化工分离工程-吸收的简洁法计算

化工分离工程化工与药学院祝阳2011.06吸收的简捷法计算一、吸收过程工艺计算的基本概念1、吸收、解吸作用发生的条件根据相平衡的概念，可判断气液接触时吸收和解吸的条件。吸收：溶质由气相溶于液相解吸：溶质由液相转入气相，*iipp*iiyy*iipp*iiyy2、吸收过程的限度•进料气体混合物中易溶组分的组成，出塔吸收液中组分含量为，显然=•从塔顶加入的吸收剂中组分含量为离开塔顶气相中组分的含量为显然•由此规定了设计吸收塔的限度，是解吸过程分离后吸收剂中组分的含量，它与有密切的关系，在设计时要将吸收和解吸一起考虑。一般按照规定的分离要求先确定吸收塔的气体组成，根据已知选定的出塔气体组成再考虑气液相平衡数据来确定吸收剂在解吸后易溶组分的含量。iFy,iiNKy,1ix,0iy,1iNx,ix,0iy,1iixK,0iy,13、吸收过程的理论板•在每一块理论板上，气液两相充分接触，离开板的气体混合物与离开板的吸收液达到相平衡，即。•溶解量的多少由每个组分的平衡常数来决定，未被吸收的气体（干气或惰性气体）由塔顶排出，摩尔流率为V，而吸收了溶质的吸收剂即吸收液以的流率从塔釜排出，每板上的气相流率，液相流率都在变化。iiixKy4、计算内容•已知：和关键组分的分离要求。•求：。•详细计算为。吸收塔板数的计算也是先求出完成预定分离要求所需的理论板数，然后再由板效率确定实际的吸收塔板数pTxTyVNNN,,,,,00111NLxLyVNN,,,,,011nnnVLT,,二、吸收因子（吸收因素）吸收因子---综合考虑了塔内气液两相流率和平衡关系的一个无因次数群i组分的吸收因子1、不同组分平衡常数不同，则吸收因子不同2、A值的大小可以说明在某一具体的吸收塔中过程进行的难易程度3、吸收因子不仅是组分本身的特性，而与操作条件有关（影响k的大小）iiVKLALKVAS1三、吸收因子法的基本方程对于多组分混合物的吸引，虽然采用了选择性较好的吸收剂，但就吸收目的组分的同时，总是程度不同地吸收了一些其它的组分。因此针对每个组分可通过A值，再借助于相平衡，物料衡算式，热量平衡的逐板关联来确定吸收它的端点条件和流率分布，从而对吸收塔进行具体的计算。（计算的依据仍然是MESH方程）1、相平衡关系方程根据理论板的概念，任一组分离开塔板的气液两相组成达到平衡。或如果用l，v表示任一组分的气相和液相流率，L,V分别为离开同一板的气相和液相流率则或inininxKy,,,nnnxKynnnnnLlKVvnnnnnnnvAvKVLlAvl2、物料平衡方程•对组分作全塔物料平衡：•用小写字母表示i组分的量•对板组分作物料衡算NNNNxLyVxLyV110011NNlvlv101NNNAvvlv101NNNAvlvv10111nnnnlvlv111nnnnnnvAvvAv1111nnnnnAvAvv11110210021AlvAvAvvn　　111221021321132AAlvAvAvAvvn　　1)1(22101312AAAlAvAv11)1(13322101312432243AAAAlAvAAvAvAvvn　　1)1(33232102142213AAAAAAlAAvAAAv1)1(2101211112121NNNNNNNNNAAAAAlAAAvAAAAAAvNn┉┉┉┉┉┉┉　　12121111NNNNNNNNAAAAAAAAAAvvv11213210NNNNNNNAAAAAAAAAAvl吸收因子法的基本方程，称为哈顿—富兰格林方程•⑴式的左端，⑵式的右端，包括了各塔板数的相平衡常数，液气比和塔板数，也就是说Horton—Franklin方程关联了吸收率、吸收因子和理论板数。⑶在推导上式时，没作任何简化试差法求解a设各板的温度T及气相流率Vb求K、L、Ac求d校核V，TiNNiivvv吸收率组分加入量组分被吸收掉的量111NAfini,,inv,四、平均吸收因子简捷计算法•该法假设各板的吸收因子是相同的，则Horton—Franklin方程•AAAAAvlAAAAvvvNNNNNNN1111111111111011111111110NNNAAAAvl•代入上式整理为⑴是与吸收剂或平衡的气相中i组分的量，当出口气体中组分与入口吸收剂成平衡时，则i组分达到最大吸收量。⑵当吸收剂本身不挥发，且不含溶质时，00Avl1110111NNNNiAAAvvvv0viii相对吸收量的量组分最大可能被吸收掉组分被吸收掉的量　方程的左端00viNNivvv111⑶根据克雷姆塞尔方程，可知只要知道了其中任意两个量就可以求的第三个量a、当时，0≤A≤1时，1≤A时，当时，L/V为最小液气比(L/V)min1lg1lgAANN1110111NNNNiAAAvvvvAi1iN计算步骤•已知：•求：⑴确定关键组分的吸收率⑵由关键组分的吸收率求N由确定实际计算N(3)其它组分吸收率的确定关,,,,,011xTPyVNNiNNixLLyVN,0,11,,,,,关minVLmin)2~2.1(VLVL关关VKLAiiiKKKVLKVLAA关关关11iiiVKLKKAA关关⑷求尾气的组成及量当时，⑸吸收液的量及组成以及应加入的吸收剂量0,0iliNiiNiivvv,1,1,1iNiivv,1,11ivV,111,1,1Vvyii)(110VVLLNNNNNLlvvx011•气体的平均流率1121VVVN均均均均VVLLLLN02111)()(ln)()()(VLVLVLVLVLNN均五、平均有效吸收因子法•平均有效吸收因子：以某一不变的A值代替各板吸收因子，而使最终计算出来的吸收率保持相同，这一A值称为有效吸收因子•Edmister的假设，是考虑在一吸收塔中，吸收过程主要是由塔顶一块和塔釜一块理论板完成eA5.025.011AAANe计算步骤：⑴用平均吸收因子法计算V1、LN⑵假设T1，由热量衡算确定TN⑶由经验式估算L1和VN⑷计算每一组分的A1，AN，Ae(5)确定各组分的吸收率⑹作物料衡算，再计算V1和LN，并用热量衡算核算T1平均有效因子法计算步骤：A、用平均吸收因子法估计B、假设尾气温度(T1)全塔热量衡算确定吸收液温度(TN)C、估计、，Edmister建议用下式预测D、计算E、计算有效吸收因子F、确定吸收率G、作组分物料衡算，计算尾气和出口吸收液组成()H、校核全部假设Niilv,1,QHVhLHVhLVNLNNVNL1,1,1,10,0ieA,NiiAA,1,,NiV,1,iL111101111;)(VVVVTTTTVVVVNnNNnNNNnnNiixy,1,