

LS GB
X
Yb
LS GB
X b
逆流吸收塔的 操作线方程式
代表吸收塔的任意截面上气、液相浓度之间的关系。
Department of Chemical Engineering CTGU
Lai Qingke
稳态
LS、Xb、GB、Yb为定值
操作线方程式
在XY坐标中应为直线
一般以塔顶为基准
操作线方程
Department of Chemical Engineering CTGU
Lai Qingke
二、吸收塔操作线方程与操作线
对于塔顶 GB (Y Ya ) LS ( X Xa )

吸收塔的计算

吸收塔的计算

吸收过程既可在板式塔内进行，也可在填料塔内进行。

在板式塔中气液逐级接触，而在填料塔中气液则呈连续接触。

本章对于吸收操作的分析和计算主要结合连续接触方式进行。

填料塔内充以某种特定形状的固体填料以构成填料层。

填料层是塔实现气、液接触的主要部位。

填料的主要作用是：①填料层内空隙体积所占比例很大，填料间隙形成不规则的弯曲通道，气体通过时可达到很高的湍动程度；②单位体积填料层内提供很大的固体表面，液体分布于填料表面呈膜状流下，增大了气、液之间的接触面积。

通常填料塔的工艺计算包括如下项目：（1）在选定吸收剂的基础上确定吸收剂的用量；（2）计算塔的主要工艺尺寸，包括塔径和塔的有效高度，对填料塔，有效高度是填料层高度，而对板式塔，则是实际板层数与板间距的乘积。

计算的基本依据是物料衡算，气、液平衡关系及速率关系。

下面的讨论限于如下假设条件：（1）吸收为低浓度等温物理吸收，总吸收系数为常数；（2）惰性组分B在溶剂中完全不溶解，溶剂在操作条件下完全不挥发，惰性气体和吸收剂在整个吸收塔中均为常量；（3）吸收塔中气、液两相逆流流动。

吸收塔的物料衡算与操作线方程式全塔物料衡算图2－12所示是一个定态操作逆流接触的吸收塔，图中各符号的意义如下：V－惰性气体的流量，kmol（B）／s；L—纯吸收剂的流量，kmol（S）／S；Y 1；、Y2—分别为进出吸收塔气体中溶质物质量的比，kmol（A）／kmol（B）；X 1、X2——分别为出塔及进塔液体中溶质物质量的比，kmol（A）／kmol（S）。

注意，本章中塔底截面一律以下标“l”表示，塔顶截面一律以下标“2”表示。

在全塔范围内作溶质的物料衡算，得：VY1＋LX2＝VY2＋LX1或V（Y1－Y2）＝L（X1－X2）（2－38）一般情况下，进塔混合气体的流量和组成是吸收任务所规定的，若吸收剂的流量与组成已被确定，则V、Y、L及X2。

为已知数，再根据规定的溶质回收率，便可求得气体出塔时的溶质含量，即：Y 2＝Yl（1－фA）（2－39）式中фA为溶质的吸收率或回收率。

化工原理 第三节 吸收(或脱吸)塔的计算上

化工原理 第三节 吸收(或脱吸)塔的计算上

解：进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为
GB
G 22.4
t
273 p (1 273 101.3
yb )
1000 22.4
273 273 27
105 (1 0.02) 101.3
41.27kmol
/
h
进塔气体中芳烃的摩尔比
Yb
yb 1 yb
0.02 0.0204 1 0.02
？！
出塔气体中芳烃的摩尔比 Ya Yb (1) 0.0204(1 0.95) 0.00102
Gb,yb Lb,xb
GB、LS ；比摩尔分率。
逆流吸收塔的物料衡算
对于A组分有： GBYb LS X a GBYa LS X b
GB (Yb Ya ) LS ( Xb X a )
Department of Chemical Engineering CTGU
Lai Qingke
式中各量的计算：
Lai Qingke
积分
ho
又 N A K y y y *
K yay y *dh Gdy
h 1, y ya; h ho , y yb
ho
yb G dy
dh
低浓度气体
0
ya K ya y y *
G yb dy
ho K ya ya y y *
气相传质方程
G yb dy
ho k ya ya y yi
yb ya
Δyb P Δx
Δy
R B’
A Δxa Δya Q
于是，ho计算式的积分项
A’
O
x
yb dy
ya y y*
yb ya
yb d y
yb ya ya y

