传质过程与塔设备2.ppt

板式塔 一、板式塔的流体力学状况 板式塔的流体力学性能包括：塔板压降、气液接触状态、漏液、雾沫夹带、液泛 通常的吸收过程都采用逆流操作，即液体从上到下，气体从塔底通入，这样可以保证全塔的平均推动力最大，与传热时两流体以逆流流动的平均温度差最大的原理相同。 吸收操作效率高的条件： 1．选择合适的吸收剂； 2．提供适宜的传质设备； 3．吸收剂的再生。 若固定温度、压力不变，测得某动平衡下，溶液上方氨的分压为p1，此时溶于水的氨的浓度为x1；再改变浓度为x2，测得上方氨分压为p2；……依次类推，改变氨的浓度为xn，测得溶液上方氨的分压为pn，如下图所示。将这n个点，标绘在图上，即得在一定温度、压力下的溶解度曲线。 亨利定律还可写成： 比例系数H愈大，表明同样分压下的溶解度愈大。H可称为溶解度系数，cA为单位体积溶液中溶质A的物质的量浓度［mol·m-3］。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。 2-3 相平衡与吸收过程的关系 1.用相平衡判断过程进行的方向 2．计算过程推动力，分析过程进行的难易 在图中，在截面M-N中，推动力以气相浓度差表示为： 液相推动力差表示为： 偏离平衡浓度越远，推动力越大。 在恒定的温度与压强下，使一定量的吸收剂与混合气体接触，溶质便向液相转移，同时正在被吸收的吸收质也可由液相扩散到气相中，发生解吸过程。当吸收和 解吸两个过程的速率相等时，气液两相中吸收支质的浓度不再发生变化。这种状态称为相际动平衡，简称相平衡或平衡。 平衡状态下气相中的溶质分压称为平衡分压或饱和分压，液相中的溶质浓度称为平衡浓度或饱和浓度，所谓气体在液体中的溶解度，就是指吸收质在吸收剂中的最大溶解量，习惯上常以单位质量（或体积）的液体中所含溶质的质量来表示。也表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。 2 吸收的相平衡 在一定温度下达到平衡时，溶液的浓度随气体压力的增加而增加。如果要使一种气体在溶液中达到某一特定的浓度，必须在溶液上方维持较高的平衡压力。 气体的溶解度与温度有关，一般来说，温度下降则气体的溶解度增高。 （一）溶解度曲线 吸收剂、温度T、P 一定时，不同物质的溶解度不同。 温度、溶液的浓度一定时，溶液上方分压越大的物质越难溶。 对于同一种气体，分压一定时，温度T越高，溶解度越小。 对于同一种气体，温度T一定时，分压P越大，溶解度越大。 加压和降温对吸收操作有利。 （二 ）亨利定律 当总压不太高时，一定温度下的稀溶液的溶解度曲线近似为直线，即溶质在液相中的溶解度与其在气相中的分压成正比。 (1) 用吸收质在溶液中的摩尔分数x表示 式中： p* —— 溶质在气相中的平衡分压，kPa； x —— 溶质在液相中的摩尔分数； E ——亨利常数，单位与压强单位一致 kPa。 亨利系数的值随物系的特性及温度而异；物系一定，E 值一般随温度的上升而增大；E 值的大小代表了气体在该溶剂中溶解的难易程度；在同一溶剂中，难溶气体 E 值很大，易溶气体 E 值很小；E 的单位与气相分压的压强单位一致。 对于非理想溶液，在低浓度下，服从亨利定律。 由图看出，OD是平衡曲线，但在x=0～0.10的这一段，可以写成亨利定律的表达式。 (2) 用溶液中吸收质的物质的量浓度c表示 （3） 气液相中溶质的摩尔分数表示的亨利定律 m——相平衡常数，无因次，是通过实验求得。由m值的大小可以判别气体吸收质的溶解度的大小， 温度升高、总压下降则m值变大，m值越大，表明气体的溶解度越小，难溶气体。因此，加压、降温对吸收有利。 E、H、m间关系 y*A=mxA P*A=ExA y*A= (E/P)xA 得:m=E/P xA=CA /C P*A=CA/H P*A=CxA/H P*A=ExA 得:E=C/H 注意 稀溶液，CA很小，C=?/MS 总压在5atm以下，E、H值与总压无关。 m=C/H*P 由道尔顿分压定律：p=P总×y 若以比摩尔分数表示吸收质在气、液两相的浓度，则： 代入： 得： 对于稀溶液，有： 吸收过程：如A1点，在平衡线的上方， yAyA*，溶质应从气相到液相。 解吸过程：如A2点，在平衡线的下方，yA*yA，溶质应从液相到气相。 * * * 板式塔的类型 一、泡罩塔 * 二、筛板塔 筛板塔的主要结构： 筛孔 ——提供气体上升的通道； 2. 溢流堰 ——维持塔板上一定高度的液层，以保证在