填料吸收塔的計(jì)算

1、4.5 填料吸收塔的計(jì)算本節(jié)重點(diǎn)：吸收塔的物料衡算、吸收劑用量及填料層高度的計(jì)算本節(jié)難點(diǎn)：填料吸收塔傳質(zhì)單元數(shù)的概念及計(jì)算 吸收塔中的物料衡算操作線方程 如圖，qn(V)惰性氣體的摩爾流量 mol/s qn(L)溶劑的摩爾流量 mol/s Y1、X1塔底氣液兩相中吸收質(zhì)的物質(zhì)的量比 Y2、X2塔頂氣液兩相中吸收質(zhì)的物質(zhì)的量比 Y、X塔內(nèi)任意截面吸收質(zhì)的物質(zhì)的量比從塔內(nèi)任意截面到塔底對吸收質(zhì)作物料衡算：qn(L)X+ qn(V)Y1= qn(L)X1+ qn(V)Yqn(V)(Y1-Y)= qn(L)(X1-X) （4-40）圖4-8 逆流吸收的物料衡算或 （4-41） 該式稱為吸收操作線方程，

2、表示吸收過程中，塔內(nèi)任意截面Y與X間的關(guān)系。 若對整個塔作物料衡算，則有： （4-42） 如圖4-9，吸收過程的操作線是經(jīng)過點(diǎn)（X1,Y1）和點(diǎn)（X2,Y2）的一條直線，其斜率為qn(L)/qn(V)，操作線上的任一點(diǎn)表示在塔內(nèi)任一截面上氣液相組成的關(guān)系。 生產(chǎn)中常以氣相被吸收的吸收質(zhì)的量與氣相中原有吸收質(zhì)的量之比，衡量吸收效果和確定吸收任務(wù)，稱為吸收率 （4-43）4.5.2 吸收劑用量的計(jì)算 吸收操作處理氣量qn(V)，進(jìn)出塔氣體組成Y1、Y2，以及吸收劑進(jìn)塔組成X2通常是由生產(chǎn)工藝確定的，而吸收劑用量和塔底溶液濃度是可以變動的，為了完成工藝要求的任務(wù)，需計(jì)算吸收劑的用量。1、液氣比 由全

3、塔物料衡算式（4-42） 可知吸收劑出塔濃度 X1與吸收劑用量qn(L)是相互制約的，Ø 選取的qn(L)/qn(V) ­，操作線斜率 ­ ，操作線與平衡線的距離 ­ ，塔內(nèi)傳質(zhì)推動力 ­ ，完成一定分離任務(wù)所需塔高 ¯；Ø qn(L)/qn(V) ­，吸收劑用量­ ，吸收劑出塔濃度 X1¯ ，循環(huán)和再生費(fèi)用­ ；Ø 若qn(L)/qn(V) ¯ ，吸收劑出塔濃度 X1­ ，塔內(nèi)傳質(zhì)推動力¯ ，完成相同任務(wù)所需塔高­ ，設(shè)備費(fèi)用

4、3; 。要達(dá)到規(guī)定的分離要求，或完成必需的傳質(zhì)負(fù)荷量qn(L)/qn(V)的減小是有限的。當(dāng)qn(L)/qn(V)下降到某一值時，操作線將與平衡線相交或者相切，此時對應(yīng)的qn(L)/qn(V) 稱為最小液氣比，用表示。Ø 在最小液氣比下操作時，在塔的某截面上（塔底或塔內(nèi)）氣、液兩相達(dá)平衡，傳質(zhì)推動力為零，完成規(guī)定傳質(zhì)任務(wù)所需的塔高為無窮大。對一定高度的塔而言，在最小液氣比下操作則不能達(dá)到分離要求。 Ø 實(shí)際液氣比應(yīng)在大于最小液氣比的基礎(chǔ)上，兼顧設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用兩方面因素，按總費(fèi)用最低的原則來選取。Ø 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般取 =（1.12.0）2、最小液氣比 由

5、圖4-10可知， （4-44） 若體系服從亨利定律， 故有 （4-44a） 吸收劑最小用量qn(L)min= （4-44b） 或 （4-44c）4.5.3 填料層高度的計(jì)算設(shè)填料層高度為H 米，空塔截面積為S m2,填料的有效比表面積為m2/m3，則填料層高度計(jì)算式： （4-45） 或 （4-46）4.5.4 傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù) 和分別稱氣相傳質(zhì)單元數(shù)和液相傳質(zhì)單元數(shù)，用NOG和NOL表示，和分別稱氣相傳質(zhì)單元高度和液相傳質(zhì)單元高度，用HOG和HOL表示 H=HOG NOG (4-47) H=HOL NOL (4-48)1、對數(shù)平均推動力法 在吸收過程中，由于氣液兩相在塔內(nèi)的濃度不斷變化，使吸收塔內(nèi)的各個截面上的吸收推動力（Y-Y*或X*-X）不同，對于符合亨利定律的體系，氣液平衡關(guān)系是直線，直接積分就可以得到NOG、NOL的解析式， （4-49） 而 （4-50） Ym以氣相表示的全塔對數(shù)平均傳質(zhì)推動力。 同理 （4-51） （4-52） Xm以液相表示的全塔對數(shù)平均傳質(zhì)推動力。2、圖解積分法當(dāng)平衡線為曲線不能用較簡單確切的函數(shù)式表達(dá)時，通?？刹捎脠D解積分法求解傳質(zhì)單元數(shù)。 圖解積分法的關(guān)鍵在于找到若干點(diǎn)與積分變量 Y 相對應(yīng)的被積函數(shù)的值。其步