化工原理下2-3 吸收速率方程式.ppt

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1、吸收过程用液体吸收剂吸收气体中某一组分，是该组分从气相转移到液相的传质过程。它包括三个过程骤：1）该组分从气相主体传递到气、液两相的界面；2）在相界面上溶解而进入液相；3）再从液相一侧界面向液相主体传递；2.2.6吸收过程机理一 、双膜理论1．气液两相间存在稳定的相界面，界面两侧各有一层有效膜，溶质以分子扩散的传质方式由气相主体进入液相主体。2．在相界面处，气液两相达到平衡。3．在气液两相主体中，溶质浓度均匀。二、溶质渗透理论三、表面更新理论2.2.7吸收速率方程1.气膜分吸收速率方程令一、膜吸收速率方程式气膜分传质（吸收）系数，kmol/(m2skPa)。仿效上式，得则4气膜阻力

2、比较得由道尔顿分压定律1.液膜分吸收速率方程令仿效上式，得则液膜分传质（吸收）系数，kmol/(m2skmol/m3)。6液膜阻力比较得由73.界面组成的确定稳态下，气、液两膜中的传质速率相等，即直线通过定点A(c，p)斜率——kL/kG8界面组成的确定9二、总吸收速率方程式以(p-p*)表示总推动力的吸收速率方程式（KG与kG、kL关系）设吸收系统服从亨利定律或平衡关系在过程所涉及的浓度范围内为直线，则根据双膜模型，相界面上两相互成平衡10由此得整理得由相加得二、总吸收速率方程式11令则式中：KG——气相总吸收系数，kmol/(m2·s·kPa)。总阻力液膜阻力气膜阻力气相总吸收

3、速率方程式二、总吸收速率方程式12对于易溶气体，H值很大液膜阻力气膜阻力控制整个吸收过程的速率气膜控制示例：水吸收氨气膜阻力气膜控制示意图二、总吸收速率方程式132.以(c*-c)表示总推动力的吸收速率方程式（KL与kG、kL关系）设吸收系统服从亨利定律或平衡关系在过程所涉及的浓度范围内为直线，则根据双膜模型，相界面上两相互成平衡，则二、总吸收速率方程式14由此得整理得由相加得二、总吸收速率方程式15令则式中：KL——液相总吸收系数，m/s。总阻力气膜阻力液膜阻力液相总吸收速率方程式二、总吸收速率方程式16对于难溶气体，H值很小气膜阻力示例：水吸收氧液膜阻力液膜控制示意图液膜阻力控制整

4、个吸收过程的速率液膜控制二、总吸收速率方程式173.以(y–y*)表示总推动力的吸收速率方程式同理，可导出式中：Ky——气相总吸收系数，kmol/(m2·s)。气相总吸收速率方程式二、总吸收速率方程式184.以(x*-x)表示总推动力的吸收速率方程式同理，可导出式中：Kx——液相总吸收系数，kmol/(m2·s)。液相总吸收速率方程式二、总吸收速率方程式195.以(Y-Y*)表示总推动力的吸收速率方程式同理，可导出式中：KY对于低浓度吸收——气相总吸收系数，kmol/(m2·s)。气相总吸收速率方程式二、总吸收速率方程式206.以(X*-X)表示总推动力的吸收速率方程式同理，可导出式中

5、：KX对于低浓度吸收——液相总吸收系数，kmol/(m2·s)。液相总吸收速率方程式二、总吸收速率方程式以气相总吸收系数表示以液相总吸收系数表示三、吸收速率方程式小结传质系数的符号说明小写k表示单侧的膜系数大写K表示总传质系数下标L对应以液相浓度c表示的推动力下标G对应以气相分压p表示的推动力下标x,y,X,Y分别对应相对的推动力各传质系数之间的联系24使用吸收速率方程式应注意以下几点:①上述的各种吸收速率方程式是等效的。采用任何吸收速率方程式，均可计算吸收过程速率。②任何吸收系数的单位都是kmol/(m2·s·单位推动力)。③必须注意各吸收速率方程式中的吸收系数与吸收推动力的正确搭配

6、及其单位的一致性。25④上述各吸收速率方程式都是以气液组成保持不变为前提的，因此只适合于描述稳态操作的吸收塔内任一横截面上的速率关系，而不能直接用来描述全塔的吸收速率。在塔内不同横截面上的气液组成各不相同，其吸收速率也不相同。⑤在使用与总吸收系数相对应的吸收速率方程式时，在整个过程所涉及的浓度范围内，平衡关系须为直线。2.3吸收塔的计算在工业中，吸收操作多采用塔式设备，既可采用气液两相在塔内逐级接触的板式塔，也可采用气液两相在塔内连续接触的填料塔。工业中以采用填料塔为主，故本节对于吸收过程计算的讨论结合填料塔进行。2.3.1吸收塔的物料衡算及操作线方程低浓度的等温吸收，采用逆流流程;组

7、分B完全不溶于吸收剂，即V为定值吸收剂S完全不挥发，即L为定值28原料气：A＋B吸收剂：S尾气：B(含微量A)溶液：S+AV(kmolB/s)Y1(kmolA/kmolB)L(kmolS/s)X2(kmolA/kmolS)L(kmolS/s)X1(kmolA/kmolS)YXV(kmolB/s)Y2(kmolA/kmolB)填料塔(1)全塔物料衡算全塔物料衡算：逆流吸收塔物料衡算溶质吸收率（或回收率）：饱和度：从塔顶到任意塔截面对溶质衡算有：—