吸收机理
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吸收机理
第四组：钱东进 杨志勇 裴彩红 刘 志青 王震
双膜理论
• 1、气液相间存在着稳定的界面，界面两 侧分别有一个很薄的有效层流膜层，气膜 和液膜溶质以分子扩散的方式通过此两膜。 2、在相界面上，气液两相达到平衡， （气液两相符合亨利定律）。 3、在膜层以外的气液两相中心区。流体 充分湍动。溶质浓度均匀，全部浓度变化 集中在两个区域。
（ L V ） min Y1Y Y1 m X
2
•
2
Y1Y
• Lmin=V Y 1
2
X
2
m
• 根据生产实际经验，一般情况下取吸收剂 用量为最小用量的1.1-2.0倍是比较适宜的， • 即Ｌ（1.1-2.0）Ｌmin，在这里，取 L=1.5Ｌmin
速率推动力阻力系数推动力气相与界面传质速率方程以分压差为推动力的气膜传质分系数kmolmky以气相摩尔分率表示推动力的气相传质系数kmolm以气相摩尔比表示推动力的气相传质系数液相与界面传质速率方程式ppnakxxxky分别以气相分压差摩尔分率差和摩尔比差表示吸收推动力的总传质系kx分别以液相分压差摩尔分率差和摩尔比差表示吸收推动力的总传质系数传质阻力控制因素液膜控制气膜控制液膜控制吸收塔物料衡算吸收操作线方程吸收操作线方程
吸收剂用量对吸收操作影响分析
• 吸收剂用量对吸收操作影响分析： L • 当液气比 V 变小时，吸收推动力变小，吸收速 率NA也相应变小，则塔高Z就会变高，这将会使 设备费用升高，而操作费用有所降低。 • L • 当液气比V 变大时，吸收推动力变大，吸收速率 NA也相应变大，则塔高Z就会变低，这将会使设 备费用降低，而操作费用有所升高。 • 由以上分析可见，吸收剂用量的大小，从设备费 用与操作费两方面影响生产过程的经济效果，应 权衡利弊，选择适宜的液气比，使两种费用之和 最小。
吸收操作线方程
吸收操作线方程： m—n与塔底的物料衡算式： VY1+LX=VY+LX1
Y=
LX V
Y1 —
LX V
2
m—n与塔顶的物料衡算 式： VY2+LX=VY+LX2
Y=
LX V
Y2 —
LX V
2
液气比
• 液气比： • 称为液气比，是吸收操作的重要参数， 它反映单位气体处理量的吸收剂耗用量的 大小 Y1Y 2 L • = X1 X 2 V
•
•
其他理论
• 1、表面更新理论：气液接触表面是在连续不断的 更新，而不是每隔一定的周期放生变化，处于表 面的流体单元随时都有可能更新，无论其在表面 停留多久时间，被更新的机率是相等的。 • 2、溶质渗透理论：当介质达到某一临界值，渗透 物突然能从介质一端达到那一端的物理理论，常 用于研究生态流在景观中扩散的过程。 • 3、薄膜理论：假定热膜壳的所有膜截面均没有弯 矩和扭矩，而只有薄膜内力的壳体分析理论。
体会
• 由以上分析可见，吸收剂用量的大小，从 设备费用与操作费两方面影响生产过程的 经济效果，应权衡利弊，选择适宜的液气 比，使两种费用之和最小。
最小吸收剂用量计算
• 如果平衡曲线符合图1所示的一般情况，则 要找到水平线Y=Y1与平衡线的交点BЖ， 从而读出xЖ的数值，然后用下式计算最小 液气比，即
=
吸收率
• 吸收率称为气相中被吸收的吸收质的物质 的量与气相中原有的吸收质的物质的量之 比，用ŋ表示，
ŋ=
GA VY
1
V （ Y 1 - Y 2) VY
1
1
Y
2
Y1
吸收剂的选择原则
• 溶解度大，选择性高，再生容易，挥发性 小，黏度低，化学稳定性高，腐蚀性低， 无毒无害价廉等
结论
• 本项目选用乙醇胺溶液
传质阻力控制因素
• 气膜控制
• 液膜控制
气膜控制
液膜控制
吸收塔物料衡算
• 总物料衡算式及其意义： • VY1+LX2=VY2+LX1 • V — 惰性气体的摩尔质量，kmol/h； • L— 吸收剂的摩尔流量，kmol/h； • Y1、Y2 — 进出塔气相中吸收质的摩 尔比； • X1、X2 — 进出塔也相中吸收质的摩 尔比；
