化工分离过程之吸收与解吸相关知识.docx
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化工分离过程之吸收与解吸相关知识
课内作业
o列岀吸收因子A公式、吸收率（P计算公式、塔板数N计算公式
o最小液气比定义
o吸收简捷计算步骤
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
O吸收与普通精憾异同点
。
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
O基本概念
O吸收原理
。
吸收过程分析
O吸收塔设计变量
O吸收过程简捷计算
类型"
变量符号我
数量门
进料卫
4jv=1，2,・・・C）,Pz”TLq,Lq¥>
卩苫-1丿（'=12…O）,P：
\jT*\,Vn+f
2（C+3>
气相3
=】2・・・C）,匕“
0=1...N）^
N（C+1>
液相空
（z•二12…c）,z厂
（j=l…N卜
N（C+1>
能量中
0卩
系统*
Pj,Tjy.・N卜
2N+b
Nw
2NC+4N+2C+7"
1
（1）变量亠
Vn+iLn
类型门
约束方程1
数量门
物料衡算方程”
每个平衡级c个。
N仝平衡级门
NO
能量衡算方程「
每个平衡级1个「N企平衡级门
Nj
相平衡关系式0
每个平衡级C个。
N个平衡级「
N6
设备结构相关关系式0
Op
内在关系式。
归一化方程~每股物流1个。
CC
厂
f=lf=l
2（N+l“
2NC+3N+2仪
（2）约束方程3
V
四•吸收塔设计变量
固定设计变量：
A所有进入物流的变量
（每股物流C+2个）：
2（0+2）
A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
（3）设计变量"
N严
2NC+4N+2C+7「
Ne^
2NC+3N+2口
N+2C十
变量符号。
厶二12…C），Plq，TgLoa
v—12…C）,p卩],丁抵Vn+f
VJ,i0=12…C）,匕A
Q=1…N）q
Aj（z•二12…C）,—
（j=l…N）q
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■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
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
复习：
吸收过程计算的图解梯级法
Y
Xo（liquidin）
XN（liquidout）
吸收因子法p129^131
V
气相流股中组分i的流率
液相流股中组分i的流率
1
■
■n-1
n
n+1
■
■
N
原料气Vn+iLn吸收液
对第n板上的/组分作物料衡算:
bi+v«+i—hi+卩”（3-65）
（3-67）
任一组分/的相平衡关系旷心
再由y｛和可得：
AjA2•…A2y+A?
A3•…An+An+I
原料气Vn+1Ln吸收液
n=1时:
=土也土=^+zo（3-68）
Ai+1A]+l
n=2时：
:
_卩3+Api=（合+1）卩3+AJo___A2+1AjA2+A2+1-^
逐板下降:
_（AiA2A3・・・An_}+A2A3・・・An_{+・・・+An-1+1）v^+i+^1^2•…An_i'oVN
（3-70）
全塔物料衡算:
N+1
0、
（3-71）
呱+]-儿
VN+\
A]人2人3•…An+A2A3・・•A”+・••+
A]A2A3•••An+A2A3•••Ayy+•••+A;y+1
_?
o（人2A3・••A”+A3A4・・・An+・・・+An+1）卩冲+1人1人2・…人沖+人2人3・…人斗+・・・+?
1冲+1
（3-72）
A】A2A3•••An+人2人3•••An++1
好—吸收率；令—第j板上的吸收因子；N-理论板数
呱+l—"1
VNU
•••Ayy+A^）A^•••A,y+***+
•••Ayy+A2A3•••An+•••+An+1
Horton-Franklin方程
b（A2A3・••An+A3A4・••An+・••+An+1）vn+i•…An+A2A3•…A”+・••+An+1
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。
相对吸收率
Horton-Frank1in方程可简化为：
:
二4冲+117X）
VN+\~voA—1
分子（吹+广耳）表示气体中某组分通过吸收塔后被吸收的量;
分母（吹+广⑰）表示根据平衡关系计算的最大可能吸收量。
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?
匕V+1一儿二/1/2/3・•・An+力2力3・••力艸+・•・+力
X-1
VN+\力1昇2力3・••昇N+力2力3・…/冲十•…+〃N+1
20
<5
L■1L■-■■_□05050505
『43322110
.00.95.90.85.80.75.70.65.605550454035302520151005
1alo-lo.lo.lo-o.o.o.aao.ao.aaao.0.
K））5>01505050505
099887766554••tbaaoo.ao.00.o.aao.aaaaaaa
20
o
8
6
5
4
2
1A
7
0.
0.
吸收因子（或解吸因子）图
平均吸收因子
有二种平均方法：
（1）平均吸收因子法（低浓度吸收）
兀=（厶+厶）/2
9A=L/[K（T,pYV]『=（厶+G+i）
吸收因子法
（2）有效平均吸收因子法（高浓度吸收）
Ae=J/n（4+1）+0.25-0.25
4“=Ln/^nKn心
A、=L\
理论板数的直接求解
f+1—A
N=
lg（「
\-（p
-1
IgA
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:
L
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
+1
N
A
11
-
0
--
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,lkmol的进料气所需吸收剂的kmol数。
A
-
11+N
A
确定最小液气比（L/Vhn
n+N
A
0
--
--
m
、—丿
L-V
.00.95.90.85.80.75.7065605550454（）35302520151005
1110lolo.aolo.alo.Qo.caaaQo.aoQ
495908580757065605550454035302520151005laaao.aao0o.a0o.@o.o.@@ao.
、传质推动力理论磁
设备费用
J7丿
—1・2*
yI几
L
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。
1严）
N二亠色-1lg/
②非关键组分的吸收率
非关键组分的吸收率
1L
KV
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。
AN+i-A
吸收简捷计算法步骤（设计型）
A：
=（厶//）/心
VU=VN+l9t・（1一Q
c
匕才
1=1
1已知：
关键组分］J回收率（pc‘
计算最小液气比（L/V）ntin
计算理论板数
L/V、N
、
计算尾气组成、流率刃
计算吸收剂流率％
（结
束
z/r=a.（z/r）ffiin.
AC=（L/V）/KC.
L=+VN+l.i'0广
（T\V+yV-V
J_rN+lr1_'N十1'1
p{yj22
例3・15p132
注意：
公式
AN+i-A
好丁匸T
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）
Vl5r=VN+14（1一卩）
=心+匕51,厂卩厂
计算平均（⑷
调
整
L/V
计算匕、Ln
＞计算吸收因子如
A.=（L/V）/Kr
计算吸收率®
•例3-16p133
初值的设定
。
各级压力：
各级压力相等、或等差o气相流率：
恒流率比，假定全塔各相
VN-1
VN-2
VN
VN-1
邻级间气相流率之比值相等
Viv2
V。
V]
VN-1Vn
VN-2VN-1
VN_（Vn+1）N
V。
vn
Vn+1
II
V。
V]Vn
将各比值连乘，得到:
V2
初值的设定
Vn+1
（3-81）
由上式可以推导出各级气相流率的计算公式:
Vo其中，Vo—原料气流率
vN-吸收后离塔尾气的流率
%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化相流車。
初值的设定
O液相流率：
可以根据全塔的物料衡算式求出
h+1=Vn+11-V°
其中：
lj—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
©V-Tn
匕皿丹
tn-tq匕
总结
。
吸收计算分设计型（求N）和操作型（求q＞），及其简捷计算过程
°最小液气比：
（£/r）mjn=kc（Pc.
o理论板数N
o吸收率（P:
lg人-％
l-（pc
lg观
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