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(共24张PPT)
《化工单元操作》
任务三 获取吸收知识（2）
项目八 吸收
四、吸收塔的计算
V—惰性气体的摩尔流率，kmol/h；
Y1 — 气体入口浓度（摩尔比）；
Y2 — 气体出口浓度（摩尔比）； L — 液体的摩尔流率，kmol/h；
X2 — 液体入口浓度（摩尔比）；
X1 — 液体出口浓度（摩尔比）。
吸收塔
V, Y1
V, Y2
L, X2
L, X1
前提条件：惰性气体气体和吸收剂的量不变化
（一）全塔物料衡算
单位时间气体释放的溶质的量： V ( Y1 – Y2 )
单位时间液体吸收的溶质的量： L ( X1 – X2 )
∴ V( Y1 – Y2 ) = L ( X1 – X2 )=GA
吸收率
（二） 塔内任一截面与塔底、塔顶间的物料衡算
在任一截面 m-n 与塔底间作物料衡算：
V( Ｙ1 – Ｙ ) = L ( X1 – X )
表明：稳定操作时，任意截面上的 Y～X 呈线性关系，上式称为吸收塔的操作线方程 ，操作线的斜率L／V称为“液气比”。
LX + VY1 = LX1 + VY
图8-15 逆流吸收塔的操作线
［例8-5］ 填料吸收塔从空气—丙酮的混合气中回收丙酮，用水作吸收剂。已知混合气入塔时丙酮蒸气体积分数为6%，所处理的混合气量为1400m3/h，操作温度为293K，压力为101.3kPa，要求丙酮的回收率为98%，吸收剂的用量为154kmol/h，试问吸收塔底出口液组成为多少？
解：
1、最小液气比的求取：
（体系服从亨利定律 ）
（三）吸收剂用量的确定
由图可知，在V、Y1、Y2及X2已知的情况下，吸收操作线的一个端点A已经固定，另一个端点B则可在Y＝Y1的水平线上移动。
3、实际吸收剂用量的计算
①求出 Lmin；
②再取 L = (1.1～2.0) Lmin。
2、最小液气比的图示：
［例8－6］ 用清水吸收混合气体中的可溶组分A。吸收塔内的操作压强为105.7 kPa，温度为27℃，混合气体的处理量为1280 m3／h，其中A物质的量的分数为0.03，要求A的回收率为95％。操作条件下的平衡关系可表示为：Y＝0.65X。若取溶剂用量为最小用量的1.4倍，求每小时送人吸收塔顶的清水量L及吸收液组成X1。
解
则 L＝1.4Lmin＝45.5kmol/h
作业
计算题：P254页7、9
（四）塔径的计算
式中 D——塔径，m；
Vs——操作条件下混合气体的体积流量，m3/s；
u——空塔气速,按空塔截面计算的混合气体的线速度，m/s。
（五）吸收塔高的计算
1. 填料层高度的基本计算式
1、基本计算式：
生产任务：X2，V，Y1→Y2，NA
对通过虚线范围dZ高度的溶质进行物料衡算：（单位时间内）
气体释放溶质的量=V·dY；
液体吸收溶质的量=L·dX。
∴dGA =V·dY = L·dX = NA·dA
对于dZ内：dA= a ·Ω ·dZ
V·dY=NA · a ·Ω ·dZ=KY(Y - Y﹡) · a ·Ω ·dZ
dA — dZ层内所具有的气液接触面积，m2。
Ω — 塔的截面积，m2。
a— 每m3填料的有效传质面积，m2/ m3 。
同理 L·dX=NA ·a Ω dZ=Kx(X﹡-X) · α · Ω · dZ
对于稳定的吸收操作，V, L, Ω ,α, KY, KX一定：
α与比表面积α t不同，受填料的特性、设备及流动状况影响，实验难测，一般KY 与α 或KX 与α一起给出。
KYα ，KXα— 气（液）相体积传质系数，kmol/m3·s
2、传质单元高度H与传质单元数N
（1）定义：
∴ 填料层高度为：传质单元高度×传质单元数
Z= HOG·NOG 或 Z= HOL·NOL
（2）H、N的意义：
● N：所含变量只与物质的相平衡以及进出口的浓度条件有关，与设备的形式和设备中的操作条件（如流速）无关。
(Y1 – Y2) ↗(分离要求高，难分离）
积分值↗，N↗
N 反映了分离的难易程度。
★ H：与设备的型式、设备中的操作条件有关。
在L、V一定时，Z与Ky α 或Kxα 成反比。
KY α ·Ω或KX α ·Ω↗，即设备效能↗，则Z↙。
H 反映了设备的效能，表示完成一个传质单元所需的塔高。
3、NOG、NOL的计算：
①对数平均推动力法；
②脱吸因数法；
③数值积分法.
①对数平均推动力法（服从亨利定律Y﹡ = mX）：
同理：
②脱吸因数法
若吸收的气液相平衡关系服从亨利定律，且平衡线为一通过原点的直线，传质单元数可直接积分求解：
［例8-7］ 在常压逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体中溶质组分A。进塔气体组成为0.03（摩尔比，下同），吸收率为99％；出塔液相组成为0.013。操作压力为101.3 kPa，温度为27℃，操作条件下的平衡关系为Y﹡=2X。已知单位塔截面上惰气流量为54 kmol /（m2·h），气相总体积吸收系数为113.46 kmol /（m3·h），试求所需填料层高度。
解：
作业
计算题：P254页13、14

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