化工原理 第三节 吸收(或脱吸)塔的计算上
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6.3吸收(或解析)塔的计算解析
x
h0 H OL NOL
G dy H G , NG kya y y i ya
b L dx H L , NL kx a x x xa i
yb
h0 H G NG
h0 H L N L
x
填料层高度 传质单元高度 传质单元数
(1) 传质单元数
G,yb
L,xb
逆流操作的塔
N A K y y y K x x x
dh
气相：Gdy N A adh
Gdy K y a y y dh
G b dy h0 y y K ya y a
y
N A K y y y
h0
G dy dh K a y y y 0 ya
GBY－ 气 相 中A 的 量 L S X－ 液 相 中A 的 量
Lb,xb
2、操作线方程
由前式知，如用y、x浓度表示，操作线方程为：
对塔顶到任一截面作物料衡算：
G y La xa Ga ya Lx
y G y La xa L x a a G G
Ga,ya La,xa
操作线上任意一点代表塔内某一截面上的气、液 相组成的大小。 如用Y、X浓度表示，则操作线方程为：
L,xa
1. 吸收过程基本方程式
对高度dh微元段： 气相：Gdy N A adh
y+dy x+dx
液相：Ldx N Aadh
a－单位体积填料层的有效传质面积，m2/m3 adh-单位体积填料层提供的有效传质体积 G、L－气体、液体的摩尔流率，kmol/m2.s NA－组分A的传质速率，kmol/m2.s
化工原理吸收塔的计算
填料层高度＝传质单元高度×传质单元数
（1）传质单元数（以NOG为例）
•定义：N OG
N OG
Y1
dY Y Y
*
Y2
气相总传质单元数
气相组成变化 平均传质推动力
Y1
dY Y Y
*
Y1 Y2 (Y Y ) m
*
Y2
• 传质单元数的意义： 反映了取得一定吸收效果的难易程度。
第四节
吸收塔的计算
吸收塔的计算内容：
• 设计型：流向、流程、吸收剂用量、吸收剂
浓度、塔高、塔径。
• 操作型：核算、操作条件与吸收结果的关系。
• 计算依据：物料恒算、相平衡、吸收速率方程。
一、物料衡算与操作线方程
虚框范围内，对溶质作物料衡算：
LX GY2 LX 2 GY L G Y Y Y2 X X2 L G X (Y2 L G
* mG Y1 Y2 mG ln 1 * mG L Y2 Y2 L 1 L
S
mG L
—解吸因数（脱吸因数）
影响NOG的因素：
L、G、m、X2、Y1、Y2
(1) L、G、m
L , G , m m不变, L G 推动力Ym N OG m 平衡线斜率 远离操作线 推动力Ym N OG L mG N OG
当所要求的(Y1-Y2)为一定值时，平均吸收推动力(YY*)m越大，NOG就越小，所需的填料层高度就越小。
（2）传质单元高度
•定义： H OG
G K ya
气相总传质单元高度，m。
•传质单元高度的意义:
完成一个传质单元分离效果所需的填料层高度，
（1）传质单元数（以NOG为例）
•定义：N OG
N OG
Y1
dY Y Y
*
Y2
气相总传质单元数
气相组成变化 平均传质推动力
Y1
dY Y Y
*
Y1 Y2 (Y Y ) m
*
Y2
• 传质单元数的意义： 反映了取得一定吸收效果的难易程度。
第四节
吸收塔的计算
吸收塔的计算内容：
• 设计型：流向、流程、吸收剂用量、吸收剂
浓度、塔高、塔径。
• 操作型：核算、操作条件与吸收结果的关系。
• 计算依据：物料恒算、相平衡、吸收速率方程。
一、物料衡算与操作线方程
虚框范围内，对溶质作物料衡算：
LX GY2 LX 2 GY L G Y Y Y2 X X2 L G X (Y2 L G
* mG Y1 Y2 mG ln 1 * mG L Y2 Y2 L 1 L
S
mG L
—解吸因数（脱吸因数）
影响NOG的因素：
L、G、m、X2、Y1、Y2
(1) L、G、m
L , G , m m不变, L G 推动力Ym N OG m 平衡线斜率 远离操作线 推动力Ym N OG L mG N OG
当所要求的(Y1-Y2)为一定值时，平均吸收推动力(YY*)m越大，NOG就越小，所需的填料层高度就越小。
（2）传质单元高度
•定义： H OG
G K ya
气相总传质单元高度，m。
•传质单元高度的意义:
完成一个传质单元分离效果所需的填料层高度，
化工原理之有关吸收的基本理论
