化工基礎ch42024/4/18化工基礎ch4吸收塔的實際計算，一般的已知條件是：

1）氣體混合物中溶質A的組成（mol分率）以及流量kmol/(m2.s)

2）吸收劑的種類及T、P下的相平衡關系；

3）出塔的氣體組成

需要計算：1）吸收劑的用量kmol/(m2.s)(操作型問題)2）塔的工藝尺寸，塔徑和填料層高度(設計型問題)2024/4/18化工基礎ch4一、吸收塔的物料衡算與操作線方程

1、物料衡算

目的：確定各物流之間的量的關系以及設備中任意位置兩物料組成之間的關系。對單位時間內進出吸收塔的A的物質量作衡算

2024/4/18化工基礎ch4吸收率混合氣中溶質A被吸收的百分率

2、吸收塔的操作線方程式與操作線在m—n截面與塔底截面之間作組分A的衡算2024/4/18化工基礎ch4——逆流吸收塔操作線方程在m—n截面與塔頂截面之間作組分A的衡算——逆流吸收塔操作線方程表明：塔內任一截面的氣相濃度Y與液相濃度X之間成直線關系，直線的斜率為L/V。

2024/4/18化工基礎ch42024/4/18化工基礎ch4并流吸收塔的操作線：

吸收操作線總是位于平衡線的上方，如操作線位于平衡線下方，則應進行解吸過程。

2024/4/18化工基礎ch4二、吸收劑用量的確定液氣比Y1L/VBB*最小液氣比2024/4/18化工基礎ch4最小液氣比的求法圖解法正常的平衡線

2024/4/18化工基礎ch4平衡線為上凸形時

2024/4/18化工基礎ch4計算法適用條件：平衡線符合亨利定律，可用

表示

例：空氣與氨的混合氣體，總壓為101.33kPa，其中氨的分壓為1333Pa，用20℃的水吸收混合氣中的氨，要求氨的回收率為99%，每小時的處理量為1000kg空氣。物系的平衡關系列于本例附表中，若吸收劑用量取最小用量的2倍，試2024/4/18化工基礎ch4求每小時送入塔內的水量。溶液濃度(gNH3/100gH2O)22.53分壓Pa160020002427分析：求水量吸收劑用量L求Lmin已知L/Lmin平衡常數解：1）平衡關系

2024/4/18化工基礎ch42）最小吸收劑用量：

2024/4/18化工基礎ch4其中：

2024/4/18化工基礎ch43）每小時用水量

三、塔徑的計算

—空塔氣速

2024/4/18化工基礎ch4四、填料層高度的計算

1、填料層高度的基本計算式

對組分A作物料衡算

單位時間內由氣相轉入液相的A物質的量為：2024/4/18化工基礎ch4微元填料層內的吸收速率方程式為：

2024/4/18化工基礎ch4低濃度氣體吸收時填料層的基本關系式為

氣相總體積吸收系數及液相總體積吸收系數

物理意義：在推動力為一個單位的情況下，單位時間單位體積填料層內吸收的溶質量。2、傳質單元高度與傳質單元數

1）傳質單元高度與傳質單元數的概念

2024/4/18化工基礎ch4的單位

稱為“氣相總傳質單元高度”，用

表示

——氣相總傳質單元數

2024/4/18化工基礎ch4—液相總傳質單元高度，m；—液相總傳質單元數，無因次；依此類推，可以寫出通式：試寫出用膜系數及相應的推動力表示的填料層高度的計算式。填料層高度=傳質單元高度×傳質單元數

2024/4/18化工基礎ch4—氣膜傳質單元高度，m

—氣膜傳質單元數

—液膜傳質單元高度，m

—液膜傳質單元數

2024/4/18化工基礎ch42）傳質單元高度的物理意義

2024/4/18化工基礎ch4氣體流經一段填料層前后的濃度變化恰等于此段填料層內以氣相濃度差表示的總推動力的的平均值時，那么，這段填料層的高度就是一個氣相總傳質單元高度。2024/4/18化工基礎ch4

