多组分吸收和解吸的简捷计算法课件.ppt

1、4.3、多组分吸收和解吸的简捷计算法 吸收过程工艺计算的基本概念吸收、解吸作用发生的条件 *iipp *iiyy *iipp *iiyy 吸收：溶质由气相溶于液相吸收：溶质由气相溶于液相解吸：溶质由液相转入气相解吸：溶质由液相转入气相吸收过程的限度 塔釜：iNiiNxKy, 1确定了吸收液中组分的最大浓度确定了吸收液中组分的最大浓度 iiixKy, 0, 1塔顶：塔顶：规定了设计回收塔的分离要求或尾规定了设计回收塔的分离要求或尾气中气中i i组分的最小浓度组分的最小浓度吸收过程的理论板 离开n板的气体混合物与离开n板的吸收液达到相平衡，即 iiixKy pTxTyVNNN,00111和关键组分

2、的分离要求和关键组分的分离要求 求：求： NLxLyVNN,011详细计算为详细计算为 nnnVLT,计算内容计算内容已知：已知：4.3.1、吸收因子（吸收因素）i组分的吸收因子 iiVKLA 吸收因子因吸收因子因组分而异组分而异 A值的大小可以说明在某一具体的吸收值的大小可以说明在某一具体的吸收塔中过程进行的塔中过程进行的难易难易程度程度 吸收因子与吸收因子与操作条件操作条件有关有关 iiAkTiiAkp解吸过程解吸过程 LKVAS11.吸收因子法的基本方程 相平衡关系方程 inininxKy,或或 nnnxKynnnnnLlKVvnnnnnnnvAvKVLl同理：同理： 物料平衡方程 对i

3、组分作全塔物料平衡： NNNNxLyVxLyV110011NNlvlv101NNNAvvlv101NNNAvlvv101物料平衡方程对n板i组分作物料衡算： 11nnnnlvlv111nnnnnnvAvvAv1111nnnnnAvAvv11110210021AlvAvAvvn物料平衡方程111221021321132AAlvAvAvAvvn1)1(22101312AAAlAvAv11) 1(13322101312432243AAAAlAvAAvAvAvvn1)1(33232102142213AAAAAAlAAvAAAv物料平衡方程Nn 1) 1(2101211112121NNNNNNNNNAA

4、AAAlAAAvAAAAAAvNNNAvlvv1011112132102121111NNNNNNNNNNNNNNNAAAAAAAAAAvlAAAAAAAAAAvvv吸收因子法的基本方程，称为哈顿吸收因子法的基本方程，称为哈顿富兰格林方程富兰格林方程 物料平衡方程 讨论： 式的左端 iNNiivvv吸收率组分加入量组分被吸收掉的量111 NAfini,试差法求解步骤试差法求解步骤 1）设：各板的温度）设：各板的温度 相平衡),(21NTTT各板上各组分各板上各组分 iK物料平衡方程 各板上的气相流率 物料衡算NVVV,21各板上的液相流率各板上的液相流率 nL由由 nniLVK,得得 inA,2

5、）由）由 inA,求求 inv,3）校核：）校核： ninVv,热量衡算热量衡算各板温度各板温度 nnnTTT如果不符，则要重新设值再进行计算如果不符，则要重新设值再进行计算 2.平均吸收因子法（KremserBrown 克雷姆塞尔布朗） 基本思想 假设各板的吸收因子相同 用于贫气吸收 （恒摩尔流， 恒温操作） 吸收因子方程 11111011111AAAAAAAvlAAAAAAvvvNNNNNNNNNNN吸收因子方程由等比数列前n项和的公式 10102000nnnqaaqaqaqaa。通项：，qqaSnn110AAAAAvlAAAAvvvNNNNNNN1111111111111011111吸收

6、因子方程11111011NNNNNAAAAvlAAA111110NNNAAAAvl111NNvvv吸收因子方程讨论：iii相对吸收量的量组分最大可能被吸收掉组分被吸收掉的量方程的左端当吸收剂本身不挥发，且不含溶质时，则当吸收剂本身不挥发，且不含溶质时，则 00l00v即即 iNNivvv111吸收因子方程 根据克雷姆塞尔方程，可知 NAfi,对解吸塔对解吸塔 01101111CSSSllllNNNN5)吸收因子图用不挥发的烃类液体作吸收剂，从裂解气中回收99%乙烯，在平均操作压力和温度稳定下的Ki如上表所列。试用平均吸收因子法计算： 0.150.150.20.20.720.723.13.1相平