化工原理之有关吸收的基本理论-----------------------作者：-----------------------日期：9.吸收9.1概述利用不同组分在溶剂中溶解度的差异，分离气体混合物的过程，称为吸收； 能被溶解的组分——溶质A ； 不能被溶解的组分——惰性组分（载体）B ；所用溶剂——吸收剂S 。
吸收液)(A S 。
一．工业生产中的吸收过程1．工业上的应用（1） 原料气的净化：如煤气中的H 2S 除去。
（2） 有用组分的回收：如合成氨厂的放空气中用水回收氨。
（3） 某些产品的制取：将气体中需要的成份以指定的溶剂吸收出来，成为液态的产品或半成品，如：从含HC ｌ气体中盐酸(4) 废气的治理：如含SO 2，NO ，NO 2等废气中，要除去这些有害成份。
2．吸收的分类 (1) 按性质划分物理吸收：溶质不发生明显的化学反应，如水吸收CO 2，SO 2等。
化学吸收：溶质与溶剂或溶液中其它物质进行化学反应。
（如用NaOH 吸收 CO 2） (2) 温度是否变化等温吸收：当溶剂用量很大，温升不明显时 非等温吸收：(3) 被吸收组分数目分单组分吸收：只吸收一种组分 多组分吸收二．吸收过程的极限及方向极限：气液两相呈平衡状态；方向或推动力：一相浓度与同另一相浓度呈平衡的该相浓度之差；比如：溶质A 在气相中的分压为A P ，液相中溶质浓度为A c ，与A c 呈平衡的气相分压为*A P ，则推动力为（*-A A P P ）。
三．吸收的流程流程说明：1． 气液流向： ——逆流（推动力大）2． 多塔吸收：单塔所需太高时，可分解成几个塔串联使用。
3． 加压吸收： 提高总压，可以提高传质推动力，同时提高溶解度，有利于吸收。
4． 脱吸（解吸）过程：吸收的逆过程。
１．具有选择性：对溶质Ａ的溶解度应尽可能大２．不易挥发性：减少溶剂的损失及避免在气体中引入新的杂质 ３．腐蚀性小：减少设备费和维修费 ４．粘度低：以利于传质及输送５．毒性小，不易燃，以利于保证安全生产 6．来源丰富，价格低廉，易于再生五．本章重点及学习方法本章主要讨论单组分、等温、常压、物理吸收，以掌握基本原理和方法。
吸收解吸塔的详细设计计算(做CO2吸收塔和解吸塔的同学不用愁了)
教研室主任签名： 年 月 日
-1-
目
录
课程设计的目的及要求……………………………………………… 1 课程设计方案的介绍………………………………………………… 2 吸收塔的基础数据的计算…………………………………………… 3 吸收塔的工艺计算…………………………………………………… 4 吸收塔的主体设备的设计……………………………………………10 吸收塔辅助设备的计算及选型………………………………………10 解吸塔的基础数据的计算……………………………………………11 解吸塔的工艺计算……………………………………………………12 解吸塔的主体设备的设计……………………………………………17 解吸塔辅助设备计算及选型…………………………………………17 吸收塔与解吸塔设计一览表…………………………………………18 设计评述………………………………………………………………19 参考文献………………………………………………………………20
-1-
1 设计方案的介绍
本设计为填料吸收塔，设计中说明吸收剂为洗油，被吸收的气体是含苯的 煤气，且混合气中含苯的摩尔分数为 0.02.除了吸收塔以外，还需其他的辅助设 备构成完整的吸收-脱吸塔。气液采用逆流流动，吸收剂循环再用，所设计的流 程图如 A3 图纸上的图所示。图中左侧为 吸收部分， 混合气由塔底进入吸收塔，其中混合气中的苯被由塔顶淋下的洗油吸 收后，由塔顶送出（风机在图中未画出来） 。富液从富油贮罐由离心泵(J0102)送 往右侧的脱吸部分。 脱吸常用的方法是溶液升温以减小气体溶质的溶解度。故用 换热器使送去的富油和脱吸的贫油相互换热。 换热而升温的富油进入脱吸塔的顶 部，塔底通入过热蒸汽，将富油中的苯逐出，并带出塔顶，一道进入冷凝器，冷 凝后的水和苯在贮罐（F0102）中出现分层现象，然后将其分别引出。回收后的 苯进一步加工。由塔顶到塔底的洗油的含苯量已脱的很低，从脱吸贮罐（F0103） 用离心泵(J0101)打出，经过换热器、冷凝器再进入吸收塔的顶部做吸收用，完成 一个循环。
第9章第三节 吸收塔的计算
理
－
0 米。试求所需填料层高度。
yb=0.02
xb
4
解：yb 0.02 0.1 属于低浓气体吸收
化 工 原
h0 HOG NOG
H OG
G Kya
G K ya
G
1 D 2 3600
4
K ya
理
－ － 2
53 1 1.12 3600
4
1.03m
0.015
0 1
N OG
1 1 S
ln1
