吸收塔的计算设计型计算是按给定的生产任务及条件（待分离气体的处理量、组成、分离要求）设计或选择能完成分离任务的吸收塔设计计算的主要内容与步骤吸收剂的选择及用量的计算；设备类型的选择：塔径计算；填料层高度或塔板数的计算；确定塔的高度；56)塔的流体力学计算及校核；(7)塔的附件设计。计算依据：物系的相平衡关系和传质速率方程
设计计算的主要内容与步骤 计算依据：物系的相平衡关系和传质速率方程 (1) 吸收剂的选择及用量的计算； (2) 设备类型的选择； (3) 塔径计算； (4) 填料层高度或塔板数的计算； (5) 确定塔的高度； (6) 塔的流体力学计算及校核； (7) 塔的附件设计。 吸收塔的计算 设计型计算是按给定的生产任务及条件 （待分离气体的处理量、组成、分离要求） 设计或选择能完成分离任务的吸收塔
物料衡算与吸收操作线方程物料衡算：计算给定吸收任务下所需的吸收剂用量L或吸收剂出口浓度X。VX2以逆流填料塔为例：LV二情性气体B的摩尔流率kmol/sL一吸收剂S的摩尔流率kmol/sY一溶质A在气相中的比摩尔分数ZX一溶质A在液相中的比摩尔分数Z+dzNY+dY X+dX对稳定吸收过程，单位时间内气相在塔内被吸收的溶质A的量必等于液相吸收A的量。全塔物料衡算为：XiVY + LX, = VY, + LXY1L
以逆流填料塔为例： 对稳定吸收过程，单位时间内气相在 塔内被吸收的溶质 A 的量必等于液相 吸收A的量。全塔物料衡算为： V—惰性气体B的摩尔流率kmol/s L—吸收剂S的摩尔流率kmol/s Y—溶质A在气相中的比摩尔分数 X—溶质A在液相中的比摩尔分数 物料衡算与吸收操作线方程 物料衡算: 计算给定吸收任务下所需的吸收剂用量 L 或吸 收剂出口浓度 X1。 VY1 LX2 VY2 LX1 Y X Y+dY X+dX Z Z+dZ Z Y2 L X2 Y1 V X1 L V
L,X,任务规定：进塔气量V和组成Y工艺确定：进塔吸收剂温度和组成X，V,Y,由吸收率n求出：出塔气体组成Y,V,YY, = Y,(1-n)LX填料吸收塔内，气、液组成沿塔高连续变化：V, Y,塔的任一截面处，气、液两相组成是相互制约的；L,X,全塔物料衡算式：表示L、V一定，塔底为最高气、液浓度“2”的截面“1”（浓端）与塔顶具有最低气、液浓度的截面（稀端）的气、液浓度关系。GLL
任务规定：进塔气量 V 和组成 Y1 工艺确定：进塔吸收剂温度和组成 X2 由吸收率求出：出塔气体组成 Y2 (1 ) Y2 Y1 V, Y2 V, Y1 L, X1 L, X2 V, Y L, X 全塔物料衡算式：表示L、V一定，塔底为最高气、液浓度 的截面“1”（浓端）与塔顶具有最低气、液浓度的截面“2” （稀端）的气、液浓度关系。 GLL 填料吸收塔内，气、液组成沿塔高连续变化； 塔的任一截面处，气、液两相组成是相互制 约的；
操作线方程与操作线取填料层任一截面与塔底端面之间的填料V,Y, +层为物料衡算的控制体，则溶质A的物料衡算式为V. YVY + LX, = VY, + LXL,XV,Y,同理，若在任一截面与塔顶端面间作溶质A的物料衡算，则V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GLL
V, Y2 V, Y1 L, X1 L, X2 V, Y L, X 2 X2 V L X Y V L Y 1 X1 V L X Y V L Y VY LX1 VY1 LX 操作线方程与操作线 同理，若在任一截面与塔顶端面间作溶质 A的物料衡算，则 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。 取填料层任一截面与塔底端面之间的填料 层为物料衡算的控制体，则溶质 A 的物料 衡算式为 GLL
操作线方程与操作线YY*=f(X)A当L/V一定，在X-Y图上Yi以液气比L/V为斜率，过(X-X)P塔端面液、气两相组成(XYY)和(X2，Y)的直线，为(Y-y)B吸收操作线Y2Y*线上任一点的坐标(X，Y)代表了塔内该截面上液，0XX2X X*X气两相的组成。操作线上任一点P与平衡线间的垂直距离（Y-Y*）为塔内该截载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。GLL
操作线方程与操作线 当 L/V 一定，在 X-Y 图上 以液气比 L/V 为斜率，过 塔端面液、气两相组成(X1， Y1 )和(X2，Y2 )的直线，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(X，Y) 代表了塔内该截面上液、 气两相的组成。 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) GLL
