吸附动力学及动态学概要.ppt

影响传质区的因素 ①吸附剂颗粒尺寸 ②吸附剂床层深度 ③气体流速的影响 ④温度的影响 ⑤吸附质浓度的影响 ⑥压力的影响 8）传质区长度 (6) 固定床吸附动力学 * 吸附过程及应用 * 吸附过程及应用 1.3 吸附动力学及动态学 吸附过程及应用 * * 第一章 吸附及吸附过程 1.1 吸附及吸附平衡 吸附作用，物理吸附，化学吸附，吸附势能曲线，吸附平衡，平衡吸附量。 1.2 吸附热力学 吸附等温线、吸附等（温）压线、等量线，吸附等温方程，吸附热及其测定。 1.3 吸附动力学及动态学 吸附速率，吸附传质过程、吸附动力学方程，流出曲线及其测定，吸附传质区、吸附前沿。 * 吸附过程及应用 * 吸附动力学主要研究吸附质在吸附剂颗粒内的扩散性能，通过测定吸附速率，计算微孔扩散系数，进而推算吸附活化能。 吸附动态学（或称动态吸附）主要研究吸附剂床层内的传质层性能及其影响因素。 1.3 吸附动力学及动态学 * 吸附过程及应用 * 1.3 吸附动力学及动态学 (1) 吸附速度 吸附速率曲线 可用与测定吸附等温线相同的方法，在不同吸附时间测得吸附量，以吸附量为纵坐标，时间为横坐标绘图，即可得到吸附速率曲线。 正己烷在不同生产厂的5A分子筛上的吸附速率曲线（30℃） 右图为正己烷在5A分子筛上的吸附速率曲线 在单位时间内被单位体积(或质量)吸附剂所吸附的物质量称为吸附速度。 * 吸附过程及应用 * 1.3 吸附动力学及动态学 (2) 吸附的传质过程 吸附剂都是内部拥有许多孔的多孔物质。以气相吸附质在吸附剂上的吸附过程为例，吸附质从气体主流到吸附剂颗粒内部的传递过程分为两个阶段： 第一阶段是从气体主流通过吸附剂颗粒周围的气膜到颗粒的表面，称为外部传递过程或外扩散。 第二阶段是从吸附剂颗粒表面传向颗粒孔隙内部，称为孔内部传递过程或内扩散. * 吸附过程及应用 * (2)吸附的传质过程 这两个阶段是按先后顺序进行的，在吸附时气体先通过气膜到达颗粒表面，然后才能向颗粒内扩散，脱附时则逆向进行。 内扩散过程有几种不同情况，参见右图。 气体分子到达颗粒外表面时，一部分会被外表面所吸附。而被吸附的分子有可能沿着颗粒内的孔壁向深入扩散，称为表面扩散。 一部分气体分子还可能在颗粒内的孔中向深入扩散，称为孔扩散。 在孔扩散的途中气体分子又可能与孔壁表面碰撞而被吸附。 * 吸附过程及应用 * (2)吸附的传质过程 内扩散是既有平行又有顺序的吸附过程，它的过程模式可表达为： 吸附传递过程由三部分组成，即外扩散、内扩散和表面吸附。吸附过程的总速率取决于最慢阶段的速率。 * 吸附过程及应用 * (3)扩散系数 式中D为扩散系数，负号表示扩散是向浓度低的方向进行。 扩散系数随扩散物质的性质而异，通常以实验方法测定，从有关手册中也可查得。 扩散过程在吸附中占有重要地位。由于分子热运动，在没有外力作用下扩散过程能自发地产生。 按照费克定律，时间t内扩散穿过表面F的物质数量G与浓度(c)梯度成正比(n扩散距离)。浓度梯度决定了过程的推动力。 * 吸附过程及应用 * 按吸附动力学原理，吸附速度可用下式表示： dq/dt—吸附速度，在单位时间内被单位体积(或质量)吸附剂所吸附的物质量； c—吸附质在气体中的含量； y—与吸附剂所吸附的物质量成平衡的气体浓度； k—从气流到吸附剂表面的质量传递系数，也称总传质系数。 (4) 吸附动力学方程 * 吸附过程及应用 * (5)传质系数 以扩散方式到达吸附剂表面的物质量由费克定律确定，该物质量应等于按吸附动力学方程所求得的吸附质的量： 对于物理吸附，由于表面吸附的速度极快，几乎是瞬间完成，故吸附对吸附动力学过程的影响可以忽略不计；吸附传递的动力学过程是由外扩散和内扩散所决定。 k1表示外扩散过程的传质系数，k2表示内扩散过程的传质系数，则总传质系数与外、内扩散系数有下列关系： 传质系数与许多变量，如，吸附剂种类、被吸附的气体组成以及吸附工况等性质有关。 * 吸附过程及应用 * 作业 查文献、综述吸附过程扩散系数测定和计算方法。 * 吸附过程及应用 * (6)固定床吸附动态学 吸附动态学（或称动态吸附）是研究固定床层中的吸附动态行为，即研究吸附床层中的工作层（或称传质层）（Mess Transfer Zone）—MTZ的动态行为。 * 吸附过程及应用 * (6)固定床吸附动态学 恒温固定床吸附柱的连续性方程 恒温低浓度单组份流体通过体颗粒填充的圆柱固定床层时，床层内流动相的流速分布因颗粒大小的不同，吸附床层的膨胀变化，吸附时产生的吸附热使床层温度改变，都会影响传质的机理和流速的分布。 为简便计，假设理想情况下为： ①恒温下固定相和流动相在流动方向连续互相接触，密度恒定不变，流动相在床层