化工原理授课提纲 8.气体吸收 L~液体摩尔通量 m2.~也称为液流强度 下标a~塔顶参数(低浓度参数) 下标b~塔底顶参数(高浓度参数) G=G(1y)~惰性组分流动通量kmol Ls=L(1-x)~溶剂流动通量 2.部分物料衡算与操作线方程 设逆流流动,取塔中部任一截面与塔顶作物料衡算,有: GBY+LsA=GBYa+Lsy 则:Y=SX+(Y2-Sx) 为线性方程,且经过点(Xa,Ya如图) 3.全塔物料衡算与吸收剂用量 取X6=X,Yb=Y 则有: Ls 或GB(Yb-Y=Ls(Xb-Xa) 当Y当不变时, 图8-6:吸收塔最小液气比 ↑→Ⅺ→Δ↑→加,动力消耗增加,脱吸塔负荷增加 ↓→个→Δ以→h↑,液体负荷下降, 当X=b时→A=0→h Y-y 此时得到最小液气比: 理论上应综合设备大小、能量消耗等因素,以生产利润(或费用)为 目标函数确定最适宜液气比Lopt。实际设计时,根据生产经验实际液 气比取 1.1~1 Lmin Lopt 图8-7:最适宜吸收剂用量 低浓度吸收计算 当x、y<0.1时体系可以作为低浓度处理,可设 化学工程与工艺专业本科教学用
化工原理授课提纲 8.气体吸收 化学工程与工艺专业本科教学用 8-6 L～液体摩尔通量 kmol m s 2 ⋅ ～ 也称为液流强度 下标 a～塔顶参数(低浓度参数) 下标 b～塔底顶参数(高浓度参数) GB=G(1-y)～惰性组分流动通量 kmol m s 2 ⋅ LS=L(1-x)～溶剂流动通量 kmol m s 2 ⋅ ⒉ 部分物料衡算与操作线方程 设逆流流动，取塔中部任一截面与塔顶作物料衡算,有: GBY+LSXa=GBYa+LSX 则: Y= B S G L X+(YaB S G L Xa) 为线性方程,且经过点(Xa,Ya)(如图) ⒊ 全塔物料衡算与吸收剂用量 取 Xb=X, Yb=Y 则有： Yb= B S G L Xb+(YaB S G L Xa) 或 GB(Yb-Ya)=LS(Xb-Xa) 当 Yb 当不变时, B S G L ↑ → Xb↓ → ∆X↑ → h0↓, 动力消耗增加，脱吸塔负荷增加; B S G L ↓ → Xb↑ → ∆X↓ → h0↑,液体负荷下降, 当 Xb=X* b 时 →∆X=0 → h0=∞ 此时,得到最小液气比： B min S G L = b a b a X X Y Y − − ∗ 理论上应综合设备大小、能量消耗等因素, 以生产利润(或费用)为 目标函数确定最适宜液气比 Lopt。实际设计时,根据生产经验,实际液 气比取： B S G L =(1.1～1.5) B min S G L 三. 低浓度吸收计算 当 x、y < 0.1 时,体系可以作为低浓度处理,可设： Yb Ya Xb * Xa Xb 图8-6: 吸收塔最小液气比 费 用 t c o Lmin Lopt 图8-7:最适宜吸收剂用量
化工原理授课提纲 8.气体吸收 X 那么操作线方程 x+( 微分物料衡算 传质面积与填料层高度: A=av=-Drah 设:Kx、Ky、G、L不随h变化, 由于x、y以及NA沿h变化需要用微元法计算 adh 在距塔顶h处取微元体dh,其传质面积 ytdy xtax d=D2adh,假设N不变,对气相作物料衡算: G L 输入量=D2G+dy) 图8-8:填料塔微分物料衡算 (输出量)=D2Gy (消失量=NAdA'=D2 Nadh~在h内由气相进入液相 (积累量)=0 代入物料衡算方程,整理得: 若取速率方程为:NA=Ky-y) 则:K1ayy)dh=(dy BC∴:h~0-+hy~ya→>b 积分得:h= GdG小 yav-y 若取速率方程为:NA=k1OAyA) 积分得:≈G y 对于液相同样推导可得到 X Nadh=dx→hKa3(x- 化学工程与工艺专业本科教学用
化工原理授课提纲 8.气体吸收 化学工程与工艺专业本科教学用 8-7 G ≈ GB , L ≈ LS x ≈ X, y ≈ Y 那么操作线方程： y= G L x+(yaG L xa) ⒈ 微分物料衡算 传质面积与填料层高度： A'=aV= 4 π DT 2 ah 设：Kx、Ky、G、L 不随 h 变化, 由于 x、y 以及 NA沿 h 变化,需要用微元法计算。 在距塔顶 h 处取微元体 dh, 其传质面积 dA'= 4 π DT 2 adh, 假设 NA不变,对气相作物料衡算： (输入量)= 4 π DT 2 G(y+dy) (输出量)= π 4 DT 2 Gy (消失量)=NAdA' = π 4 DT 2 NAadh～在 dh 内,由气相进入液相 (积累量)=0 代入物料衡算方程,整理得： Gdy= NAadh 若取速率方程为： NA= Ky(y-y* ) 则：Kya(y-y* )dh=Gdy B.C.： h～0→h0 y～ya→yb 积分得： h0= ( ) ∫ ∗ − b a y y y y y dy K a G = ( ) ∫ ∗ − b a y y y y y dy K a G 若取速率方程为: NA= ky(yA-yAi) 积分得：h0== ( ) ∫ − b a y y y Ai y y dy k a G 对于液相同样推导,可得到： Naadh=Ldx → h0= ( ) L K a d x x x x x a b x ∗ − ∫ ya xa h y x dh y+dy x+dx yb xb G L 图8-8:填料塔微分物料衡算