过程相对简单，使用最多
2
0
1
0
操作型定性分析举例
9
例2 在逆流操作的填料吸收塔 ya? xa 中，对某一低浓气体中的溶质
ya? L xa
组分进行吸收，现因故 化
工 (1)吸收剂入塔浓度变大，
原
理
(2)吸收剂用量变小，
－ －
而其它操作条件均不变，试分
2 析出塔气体、液体浓度如何变
0 化？
G yb
L xb? G yb
S
yb ya
ya ya
S
2
设 计 型 指吸收任务给定，求塔径、塔高等。
操 作 型 指吸收设备和流程已给定，考察操作条件
化
的变化对吸收效果的影响
工
ya
xa
原
气液流量、
理 －
气液进口浓度、
－ 2
操作温度、压力等
0
1
0
G yb
L xb
设计型举例
3
例1 常压下，用煤油从苯蒸汽和空
气混合物中吸收苯，吸收率为99%，
工 原
解法二：作图+排除法
Y
yb
化工原理 吸收塔的计算
解得x1 0.005
Y1e 2 x1 0.01 y2e 0
ym
( y1 - y1e ) - ( y2 - y2e ) ln ( y1 - 2 y1e )
0.005
( y2 - y2e )
NOG
y1 y2 ym
3.6
H NOG HOG 2.88m
16
3、解吸（脱吸）
1、解吸方法
高浓端
（1）解吸塔物料衡算式 全塔物料衡算
规定浓度下标： 塔顶 1 ，塔底 2
G( y1 y2 ) L(x1 x2 )
操作线方程
y
y1
L
x G
x1
L G
x
y1
L G
x1
18
（2）解吸塔的最小气液比 已知：L 、 x1 、 y2 ， 规定 x2
L G
19
G L min
x1 x2 y1e y2
7
y2
返混
x2
液体局部返混对传质推动力的影响
在一定的液体流量下，当上升气体流速达到一定值时，整个 塔段上同时发生大量液体返混，液体在塔顶被出口气体带出 塔外，即发生了不正常的 液泛 现象。
8
例9-5： 吸收塔高（填料层高）的计算 在一逆流操作的吸收塔中用清水吸收氨—空气混合气
中的氨，混合气流量为0.025kmol/s,混合气入塔含氨摩 尔分数为0.02，出塔含氨摩尔分数为0.001。吸收塔操作 时的总压为101.3kPa，温度为293k，在操作浓度范围内 ， 氨 水 系 统 的 平 衡 方 程 为 y=1.2x ， 总 传 质 系 数 Kya=0.0522kmol/(s.m3)。若塔径为1m ，实际液气比是 最小液气比的1.2倍，求所需塔高为多少？
吸收操作技术—吸收计算(化工原理课件)
L, X
进塔气体中溶质组分摩尔比，kmol（A）
混合气 V, Y1
出塔液体中溶质组分的摩尔比，kmol（A）
吸收液 L, X1
吸收剂 L, X2
➢ 在无物料损失时，单位时间进塔物料
中溶质A的量等于出塔物料中A的量
➢ 即，气相中溶质A减少的量等于液相
中溶质A增加的量
➢即
VY1 LX 2 VY2 LX1
或
V (Y1 Y2 ) L( X1 X 2 )
尾气 V, Y2 m
V, Y n
L, X
混合气 V, Y1
吸收液 L, X1
吸收剂 L, X2
一般工程上，吸收效果的好坏用吸收率来
表示。
吸收率：
VY1 VY2 VY1
Y1 Y2 Y1
1 Y2 Y1
在吸收操作中进塔混合气的组成Y1和惰性气 体流量V是由吸收任务给定的。吸收剂初始
整理得
Y
L V
X
Y2
L V
X2
V，Y1 L，X1
单位时间通过吸收塔的吸收剂量
Y和X分别是通过该截面的气相和液相中溶质的摩尔比
单位时间通过吸收塔的惰性气体量
V，Y2
对划定的区域写溶质组分的物料衡 算式。得
VY1 LX VY LX1
整理得
Y
L V
X
Y1
L V
X
1
V，Y1 L，X1
单位时间通过吸收塔的吸收剂量
塔顶液相和气相的组成（X2，Y2）
塔顶浓度是全塔最低的，因此
Y2
塔顶是逆流吸收塔的低浓端
Y*
用气相摩尔比Y表示的相际总推动力
o
Y*=f(X) B
A X*-X
化工原理吸收公式总结
化工原理吸收公式总结化工原理中的吸收可是个相当重要的环节，吸收公式更是解决相关问题的关键钥匙。
咱们今儿就来好好唠唠这些公式。
先来说说亨利定律，这可是吸收过程中的基础。
它表明在一定温度和压强下，气液平衡时，溶质在气相中的分压与溶质在液相中的摩尔分数成正比。
用公式表达就是：p = Ex ，这里的 p 是溶质在气相中的平衡分压，E 是亨利系数，x 是溶质在液相中的摩尔分数。
再瞅瞅气膜吸收速率方程：NA = kg（p - pi），这里的 NA 代表溶质 A 的吸收速率，kg 是气膜吸收系数，p 是气相主体中溶质 A 的分压，pi 是相界面处溶质 A 的分压。
