化工原理_24氣體吸收過(guò)程的速率關(guān)系

1、8.3 吸收過(guò)程的速率關(guān)系8.3.1 膜吸收速率方程一、氣膜吸收速率方程 第八章 氣體吸收二、液膜吸收速率方程穩(wěn)態(tài)下，氣、液兩膜中的傳質(zhì)速率相等，即NkppkccAGiLi)(iGLicckkpp直線通過(guò)定點(diǎn)A (c，p)斜率kL / kG三、界面組成的確定 界面組成的確定8.3 吸收過(guò)程的速率關(guān)系8.3.1 膜吸收速率方程第八章 氣體吸收8.3.2 總吸收速率方程一、以(p- p*)表示的總吸收速率方程 設(shè)吸收系統(tǒng)服從亨利定律或平衡關(guān)系在過(guò)程所涉及的濃度范圍內(nèi)為直線 Hcp*根據(jù)雙膜模型，相界面上兩相互成平衡 pcHii)(iGAppkN*ppHkcckNiLiLA*ppHkNiLA由此得整

2、理得由相加得*11ppkHkNGLA)(iGAppkN一、以(p- p*)表示的總吸收速率方程 令則*ppKNGAKGGLGkHkK111氣相總吸收系數(shù)，kmol/(m2skPa)總阻力液膜阻力氣膜阻力氣相總吸收速率方程式一、以(p- p*)表示的總吸收速率方程 對(duì)于易溶氣體，H值很大 GLkHk11液膜阻力氣膜阻力控制整個(gè)吸收過(guò)程的速率氣膜控制示例：水吸收氨GGkK11氣膜阻力氣膜控制示意圖ipppp *一、以(p- p*)表示的總吸收速率方程 設(shè)吸收系統(tǒng)服從亨利定律或平衡關(guān)系在過(guò)程所涉及的濃度范圍內(nèi)為直線 Hcp*根據(jù)雙膜模型，相界面上兩相互成平衡 pcHii二、以(c*- c)表示的總吸

3、收速率方程 )(cckNiLAiGiGAccHkppkN*/iGAcckHN*由此得整理得由相加得cckHkNGLA*1)(cckNiLA二、以(c*- c)表示的總吸收速率方程 令則ccKNLA*KLLGLkkHK11液相總吸收系數(shù)，m/s 總阻力氣膜阻力液膜阻力液相總吸收速率方程式二、以(c*- c)表示的總吸收速率方程 對(duì)于難溶氣體，H值很小 LGkkH1氣膜阻力示例：水吸收氧11KkLL液膜阻力液膜控制示意圖cccci*液膜阻力控制整個(gè)吸收過(guò)程的速率液膜控制二、以(c*- c)表示的總吸收速率方程 *yyKNyA同理，可導(dǎo)出KyPKKGy氣相總吸收系數(shù)，kmol/(m2s) 氣相總吸收

4、速率方程式三、以(y- y*)表示的總吸收速率方程 xxKNxA*同理，可導(dǎo)出KxCKKLx液相總吸收系數(shù)，kmol/(m2s) 液相總吸收速率方程式四、以(x*- x)表示的總吸收速率方程 *YYKNYA同理，可導(dǎo)出KY總pKKKGyY對(duì)于低濃度吸收氣相總吸收系數(shù)，kmol/(m2s) 氣相總吸收速率方程式五、以(Y- Y*)表示的總吸收速率方程 XXKNXA*同理，可導(dǎo)出KX總cKKKLxX對(duì)于低濃度吸收液相總吸收系數(shù)，kmol/(m2s) 液相總吸收速率方程式六、以(X*- X)表示的總吸收速率方程 8.3 吸收過(guò)程的速率關(guān)系8.3.1 膜吸收速率方程第八章 氣體吸收8.3.2 總吸收速

5、率方程8.3.3 吸收速率方程小結(jié)吸收速率方程小結(jié)使用吸收速率方程式應(yīng)注意以下幾點(diǎn): （1）上述的各種吸收速率方程式是等效的。采用任何吸收速率方程式均可計(jì)算吸收過(guò)程速率。 （2）任何吸收系數(shù)的單位都是kmol/(m2s單位推動(dòng)力)。 （3）必須注意各吸收速率方程式中的吸收系數(shù)與吸收推動(dòng)力的正確搭配及其單位的一致性。 （4）上述各吸收速率方程式都是以氣液組成保持不變?yōu)榍疤岬?，因此只適合于描述穩(wěn)態(tài)操作的吸收塔內(nèi)任一橫截面上的速率關(guān)系，而不能直接用來(lái)描述全塔的吸收速率。在塔內(nèi)不同橫截面上的氣液組成各不相同，其吸收速率也不相同。 （5）在使用與總吸收系數(shù)相對(duì)應(yīng)的吸收速率方程式時(shí)，在整個(gè)過(guò)程所涉及的濃度