吸收速率
• 1、定义：单位气液接触表面积上单位时间 内吸收的溶质量。(NA Kmol/m2· h) • 2、表明吸收率与吸收推动力之间的关系式 即为吸收速率方程式： • 速率=推动力/阻力=系数· 推动力
气相与界面传质速率方程
• • • • NA=KG（P-Pi） NA=Ky(y-yi) NA=KY(Y-Yi) KG—以分压差为推动力的气膜传质分系数 Kmol/m2· kpa S· • Ky—以气相摩尔分率表示推动力的气相传 质系数 kmol/m2· NA=KY(Y-Yi) S KY— 以气相摩尔比表示推动力的气相传质系数
液相与界面传质速率方程式
• • • • • • NA=KL(Ci-C) NA=KX(Xi-X) KL KX—液 气膜吸收系数 C,Ci—吸收质在液相主体与界面处的浓度， Kmol/m3 X,Xi—吸收质在液相主体与界面处的摩尔 比
总（相际）传质速率方程
• • • • NA=KY(Y-Y*) NA=KL(C*-C) NA= KG(P-P*) NA=KX(X*-X) NA=Ky(y-y*) NA= (x*-x) KG KY Ky—分别以气相分压差，摩尔分率 差和摩尔比差表示吸收推动力的总传质系 数。 • KL KX Kx—分别以液相分压差，摩尔分率差 和摩尔比差表示吸收推动力的总传质系数
• 最小吸收剂用量计算： • 如果平衡曲线符合图1所示的一般情况， 则要找到水平线Y=Y1与平衡线的交点BЖ， 从而读出xЖ的数值，然后用下式计算最小 液气比，即
Lmin=V
（
L V
） min
Y1Y
2 2
X 1* X
•
Lmin=
Y1Y
2 2Βιβλιοθήκη X 1* X• 如果平衡曲线符合图2所示的形状，则应过点T作 切线，找到水平线Y=Y1，与此切线的交点B’，从 而读出B’的横坐标X1’的数值，用X1’代替X1*，便 可求出最小液气比 （L/V）min或最小吸收剂用 量Lmin. • 若平衡关系符合亨利定律，可用X*=Y/m表示， 则可直接用下式算出最小液气比，即
第四组：钱东进 杨志勇 裴彩红 刘 志青 王震
双膜理论
• 1、气液相间存在着稳定的界面，界面两 侧分别有一个很薄的有效层流膜层，气膜 和液膜溶质以分子扩散的方式通过此两膜。 2、在相界面上，气液两相达到平衡， （气液两相符合亨利定律）。 3、在膜层以外的气液两相中心区。流体 充分湍动。溶质浓度均匀，全部浓度变化 集中在两个区域。
（ L V ） min Y1Y Y1 m X
2
•
2
Y1Y
• Lmin=V Y 1
2
X
2
m
• 根据生产实际经验，一般情况下取吸收剂 用量为最小用量的1.1-2.0倍是比较适宜的， • 即Ｌ（1.1-2.0）Ｌmin，在这里，取 L=1.5Ｌmin
速率推动力阻力系数推动力气相与界面传质速率方程以分压差为推动力的气膜传质分系数kmolmky以气相摩尔分率表示推动力的气相传质系数kmolm以气相摩尔比表示推动力的气相传质系数液相与界面传质速率方程式ppnakxxxky分别以气相分压差摩尔分率差和摩尔比差表示吸收推动力的总传质系kx分别以液相分压差摩尔分率差和摩尔比差表示吸收推动力的总传质系数传质阻力控制因素液膜控制气膜控制液膜控制吸收塔物料衡算吸收操作线方程吸收操作线方程
吸收剂用量对吸收操作影响分析
• 吸收剂用量对吸收操作影响分析： L • 当液气比 V 变小时，吸收推动力变小，吸收速 率NA也相应变小，则塔高Z就会变高，这将会使 设备费用升高，而操作费用有所降低。 • L • 当液气比V 变大时，吸收推动力变大，吸收速率 NA也相应变大，则塔高Z就会变低，这将会使设 备费用降低，而操作费用有所升高。 • 由以上分析可见，吸收剂用量的大小，从设备费 用与操作费两方面影响生产过程的经济效果，应 权衡利弊，选择适宜的液气比，使两种费用之和 最小。
吸收操作线方程
吸收操作线方程： m—n与塔底的物料衡算式： VY1+LX=VY+LX1
Y=
LX V
Y1 —