液膜吸收速率方程也不能落下：NA = kl（ci - c），NA 同样是溶质A 的吸收速率，kl 是液膜吸收系数，ci 是相界面处溶质 A 的浓度，c是液相主体中溶质 A 的浓度。
还有总吸收速率方程：NA = Ky（y - yi），Ky 是气相总吸收系数，y 是气相主体中溶质 A 的摩尔比，yi 是相界面处溶质 A 的摩尔比。
给您说个我曾经遇到的事儿，就和这吸收公式有关。
有一次在实验室做吸收实验，我们小组想要研究某种气体在特定溶液中的吸收情况。
一开始，大家都信心满满，觉得按照书上的步骤来肯定没问题。
结果呢，实验数据出来一分析，和预期的相差甚远。
我们几个那叫一个着急，赶紧从头开始排查问题。
最后发现，原来是在计算的时候，把气膜和液膜的吸收系数弄混了，导致整个计算结果都错了。
这可给我们上了深刻的一课，让我们明白了，这些公式可不是随便拿来用的，得搞清楚每个参数的含义和适用条件。
说完这些单个的公式，咱们再聊聊它们之间的关系。
在很多实际问题中，需要综合运用这些公式来求解。
比如说，要确定吸收塔的高度，就得先根据物料衡算求出塔底和塔顶的浓度，再结合吸收速率方程计算出传质单元数，最后才能得出塔高。
还有啊，在使用这些公式的时候，一定要注意单位的统一。
不然，一个不小心，就会得出错误的结果。
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二、吸收塔操作线方程与操作线
对于塔顶 GB (Y Ya ) LS ( X Xa )
或
Y
LS GB
X
Ya
LS GB
X a
对于塔底 GB (Yb Y ) LS ( Xb X )
或
Y
LS GB
必要条件：
稳定状况下的连续操作。
Y
Yb
B
E
Y
P
R
Ya A
Y*
Q
O Xa X Xb X* Xb*
X
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三、吸收剂用量确定
曾讲过，能耗 ，操作费 LS
但受溶解度的限制，LS不可能太小
如何合理选取LS？
通过操作线与平衡线的关联决定
Y y 1 y
X x 1 x
GB G(1 y) LS L(1 x)
吸收率（回收率）： 混合气体溶质A被吸收的百分率。η
被吸收的溶质量
气体进塔的溶质量
Ya Yb (1)
总物料衡算只是表达了进出口塔气液组成的关系。 对于塔内任一截面气液组成关系？
局部衡算（对任一截面上衡算）
一般以塔顶为基准
操作线方程
第三节 吸收（或脱吸）塔的计算
重点讨论连续操作的填料塔
计算内容包括塔高h、塔径D和吸收剂用量LS
讨论对象
板式塔 填料塔
精馏章节讨论 研究对象
9-5 物料衡算
溶剂用量、出塔溶液浓度、气液组成关系等的确定
物料衡算
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液相总传质方程
L xb dx ho K xa xa x * x
液相传质方程
L
ho k xa
xb dx xa xi x
可用X，Y a<比表面积，a很难测定。
与称吸为收“系 体数积可作吸用为收一系整数体”，。 Kya—推动X力，为Y一个单位时
单位时间单位体积填料层 吸收的溶质量。
求ho
求定积分
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LS 1.5LSmin 1.55.06 7.59kmol / h
LB为每小时进塔纯溶剂用量。由于入塔洗油中含有少量芳烃，则每小时入塔的 洗油量应为
LS ' LS 1 Xa 7.63kmol / h
Xb
Xa
GB (Yb Ya ) LS
0.00503 41.27(0.0204 0.00102) 0.11 7.59
ym
ho
G K ya
yb ya ym
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同理：
ho
G k ya
yb ya yim
y
B
Δxb E
ho
L K xa
xb xa xm
可用Ｘ、 Ｙ
Δyib
R
B’
ho
L kxa
xb xa xim
A
Δyb
A’
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计算式法计算(LS/GB)min：
LS GB
min
Yb Ya
X
* b
X
a
Yb Ya Yb m X a
注意：这里M≈m
LS GB
min
yb ya xb* xa
yb ya yb m ya
x
1
ya ya
LS GB
1
xa xa
非直线，为双曲线
低浓度气体yb<1 近似处理 直线