吸收或解吸塔的计算

吸收或解吸塔的计算

4.计算依据
物系的物料衡算、相平衡关系和传质速率方程式
第四节 吸收（或解吸)塔的计算
二、物料衡算与吸收操作线方程
1.全塔物料衡算
全塔物料衡算目的：计算吸收剂出口浓度。 对稳定吸收过程，全塔物料衡算为：
L, Xa
VYb LX a VYa LX b
下标“a”代表填料层上顶截面； 进塔惰性气体流量V和组成Yb由吸收 下标“b”代表塔内填料层下底截面。 任务规定的，进塔吸收剂温度和组成 Xa V —— 惰性气体B的摩尔流率kmol/s； 一般由工艺条件确定，吸收剂用量由设 计者给出，出塔气体组成 Ya则由任务给 L —— 吸收剂S的摩尔流率 kmol/s； 定或由给定的吸收率求出，由上式可求 Y —— 溶质A在气相中的摩尔比浓度； 算出吸收剂出口浓度Xb。 X —— 溶质A在液相中的摩尔比浓度。
第四节 吸收（或解吸)塔的计算
2. 传质单元数与传质单元高度
对气相总传质系数和推动力：
Y V dY h K Y a Y Y Ye
b a
Yb dY V H OG NO G 若令 Ya Y Y KY a e HOG —— 气相总传质单元高度，m； NOG —— 气相总传质单元数，无因次。
2.设计计算的主要内容与步骤 (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。
第四节 吸收（或解吸)塔的计算
3.校核计算的主要内容与步骤 (1) 吸收率的计算 (2) 吸收剂用量、组成及操作温度对吸收塔的影响
第四节 吸收（或解吸)塔的计算
V KY a HOL L K X a

化工原理第五章(吸收塔的计算)ppt课件

化工原理第五章(吸收塔的计算)ppt课件

2020/6/7
.
设备费
L适宜=（1.1~2.0）Lmin
L适宜
L
4、最小液气比的确定
（1）图解法
【方法一】（1）在 X-Y图上分别画出平 衡线与操作线；
（2）根据交点坐标 值计算：
L Gm
in

Y1 X1*
Y2 X2
2020/6/7
.
操作线
平衡线
斜率＝（L/G）min
【方法二】操作线与平衡线相切，则：
算，则得到：
G1 YLX G Y L1X 或 YG LX(Y1G LX1)
G, Y2 L, X2
G, Y
m
n
L, X
【吸收操作线方程式的作用】 表明了塔内任一截面上气相组 成Y与液相组成X之间的关系。
G， Y1 L,X1 逆流吸收操作线推导示意图
2020/6/7
.
【逆流吸收操作线方程的有关讨论的特点】
2020/6/7
.
（2）传质单元数
【定义】
NOG
Y1 dY Y2 YY*
——无因次。
称为气相总传质单元数。
因此，根据传质单元高度与传质单元数的定义， 填料层高度可表示为：
ZNOGHOG
Hd
H——塔高(从A到B，不包括封头、裙
座高)，m；
Z——填料层高．m；
Hf——装置液体再分布器的空间高，m Hf ；
Hd——塔顶空间高(不包括封头部分)，
m，一般取Hd=0.8～1.4m；
Hb——塔底空间高(不包括封头部分)，
m，一般取Hb=1.2～1.5m；
Hb
n——填料层分层数
2020/6/7
2020/6/7
.

第二讲 吸收塔的计算

第二讲 吸收塔的计算

LB LB Y X X 1 Y1 ------操作线方程 G GB B
X 2 Y2
Y
X 1 ,Y1
X 2 ,Y2
Y1
X ,Y
*
1
Y m X
1
Y2
Y1 X m
* 1
X 1 Y1
X2
X 1X
Y1 Y2 LB GB X 1 X 2
假定：
（1）气液两相摩尔流率不变 （2）等温吸收 （3）传质系数为常量
一、全塔物料衡算
GB: kmol/s Y2:kmol/kmol 吸收剂
摩尔比
LB: kmol/s X2:kmol/kmol
混合气 GB: kmol/s Y1:kmol/kmol LB: kmol/s X1:kmol/kmol
GB Y1 Y2 LB X1 X 2
摩尔分率
y2 :kmol/kmol 吸收剂 L: kmol/s
GB G1 y1
Y1
1 y1
y1
混合气
X2:kmol/kmol
G: kmol/s
y1:kmol/kmol
LB L1 X 2 1 x2 X2 x2
x1:kmol/kmol
GB Y1 Y2 LB X1 X 2
H OL L K X a
X1
X1 L dX K X a X 2 X * X
N OL
X2
dX X X*
dY NG Y2 Y Y i
Y1
Z HOL NOL
Z H G NG
Z H L NL
V HG kY a L HL kX a

