化工分離工程吸收的簡潔法計算

1、1化工分離工程化工分離工程吸收的簡捷法計算吸收的簡捷法計算2一、吸收過程工藝計算的基本概念一、吸收過程工藝計算的基本概念1、吸收、解吸作用發(fā)生的條件根據相平衡的概念，可判斷氣液接觸時吸收和解吸的條件。吸收：溶質由氣相溶于液相解吸：溶質由液相轉入氣相 ，*iipp *iiyy *iipp *iiyy 32、吸收過程的限度 進料氣體混合物中易溶組分的組成，進料氣體混合物中易溶組分的組成，出塔吸收液中組分含量為出塔吸收液中組分含量為 ， 顯然顯然 = 從塔頂加入的吸收劑中組分含量為從塔頂加入的吸收劑中組分含量為 離開塔頂氣相中組分的含量為離開塔頂氣相中組分的含量為 顯然顯然 由此規(guī)定了設計吸收塔的限

2、度，由此規(guī)定了設計吸收塔的限度， 是解吸過程分離后吸收劑中組分的含是解吸過程分離后吸收劑中組分的含量，它與量，它與 有密切的關系，在設計有密切的關系，在設計時要將吸收和解吸一起考慮。一般按時要將吸收和解吸一起考慮。一般按照規(guī)定的分離要求先確定吸收塔的氣照規(guī)定的分離要求先確定吸收塔的氣體組成，根據已知選定的出塔氣體組體組成，根據已知選定的出塔氣體組成再考慮氣液相平衡數據來確定吸收成再考慮氣液相平衡數據來確定吸收劑在解吸后易溶組分的含量。劑在解吸后易溶組分的含量。 iFy,iiNKy, 1ix, 0iy, 1iNx,ix, 0iy, 1iixK, 0iy, 143、吸收過程的理論板 在每一塊理論板

3、上，氣液兩相充分接觸，離在每一塊理論板上，氣液兩相充分接觸，離開板的氣體混合物與離開板的吸收液達到相開板的氣體混合物與離開板的吸收液達到相平衡，即平衡，即 。 溶解量的多少由每個組分的平衡常數來決定，溶解量的多少由每個組分的平衡常數來決定，未被吸收的氣體（干氣或惰性氣體）由塔頂未被吸收的氣體（干氣或惰性氣體）由塔頂排出，摩爾流率為排出，摩爾流率為V，而吸收了溶質的吸收，而吸收了溶質的吸收劑即吸收液以的流率從塔釜排出，每板上的劑即吸收液以的流率從塔釜排出，每板上的氣相流率，液相流率都在變化。氣相流率，液相流率都在變化。 iiixKy 54、計算內容 已知：已知： 和關鍵組分的分離要求。和關鍵組分

4、的分離要求。 求：求： 。 詳細計算為詳細計算為 。 吸收塔板數的計算也是先求出完成預定分離吸收塔板數的計算也是先求出完成預定分離要求所需的理論板數，然后再由板效率確定要求所需的理論板數，然后再由板效率確定實際的吸收塔板數實際的吸收塔板數 pTxTyVNNN,00111NLxLyVNN,011nnnVLT,6二、吸收因子（吸收因素）二、吸收因子（吸收因素） 吸收因子-綜合考慮了塔內氣液兩相流率和平衡關系的一個無因次數群 i組分的吸收因子1、不同組分平衡常數不同，則吸收因子不同2、A值的大小可以說明在某一具體的吸收塔中過程進行的難易程度 3、吸收因子不僅是組分本身的特性，而與操作條件有關（影響k

5、的大?。?iiVKLA LKVAS17三、吸收因子法的基本方程三、吸收因子法的基本方程 對于多組分混合物的吸引，雖然采用了選擇性較好的吸收劑，但就吸收目的組分的同時，總是程度不同地吸收了一些其它的組分。因此針對每個組分可通過A值，再借助于相平衡，物料衡算式，熱量平衡的逐板關聯(lián)來確定吸收它的端點條件和流率分布，從而對吸收塔進行具體的計算。（計算的依據仍然 是MESH方程） 81、相平衡關系方程 根據理論板的概念，任一組分離開塔板的氣液兩相組成達到平衡。 或如果用l，v表示任一組分的氣相和液相流率，L,V分別為離開同一板的氣相和液相流率則或inininxKy,nnnxKynnnnnLlKVvnnn