y ya yb ya LS x xa xb xa GB
或者，对于低浓度气体有： G GB
Gy ya Lx xa
L LS
或
y
L G
x
ya
L G
xa
直线
y Y x X
说明两点：（1）以xa、ya表示误差小些，较好； （2）用塔底的（L/G）b的近似性好。
微元体积Ωdh
相界面面积aΩdh
ho
dh
气相传入到液相的溶质量为NAaΩdh
单位塔截面的溶质量为NAaΩdh
物料衡算
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y+dy x+dx GL
G,yb L,xb
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物料衡算：（低浓度气体，dh内）
N Aadh Gdy Ldx
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9-6 填料层高度（对低浓度气体的计算）
为什么要计算填料层高度？
目的： 保证其中有效气液接触面积能满足传质任务。
怎样算ho？
传质所需的面积（为完成一任务）
ho
V
D塔径
VA a
N A A Gyb ya
Y Yb
(LS/GB) min B B1 C E
Y
P
R
Ya AY*Q来自O Xa X Xb X* Xb*
X
A为定点，B点变化 LS不可能
LS变化，LS/GB变
图解法求(LS/GB)min
LS Xb LS/GB 推动力 填料塔高度 塔高
LSmin C点 推动力为〇 最小液气比（LS/GB）min
解：进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为
GB
G 22.4
t
273 p (1 273 101.3
yb )
1000 22.4
273 273 27
105 (1 0.02) 101.3
41.27kmol
/
h
进塔气体中芳烃的摩尔比
Yb
yb 1 yb
0.02 0.0204 1 0.02
？！
出塔气体中芳烃的摩尔比 Ya Yb (1) 0.0204(1 0.95) 0.00102
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[补例] 在逆流吸收塔中，用洗油吸收焦炉气中的芳烃。吸收塔压强为105kPa ，温 度为300K ，焦炉气流量为1000m3/h ，其中所含芳烃组成为0.02（摩尔分率,下同）， 吸收率为95%，进塔洗油中所含芳烃组成为0.005。若取吸收剂用量为最小用量的 1.5倍，试求进入塔顶的洗油摩尔流量及出塔吸收液组成。（操作条件下气液平衡 关系为Y*=0.125X ）
注意式中Δy im、Δxim、 Δxm的求法
O
x
Δy
ya ya ya*
Δyi
yia ya yia
Δx
xa xa* xa
Δxi
xia xia xa
yb yb yb* yib yb yib
xb xb* xb
xib xib xb
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进塔洗油中芳烃摩尔比
Xa
xa 1 xa
0.005 0.00503 1 0.005
LS min
GB
Yb Ya
Yb m
Xa
41.27
0.0204 0.00102 0.0204 0.00503
5.06kmol
/
h
0.125
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Gb,yb Lb,xb
GB、LS ；比摩尔分率。
逆流吸收塔的物料衡算
对于A组分有： GBYb LS X a GBYa LS X b
GB (Yb Ya ) LS ( Xb X a )
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式中各量的计算：
一、总物料衡算
稳态逆流 参数：Ga、Gb；La、Lb；G、 L(kmol/m2·s)；ya、yb(kmol(A)/kmol (A+B))；xa、 xb(kmol(A)/kmol (A+S))；x、y。
Ga,ya La,xa
气 液
y、G x 、L
如何衡算？
G,y L,x
找一固定量
吸收剂和惰性气体的量
单位体积有效传质面积 吸收速率方程式
物料衡算（吸收负荷）（任务）
相平衡关系
推动力
总是实际浓度与某种平衡浓度的差额 (x*-x)或(y-y*)
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所以填料层高度的计算将涉及到物料衡算、传质速率与相平衡三种关系式的应用