吸收塔内流向的选择两相逆流时沿塔高均能保持较大的传质推动力，而两相并流时从塔顶到塔底沿塔高传质推动力逐渐减小，进、出塔两截面推动力相差较大。在气、液两相进、出塔浓度相同的情况下，逆流操作的平均推动力大于并流，从提高吸收传质速率出发，逆流优于并流。（请对比间壁式对流传热的并流与逆流流向选择结果与并流相比，逆流操作时上升的气体将对向下流动的液体产生电力，阻碍液体向下流动，限制了吸收塔所允许的液体流率和气体流率。工业吸收一般多采用逆流，本章后面的讨论中如无特殊说明，均为逆流吸收。GLL
吸收塔内流向的选择 两相逆流时沿塔高均能保持较大的传质推动力，而 两相并流时从塔顶到塔底沿塔高传质推动力逐渐减 小，进、出塔两截面推动力相差较大。 在气、液两相进、出塔浓度相同的情况下，逆流操 作的平均推动力大于并流，从提高吸收传质速率出 发，逆流优于并流。（请对比间壁式对流传热的并 流与逆流流向选择结果） 与并流相比，逆流操作时上升的气体将对向下流动 的液体产生曳力，阻碍液体向下流动，限制了吸收 塔所允许的液体流率和气体流率。 工业吸收一般多采用逆流，本章后面的讨论中如无 特殊说明，均为逆流吸收。 GLL
吸收剂用量与最小液气比设计中，气体处理量V，进、出塔组成Y和Y，由设计任务给定，吸收剂入塔组成X，由工艺条件决定或人为选定。由全塔物料衡算式=(y-Y,)+X,X=可知吸收剂用量L与吸收剂出塔浓度X是待求量，并且是相互制约的。选取的L/V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：L/V个，吸收剂用量个，吸收剂出塔浓度X，+，循环和再生费用个;若L/V，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
设计中，气体处理量V，进、出塔组成Y1和Y2 由设计任务给 定，吸收剂入塔组成 X2 由工艺条件决定或人为选定。 1 Y1 Y2 X2 L V X 可知吸收剂用量 L与吸收剂出塔浓度 X1是待求量，并且是 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 。 吸收剂用量与最小液气比
Y不同L/V下的操作：L/V(L/M)'(L/M)minA'AY1CL/V个→斜率个→推动力个→塔高√：L/V个一L个一X,一→循环和再生费用个;L/V一X个一推动力+一→塔高个一→费用个Y-Y*BY*=f(X)专X0Xr'X1,maxX2X最小液气比(L/M)min要达到规定的分离要求，或完成必需的传质负荷量G=V(Y,-Y)，L/V的减小是有限的：当L/V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，(L/M)min，对应的X,=Xi,maxGLL
不同 L/V 下的操作： 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 最小液气比(L/V)min 要 达 到 规 定 的 分 离 要 求 ， 或 完 成 必 需 的 传 质 负 荷 量 GA =V(Y1 -Y2 )，L/V 的减小是有限的： 当L/V↓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，(L/V)min，对应的X1 ＝X1,max L/V→斜率→推动力→塔高； L/V→L→X1 →循环和再生费用； L/V→X1→推动力→塔高→费用 GLL
最小液气比(L/M)min随L/V的减小，操作线与平衡线是相交还是相切取决于平衡线的形状。L(L/M)minJ2X21yi(L/)min吸收塔AY2Y2GX2XiX*X*X2X1Xiyi两线在Y,处相交时，Xi1.max=X*1;两线在中间某个浓度处相切时，Xi,max<X*1Y -Y,(H)最小液气比：GLLXi,max - X,mir
吸 收 塔 y1 x1 y2 x2 G L A C y1 x2 x1 y2 B x*1 y1 x1 x2 y2 A C 最小液气比(L/V)min 随 L/V 的减小，操作线与平衡线是相交还是相切取决于平 衡线的形状。 两线在 Y1处相交时，X1,max=X*1； 两线在中间某个浓度处相切时， X1,max<X*1 。 1,max 2 1 2 min X X Y Y V L 最小液气比： x*1 (L/V)min (L/V)min GLL
实际吸收剂用量的确定总费用>在最小液气比下操作时，在塔的某截面上（塔底或塔内）费用设备费气、液两相达平衡，传质推动力为零，完成规定传质任务所需的塔高为无穷大。对操作费一定高度的塔而言，在最小液气比下操作则不能达到分离要求。LLopt(L/V)实际>(L/V)min；总费用最低原则>根据生产实践经验，一般取1.1 ~ 2.0)一TminGLL
总费用 设备费 操作费 费 用 Lopt L 在最小液气比下操作时，在 塔的某截面上（塔底或塔内） 气、液两相达平衡，传质推 动力为零，完成规定传质任 务所需的塔高为无穷大。对 一定高度的塔而言，在最小 液气比下操作则不能达到分 离要求。 实际吸收剂用量的确定 (L/V)实际> (L/V)min; 总费用最低原则。 min 1.1 ~ 2.0 V L V L 根据生产实践经验，一般取 GLL