6、nnnnvAvKVLlAvl 92、物料平衡方程 對組分作全塔物料平衡：對組分作全塔物料平衡： 用小寫字母表示用小寫字母表示i組分的量組分的量 對板組分作物料衡算對板組分作物料衡算 NNNNxLyVxLyV110011NNlvlv101NNNAvvlv101NNNAvlvv10111nnnnlvlv111nnnnnnvAvvAv1111nnnnnAvAvv101) 1(2101211112121NNNNNNNNNAAAAAlAAAvAAAAAAvNn12121111NNNNNNNNAAAAAAAAAAvvv?11213210NNNNNNNAAAAAAAAAAvl?吸收因子法的基本方程，稱為哈頓

7、吸收因子法的基本方程，稱為哈頓富蘭格林方程富蘭格林方程 11 式的左端，式的左端， 式的右端，包括了各塔板數的相平衡常數，式的右端，包括了各塔板數的相平衡常數，液氣比和塔板數，也就是說液氣比和塔板數，也就是說HortonFranklin方程關聯(lián)了吸收率、吸收因子和理論方程關聯(lián)了吸收率、吸收因子和理論板數。板數。 在推導上式時，沒作任何簡化在推導上式時，沒作任何簡化 試差法求解試差法求解a設各板的溫度設各板的溫度T及氣相流率及氣相流率V b求求K、L 、A c求求 d校核校核V，T iNNiivvv吸收率組分加入量組分被吸收掉的量111NAfini,inv,12四、平均吸收因子簡捷計算法四、平均

8、吸收因子簡捷計算法 該法假設各板的吸收因子是相同的，則該法假設各板的吸收因子是相同的，則HortonFranklin方程方程 AAAAAvlAAAAvvvNNNNNNN1111111111111011111111110NNNAAAAvl13 代入上式整理為 是與吸收劑或平衡的氣相中i組分的量，當出口氣體中組分與入口吸收劑成平衡時，則i組分達到最大吸收量。 當吸收劑本身不揮發(fā)，且不含溶質時，00Avl 1110111NNNNiAAAvvvv0viii相對吸收量的量組分最大可能被吸收掉組分被吸收掉的量方程的左端00viNNivvv11114根據克雷姆塞爾方程，可知只要知道了其中任意兩個量就可以求的

9、第三個量a、當 時，0A1時， 1A時， 當 時，L/V為最小液氣比 (L/V)min1lg1lgAANN1110111NNNNiAAAvvvvAi1iN15計算步驟 已知： 求：確定關鍵組分的吸收率 由關鍵組分的吸收率求N 由 確定 實際 計算N(3)其它組分吸收率的確定 關,011xTPyVNNiNNixLLyVN,0, 11,關minVLmin)22 . 1 (VLVL關關VKLAiiiKKKVLKVLAA關關關11iiiVKLKKAA關關16求尾氣的組成及量 當 時， 吸收液的量及組成以及應加入的吸收劑量 0,0iliNiiNiivvv, 1, 1, 1iNiivv, 1, 11ivV

10、, 111, 1, 1Vvyii)(110VVLLNNNNNLlvvx01117 氣體的平均流率氣體的平均流率 1121VVVN均均均均VVLLLLN02111)()(ln)()()(VLVLVLVLVLNN均18五、平均有效吸收因子法五、平均有效吸收因子法 平均有效吸收因子平均有效吸收因子 ：以某一不變的：以某一不變的A值代值代替各板吸收因子，而使最終計算出來的吸替各板吸收因子，而使最終計算出來的吸收率保持相同，收率保持相同， 這一這一A值稱為有效吸收因值稱為有效吸收因子子 Edmister的假設，是考慮在一吸收塔中，的假設，是考慮在一吸收塔中，吸收過程主要是由塔頂一塊和塔釜一塊理吸收過程主

11、要是由塔頂一塊和塔釜一塊理論板完成論板完成 eA5 . 025. 011AAANe19計算步驟： 用平均吸收因子法計算用平均吸收因子法計算V1、LN假設假設T1，由熱量衡算確定，由熱量衡算確定TN 由經驗式估算由經驗式估算L1和和VN計算每一組分的計算每一組分的A1，AN，Ae(5)(5)確定各組分的吸收率確定各組分的吸收率作物料衡算，再計算作物料衡算，再計算V1和和LN ，并用熱量衡，并用熱量衡算核算算核算 T120平均有效因子法計算步驟：平均有效因子法計算步驟：A、用平均吸收因子法估計、用平均吸收因子法估計B、假設尾氣溫度、假設尾氣溫度(T1)全塔熱量衡算確定吸收液溫度全塔熱量衡算確定吸收液溫度(TN)C、估計、估計 、 ，Edmister建議用下式預測建議用下式預測D、計算、計算E、計算有效吸收因子、計算有效吸收因子F