LX V
2
m—n与塔顶的物料衡算 式： VY2+LX=VY+LX2
Y=
LX V
Y2 —
LX V
2
液气比
• 液气比： • 称为液气比，是吸收操作的重要参数， 它反映单位气体处理量的吸收剂耗用量的 大小 Y1Y 2 L • = X1 X 2 V
•
•
其他理论
• 1、表面更新理论：气液接触表面是在连续不断的 更新，而不是每隔一定的周期放生变化，处于表 面的流体单元随时都有可能更新，无论其在表面 停留多久时间，被更新的机率是相等的。 • 2、溶质渗透理论：当介质达到某一临界值，渗透 物突然能从介质一端达到那一端的物理理论，常 用于研究生态流在景观中扩散的过程。 • 3、薄膜理论：假定热膜壳的所有膜截面均没有弯 矩和扭矩，而只有薄膜内力的壳体分析理论。
体会
• 由以上分析可见，吸收剂用量的大小，从 设备费用与操作费两方面影响生产过程的 经济效果，应权衡利弊，选择适宜的液气 比，使两种费用之和最小。
最小吸收剂用量计算
• 如果平衡曲线符合图1所示的一般情况，则 要找到水平线Y=Y1与平衡线的交点BЖ， 从而读出xЖ的数值，然后用下式计算最小 液气比，即
=
吸收率
• 吸收率称为气相中被吸收的吸收质的物质 的量与气相中原有的吸收质的物质的量之 比，用ŋ表示，
ŋ=
GA VY
1
V （ Y 1 - Y 2) VY
1
1
Y
2
Y1
吸收剂的选择原则
• 溶解度大，选择性高，再生容易，挥发性 小，黏度低，化学稳定性高，腐蚀性低， 无毒无害价廉等
结论
• 本项目选用乙醇胺溶液
传质阻力控制因素
• 气膜控制
• 液膜控制
气膜控制
液膜控制
吸收塔物料衡算
• 总物料衡算式及其意义： • VY1+LX2=VY2+LX1 • V — 惰性气体的摩尔质量，kmol/h； • L— 吸收剂的摩尔流量，kmol/h； • Y1、Y2 — 进出塔气相中吸收质的摩 尔比； • X1、X2 — 进出塔也相中吸收质的摩 尔比；
吸收速率
• 1、定义：单位气液接触表面积上单位时间 内吸收的溶质量。(NA Kmol/m2· h) • 2、表明吸收率与吸收推动力之间的关系式 即为吸收速率方程式： • 速率=推动力/阻力=系数· 推动力
气相与界面传质速率方程
• • • • NA=KG（P-Pi） NA=Ky(y-yi) NA=KY(Y-Yi) KG—以分压差为推动力的气膜传质分系数 Kmol/m2· kpa S· • Ky—以气相摩尔分率表示推动力的气相传 质系数 kmol/m2· NA=KY(Y-Yi) S KY— 以气相摩尔比表示推动力的气相传质系数
液相与界面传质速率方程式
• • • • • • NA=KL(Ci-C) NA=KX(Xi-X) KL KX—液 气膜吸收系数 C,Ci—吸收质在液相主体与界面处的浓度， Kmol/m3 X,Xi—吸收质在液相主体与界面处的摩尔 比
总（相际）传质速率方程
• • • • NA=KY(Y-Y*) NA=KL(C*-C) NA= KG(P-P*) NA=KX(X*-X) NA=Ky(y-y*) NA= (x*-x) KG KY Ky—分别以气相分压差，摩尔分率 差和摩尔比差表示吸收推动力的总传质系 数。 • KL KX Kx—分别以液相分压差，摩尔分率差 和摩尔比差表示吸收推动力的总传质系数
• 最小吸收剂用量计算： • 如果平衡曲线符合图1所示的一般情况， 则要找到水平线Y=Y1与平衡线的交点BЖ， 从而读出xЖ的数值，然后用下式计算最小 液气比，即
Lmin=V
（
L V
） min
Y1Y
2 2
X 1* X
•
Lmin=
Y1Y
2 2Βιβλιοθήκη X 1* X• 如果平衡曲线符合图2所示的形状，则应过点T作 切线，找到水平线Y=Y1，与此切线的交点B’，从 而读出B’的横坐标X1’的数值，用X1’代替X1*，便 可求出最小液气比 （L/V）min或最小吸收剂用 量Lmin. • 若平衡关系符合亨利定律，可用X*=Y/m表示， 则可直接用下式算出最小液气比，即