第三节 吸收过程设计计算例题 用 板式塔 实现如下分离任务已知,惰性气流量为 V(kmol/h),溶质初始含量摩尔比 Y1=0.1,溶剂流量为 L (kmol/h),新鲜溶剂中溶质含量摩尔比 X2=0(纯溶剂 ),操作温度和压力下的平衡关系为 Y=0.5X,假定 V=L
要求,尾气中溶质 A含量 Y2?0.01,
试求,(1)溶剂出口浓度 X1
(2) 理论板数求解过程 (1)
(1) 总物料衡算
V(Y1-Y2) = L(X1-X2)
X1=0.09
(2) 操作线
V(Y-Y2) = L (X-X2)
或者为 Y=X+0.01
板式吸收塔
V,Y1,
B+A
V,Y2,B
+A
L,X2,S
L,X1,
S+A
Y X
求解过程 (2)
逐板计算法求理论板数平衡线 XI=Y2/0.5=0.02
操作线 YII=XI+0.01=0.03
平衡线 XII=YII/0.5=0.06
操作线 YIII=XII+0.01=0.07
平衡线 XIII=YIII/0.5=0.14
操作线 Y1=XIII+0.01=0.15
用三块板足够 ( 还多了 ),如何办?
(减少 L,或使 Y2更低 )
X2Y
2
XI
XII
XIII
YI
I
YIII
Y1
I
II
III
X
Y
平衡线
Y=0.5X
操作线
Y=X+0.01
图解法塔顶塔底
0 0.02 0.06 0.09 0.14
0.01
0.03
0.07
0.10
1
2
3
1 微分过程的实现
任何地方都有传质发生
传质发生在填料表面
假定已知两相之间的传质系数 (KY)
N=KYA(Y-Y*)
已知 V,Y1,Y2,X2,以及平衡关系
V,Y1,
B+A
V,Y2,
B +A
L,X2,
S
L,X1,
S+A
A
X
Y 平衡线操作线
Y-Y*
Y*
2 设计内容
传质过程的计算
– 液体用量的计算
– 填料高度的计算
3 设计方法
3.1 溶剂用量
由总物料衡算可得
V,Y2,
L,X2,S
L,X1V,Y1
Y X21
21
XX
)YV ( Y
L
L=(1.1-2) Lmin
21
21
m i n X*X
)YV ( Y
L
X
Y
X2
Y2
Y1
X1 X1*
随着 L用量的减少斜率,L/V ….
平衡线操作线
3.2 填料高度的计算
V,Y2 L,X2
V,Y1 L,X1
Y,X,
dH
H
*
*
*
*)()(
1
2
1
2
YY
dY
aK
V
YY
dY
aK
V
H
YY
dY
aK
V
dH
YYKd H aNVdY

a,有效比表面积?,塔的横截面积
3.3 传质单元数和传质单元高度
V,Y2 L,X2
V,Y1 L,X1
Y,X,
dH
H
*
1
2 YY
dY
N
aK
V
H
Y
Y
OG
Y
OG
KYa,气相总体积传质系数
*
1
2 YY
dY
aK
VH

3.3 传质单元数和传质单元高度的分析
HOG,为什么称单元高度?
NOG=1时的填料高度
HOG=f(流动状态,设备型式,处理量 …)
NOG= 组成变化 /平均推动力
NOG=f(分离要求,平衡关系,流量比 …)
*
1
2 YY
dY
N
aK
V
H
Y
Y
OG
Y
OG
NHH?
3.4 NOG的计算方法
解析法
图解法和数值解
近似法
*
1
2 YY
dY
N
Y
YOG?

解析法 1
适用条件,
平衡线为直线
又名,
对数平均推动力法
*222
*111
2
1
ln
21
21
YYY
YYY
Y
Y
YY
Ym
Ym
YY
N
OG

解析法 2
适用条件,
平衡线为过原点直线
Y=mX
又名,
解吸因子法
WHY SUCH A NAME?
V
L
m
L
mV
S
S
mXY
mXY
S
S
N
OG

]
22
21
)1l n [ (
1
1
图解法与数值法
*
1
2 YY
dY
N
Y
YOG?

Y
Y1
Y
Y2
X2 X X1 X
1/(Y-Y*)
Y2 Y1 Y
近似法 (Baker法 )
YY
YY
YY
dY
N
*)(
21
*
1
2

积分中值定理
若分子等于分母,则这一段填料刚好相当于一个传质单元数,
平衡线操作线中点线
T F
H
H*
F’ A
A*
AF’=2HF=HH*
梯形近似
AF’=(TT*+AA*)/2
算数平均近似等于中值平均
Y=(Y-Y*)m
X
Y
T
T*
H
F
H*
A
F’A*
小结
任何地方都有传质发生
传质发生在填料表面
假定已知两相之间的传质系数 (KY)
N=KYA(Y-Y*)
已知 V,Y1,Y2,X2,
以及平衡关系
V,Y1,
B+A
V,Y2,
L,X2,S
L,X1,
S+A
A
N=KY A (Y-Y*)
N=KG A (p-p*)
N=KyA(y-y*)
N=KXA(X*-X)
N=KLA(c*-c)
N=KxA(x*-x)
总传质系数的几种表示方法小结
传质过程的计算
– 液体用量的计算
– 填料高度的计算
X
Y
X2
Y2
Y1
X1 X1*
平衡线操作线小结,最小溶剂用量的求法小结
HOG,传质单元高度
HOG=f(流动状态,设备型式,处理量 …)
NOG= 传质单元数
NOG=f(分离要求,平衡关系,流量比 …)
*
1
2 YY
dY
N
aK
V
H
Y
Y
OG
Y
OG
NHH?
小结
解析法
图解法和数值解
近似法
*
1
2 YY
dY
N
Y
YOG?