第三节低含量气体吸收 当进塔混合气中的溶质含量较低（小于 5%~10%)时，通常称为低含量气体吸收。计 算此类吸收问题时可作如下假设： (1)吸收过程是等温的 (2)传质系数为常数
第三节 低含量气体吸收 当进塔混合气中的溶质含量较低（小于 5%~10%）时，通常称为低含量气体吸收。计 算此类吸收问题时可作如下假设： （1）吸收过程是等温的 （2）传质系数为常数
吸收塔的计算 设计型计算：按给定的生产任务和工艺条件来设计满足任 务要求的设备 操作型计算：根据已知的设备参数和工艺条件来求算所能 完成的任务 > 两种计算所遵循的基本原理及所用关系式都相同，只是 具体的计算方法和步骤有些不同而已。本章着重讨论吸 收塔的设计型计算，而操作型计算则通过习题加以训练。 > 吸收塔的设计型计算是按给定的生产任务及条件（已知 待分离气体的处理量与组成，以及要达到的分离要求)， 设计出能完成此分离任务所需的吸收塔
吸收塔的计算 设计型计算：按给定的生产任务和工艺条件来设计满足任 务要求的设备 操作型计算：根据已知的设备参数和工艺条件来求算所能 完成的任务 两种计算所遵循的基本原理及所用关系式都相同，只是 具体的计算方法和步骤有些不同而已。本章着重讨论吸 收塔的设计型计算，而操作型计算则通过习题加以训练。 吸收塔的设计型计算是按给定的生产任务及条件（已知 待分离气体的处理量与组成，以及要达到的分离要求）， 设计出能完成此分离任务所需的吸收塔
吸收塔的设计型计算，一般的已知条件是： 1)气体流量(V)以及混合物中溶质A的组成； 2)吸收剂的种类及T、P下的相平衡关系； 3)出塔的气体组成。 摸辩塔结构简固 气山 煮体人国 需要计算： 该华铃求堂 1)吸收剂的用量（L): 注花作)卡每 2)塔的工艺尺寸：塔径和填料层高度。 空水街修 计算依据：物系的相平衡关系和传质速率 国打业大学化江学院
吸收塔的设计型计算，一般的已知条件是： 1）气体流量（V）以及混合物中溶质A的组成； 2）吸收剂的种类及T、P下的相平衡关系； 3）出塔的气体组成 。 需要计算： 1）吸收剂的用量（L ）； 2）塔的工艺尺寸：塔径和填料层高度。 计算依据：物系的相平衡关系和传质速率
一、吸收塔的物料衡算及操作线方程 1.物料衡算 L,X, 确定各物流之间的量的关系以及设备 V,Y2 中任意位置两物料组成之间的关系。 V,) 对单位时间内进出吸收塔的A的物 质量作衡算： V(Y-Y)=L(X,-X,) V,YI V--kmol(B)/h L--kmol(S)/h L,Xj Y2=Y(1-) 吸收率7：混合气中溶质A被吸收的百分率
1. 物料衡算 确定各物流之间的量的关系以及设备 中任意位置两物料组成之间的关系。 一、吸收塔的物料衡算及操作线方程 V, Y2 V, Y1 L, X1 L, X2 V, Y L, X 对单位时间内进出吸收塔的A的物 质量作衡算： 1 2 1 2 -- ( ) / -- ( ) / V Y Y L X X V km ol B h L km ol S h （ ） （ ） 吸收率 ： 混合气中溶质A 被吸收的百分率 2 1 Y Y (1 )
2.操作线方程 L 若取填料层任一截面与塔底截面之间作组 分A的衡算 V,Y24 VY+LX=VY+LX 7-台x+-x V,Y 同理，若在任一截面与塔顶端面间作溶质 A的物料衡算，有 L,XI 上两式均称为吸收操作线方程，代表逆流操作时塔内任一 截面上的气、液两相组成Y和X之间的关系。 ()称为吸收塔操作的液气比
2. 操作线方程 2 X2 V L X Y V L Y 1 X1 V L X Y V L Y VY LX1 VY1 LX 同理，若在任一截面与塔顶端面间作溶质 A的物料衡算，有 V, Y2 V, Y1 L, X1 L, X2 V, Y L, X 上两式均称为吸收操作线方程，代表逆流操作时塔内任一 截面上的气、液两相组成 Y 和 X 之间的关系。 （L/V）称为吸收塔操作的液气比。 若取填料层任一截面与塔底截面之间作组 分A的衡算 V, Y2 V, Y1 L, X1 L, X2 V, Y L, X
在YX图上为以液气比 Y-f) L/V为斜率，过塔进、出 口的气、液两相组成点 Y (Y1,X)和(Y2,X)的直 线，称为吸收操作线。 Y Y2 线上任一点的坐标(Y,) 代表了塔内该截面上气、 液两相的组成。 X2 X Y XX 操作线上任一点P与平衡线间的垂直距离（YY)为塔内该截 面上以气相为基准的吸收传质推动力；与平衡线的水平距离 (-)为该截面上以液相为基准的吸收传质推动力。 两线间垂直距离(YY)或水平距离（X-X)的变化显示了 吸收过程推动力沿塔高的变化规律