7、衡常相平衡常数数KiKi9. 849. 8421.7821.7830.730.737.6837.68摩尔分率摩尔分率% %丙烯丙烯乙烷乙烷乙烯乙烯甲烷甲烷组分组分例题：某厂裂解气组成如下：例题：某厂裂解气组成如下：（1）最小液气比；（2）操作液气比为最小液气比的1.5倍时所需 的理论板数；（3）塔顶尾气组成。 解解: （1）最小液气比：）最小液气比：在最小液气比下，在最小液气比下，N= ;A关关 关关0.99( L/V)min=K关关 A关关=0.72 0.99=0.713(2) 理论板的计算：理论板的计算：操作液气比操作液气比 L/V1.5( L/V)min=1.5 0.713=1.07关键

8、组分的吸收因子为：关键组分的吸收因子为：A关关=L/(V K关关)=1.07/0.72=1.49理论板理论板 1.490.99lglg11 0.9918.81lglg1.49ANA (3)尾气数量和组成（以尾气数量和组成（以100kmol原料计）原料计） 24.8024.8075.2075.201001000 00 09.849.841 17.137.130.150.159.849.84丙烯丙烯 0 00 021.7821.781 15.355.350.20.221.7821.78丙烷丙烷 0.0120.0120.3070.30730.3930.390.990.991.491.490.720.

9、7230.730.7乙烯乙烯 0.9880.98824.4924.4913.1913.190.350.350.350.353.13.137.6837.68甲烷甲烷 塔顶塔顶尾气尾气组成组成y y 塔顶塔顶尾气尾气数量数量VN+1(VN+1(1-1- ) ) 被吸被吸收量收量vn+1vn+1 吸收吸收率率 吸收吸收因子因子A A 相平相平衡常衡常数数K K进料进料中各中各组分组分量量vn+1 vn+1 组分组分 吸收因子方程讨论 1）当 AAAAANNNiN11limlim1110A1A当当 NKVLA1)(minmin2）当）当N一定时，则一定时，则 AVLmin)21 . 1 (VLVL11

10、limlim11罗必塔法则NNNiNAAAVL3）当）当A一定时，即一定时，即但增加的越来越慢，特别是但增加的越来越慢，特别是N超过超过10块以后块以后 一定时，则一定时，则N计算步骤 已知： 求：求： iNNixLLyVN,0, 11,确定关键组分的吸收率确定关键组分的吸收率 由由 关关求求 N1）由）由 确定确定 minVLN关关关KVLA1minmin关关KVLmin关,011xTPyVNN计算步骤 2） min)22 . 1 (VLVL关关VKLA3）由）由 关关，A查图或用公式计算查图或用公式计算N 1lg1lgAAN其它组分吸收率的确定其它组分吸收率的确定iiiVKLKKAA关关1

11、11NiiNiiAAA计算步骤 求尾气的组成及量 当 0,0il 时，时， iNiiNiivvv, 1, 1, 1iNiiNiiNivvvv, 1, 1, 1, 11ivV, 111, 1, 1Vvyii计算步骤吸收液的量及组成以及应加入的吸收剂量 )(110VVLLNN1121VVVN均均均均VVLLLLN02111)()(ln)()()(VLVLVLVLVLNN均NNAAxLLLV 0B联立代均均求解思路：求解思路： ABNNNLlvvx0113.平均有效吸收因子法 平均有效吸收因子埃迪密斯特提出，以某一不变的A值代替，而使最终计算出来的吸收率保持相同 5 . 025. 011AAANe对

12、解吸对解吸 5 . 025. 011SSSNeEdmister的假设，是考虑在一吸收塔中，吸收的假设，是考虑在一吸收塔中，吸收过程主要是由过程主要是由塔顶一块和塔釜一块塔顶一块和塔釜一块理论板完成理论板完成 平均有效吸收因子 马多克斯（Maddox）通过一些多组分轻烃吸收过程逐板计算 板数 塔顶釜吸收量 2 100% 3 88% 4 80% 吸收塔的理论板数不需要很多，因为增加塔板并不能显著改善吸收效果 计算步骤 用平均吸收因子法计算 NLV ,1假设假设 1T，由热量衡算确定，由热量衡算确定 NTQHVhLHVhLNNNN111100由经验式估算由经验式估算 NVL ,1NNnnvvvv1111NnNNNnVVVV1111NnNNNnVVVV1111)(101VLVLnn计算步骤 对解吸塔 nnNNllll110 计算每一组分的计算每一组分的 NAA ,1eA 由图由图3-39确定各组分的吸收率确定各组分的吸收率 作物料衡算，再计算作物料衡算，再计算 NLV ,1并用热量衡算核算并用热量衡算核算 NT若结果相差较大，需重新设若结果相差较大，需重新设 1T直到相符为止直到相符为止