设计要领
溶剂选择
- 溶剂选择要结合工艺条件和要求，一般来说，溶剂要不易挥发，腐蚀性小，性质稳定，溶质在其中溶解度高，黏度小，不易起泡等。
设备选择
- 吸收设备多为塔器，主要是填充式与板式，其次是喷洒式、鼓泡式、湿壁式等。关于设备选择可参考下表。
| 操作条件与要求 | 板式塔 | 板式塔 | 填充塔 | 喷洒塔 |
|---|
| - | 筛板 | 泡罩 | 散堆 | - |
| 液体速率低 | D | A | C | D |
| 液体速率中等 | A | C | B | C |
| 液体速率高 | B | C | A | A |
| 分离难（需多级） | A | B | A | D |
| 分离易（需一级） | C | C | B | A |
| 发泡 | B | C | A | C |
| 腐蚀 | B | C | A | A |
| 有固体物 | B | D | C | A |
| 压降要小 | C | D | B | A |
| 停车频繁 | C | A | B | D |
| 检修改装容易 | C | C | A | D |
| 多点加料或出料 | B | A | C | C |
| 注：A一最佳选择；B一通常适用； C一评价后选用； D一通常不适用。 | | | | |
溶剂用量
- 做吸收塔全塔的物料衡算，可以得到通过塔的液气比：
\frac{L^{\prime}_{M}}{G_{M}^{\prime}}=\frac{Y_{1}-Y_{2}}{X_{1}-X_{2}} \tag{1}
式中：
LM′——液流中溶剂的摩尔流速，kmol·m−2·s−1；
GM′——气流中惰性气体的摩尔流速，kmol·m−2·s−1；
Y——气流中溶质与惰性气体的摩尔比；
X——液流中溶质与溶剂的摩尔比；
下标1——塔的浓端（吸收塔底或解吸塔顶）；
下标2——塔的稀端（吸收塔顶或解吸塔底）。
- 在Y-X坐标上标出代表稀端组成的A点与代表浓端组成的B点，连直线AB，此线称为操作线，位于平衡线OE的上方（吸收塔），如下图中(a)所示。
- 吸收塔底送出的溶液浓度提到最高，也只能与进入塔底的气相达到平衡。这时的操作线便与平衡线相交，称为AB’，吸收推动力降为零。这时操作线的斜率最小，溶剂用量达最小值，式(1)变成(2)。实际的溶剂用量应比最小值大20%~100%，或参考实践经验决定。
(L^{\prime}_{M})_{min}={G_{M}^{\prime}}\frac{Y_{1}-Y_{2}}{X^{0}_{1}-X_{2}} \tag{2}
式中：
X10——溶剂用量达到最小时的出口溶液浓度比，摩尔比。
- 若平衡线特殊，如上图中(b)所示，吸收推动力在相切位置上等于零，于是溶剂用量最小时的出口溶液浓度X10便由切线的端点B’来定。
- 解析塔的操作线AB位于平衡线OE下方，如上图中(c)所示。若操作线与平衡线相交或相切，则吹扫用气体中的溶质浓度达到最大，为Y10，惰性气体的用量最小，为：
(G^{\prime}_{M})_{min}={L_{M}^{\prime}}\frac{X_{1}-X_{2}}{Y^{0}_{1}-Y_{2}} \tag{3}
- 若气液两相中溶质浓度都低，则式(2)可写成：
(L_{M})_{min}={G_{M}}\frac{y_{1}-y_{2}}{x^{0}_{1}-x_{2}} \tag{4}
塔径
- .填充塔的直径通常可参照液泛气速来决定。实用的气流速度应等于液泛时气流速度的50%
70%。将通过塔的气体体积流速除以实际气速，便得到塔的截面积。板式塔所用的气体速率一般要使雾沫夹带率（一层板内称为雾沫并由气体带到上层塔板的液体量与离开此版的液体流量之比）限制在0.1以内，同时还要不高于液泛气速的0.70.8倍，若液体易起泡，则改为0.5~0.6倍。
塔高
- 吸收塔的高度由所要求的分离程度与能够达到的传质速率决定。
填充吸收塔设计
基本公式与计算方法
- 填充塔设计的核心问题是决定填料层的高度，可由下式计算：
h=G^{\prime}_{M}\int_{y_{2}}^{y_{1}}\frac{\left(1-y\right)_{\mathrm{im}}dy}{k_{y}a\left(1-y\right)^{2}\left(y-y_{1}\right)} \tag{5}
h=G^{\prime}_{M}\int_{y_{2}}^{y_{1}}\frac{\left(1-y\right)_{\mathrm{om}}dy}{K_{y}a\left(1-y\right)^{2}\left(y-y_{e}\right)} \tag{5}
式中：
h——填料层高度，m；
GM，LM——气体、液体的摩尔流速，kmol·m−2·s−1；
GM′，LM′——气流中的惰性气体、液流中的溶剂的摩尔流速，kmol·m−2·s−1；
y，x——气相、液相中溶质的摩尔分数；
(1−y)im，(1−y)om——漂流因子的倒数；
ky，Ky——气相传质系数和气相总传质系数，kmol·m−2·s−1；
a——单位面积填料层内的有效传质面积，m2·m−3。