化工原理下-吸收速率方程式

吸收过程

用液体吸收剂吸收气体中某一组分，是该组分从气相转移到液相的传质过程。它包括三个过程骤：

1）该组分从气相主体传递到气、液两相的界面；

2）在相界面上溶解而进入液相；

3）再从液相一侧界面向液相主体传递；2.2.6吸收过程机理一

、双膜理论

1．气液两相间存在稳定的相界面，界面两侧各有一层有效膜，溶质以分子扩散的传质方式由气相主体进入液相主体。

2．在相界面处，气液两相达到平衡。

3．在气液两相主体中，溶质浓度均匀。

二、溶质渗透理论三、表面更新理论2.2.7吸收速率方程1.气膜分吸收速率方程

令

一、膜吸收速率方程式气膜分传质（吸收）系数，kmol/(m2skPa)。仿效上式，得

则

气膜阻力比较得由道尔顿分压定律

41.液膜分吸收速率方程

令

仿效上式，得

则

液膜分传质（吸收）系数，

kmol/(m2skmol/m3)。液膜阻力比较得由63.界面组成的确定稳态下，气、液两膜中的传质速率相等，即直线通过定点A

(c，p)斜率——kL

/kG7界面组成的确定8二、总吸收速率方程式以(p-p*)表示总推动力的吸收速率方程式（KG与kG、kL关系）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，则根据双膜模型，相界面上两相互成平衡9由此得整理得由相加得二、总吸收速率方程式10令则式中中：：KG———气相相总总吸吸收收系系数数，，kmol/(m2·s··kPa)。总阻阻力力液膜膜阻阻力力气膜膜阻阻力力气相相总总吸吸收收速率率方方程程式式二、、总总吸吸收收速速率率方方程程式式11对于于易易溶溶气气体体，，H值很很大大液膜膜阻阻力力气膜膜阻阻力力控制整整个个吸吸收收过程程的的速速率率气膜膜控制制示例例：：水水吸吸收收氨氨气膜膜阻阻力力气膜膜控控制制示示意意图图二、、总总吸吸收收速速率率方方程程式式122.以(c*-c)表示示总总推推动动力力的的吸吸收收速速率率方方程程式式（KL与kG、kL关系系））设吸吸收收系系统统服服从从亨亨利利定定律律或或平平衡衡关关系系在在过过程程所所涉涉及及的的浓浓度度范范围围内内为为直直线线，，则则根据双膜模型型，相界面上上两相互成平平衡，则二、总吸收速速率方程式13由此得整理得由相加得二、总吸收速速率方程式14令则式中：KL——液相总吸收系系数，m/s。总阻力气膜阻力液膜阻力液相总吸收速率方程式二、总吸收速速率方程式15对于难溶气体体，H值很小气膜阻力示例：水吸收收氧液膜阻力液膜控制示意意图液膜阻力控制整个吸收过程的速率液膜控制二、总吸收速速率方程式163.以(y–y*)表示总推动力力的吸收速率率方程式同理，可导出出式中：Ky——气相总吸收系系数，kmol/(m2·s)。气相总吸收速率方程式二、总吸收速速率方程式174.以(x*-x)表示总推动力力的吸收速率率方程式同理，可导出出式中：Kx——液相总吸收系系数，kmol/(m2·s)。液相总吸收速率方程式二、总吸收速速率方程式185.以(Y-Y*)表示总推动力力的吸收速率率方程式同理，可导出出式中：KY对于低浓度吸吸收——气相总吸收系系数，kmol/(m2·s)。气相总吸收速率方程式二、总吸收速速率方程式196.以(X*-X)表示总推动力力的吸收速率率方程式同理，可导出出式中：KX对于低浓度吸吸收——液相总吸收系系数，kmol/(m2·s)。液相总吸收速率方程式二、总吸收速速率方程式20以气相总吸收系系数表示以以液相相总吸收系数数表示三、吸收速率方程程式小结传质系数的符符号说明小写k表示单侧的膜膜系数大写K表示总传质系系数下标L对应以液相浓浓度c表示的推动力力下标G对应以气相分分压p表示的推动力力下标x,y,X,Y分别对应相对对的推动力各传质系数之之间的联系使用吸收速率率方程式应注注意以下几点点:①上述的各种吸吸收速率方程程式是等效的的。采用任何何吸收速率方方程式，均可可计算吸收过过程速率。②任何吸收系数数的单位都是是kmol/(m2·s·单位推动力)。③必须注意各吸吸收速率方程程式中的吸收系数与吸收推动力的正确搭配及及其单位的一一致性。24④上述各吸收速速率方程式都都是以气液组组成保持不变变为前提的，，因此只适合合于描述稳态操作的吸收塔塔内任一横截面上上的速率关系，，而不能直接接用来描述全全塔的吸收速速率。在塔内内不同横截面面上的气液组组成各不相同同，其吸收速速率也不相同同。⑤在使用与总吸收系数相对应的吸收收速率方程式式时，在整个个过程所涉及及的浓度范围围内，平衡关系须为为直线。252.3吸收塔的计算算在工业中，吸吸收操作多采采用塔式设备备，既可采用用气液两相在在塔内逐级接接触的板式塔塔，也可采用用气液两相在在塔内连续接接触的填料塔塔。工业中以以采用填料塔塔为主，故本本节对于吸收收过程计算的的讨论结合填填料塔进行。。2.3.1吸收塔的物料料衡算及操作作线方程低浓度的等温温吸收，采用用逆流流程;组分B完全不溶于吸吸收剂，即V为定值吸收剂S完全不挥发，，即L为定值原料气：A＋B吸收剂：S尾气：B(含微量A)溶液：S+AV(kmolB/s)Y1(kmolA/kmolB)L(kmolS/s)X2(kmolA/kmolS)L(kmolS/s)X1(kmolA/kmolS)YXV(kmolB/s)Y2(kmolA/kmolB)填料塔28(1)全塔物料衡算算全塔物料衡算算：逆流吸收塔物物料衡算溶质吸收率（（或回收率））：饱和度：从塔顶到任意意塔截面对溶溶质衡算有：：——操作线方程（2）操作线方程程从塔底到任意意塔截面对溶溶质衡算有：：X2X1Y1Y2Y*=mX

逆流吸收的操作线可见，在低浓度条件下操作作线为一直直线，斜率B(X1，Y1)T(X2，Y2)过点塔底塔顶思考：操作线线推导的过程程中，用到的的前提是什么么？稳态操作。逆流操作。组分B完全不溶于吸吸收剂，即V为定值。吸收剂S完全不挥发，，即L为定值。（与是否达到到平衡无关））逆流吸收塔中中的操作线斜率L/V（液气气比））Y*=f(X)操作线线推动力力33思考题题作业题题:7、81.如何判判断吸吸收过过程是是属于于哪种种过程程控制制？2.总吸收收速率率方程程与膜膜吸收收速率率方程程有何何不同同？