化工传质与分离过程

1. 化工传质与分离过程 主讲教师：陈 英

2. 气膜 液膜 传质方向 界面 p ci 气相主体 液相主体 pi c ZG ZL 第二章 吸收>>回顾 双膜理论 • 吸收过程的机理： • 吸收速率方程式： • 气、液膜系数表示的速率方程式 ky=PkG kx=C kLC总浓度 • 总系数系数表示的速率方程式 推动力与阻力（或系数）的表达要一一对应

3. V,Y2 L,X2 Y X m n V,Y1 L,X1 第二章 吸收>> 2.3 吸收塔的计算 • 吸收塔工艺计算 已知混合气体进、出塔的浓度，吸收剂进塔浓度，确定吸收剂用量 • 吸收塔工艺尺寸 塔径、塔有效段高度——理论板数 • 吸收流程——逆流 • 浓端：“1”，塔底 • 稀端：“2”，塔顶 • 浓度：摩尔比表示，流量用惰性气体或溶质流量表示 即V，L为常数 • 溶质回收率:

4. V,Y2 L,X2 Y X Y m n B Y1 Y*=f(X) V,Y1 L,X1 T Y2 X2 X1 X 第二章 吸收>> 2.3.1 吸收塔的物料衡算与操作线方程 • 全塔物料衡算 已知X2、Y1和Y2（由回收率确定），求X1 • 操作线方程 • 操作线 直线，过B（X1，Y1）和T（X2，Y2） 吸收：操作线位于平衡线上方

5. B* B Y1 T Y2 X2 X1 X1* B B’ Y1 T Y2 X2 X1 X1’ 第二章 吸收>> 2.3.2 吸收剂用量 • 一般由生产任务可知：V，Y1，Y2，X2 • L由设计者确定 • 最小Lmin L减少，L/V减少，X1增大，当X1＝X1*，推动力为零 L减少，减少，当操作线与平衡线相切，推动力为零 推动力为零时，( L/V)min，Lmin • 适宜L：经济衡量 L＝（1.1～2.0）Lmin • 例2-8，P104，注意单位换算

6. 第二章 吸收>> 2.3.4 填料层高度的计算(1) • 填料层高度的基本计算 a 有效比表面： 被流动的液体膜层覆盖的填料表面。 与填料形状、尺寸填充情况有关；流体流动情况有关 难测定 KYa 气相总体积吸收系数(Kmol.m-3.s-1) Kxa 液相总体积吸收系数

7. 第二章 吸收>> 2.3.4 填料层高度的计算(2) • 传质单元高度与传质单元数 单位[m],即气相总传质单元高度 单位[无因次], 即气相总传质单元数 液相总传质单元高度 液相总传质单元数 填料高度＝传质单元高度×传质单元数

8. Y1 Y2 (Y-Y* )m HOG Y2 Y1 X2 X2 第二章 吸收>> 2.3.4 填料层高度的计算(3) • 传质单元高度物理意义 设填料高度恰等于一个传质单元高度 若通过一段填料高度前后浓度变化（Y1-Y2）恰好等于此段填料内的总推动力的平均值(Y-Y* )m

9. 第二章 吸收>> 2.3.4 填料层高度的计算(4) • 传质单元高度的影响因素 与（V/ Ω)、KYa（反映传质阻力、填料性能、润湿情况等）有关 对每种填料而言，传质单元高度变化不大，查有关资料或经验公式计算 • 传质单元数的影响因素 反应吸收过程的难易程度：任务所要求的气体浓度变化（Y1-Y2） 过程的推动力（Y-Y*)

10. 作业 • P142：9

11. L,X2 V,Y2 Y X dZ Y+dY X+dX V,Y1 L,X1 第二章 吸收>>填料层高度的基本计算 • 对微元作物料衡算，单位时间内传质的量dGA dGA=VdY=LdX (Kmol/s) • 微元内，认为NA(Kmol.m-2.s-1)不变（沿塔高，浓度变化，NA变化），由传质速率计算dGA 截面积Ω dGA= NAdA = NA(aΩdZ) 其中 NA＝KY（Y-Y*）＝KX（X*-X) dGA= KX（ X*- X ） (aΩdZ) dGA= KY（Y-Y*） (aΩdZ) dGA=VdY＝ KY（Y-Y*） (aΩdZ)