化工原理6.5吸收塔的计算

化工原理6.5吸收塔的计算

Y
LS GB
X
(Ya
LS GB
Xa)
GB，Y Ls，X
GB，Yb LS，Xb
武汉理工大学化工原理电子课件
同理：
Y
LS GB
X
(Yb
LS GB
Xb)
逆流吸收操作线具有如下特点：
Y
Yb
LS
B Y* f (X)
GB
Ya A
Xa
Xb
X
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1）定态，LS、GB、Yb、Xa恒定，操作线在X～Y
Xa Xb
X
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逆流与并流的比较： 1）逆流推动力均匀，且Ym逆流 Ym并流 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
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Y3
X1 Y1
X2
Y1 C
A
C
Y2
D
B
Y3
A
B
D
Y2 X3 X2
Y2
X1 X2
X3
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6.5.2. 吸收剂用量的确定
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E
Yb
B
B1
Y
P
A Ya
O Xa
Xb
X
X*b
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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。
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

6.3吸收(或解析)塔的计算

6.3吸收(或解析)塔的计算

A N 1 A
1
1
ya
A N 1 A
1
1
mxa
mxa
y N 1
mxa
A N 1 A
1
1
y
a
mxa
yb mxa AN 1 1 ( A 1) ya mxa A 1
当A＝1时， yb mxa ya mxa N 1
理论塔板数为：
N＝ 1 ln A
ln
yb ya
mxa mxa
d
y y
yb ya ln yb (yb ya ) ya
令:ym
yb ln
ya yb
ya
令
:
xm
xb ln
xa xb
xa
NOG
yb ya ym
NOL xb xa xm
(2)脱吸因数(S=mG/L)法：
平衡线为直线: y*=mx+b
操作线：x
G L
(
y
ya
)
xa
y
y
y
mx
b
y
m
G L
G,ya
L,xa
yx
dh
1. 吸收过程基本方程式
对高度dh微元段： 气相：Gdy N Aadh 液相：Ldx N Aadh
a－单位体积填料层的有效传质面积，m2/m3 adh-单位体积填料层提供的有效传质体积
y+dy x+dx
G,yb
L,xb
逆流操作的塔
G、L－气体、液体的摩尔流率，kmol/m2.s NA－组分A的传质速率，kmol/m2.s
第四节 吸收(或解析)塔的计算
• 吸收与解吸的不同点：推动力和传质方向相反。 • 根据给定的吸收任务(处理气量及其初终浓度)，选定吸收剂
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xa
xi
x
NL
h0 H L NL
填料层高度 传质单元高度 传质单元数
(1) 传质单元数
yb dy
NOG ya y y
无因次
NOG仅与气体的进出口浓度、相平衡关系有关，与塔的结构、操作条 件(G、L)无关，反映分离任务的难易程度。
(2) 传质单元高度
H
＝
OG
G Kya
kmol 单位： m2 • s m
由前式知，如用y、x浓度表示，操作线方程为：
对塔顶到任一截面作物料衡算：
Gy La xa Ga ya Lx
y L x Ga ya La xa
G
G
操作线上任意一点代表塔内某一截面上的气、液 相组成的大小。
G,y L,x
如用Y、X浓度表示，则操作线方程为：
GBY LS X a GaYa LS X
Kya－气相总体积吸收系数，kmol/m3.s
Kxa－液相总体积吸收系数，kmol/m3.s
以气相或液相为推动力表示： N A k y y yi kx xi x
G yb dy
h0 k ya ya y yi
L xb dx
h0 kxa xa xi x
2、传质单元数与传质单元高度
令：
操作线方程的图示
y L x Ga ya La xa
G
G
Y LS ( X X a ) Ya GB
（塔底）
Yb
•B
Y
•M
Ya • A
（塔顶）
Xa
X Xb
（塔底）
yb
•B
y
