吸収

ガス吸収の最小溶媒流量・液ガス比

向流ガス吸収の入口・出口組成と気液平衡組成から、最小液ガス比と運転に必要な溶媒流量を計算します。

入力

添字 1 は塔底、T は塔頂です。x^*_A1 は実際に流れる液の組成ではなく、塔底の入口ガス y_A1 と平衡になる液の組成（出口液 x_A1 が近づける上限）です。

組成の入力単位

入口ガス流量の基準

入口ガスモル流量

入口ガス中の溶質組成 y_A1

mol%

出口ガス中の溶質組成 y_AT

mol%

入口吸収液中の溶質組成 x_AT

mol%

溶質を含まない新しい吸収液では0。

入口ガス組成 y_A1 に対する平衡液組成 x^*_A1

mol%

同じ温度・圧力で、入口ガスと平衡になる液相の溶質モル分率。

最小液量に対する運転倍率 f=L′_M/L′_M,min

倍

入力値を入れて「計算する」を押してください

気相・液相の溶質モル分率を、溶質を除いた成分基準のモル比に変換します。

Y_A=\frac{y_A}{1-y_A}\qquad X_A=\frac{x_A}{1-x_A}

溶媒流量を減らすと、出口液の溶質濃度が高くなり、操作線は平衡線に近づきます。塔底で出口液が入口ガスと平衡になる限界を最小溶媒流量とし、このときの物質収支から最小液ガス比を求めます。

\left(\frac{L'_M}{G'_M}\right)_{\min}=\frac{Y_{A1}-Y_{AT}}{X^*_{A1}-X_{AT}}

L'_{M,\min}=G'_M\left(\frac{L'_M}{G'_M}\right)_{\min}\qquad L'_M=fL'_{M,\min}

作図では、操作線を次式で表し、平衡線は原点と入力した平衡点を結ぶ直線で近似します。

Y_A=Y_{AT}+\frac{L'_M}{G'_M}(X_A-X_{AT})\qquad Y_A^*\simeq\frac{Y_{A1}}{X^*_{A1}}X_A

実際の出口液組成は、塔全体の溶質収支から計算します。

X_{A1}=X_{AT}+\frac{G'_M}{L'_M}\left(Y_{A1}-Y_{AT}\right)\qquad x_{A1}=\frac{X_{A1}}{1+X_{A1}}

定常状態の向流ガス吸収で、溶質を除いたガス・液のモル流量は塔内で一定とします。

平衡組成の入力：入口ガスと平衡になる液組成 $x^*_{A1}$ は、対象温度・圧力の気液平衡データから設定します。
運転倍率：運転倍率が1では塔底で出口液が入口ガスと平衡になり、物質移動推進力がゼロとなるため、1より大きい値を使用します。
使えない条件：化学反応、吸収熱による温度変化、溶媒蒸発が大きい系は対象外です。
最小液ガス比：塔底で出口液が入口ガスと平衡になる（操作線が平衡線に塔底端で接する）場合の値です。
平衡線の近似：平衡線は原点と入力した平衡点を結ぶ直線で近似します。実際の平衡曲線が直線から外れる系（高濃度域、ヘンリー則が成り立たない系）では、$X^*_{A1}$ を入口ガス組成に対する実際の平衡値として与えても、塔内の推進力や作図上の平衡線は実際と異なります。
結果の読み方：求まる量は、塔底で推進力がゼロになる極限の液量と、その倍率の運転液量です。必要な塔高（理論段数・移動単位数）は別の計算で、運転倍率が1に近いほど大きくなります。

改訂七版化学工学便覧

化学工学会編集 / 丸善出版