X
Yb
LS GB
X b
逆流吸收塔的 操作线方程式
代表吸收塔的任意截面上气、液相浓度之间的关系。
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稳态
LS、Xb、GB、Yb为定值
操作线方程式
在XY坐标中应为直线
直线AB
操作线
斜率LS/GB 应过点B(Xb,Yb)；A(Xa,Ya)
设计时：
1.1~1.5
LS GB
min
LS GB
即： (1.1~1.5) LS min LS
特殊情况
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二、吸收塔操作线方程与操作线
对于塔顶 GB (Y Ya ) LS ( X Xa )
或
Y
LS GB
X
Ya
LS GB
X a
对于塔底 GB (Yb Y ) LS ( Xb X )
或
Y
LS GB
必要条件：
稳定状况下的连续操作。
Y
Yb
B
E
Y
P
R
Ya A
Y*
Q
O Xa X Xb X* Xb*
X
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三、吸收剂用量确定
曾讲过，能耗 ，操作费 LS
但受溶解度的限制，LS不可能太小
如何合理选取LS？
通过操作线与平衡线的关联决定
Y y 1 y
X x 1 x
GB G(1 y) LS L(1 x)
吸收率（回收率）： 混合气体溶质A被吸收的百分率。η
被吸收的溶质量
气体进塔的溶质量
Ya Yb (1)
总物料衡算只是表达了进出口塔气液组成的关系。 对于塔内任一截面气液组成关系？
局部衡算（对任一截面上衡算）
一般以塔顶为基准
操作线方程
第三节 吸收（或脱吸）塔的计算
重点讨论连续操作的填料塔
计算内容包括塔高h、塔径D和吸收剂用量LS
讨论对象
板式塔 填料塔
精馏章节讨论 研究对象
9-5 物料衡算
溶剂用量、出塔溶液浓度、气液组成关系等的确定
物料衡算
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液相总传质方程
L xb dx ho K xa xa x * x
液相传质方程
L
ho k xa
xb dx xa xi x
可用X，Y a<比表面积，a很难测定。
与称吸为收“系 体数积可作吸用为收一系整数体”，。 Kya—推动X力，为Y一个单位时
单位时间单位体积填料层 吸收的溶质量。
求ho
求定积分
Lai Qingke
LS 1.5LSmin 1.55.06 7.59kmol / h
LB为每小时进塔纯溶剂用量。由于入塔洗油中含有少量芳烃，则每小时入塔的 洗油量应为
LS ' LS 1 Xa 7.63kmol / h
Xb
Xa
GB (Yb Ya ) LS
0.00503 41.27(0.0204 0.00102) 0.11 7.59
ym
ho
G K ya
yb ya ym
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同理：
ho
G k ya
yb ya yim
y
B
Δxb E
ho
L K xa
xb xa xm
可用Ｘ、 Ｙ
Δyib
R
B’
ho
L kxa
xb xa xim
A
Δyb
A’
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计算式法计算(LS/GB)min：
LS GB
min
Yb Ya
X
* b
X
a
Yb Ya Yb m X a
注意：这里M≈m
LS GB
min
yb ya xb* xa
yb ya yb m ya
x
1
ya ya
LS GB
1
xa xa
非直线，为双曲线
低浓度气体yb<1 近似处理 直线
y ya yb ya LS x xa xb xa GB
或者，对于低浓度气体有： G GB
Gy ya Lx xa
L LS
或
y
L G
x
ya
L G
xa
直线
y Y x X
说明两点：（1）以xa、ya表示误差小些，较好； （2）用塔底的（L/G）b的近似性好。
微元体积Ωdh
相界面面积aΩdh
ho
dh
气相传入到液相的溶质量为NAaΩdh
单位塔截面的溶质量为NAaΩdh
物料衡算
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y+dy x+dx GL
G,yb L,xb
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物料衡算：（低浓度气体，dh内）