•
ya （塔•顶A）
xa x xb
当低浓度吸收（进气浓度低于5～10％） 时，L、G随塔高的变化较小，可认为 近似不变。则以y、x表示的操作线也 可认为是一条直线。
yb
A
ya • xa
xb xb*
最小液气比
y
L G
x
xa
ya
L 设备费降低 G 但L 操作费用提高
ya
xa
xb xb*
最小液气比
L G min
yb ya xb* xa
适宜液汽比
L G
＝1.1
~
2.0
倍
L G
min
实际选：1.2~1.5倍
二、填料层高度的计算(低浓度气体吸收)
低浓度气体吸收的特点： • G、L(GB、LS)不随塔高变化 • 吸收过程为等温 • 传质系数为常数
S
mG L
Hale Waihona Puke m LG脱吸因数
G G L mG Kya kya kxa L
L LG L K xa kxa k ya mG
H OG H G SH L H OL H L AHG
Y LS ( X X a ) Ya GB
或对塔底到任一截面作物料衡算：
y L x Gb yb Lb xb
G
G
Y LS ( X X b ) Yb GB
Gb,yb
Lb,xb
逆流操作的塔
吸收操作中，G、L随塔高变化，而GB、LS则不随塔高变化。Y～X之间的 关系为一线性关系，而y~x之间的关系不为线性关系。
G HOG
称为气相总传质单元高度，m
Kya
yb dy
ya y y NOG
称为气相总传质单元数，无因次
h0 HOG NOG
L
Kxa
xb
HOL ,
xa
dx x
x
NOL
G
kya
yb
HG ,
ya
dy y yi
NG
h0 HOL NOL h0 HG NG
L
xb dx
kxa
HL ,
G,ya
L,xa
yx
dh
1. 吸收过程基本方程式
对高度dh微元段： 气相：Gdy N Aadh 液相：Ldx N Aadh
a－单位体积填料层的有效传质面积，m2/m3 adh-单位体积填料层提供的有效传质体积
y+dy x+dx
G,yb
L,xb
逆流操作的塔
G、L－气体、液体的摩尔流率，kmol/m2.s NA－组分A的传质速率，kmol/m2.s
y
L G
(x
xa )
ya
并流吸收塔的操作
并流操作的操作线方程
从塔顶到任一截面作物料衡算：
G y ya L x xa
（塔顶）
ya • A
斜率 L G
yb
•B
（塔底）
y
ya
L G
(x
xa )
G,ya L,xa
yx
xa
xb
并流操作的操作线
G,yb
L,xb
并流操作的塔
3.吸收剂用量的确定与最小液气比
Ga,ya
1. 全塔物料衡算
La 、Lb －液体入塔、出塔流率，kmol/(m2.s) Gb、Ga－气体入塔、出塔流率，kmol/(m2.s)
Gb yb La xa Ga ya Lb xb
G、L随塔 高而变
GB－气体中惰性组分B的流率，kmol/(m2.s)
LS－液体中纯溶剂S 的流率，kmol/(m2.s)
NA K y y y Kx x x
气相：Gdy N Aadh
N A K y y y
Gdy K ya y y dh
h0
G yb dy
dh
0
ya K y a y y
G yb dy
h0 K ya ya y y
同样可推出液相:
L xb dx
h0 K xa xa x x
kmol m3 • s
HOG与操作条件G、L、物系的性质、填料几何特性有关，反映吸收设 备性能的高低。其值由实验确定，一般为0.15—1.5米。
HOG的物理意义：
yb
当
ya
dy y y
1时,h0
HOG
yb-ya=(y-y*)m
yb-ya=(y-y*)m
总结
1 1 m Ky ky kx
1 1 1 K x kx mky
第四节 吸收(或解析)塔的计算
• 吸收与解吸的不同点：推动力和传质方向相反。 • 根据给定的吸收任务(处理气量及其初终浓度)，选定吸收剂
后，工艺计算的主要项目有： 1. 吸收剂的用量及吸收液的浓度 2. 填料塔的填料层高度或板式塔的塔板数 3. 塔直径，可由处理气量及塔的操作气速决定。
一、物料衡算
GB (Yb
GB Gb
Ya )
1 yb
LS ( X b
Ga 1
ya
X
a
)
LS
吸收率＝Yb Ya 100%
Yb
La 1 xa Lb 1 xb
Gb,yb
Y y
X x
1 y
1 x
GBY－ 气 相 中A 的 量 L S X－ 液 相 中A 的 量
La,xa Lb,xb
2、操作线方程
Ga,ya La,xa
Yb
•B
Yb
Ya • A
Ya
Xa
Xb
X b max
Y
LS GB
X
X a Ya
Xa
X bX b max
最小液气比
LS GB
min
Yb Ya X b max X a
Yb Ya
X
b
X
a
适宜液气比: LS GB
＝1.1
~
2.0
LS GB
min
低浓度吸收时的最小液气比
B B
yb
• • • B