在 Y-X 图上为以液气比 L/V 为斜率，过塔进、出 口的气、液两相组成点 (Y1，X1 )和(Y2，X2 )的直 线，称为吸收操作线。 Y o X Y*=f(X) A Y1 X2 X1 Y2 B Y X X* Y* P 线上任一点的坐标(Y，X) 代表了塔内该截面上气、 液两相的组成。 操作线上任一点 P 与平衡线间的垂直距离 (Y-Y* ) 为塔内该截 面上以气相为基准的吸收传质推动力；与平衡线的水平距离 (X* -X) 为该截面上以液相为基准的吸收传质推动力。 两线间垂直距离（Y-Y*）或水平距离（X* -X）的变化显示了 吸收过程推动力沿塔高的变化规律。 Y- Y* X* -X
对气、液两相并流操作的吸收塔，取塔内填料层任一截面 与塔顶（浓端)构成的控制体作物料衡算，可得并流时的 操作线方程，其斜率为（-/V)。 并流操作线方程 Y=- L,X1 Y Y-f) V,YI- Y r-Y Y 尼，x Y V,Y2← L,X2 XI X X2 XX
V, Y1 V, Y2 L, X2 L, X1 V, Y L, X 对气、液两相并流操作的吸收塔，取塔内填料层任一截面 与塔顶（浓端）构成的控制体作物料衡算，可得并流时的 操作线方程，其斜率为（-L/V）。 并流操作线方程 1 X1 V L X Y V L Y Y o X Y*=f(X) A Y1 X1 X2 Y2 B Y X X* Y* P Y- Y* X* -X
二、吸收剂的用量 吸收塔的设计计算中，气体处理量V以及进、出塔组成Y Y,由任务给定，吸收剂入塔组成X,由工艺条件决定。 由全塔物料衡算式 X,=(-Y2)+X2 可知吸收剂出塔浓度X,与吸收剂用量L是相互制约的 选取的LN个，操作线斜率个，操作线与平衡线的距离个 塔内传质推动力个，完成一定分离任务所需塔高↓； > LN个，吸收剂用量个，吸收剂出塔浓度X,↓，循环和再 生费用个； 若LN↓，吸收剂出塔浓度X,个，塔内传质推动力↓，完 成相同任务所需塔高个，设备费用个
二、吸收剂的用量 吸收塔的设计计算中，气体处理量 V 以及进、出塔组成 Y1、 Y2由任务给定，吸收剂入塔组成 X2由工艺条件决定。 1 Y1 Y2 X2 L V X 可知吸收剂出塔浓度 X1与吸收剂用量 L 是相互制约的： 由全塔物料衡算式 选取的 L/V ，操作线斜率 ，操作线与平衡线的距离 ， 塔内传质推动力 ，完成一定分离任务所需塔高 ； L/V ，吸收剂用量 ，吸收剂出塔浓度 X1 ，循环和再 生费用 ； 若L/V ，吸收剂出塔浓度 X1 ，塔内传质推动力 ，完 成相同任务所需塔高 ，设备费用
最小液气比(LN)mim 要达到规定的分离要求，V的减小是有限的。 当V下降到某一值时， L/V LV' (L/V)min 操作线将与平衡线相交或 y 者相切，此时对应的/V 称为最小液气比，用 (L/☑mm表示，而对应的 Y2 Y.=fX) X则用Xmax表示。 X2 XI XI' X1.max Y-Y X1mx-X2
最小液气比（L/V）min 要达到规定的分离要求，L/V 的减小是有限的。 Y X o Y*=f(X) A Y1 X2 X1 Y2 B L/V Y- Y* A’ X1 ’ (L/V)’ X1,max (L/V)min C 当 L/V 下降到某一值时， 操作线将与平衡线相交或 者相切，此时对应的 L/V 称 为 最 小 液 气 比 ， 用 (L/V)min表示，而对应的 X1则用 X1,max表示。 1 2 min 1,max 2 L Y Y V X X
最小液气比(LW)min Y-Y 当相平衡关系服从亨利定律时：X1,max=Y/m Y-YY- in X1.max -X2 Y/m-X2 当吸收剂为纯溶剂时：X=0 Y-Y Y-2=Y-上m=m min X1.max-X2 Y/m-X2 Yi
1 2 min 1,max 2 L Y Y V X X 当相平衡关系服从亨利定律时： 1,max 1 X Y m / 1 2 1 2 min 1,max 2 1 2 / L Y Y Y Y V X X Y m X 当吸收剂为纯溶剂时：X2=0 1 2 1 2 1 2 min 1,max 2 1 2 1 / Y Y Y Y Y Y m X X Y L m X Y m V 最小液气比（L/V）min