吸收過程的傳質阻力越大，填料層的有效比面積越小，每個傳質單元所相當的填料層高度越大。

傳質單元數反映吸收過程的難度，任務所要求的氣體濃度變化越大，過程的平均推動力越小，則意味著過程難度越大，此時所需的傳質單元數越大。3、傳質單元數的求法

平衡線為直線時

對數平均推動力法解吸因數法平衡線為曲線時

圖解積分法近似梯級法2024/4/18化工基礎ch4a）對數平均推動力法

吸收的操作線為直線，當平衡線也為直線時

——直線函數

1）平衡線為直線時2024/4/18化工基礎ch42024/4/18化工基礎ch4其中：

——塔頂與塔底兩截面上吸收推動力的對數平均，稱為對數平均推動力。當

相應的對數平均推動力可用算術平均推動力代替。寫出NOL、NG、NL的表達式。2024/4/18化工基礎ch42024/4/18化工基礎ch4b）解吸因數法

平衡關系用直線

表示時，將代入2024/4/18化工基礎ch4令

2024/4/18化工基礎ch4——解吸因數。平衡線斜率和操作線斜率的比值無因次。S愈大，解吸愈易進行。

——吸收因數

2024/4/18化工基礎ch42024/4/18化工基礎ch4分析：橫坐標

值的大小，反映了溶質吸收率的高低。

在氣液進口濃度一定的情況下，吸收率愈高，Y2愈小，橫坐標的數值愈大，對應于同一S值的NOG愈大。S反映吸收推動力的大小

在氣液進出口濃度及溶質吸收率已知的條件下，若增大S值，也就是減小液氣比L/V，則溶液出口濃度提高，塔內吸收推動力變小，NOG值增大。

2024/4/18化工基礎ch4對于一固定的吸收塔來說，當NOG已確定時，S值越小，愈大，愈能提高吸收的程度。

減小S增大液氣比

吸收劑用量增大，能耗加大，吸收液濃度降低

適宜的S值：

2024/4/18化工基礎ch4

例：某生產車間使用一填料塔，用清水逆流吸收混合氣中有害組分A，已知操作條件下，氣相總傳質單元高度為1.5m，進料混合氣組成為0.04（組分A的mol分率，下同），出塔尾氣組成為0.0053，出塔水溶液濃度為0.0128，操作條件下的平衡關系為Y=2.5X（X、Y均為摩爾比），試求：1）L/V為(L/V)min的多少倍？2）所需填料層高度。3）若氣液流量和初始組成均不變，要求最終的尾氣排放濃度降至0.0033，求此時所需填料層高度為若干米？

2024/4/18化工基礎ch4解：

1）L/V為(L/V)min的倍數2024/4/18化工基礎ch42）所需填料層高度解吸因數法

2024/4/18化工基礎ch4對數平均推動力法2024/4/18化工基礎ch4

2024/4/18化工基礎ch43）尾氣濃度下降后所需的填料層高度

尾氣濃度

2024/4/18化工基礎ch42）平衡線不為直線a）圖解積分法

AA*YY*XYY2Y12024/4/18化工基礎ch4b）近似梯級法MM’M1F1F2024/4/18化工基礎ch4分析梯級TF1F

在梯級

T*A*FT中，——平均推動力

2024/4/18化工基礎ch4五、理論板層數的計算

1、圖解法

2024/4/18化工基礎ch42、解析法求理論板層數

1）理論板數的解析表達式

當吸收涉及的濃度區間內平衡關系為直線

時

在

層板間任一截面到塔頂范圍內作組分A的衡算

若相平衡關系可采用

表示

2024/4/18化工基礎ch42024/4/18化工基礎ch4在板間任一截面到塔頂范圍內作組分A的衡算

2024/4/18化工基礎ch4將

代入，得：同理，可以推到第N與N+1板與塔頂，即塔頂與塔底間組分A的物料衡算式：兩端同減

2024/4/18化工基礎ch4相對吸收率

溶質的吸收率與理論最大吸收率的比值

分析相對吸收率與吸收率的區別與聯系2024/4/18化工基礎ch4——克列姆塞爾方程2024/4/18化工基礎ch42024/4/18化工基礎ch42）理論板數與NOG的關系

2024/4/18化工基礎ch4當

時，

當

時，

當

時，

2024/4/18化工基礎ch4六、吸收的操作型計算

例：某吸收塔在101.3kPa，293K下用清水逆流吸收丙酮空氣混合物中的丙酮，操作液氣比為2.1時，丙酮回收率可達95%。已知物系的濃度較低，丙酮在兩相間的平衡關系為y=1.18x，吸收過程為氣膜控制，總傳質系數Kya與氣體流率的0.8次方成正比，1）今氣體流率增加20%，而流體及氣液進出口組成不變，試求：a）丙酮的回收率有何變化？2024/4/18化工基礎ch4b）單位時間內被吸收的丙酮量增加多少？2）若氣體流率，氣液進出口組成，吸收塔的操作溫度和壓強皆不變，欲將丙酮回收率由原來95%的提高至98%，吸收劑用量應增加到原用量的多少倍？思路：1）已知L/V、m、吸收率解吸因數法求NOGV改變HOG變塔高不變求N’OG解吸因數法求改變后的吸收率2）V不變解吸因數法求改變后的S求LNOG不變Z不變2024/4/18化工基礎ch4解：求原有條件下的傳質單元數NOG其中：

2024/4/18化工基礎ch4當

時，