化工原理_24气体吸收过程的速率关系

1、8.3 吸收过程的速率关系8.3.1 膜吸收速率方程一、气膜吸收速率方程 第八章 气体吸收二、液膜吸收速率方程稳态下，气、液两膜中的传质速率相等，即NkppkccAGiLi)(iGLicckkpp直线通过定点A (c，p)斜率kL / kG三、界面组成的确定 界面组成的确定8.3 吸收过程的速率关系8.3.1 膜吸收速率方程第八章 气体吸收8.3.2 总吸收速率方程一、以(p- p*)表示的总吸收速率方程 设吸收系统服从亨利定律或平衡关系在过程所涉及的浓度范围内为直线 Hcp*根据双膜模型，相界面上两相互成平衡 pcHii)(iGAppkN*ppHkcckNiLiLA*ppHkNiLA由此得整

2、理得由相加得*11ppkHkNGLA)(iGAppkN一、以(p- p*)表示的总吸收速率方程 令则*ppKNGAKGGLGkHkK111气相总吸收系数，kmol/(m2skPa)总阻力液膜阻力气膜阻力气相总吸收速率方程式一、以(p- p*)表示的总吸收速率方程 对于易溶气体，H值很大 GLkHk11液膜阻力气膜阻力控制整个吸收过程的速率气膜控制示例：水吸收氨GGkK11气膜阻力气膜控制示意图ipppp *一、以(p- p*)表示的总吸收速率方程 设吸收系统服从亨利定律或平衡关系在过程所涉及的浓度范围内为直线 Hcp*根据双膜模型，相界面上两相互成平衡 pcHii二、以(c*- c)表示的总吸

3、收速率方程 )(cckNiLAiGiGAccHkppkN*/iGAcckHN*由此得整理得由相加得cckHkNGLA*1)(cckNiLA二、以(c*- c)表示的总吸收速率方程 令则ccKNLA*KLLGLkkHK11液相总吸收系数，m/s 总阻力气膜阻力液膜阻力液相总吸收速率方程式二、以(c*- c)表示的总吸收速率方程 对于难溶气体，H值很小 LGkkH1气膜阻力示例：水吸收氧11KkLL液膜阻力液膜控制示意图cccci*液膜阻力控制整个吸收过程的速率液膜控制二、以(c*- c)表示的总吸收速率方程 *yyKNyA同理，可导出KyPKKGy气相总吸收系数，kmol/(m2s) 气相总吸收

4、速率方程式三、以(y- y*)表示的总吸收速率方程 xxKNxA*同理，可导出KxCKKLx液相总吸收系数，kmol/(m2s) 液相总吸收速率方程式四、以(x*- x)表示的总吸收速率方程 *YYKNYA同理，可导出KY总pKKKGyY对于低浓度吸收气相总吸收系数，kmol/(m2s) 气相总吸收速率方程式五、以(Y- Y*)表示的总吸收速率方程 XXKNXA*同理，可导出KX总cKKKLxX对于低浓度吸收液相总吸收系数，kmol/(m2s) 液相总吸收速率方程式六、以(X*- X)表示的总吸收速率方程 8.3 吸收过程的速率关系8.3.1 膜吸收速率方程第八章 气体吸收8.3.2 总吸收速

5、率方程8.3.3 吸收速率方程小结吸收速率方程小结使用吸收速率方程式应注意以下几点: （1）上述的各种吸收速率方程式是等效的。采用任何吸收速率方程式均可计算吸收过程速率。 （2）任何吸收系数的单位都是kmol/(m2s单位推动力)。 （3）必须注意各吸收速率方程式中的吸收系数与吸收推动力的正确搭配及其单位的一致性。 （4）上述各吸收速率方程式都是以气液组成保持不变为前提的，因此只适合于描述稳态操作的吸收塔内任一横截面上的速率关系，而不能直接用来描述全塔的吸收速率。在塔内不同横截面上的气液组成各不相同，其吸收速率也不相同。 （5）在使用与总吸收系数相对应的吸收速率方程式时，在整个过程所涉及的浓度

6、范围内，平衡关系须为直线。吸收速率方程小结8.1 吸收过程概述 8.2 吸收过程的相平衡关系 8.3 吸收过程的速率关系8.4 低组成气体吸收的计算 8.4.1 物料衡算与操作线方程 第八章 气体吸收一、全塔物料衡算 在工业中，吸收操作多采用塔式设备，既可采用气液两相在塔内逐级接触的板式塔，也可采用气液两相在塔内连续接触的填料塔。工业中以采用填料塔为主，故本节对于吸收过程计算的讨论结合填料塔进行。逆流吸收塔的物料衡算原料气：AB吸收剂：S尾气：B(含微量A)溶液：S+Aqn,V(kmolB/s)Y1 (kmolA/kmolB)qn, L (kmolS/s)X2 (kmolA/kmolS)qn,

7、 L (kmolS/s)X1(kmolA/kmolS)mnYXqn,V (kmolB/s)Y2 (kmolA/kmolB)填料塔在吸收塔的两端面间，对溶质A作物料衡算1,2,2,1,XqYqXqYqLnVnLnVn21,21,XXqYYqLnVn溶质A的吸收率121YYYA气体出塔时的组成Y2 AYY112一、全塔物料衡算二、操作线方程与操作线 吸收塔内任一横截面上，气液组成Y与X之间的关系称为操作关系，描述该关系的方程即为操作线方程。XqYqXqYqLnVnLnVn,1,1,1,1,XqqYXqqYVnLnVnLn 在 m-n 截面与塔底端面之间对组分 A 进行衡算，可得 逆流吸收塔操作线方

8、程 同理，在 m-n 截面与塔顶端面之间作组分 A 的衡算，得 2,2,XqqYXqqYVnLnVnLn操作线方程为直线斜率B (X1，Y1)T (X2，Y2)二、操作线方程与操作线 逆流吸收塔操作线方程VnLnqq,过点塔底塔顶逆流吸收塔中的操作线2X2Y1Y1XTBXY*YY*=f(X)操作线推动力 斜率（液气比） VnLnqq,/8.4 低组成气体吸收的计算 8.4.1 物料衡算与操作线方程 第八章 气体吸收8.4.2 吸收剂用量的确定一、最小液气比 在吸收塔的计算中，通常气体处理量是已知的，而吸收剂的用量需通过工艺计算来确定。在气量一定的情况下，确定吸收剂的用量也即确定液气比 。 Vn

9、Lnqq,/ 液气比 的确定方法是，先求出吸收过程的最小液气比 ，然后再根据工程经验，确定适宜（操作）液气比。 V, nL, nq/qminV, nL, n)q/q( 吸收塔的最小液气比2X2Y1YT1XBB1X*B*1XVnLnqq,min,)(VnLnqqY*=f(X）)(,VnLnqq最小液气比可用图解法求得 ：21212*121min,/XmYYYXXYYqqVnLnVnLnqXXYYq,2*121min,AVnLnmYYYmqq121min,)(一、最小液气比最小液气比最小溶剂用量纯溶剂吸收 吸收塔的最小液气比（非正常曲线）2121min,XXYYqqVnLnVnLnqXXYYq,2121min,Y*=mX二、适宜的液气比操作费用设备费用填料层高度根据生产实践经验，取 min,)(0 . 21 . 1VnLnVnLnqqqqmin,0 . 2