N Aadh Gdy Ldx
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9-6 填料层高度（对低浓度气体的计算）
为什么要计算填料层高度？
目的： 保证其中有效气液接触面积能满足传质任务。
怎样算ho？
传质所需的面积（为完成一任务）
ho
V
D塔径
VA a
N A A Gyb ya
Y Yb
(LS/GB) min B B1 C E
Y
P
R
Ya AY*Q来自O Xa X Xb X* Xb*
X
A为定点，B点变化 LS不可能
LS变化，LS/GB变
图解法求(LS/GB)min
LS Xb LS/GB 推动力 填料塔高度 塔高
LSmin C点 推动力为〇 最小液气比（LS/GB）min
解：进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为
GB
G 22.4
t
273 p (1 273 101.3
yb )
1000 22.4
273 273 27
105 (1 0.02) 101.3
41.27kmol
/
h
进塔气体中芳烃的摩尔比
Yb
yb 1 yb
0.02 0.0204 1 0.02
？！
出塔气体中芳烃的摩尔比 Ya Yb (1) 0.0204(1 0.95) 0.00102
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[补例] 在逆流吸收塔中，用洗油吸收焦炉气中的芳烃。吸收塔压强为105kPa ，温 度为300K ，焦炉气流量为1000m3/h ，其中所含芳烃组成为0.02（摩尔分率,下同）， 吸收率为95%，进塔洗油中所含芳烃组成为0.005。若取吸收剂用量为最小用量的 1.5倍，试求进入塔顶的洗油摩尔流量及出塔吸收液组成。（操作条件下气液平衡 关系为Y*=0.125X ）
注意式中Δy im、Δxim、 Δxm的求法
O
x
Δy
ya ya ya*
Δyi
yia ya yia
Δx
xa xa* xa
Δxi
xia xia xa
yb yb yb* yib yb yib
xb xb* xb
xib xib xb
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进塔洗油中芳烃摩尔比
Xa
xa 1 xa
0.005 0.00503 1 0.005
LS min
GB
Yb Ya
Yb m
Xa
41.27
0.0204 0.00102 0.0204 0.00503
5.06kmol
/
h
0.125
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Gb,yb Lb,xb
GB、LS ；比摩尔分率。
逆流吸收塔的物料衡算
对于A组分有： GBYb LS X a GBYa LS X b
GB (Yb Ya ) LS ( Xb X a )
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式中各量的计算：
一、总物料衡算
稳态逆流 参数：Ga、Gb；La、Lb；G、 L(kmol/m2·s)；ya、yb(kmol(A)/kmol (A+B))；xa、 xb(kmol(A)/kmol (A+S))；x、y。
Ga,ya La,xa
气 液
y、G x 、L
如何衡算？
G,y L,x
找一固定量
吸收剂和惰性气体的量
单位体积有效传质面积 吸收速率方程式
物料衡算（吸收负荷）（任务）
相平衡关系
推动力
总是实际浓度与某种平衡浓度的差额 (x*-x)或(y-y*)
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所以填料层高度的计算将涉及到物料衡算、传质速率与相平衡三种关系式的应用
X
Yb
LS GB
X b
逆流吸收塔的 操作线方程式
代表吸收塔的任意截面上气、液相浓度之间的关系。
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稳态
LS、Xb、GB、Yb为定值
操作线方程式
在XY坐标中应为直线
直线AB
操作线
斜率LS/GB 应过点B(Xb,Yb)；A(Xa,Ya)
设计时：
1.1~1.5
LS GB
min
LS GB
即： (1.1~1.5) LS min LS
特殊情况
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