化工分离过程12-第三章3[1]6吸收与解吸2_XXXX-11

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课内作业列出吸收因子A公式、吸收率计算公式、塔板数N计算公式最小液气比定义吸收简捷计算步骤φ总结吸收基本概念:定义、分类、推动力…吸收应用:气体分离、尾气净化、制取产品、回收有价值成分吸收与普通精馏异同点吸收重要参数:压力、温度、液气比、塔板数吸收热效应:吸收热、气化潜热、换热本章内容-吸收基本概念吸收原理吸收过程分析吸收塔设计变量吸收过程简捷计算四.吸收塔设计变量n-1NVNL12LN-1LNVN+1V2V11L0nn+1N-1四.吸收塔设计变量n-1NVNL12LN-1LNVN+1V2V11L0nn+1N-1四.吸收塔设计变量固定设计变量:所有进入物流的变量(每股物流C+2个):2(C+2)所有平衡级的压力:N合计:N+2C+4可调设计变量:1(p62)设计型:1个关键组分回收率操作型:级数N五.多组分吸收的简捷计算法对于单组分吸收且吸收量不大的情况,可假定吸收是等温过程,气相和液相流率恒定,计算大为简化。但对多组分吸收且吸收量较大的情况,热效应引起的温度变化不能忽略,气液相流率也不能看作恒定。要得到精确解,必须用严格计算。简捷计算主要应用场合:(1)设计的初始阶段,为严格计算提供初值;(2)对操作进行粗略分析。简捷计算法的常见类型:(1)平均吸收因子法(掌握)(2)平均有效吸收因子法(不要求)(3)蒸出(解吸)因子法(不要求)重点介绍并掌握吸收因子法YXTopBottomX0(liquidin)Stage1Stage2Stage3XN(liquidout)操作线复习:吸收过程计算的图解梯级法Y1(gasout)YN+1(gasin)平衡线斜率=最小液气比X*吸收因子法p129~131尾气V1L0吸收剂1..n-1nn+1..Nln-1lnvn+1vn原料气VN+1LN吸收液——气相流股中组分i的流率——液相流股中组分i的流率vl对第n板上的i组分作物料衡算:nnnnvlvl+=++-11(3-65)任一组分i的相平衡关系:Kxy=AvvKVLl==)(Vvy=再由和Llx=可得:(3-66)KVLA=——吸收因子1111++=--+nnnnnAvAvv(3-67)尾气V1L0吸收剂1..n-1nn+1..Nln-1lnvn+1vn原料气VN+1LN吸收液吸收因子n=1时:1110210021++=++=AlvAvAvv(3-68)n=2时:111221013121132++++=++=AAAlAvAAvAvv)(逐板下降:11323210121111321321++++++++=-+---NNNNNNNNNAAAAAAAAlAAAvAAAAAAAAv)((3-70)尾气V1L0吸收剂1..n-1nn+1..Nln-1lnvn+1vn原料气VN+1LN吸收液全塔物料衡算:101++=+NNvlvlNNNvAl=NNNAlvvv011+-=+(3-71))(11132214332103232132321111++++++++-+++++++=-+++NNNNNNNNNNNNNNNAAAAAAAAAAAAAAvlAAAAAAAAAAAAAAAAvvv(3-72)111++-NNvvv—吸收率;Aj—第j板上的吸收因子;N—理论板数尾气V1L0吸收剂1..n-1nn+1..Nln-1lnvn+1vn原料气VN+1LN吸收液11323210121111321321++++++++=-+---NNNNNNNNNAAAAAAAAlAAAvAAAAAAAAv)()(11132214332103232132321111++++++++-+++++++=-+++NNNNNNNNNNNNNNNAAAAAAAAAAAAAAvlAAAAAAAAAAAAAAAAvvvHorton-Franklin方程关联了吸收率、吸收因子和理论板数平均吸收因子法各板吸收因子相同,并采用全塔平均吸收因子代替各板上的吸收因子,以A表示。Horton-Franklin方程可简化为:=--=--++++1110111NNNNAAAvvvv(※)分子(vN+1-v1)表示气体中某组分通过吸收塔后被吸收的量;分母(vN+1-v0)表示根据平衡关系计算的最大可能吸收量。相对吸收率当吸收剂中不含溶质时,相对吸收率等于吸收率。表达了相对吸收率、平均吸收因子和理论板数之间的关系。式(3-73)如何得到?)(11132214332103232132321111++++++++-+++++++=-+++NNNNNNNNNNNNNNNAAAAAAAAAAAAAAvlAAAAAAAAAAAAAAAAvvv=--=--++++1110111NNNNAAAvvvv如何推导?吸收因子(或解吸因子)图φ有二种平均方法:(1)平均吸收因子法(低浓度吸收)平均吸收因子(2)有效平均吸收因子法(高浓度吸收)吸收因子法理论板数的直接求解=--++111NNAAA1lg)1lg(---=AAN已知关键组分的吸收率,再求出关键组分的吸收因子,则可由上式直接计算理论板数。关键组分的吸收因子A关:K关一般取全塔平均温度和压力下的数值。关键在于确定液气比A关=LK关V确定最小液气比(L/V)min在无穷多塔板的条件下,达到规定分离要求时,1kmol的进料气所需吸收剂的kmol数。=--++111NNAAAA=KVL=min实际中:N=确定最小液气比(L/V)min=--++111NNAAA非关键组分的吸收率有了液气比,可求关键组分的平均吸收因子,进而求出理论板数。A关=LK关V1lg)1lg(---=AAN非关键组分的吸收率由关键组分求出液气比和理论板数后,可求出非关键组分的吸收因子和吸收率。VLKA1=KKAA关关==--++111NNAAA吸收简捷计算法步骤(设计型)已知:关键组分回收率φC计算最小液气比(L/V)min计算理论板数L/V、N计算尾气组成、流率v1计算吸收剂流率l0结束例3-15p132已知:关键组分回收率φC计算最小液气比(L/V)min计算理论板数L/V、N计算尾气组成、流率v1计算吸收剂流率l0结束注意:公式中为N+1,非N吸收简捷计算法步骤(操作型)已知塔板数N假设平均(L/V)计算吸收因子Ai计算吸收率φi计算V1、LN结束计算平均(L/V)前后两次(L/V)相等?是否调整L/V例3-16p133初值的设定各级压力:各级压力相等、或等差气相流率:恒流率比,假定全塔各相邻级间气相流率之比值相等将各比值连乘,得到:1NN2N1Nn1n1201vvvvvvvvvv---+======Nn1n0N1NN2N1N1201)vv(vvvvvvvvvv+---==由上式可以推导出各级气相流率的计算公式:其中,v0—原料气流率vN—吸收后离塔尾气的流率vN我们可以根据各组分吸收率估定。这样我们就可以估计出各级的气相流率。N/10Nn1n)vv(vv=+(3-81)初值的设定液相流率:可以根据全塔的物料衡算式求出ln+1=vn+l1-v0其中:l1—富吸收液流率,可由各组分收率估算各级温度:吸收塔内温度变化主要取决于溶解热,我们假定温度变化与吸收质溶解量成比例,温升比应等于溶解量比,所以得到初值的设定总结吸收计算分设计型(求N)和操作型(求φ),及其简捷计算过程最小液气比:理论板数N吸收率φ:

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