环工原理-第08章吸收2014.ppt

提 问？ 大气污染物： SO2，H2S, HF和NOx： 什么污染物可以直接用水吸收？ 什么污染物需要用酸或碱液吸收？ 为什么？ 液相侧：扩散传质过程和化学反应过程的共同作用 化学反应 界面处液相溶质物理态溶解浓度减小 相界面处的传质推动力增加 液相侧停滞膜当量厚度降低 传质阻力减少 传质系数增加 也可以说 液相的传质速率增大，从而增大了总传质过程的速率。 化学反应对液相传质速率的影响可以用增大传质推动力或增大传质系数两种方法来表示。 第三节 化学吸收 不存在化学反应时，物理吸收的液相传质速率为： 如果认为传质系数不变，传质推动力增加，则： 相应地，总传质系数也不变，但液相传质推动力增加，以液相浓度差为推动力的总传质速率方程可表示为： ?——增加的传质推动力部分，其实质是由于化学反应减少的液相溶质浓度。 第三节 化学吸收 （8.3.20） （8.3.19） （8.3.21） 如果传质推动力不变，传质系数增加，则液相传质速率方程可表示为: 同样，总传质系数也会相应增加： ?—增强因子 所以总传质速率方程为： 第三节 化学吸收 （8.3.23） （8.3.22） （8.3.24） 如何求增强因子?？ 扩散方程 化学反应速率方程 建立反应-扩散微分方程式然后根据具体的反应过程进行积分求解。 针对溶质A、活性组分B 化学反应分：瞬时、快速、慢速、 一级、二级、n级 可逆、不可逆 第三节 化学吸收 相界面 pA pAi=0 cMi cM 气相主体 液相主体 cBi cB 如果液相中活性组分B： 浓度足够大， 扩散速率足够快 溶质A： 在相界面处与B完全反应 在液膜内没有扩散 化学吸收就完全等同于气膜阻力控制的物理吸收 极端情况：反应面发生在界面上： 第三节 化学吸收 活性组分B的浓度较大，扩散速率也较快，化学反应发生在液膜中，此时的传质过程和反应过程就会相对复杂。 相界面 pA pAi cM 气相主体 液相主体 cAi cB ?G ?L1 ?L2 反应面： 取决于A、B传质速率的相对大小 反应面发生在液膜： 第三节 化学吸收 相界面 ?G ?L 溶质A pA pAi cAi cA 气相主体 液相主体 cAi=HpAi 亨利定律 双膜理论模型示意图 第二节 物理吸收 气膜 液膜 气相对流传质的速率方程： 液相对流传质的速率方程： kG——以气相分压差为推动力气膜传质系数，kmol/(m2 ·s ·Pa) kL——以液相浓度差为推动力的液膜传质系数，m/s 双膜模型假设溶质以稳态分子扩散方式通过气膜和液膜，因此，气相和液相的对流传质速率相等。 以上两式中均用到了相界面处溶质的浓度，很难直接准确测定，因此一般希望能够直接用气液两相主体浓度来计算传质速率。（总传质速率） 第二节 物理吸收 （8.2.16） （8.2.17） 在气液界面上，应用亨利定律： （三）总传质速率方程 液膜传质速率方程改写成： 将(NA)L变化成气体分压的函数。 第二节 物理吸收 （8.2.19） （8.2.16） 以气体分压为推动力的总传质速率方程： pA*——与液相主体浓度cA平衡的气体分压，Pa KG——以气相分压差为推动力的总传质系数, kmol/(m2 s Pa) 稳态时 经变换： 第二节 物理吸收 （8.2.20） （8.2.21） 总阻力＝ 气膜阻力＋ 液体膜阻力 同理，以液相浓度差为推动力的总传质速率方程： c*A——与气相主体分压平衡的液体浓度，kmol/m3 KL——以液相浓度差为推动力总传质系数, m/s 气相总传质系数KG与液相总传质系数KL之间的关系： 第二节 物理吸收 （8.2.23） （8.2.22） 总传质速率方程的其他表示形式： xA，yA —— 溶质在液相和气相主体中的摩尔分数 xA*，yA* —— 与气相主体摩尔分数平衡的液相摩尔分数，和与液相主体摩尔分数平衡的气相摩尔分数 Ky，Kx——以摩尔分数差为推动力的气相和液相总传质系数，kmol/m2s 当溶质在气、液相中的浓度以摩尔比来表示时，则总传质速率方程为： 第二节 物理吸收 （8.2.25） （8.2.24） （8.2.28） （8.2.27） 传质速率与传质推动力成正比，与传质阻力成反比。 增加溶质的气相分压或者减少液相浓度，都可以增加传质推动力，从而增加传质速率。 当传质推动力一定时，则需要减小传质阻力来提高传质速率。 总传质速率方程表示了什么？ 第二节 物理吸收 包括气膜阻力和液膜阻力两部分： 在通常的吸收操作条件下，kG和kL的数值大致相当，而不同溶质的亨利系数值却相差很大。 （以气