操作线、平衡线和吸收推动力
物理吸收
最小液气比
(
LS GB
)
m in
Y1 Y2
X
* 1
X
2
(
LS GB
)
m in
Y1 Y2 X 1max X 2
（平衡线上凸）
吸收塔的最小液气比
物理吸收
填料塔高度计算
zT dz (
G
)
y1
dy
0
k ya y2 (1 y )( y yi )
zT dz (
难 溶 气 体 （ 稀 碱 溶 液 吸 收 C O 2 ， 水 吸 收 O 2 ）
➢ 气 膜 控 制 （ 1 m ， 1 1）
k y k x K y k y
易 溶 气 体 （ 碱 或 氨 液 吸 收 S O 2 ）
传质过程
吸收系数的影响因素
➢ 吸收质与吸收剂 ➢ 设备、填料类型 ➢ 流动状况、操作条件
c H p* x p*/E y* m x
参数换算
H c/(x E)
H S /(MS E)
吸收系数
➢ 吸收系数的不同形式
传质阻力
➢ 传质阻力－吸收系数的倒数
➢ 传 质 总 阻 力 ＝ 气 相 传 质 阻 力 ＋ 液 相 传 质 阻 力 ➢ 液 膜 例 控 ： 制 （ k m x k 1 y K ， 1 yK 1 y k 1 yk m xk m ） x
扩散系数的测量
Stephan过程
D AB
RT P ln( pB1 /
pB2 )
A1 MA
L
2 2
L
2 1
2t
A1－ 液 体 A 的 密 度 ， g/m 3
L1－ 液 体 的 初 始 高 度 ， cm L2 － 液 体 的 最 终 高 度 ， cm
p B1 、p B 2 － 分 别 为 L 1、 L 2时 空 气 分 压
L
)
x1
dx
0
kxa x2 (1 x)( xi x)
水吸收SO2的平衡线和操作线
化学吸收
化学吸收的优点
➢ 溶质进入溶剂后因化学反应消耗掉，溶剂容纳的 溶质量增多
➢ 液膜扩散阻力降低 ➢ 填料表面的停滞层仍为有效湿表面
化学吸收
两分子反应中相界面附近液相内A与B的浓度分布
化学吸收的气液平衡
平衡浓度计算
➢ 总传质速率方程
NAKy(yAyA *) NAKA g(pAp* A)
NAKx(xA *xA) NAKA l(c* AcA)
气液平衡
平衡－吸收过程的传质速率等于解吸过程
溶解度
➢ 每100kg水中溶解气体的kg数
气液平衡
常见气体的平衡溶解度
亨利定律
亨利定律
➢ 一定温度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶 质的平衡分压成正比
水 吸 收 SO 2（ 中 等 溶 解 气 体 吸 收 ）
kga9.81104G0.7L0.25;klaaL0.82
界面浓度的计算
作图法
NA ky(yA yAi) kx(xAi xA)
yA yAi kx
xA xAi
ky
解析法
➢稀溶液亨利定律+传质方程
物理吸收
操作线方程
YG L S BX (Y 1G L S BX 1 )G LX (Y 1G LX 1 )
1 ]0.5 MB
T－绝对温度，K DAB－扩散系数，cm2/s M－气体的摩尔质量 V －气体在沸点下呈液态时的摩尔体积,cm3/molA－气体密Βιβλιοθήκη ，g/cm3气体在气相中的扩散
扩散系数
➢ 物质的特性常数之一 ➢ 影响因素：
介质的种类 温度 压强 浓度
气体在气相中的扩散
部分气体在空气中的扩散系数（0oC，101.33kPa）
➢ y1、y2—入塔、出塔气体的SO2摩尔分率
4. 其它模型
➢表面更新模型的修正 ➢基于流体力学的传质模型 ➢界面效应模型
气液界面 流体微元
液体主相
双膜理论
双膜模型
➢ 气相分传质速率
NA ky ( y A yAi )
➢ 液相分传质速率 NA kg( p A pAi )
NA kx(x Ai xA)
NA kl(cAi cA)
xAL
吸收系数的获取
➢ 实验测定；经验公式计算；准数关联计算
常用吸收系数经验式
水 吸 收 氨 （ 易 溶 气 体 吸 收 ） k g a 6 .0 7 1 0 4 G 0 .9 L 0 .3 9 G 、 L － 气 、 液 相 空 塔 流 量
水 吸 收 C O 2 （ 难 溶 气 体 吸 收 ） k l a 2 .5 7 U 0 .9 6 U － 喷 淋 密 度 ， m 3 / ( m 2 · h )
t－ 变 化 时 间 ， s
气体在液相中的扩散
在液相中的扩散系数
➢ 估算方程
DAB
7.41010
(MB)0.5T 0.5
BVA
B－液体的粘度，cP －溶剂的缔结因数，水2.6，甲醇1.9，乙醇1.5，
非缔结如苯、乙醚为1.0
➢ 扩散系数随溶液浓度变化很大 ➢ 上式只适用于稀溶液
气体在液相中的扩散
某些物质在水中的扩散系数（20oC，稀溶液）
第二节 气体吸收
吸收机理
1.双膜模型（应用最广）
➢假定: 界面两侧存在气膜和液膜,膜内 为层流, 传质阻力只在膜内 气膜和液膜外湍流流动,无浓度 梯度, 即无扩散阻力 气液界面上,气液达溶解平衡 即:CAi=HPAi 膜内无物质积累,即达稳态.
吸收机理
气态污染物控制技术
第一节 气体扩散
气态污染物脱除过程的单元操作
➢ 流体输送 ➢ 热量传递 ➢ 质量传递
气体扩散过程
➢分子扩散－分子运动引起 ➢湍流扩散－流体质点运动引起
气体扩散
在气相中的扩散（Gilliland 方程）
DAB
1.8104
T0.5
0.5
[VA
V0B.5]2
MA [ 1
A MA
2.渗透模型
➢ 假定:
气液界面上的液体微元不断被液 相主体中浓度为CAL的微元置换 每个微表面元与气体接触时间都
为 界面上微表面元在暴露时间内的
吸收速率是变化的
气液界面 流体微元
液体主相
吸收机理
3.表面更新模型
➢假定:
各表面微元具有不同的暴露时间,t=0- 各表面元的暴露时间(龄期)符合正态分布
化学吸收速率
吸收速率
➢ 物理吸收时 NA kA(CAi CAl) ➢ 化学吸收时 NA K1(cAi cAl )
K1－未发生化学反应时的液相传质分系数
－由于化学反应使吸收速率增强的系数
➢ 相当于选取相同的推动力C, 选用不同的传质系数 －引入增强系数
例：SO2化学吸收计算
主要参数
➢ G1—入塔气体的总摩尔流量，kmol/(m2•h)