化工基础第五章传质过程及塔设备91905概要.ppt

喷 淋 器 液体再分布器 （1）鼓泡接触状态? 当气速较低时，气体以鼓泡形式通过液层。由于气泡的数量不多，形成的气液混合物基本上以液体为主，气液两相接触的表面积不大，传质效率很低。 ?（2）蜂窝状接触状态? 随着气速的增加，气泡的数量不断增加。当气泡的形成速度大于气泡的浮升速度时，气泡在液层中累积。气泡之间相互碰撞，形成各种多面体的大气泡，板上为以气体为主的气液混合物。由于气泡不易破裂，表面得不到更新，所以此种状态不利于传热和传质。 （3）泡沫接触状态? 当气速继续增加，气泡数量急剧增加，气泡不断发生碰撞和破裂，此时板上液体大部分以液膜的形式存在于气泡之间，形成一些直径较小，扰动十分剧烈的动态泡沫，在板上只能看到较薄的一层液体。由于泡沫接触状态的表面积大，并不断更新，为两相传热与传质提供了良好的条件，是一种较好的接触状态。 （4）喷射接触状态? 当气速继续增加，由于气体动能很大，把板上的液体向上喷成大小不等的液滴，直径较大的液滴受重力作用又落回到板上，直径较小的液滴被气体带走，形成液沫夹带。此时塔板上的气体为连续相，液体为分散相，两相传质的面积是液滴的外表面。由于液滴回到塔板上又被分散，这种液滴的反复形成和聚集，使传质面积大大增加，而且表面不断更新，有利于传质与传热进行，也是一种较好的接触状态。 如上所述，泡沫接触状态和喷射状态均是优良的塔板接触状态。因喷射接触状态的气速高于泡沫接触状态，故喷射接触状态有较大的生产能力，但喷射状态液沫夹带较多，若控制不好，会破坏传质过程，所以多数塔均控制在泡沫接触状态下工作。 2）操作线方程与操作线 吸收速率方程式汇总： 以膜吸收系数及截面浓度表示 以总吸收系数及平衡浓度表示 总吸收系数与膜吸收系数的关系： 总吸收系数之间的关系： 例：含氨0.03（摩尔分数）的气体与浓度为1000mol.m-3的氨水在吸收塔的某一截面相遇，操作压强为1.013*105Pa.已知气相传质分系数k G为5*10-6mol.m-2.s-1.pa-1，液膜传质分系数k L为1.5*10-4m.s-1，氨水的平衡关系可用亨利定律表示，溶解度系数H=0.73mol.m-3.pa-1.求： 1）以分压差和摩尔浓度差表示的总推动力、传质系数和传质速率。 2）以摩尔比差表示推动力的气相传质系数 化工单元设备的计算，按给定的条件、任务和要求的不同，一般可分为 二、操作型（校核型）计算：操作计算则要求算出给定的吸收塔的气液相出口浓度等参数。 一、设计型计算：主要是获得达到指定分离要求所需要的塔的基本尺寸：填料层高度和塔径。 给定生产任务 给定工艺条件 设计 满足任务要求 单元设备 给定设备参数 给定工艺条件 求算 能否满足任务要求 单元设备 √ 4．填料吸收塔的计算 本个知识点讨论的重点是：按连续接触原理操作的填料塔的计算。 填料填加在塔内形成填料层，填料层有两个特点，一是空隙体积所占比例相当大，便于气体在其内部迂回曲折通过并提高湍动程度，二是单位体积内有很大的固体表面积。液体沿固体壁面呈膜状流下，因而填料塔内的气液接触面比空塔内大得多。 塔内气液流动方式一般呈逆流，气体自塔底通入，液体从塔顶洒下，因此溶液从塔底流出前与刚进入塔的气体相接触，可使溶液的浓度尽量提高。经吸收后的气体从塔顶排出前与刚入塔的液体接触，又可使出塔气体中溶质浓度尽量降低。 例：已知氨水中含氨15%（质量分率），求氨水中氨的比摩尔分率？ 例 含氨为φ氨 =0.20的氨-空气混合气100m3，用水吸收至混合气中含氨为φ氨 =0.05。设吸收过程中有中间冷却使前后温度不变，试求氨被吸收的体积数，并用摩尔比的计算作对比。 解：吸收前 氨 100×20%=20m3 空气 100×80%=80m3 吸收后空气比例降为95%，且氨只占5%，氨的体积为 若以摩尔比计算，则y1=0.20，y2=0.05 吸收的氨为： 吸收的氨为：20-4.21=15.79 m3 2) 用溶液中吸收质的物质的量浓度c气相中的分压表示 C ——液相中吸收质的摩尔浓度，kmol/m3； H —— 溶解度系数 ，单位：kmol/m3·Pa H是温度的函数，H值随温度升高而减小。易溶气体H值大，难溶气体H值小。 H与E的关系 若溶液中吸收质的浓度为C kmol/m3，溶液的密度为 以1m3溶液为基准，则溶液中含吸收质C kmol ， MA、MS分别为吸收质和溶剂的摩尔质量，g.mol-1 ，含吸收剂？kMol，吸收质在液相中的摩尔分数？ 换算后可得： 因为： 将C代入，得到： 对于稀溶液，因为x很小，所以1—x≈1， 3） 气液相中吸收质的摩尔分数