6、范圍內(nèi)，平衡關(guān)系須為直線。吸收速率方程小結(jié)8.1 吸收過(guò)程概述 8.2 吸收過(guò)程的相平衡關(guān)系 8.3 吸收過(guò)程的速率關(guān)系8.4 低組成氣體吸收的計(jì)算 8.4.1 物料衡算與操作線方程 第八章 氣體吸收一、全塔物料衡算 在工業(yè)中，吸收操作多采用塔式設(shè)備，既可采用氣液兩相在塔內(nèi)逐級(jí)接觸的板式塔，也可采用氣液兩相在塔內(nèi)連續(xù)接觸的填料塔。工業(yè)中以采用填料塔為主，故本節(jié)對(duì)于吸收過(guò)程計(jì)算的討論結(jié)合填料塔進(jìn)行。逆流吸收塔的物料衡算原料氣：AB吸收劑：S尾氣：B(含微量A)溶液：S+Aqn,V(kmolB/s)Y1 (kmolA/kmolB)qn, L (kmolS/s)X2 (kmolA/kmolS)qn,

7、 L (kmolS/s)X1(kmolA/kmolS)mnYXqn,V (kmolB/s)Y2 (kmolA/kmolB)填料塔在吸收塔的兩端面間，對(duì)溶質(zhì)A作物料衡算1,2,2,1,XqYqXqYqLnVnLnVn21,21,XXqYYqLnVn溶質(zhì)A的吸收率121YYYA氣體出塔時(shí)的組成Y2 AYY112一、全塔物料衡算二、操作線方程與操作線 吸收塔內(nèi)任一橫截面上，氣液組成Y與X之間的關(guān)系稱為操作關(guān)系，描述該關(guān)系的方程即為操作線方程。XqYqXqYqLnVnLnVn,1,1,1,1,XqqYXqqYVnLnVnLn 在 m-n 截面與塔底端面之間對(duì)組分 A 進(jìn)行衡算，可得 逆流吸收塔操作線方

8、程 同理，在 m-n 截面與塔頂端面之間作組分 A 的衡算，得 2,2,XqqYXqqYVnLnVnLn操作線方程為直線斜率B (X1，Y1)T (X2，Y2)二、操作線方程與操作線 逆流吸收塔操作線方程VnLnqq,過(guò)點(diǎn)塔底塔頂逆流吸收塔中的操作線2X2Y1Y1XTBXY*YY*=f(X)操作線推動(dòng)力 斜率（液氣比） VnLnqq,/8.4 低組成氣體吸收的計(jì)算 8.4.1 物料衡算與操作線方程 第八章 氣體吸收8.4.2 吸收劑用量的確定一、最小液氣比 在吸收塔的計(jì)算中，通常氣體處理量是已知的，而吸收劑的用量需通過(guò)工藝計(jì)算來(lái)確定。在氣量一定的情況下，確定吸收劑的用量也即確定液氣比 。 Vn

9、Lnqq,/ 液氣比 的確定方法是，先求出吸收過(guò)程的最小液氣比 ，然后再根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，確定適宜（操作）液氣比。 V, nL, nq/qminV, nL, n)q/q( 吸收塔的最小液氣比2X2Y1YT1XBB1X*B*1XVnLnqq,min,)(VnLnqqY*=f(X）)(,VnLnqq最小液氣比可用圖解法求得 ：21212*121min,/XmYYYXXYYqqVnLnVnLnqXXYYq,2*121min,AVnLnmYYYmqq121min,)(一、最小液氣比最小液氣比最小溶劑用量純?nèi)軇┪?吸收塔的最小液氣比（非正常曲線）2121min,XXYYqqVnLnVnLnqXXYYq,2121min,Y*=mX二、適宜的液氣比操作費(fèi)用設(shè)備費(fèi)用填料層高度根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，取 min,)(0 . 21 . 1VnLnVnLnqqqqmin,0 . 2