第6章 气体吸收.ppt

第六章 气体吸收 6.1 概述 6.2 气液相平衡 6.3 分子扩散与单相传质 6.4 对流传质 6.5 吸收塔的计算 6.6 解吸及计算 5.5.2. 吸收剂用量的确定 B1 Yb Ya A B O E X Y Xa Xb X*b P 1．最小液气比 最小液气比定义：针对一定的分离任务，操作条件和吸收物系一定，塔内某截面吸收推动力为零，达到分离程度所需塔高无穷大时的液气比。 最小液气比的计算 （1）平衡曲线一般情况 X*b——与Yb相平衡的液相组成。 平衡关系符合亨利定律时： 2）平衡曲线为凸形曲线情况 2．操作液气比 【例6-5】某矿石焙烧炉排出含SO2的混合气体，除SO2外其余组分可看作惰性气体。冷却后送入填料吸收塔中，用清水洗涤以除去其中的SO2。吸收塔的操作温度为20℃，压力为101.3kPa。混合气的流量为1000m3/h，其中含SO2体积百分数为9%，要求SO2的回收率为90%。若吸收剂用量为理论最小用量的1.2倍，试计算： （1）吸收剂用量及塔底吸收液的组成X1； 2）当用含SO20.0003（摩尔比）的水溶液作吸收剂时，保持二氧化硫回收率不变，吸收剂用量比原情况增加还是减少？塔底吸收液组成变为多少？ 已知101.3kPa，20℃条件下SO2在水中的平衡数据 ：与Y1相平衡的液相组成=0.0032 低浓度吸收的特点： 6.5.3. 填料层高度的计算 1．传质单元数法 （1）塔高计算基本关系式 ho y y+dy x x+dx h dh ya xa xb yb 单位时间，dh内吸收A的量： ?——塔截面积，㎡; GA——A的流率，kmol/(㎡·s)； G——混合气体流率，kmol/(㎡·s)； L——吸收剂流率， kmol/(㎡·s)。 a——单位体积填料的有效传质面积，㎡。 填料层高度 同理： ——气相总体积传质系数，kmol/（m3·s） ——液相总体积传质系数，kmol/（m3·s） 填料层高度可用下面的通式计算： Z=传质单元高度×传质单元数 体积传质系数的物理意义： 在单位推动力下，单位时间，单位体积填料层内吸收的溶质量。 （2）传质单元数与传质单元高度 以 为例 1）传质单元数 、 —液相总传质单元高度、总传质单元数 ——气相传质单元高度 、传质单元数 ——液相传质单元高度 、传质单元数 —气相总传质单元高度、总传质单元数 定义： 气相总传质单元数 1）靠近相界面处层流内层：传质机理仅为分 子扩散，溶质A的浓度梯度较大，pA随z的 变化较陡。 2）湍流主体：涡流扩散远远大于分子扩散， 溶质浓度均一化，pA随z的变化近似为水 平线。 3）过渡区：分子扩散+涡流扩散，pA随z的 变化逐渐平缓。 （2）有效膜模型 单相对流传质的传质阻力全部集中在一层虚拟的膜层内，膜层内的传质形式仅为分子扩散 。 3．单相对流传质速率方程 （1）气相对流传质速率方程 有效膜厚δG由层流内层浓度梯度线延长线与流体主体浓度线相交于一点E，则厚度δG为E到相界面的垂直距离。 ——以分压差表示推动力的气相传质分系数， kmol/（m2·s·kPa）。 =传质系数×吸收的推动力 气相对流传质速率方程有以下几种形式： ——以气相摩尔分率表示推动力的气相传 质分系数，kmol/（m2·s）； 各气相传质分系数之间的关系： 带入上式 与 比较 液相传质速率方程有以下几种形式： （2）液相对流传质速率方程 kL——以液相组成摩尔浓度表示推动力的液相 对流传质分系数，kmol/（m2·s·kmol/m3）； ——以液相组成摩尔分率表示推动力的液相 对流传质分系数，kmol/（m2·s）； 各液相传质分系数之间的关系： 注意： 对流传质系数=f (操作条件、流动状态、物性） 6.3.4. 界面上的浓度 定态传质 =f（cAi） 、cAi 1．一般情况 2．平衡关系满足亨利定律 、cAi 3．图解 I（pAi，cAi） 气膜阻力 液膜阻力 操作点 O I（界面） cA/kmol/m3 cA pA/kPa 0 6.4. 对流传质 6.4.1. 两相对流传质模型 6.4.2. 总传质速率方程 6.4.3. 传质阻力与传质速率的控制 返回 6.4.1. 两相对流传质模型 相际对流传质三大模型：双膜模型 溶质渗透模型