液两相的传质过程分析ppt课件.ppt

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1、基于脱硫工艺的气-液两相的传质过程分析孙霄赵鹏程蒋博龄方金兴达瓦道尔吉简介吸收是气相污染物从气相向液相转移的过程，气相污染物由气相穿过界面向液相传递的过程，其传质方式主要以各相内部的传导和相间的对流为主。气液两相间的传质规律一直深受国内外学者的重视，以双膜理论研究应用较为广泛。采用双膜理论分析吸收塔内的传质过程，是一个比较准确的理论模型。组分从气相传质到液相的总阻力为组分在液相主体中的传质阻力与气相主体中的传质阻力之和。在总传质阻力中两相的阻力所占的比例，不仅取决于组分在液相主体的传质系数和气相主体的传质系数

2、，而且还取决于相平衡常数m的平均值。因此，以双膜理论对气体的吸收进行分析。Part1Part2Part3吸收塔内传质过程NaOH溶液吸收SO2的传质分析水吸收SO2的传质过程分析Part1吸收塔内传质过程吸收塔内的物理传质过程Part1物理吸收过程中，气液两相中存在着相界面，两侧存在着微小的薄膜，即图中的气膜和液膜，液膜以外的液体称为液相主体，气膜以外的气体称为气相主体。气体吸收的过程为：被吸收气体组分从气相主体通过气膜边界向气膜移动；然后从气膜向相界面移动；然后在相界面处溶入液相；进入液相的被吸收气体组分从

3、气-液界面向液膜移动；最后移入液相主体。Part1由Fick扩散定律知，被吸收组分在气膜和液膜内的传质速率：对于气膜：Part1对于液膜：Part1由亨利定律：代入上述两个速率方程可得：其中其中Part1上述表明，物理传质速率与传质推动力、传质阻力、传质系数有关。传质推动力越大，传质系数越大，则过程的传质速率也越大。从中也可以得出，吸收过程总阻力为气膜阻力和液膜阻力之和。在传质阻力中，若液膜阻力远小于气膜阻力称为气膜控制；若气膜阻力远小于液膜阻力则称为液膜控制。Part1对于化学吸收过程，气膜的传质速率仍可按

4、与物理吸收相同的表达式表示；在气液界面处组分A仍处于平衡状态，可用亨利定律描述；在液膜中的情况，化学吸收和物理吸收却很不同，它同时存在化学反应吸收和扩散吸收两种方式，增大了液相的传质系数，从而增大了总传质系数。其传质系数是在物理吸收传质系数的基础上增加了一个增大因子β，则化学吸收过程的总传质系数则为：Part1增大因子β表示传质过程由于液相中存在化学反应，从而使液相传质系数提高的倍数。增大因子β表征了化学反应对气体吸收过程的影响多少。Part2水吸收SO2的传质过程分析SO2溶于水是一种典型的物理和化学吸收的

5、例子，本文所采用的模型正是膜状液体与SO2气体之间的相互作用，主要吸收过程如下：1.SO2由气相主体移向气-液边界处的传质Part22.SO2在气液相界面处发生吸收反应：二氧化硫气体溶于水：二氧化硫与水发生化学反应，生成亚硫酸：反应的化学平衡常数为K：亚硫酸离解：反应的离解平衡常数为K1：Part2对于水吸收SO2也应考虑未参与化学反应的分子的浓度，由质量守恒，SO2在水中的总浓度：忽略水的电离，则：则：由上式得：Part2解得：其中代入亨利定律得：可知，P*SO2与C(S)不是呈线性关系，这说明水吸收SO2

6、不属于一般的物理吸收。Part2可得水吸收SO2的传质速率方程：Part3NaOH溶液吸收SO2的传质分析氢氧化钠溶液吸收SO2的完整吸收主要分三个部分过程：（1）SO2由气相本体移向气-液界面处，这一步相当于物理吸收过程，气相吸收系数等于物理吸收的气相吸收系数；（2）SO2由气-液界面移向液膜，这区别于物理吸收过程，并与NaOH反应；（3）NaOH由液相本体移向反应界面处，并与SO2反应。Part3NaOH溶液吸收SO2的传质分析在吸收塔内，烟气与NaOH溶液混合后，整个脱硫过程视为稳态反应，反应液中的主要

7、成分为Na2SO4。因此理论分析按NaOH过量时进行，NaOH溶液吸收SO2气体的反应示意图如下：Part3NaOH溶液吸收SO2的传质分析G-G—气相主体与气膜界面；P-P—气液相界面；L-L—液相主体与液膜界面；R-R—反应面Part3NaOH溶液吸收SO2的传质分析在稳态状况下,对于液膜侧由物料衡算方程知：式中DSO2L——组分SO2在水中的分子扩散系数，m2/s；Part3NaOH溶液吸收SO2的传质分析边界条件：Part3NaOH溶液吸收SO2的传质分析组分SO2和NaOH的化学反应计量比为1/2，

8、由物料衡算方程及边界条件，解出液相中组分SO2的浓度分布：由费克定律将上式整理成吸收过程速率方程为：Part3NaOH溶液吸收SO2的传质分析其中：Part3NaOH溶液吸收SO2的传质分析对于理想溶液和理想气体，在相界面处，由亨利定律得出：稳态状况下，对于气膜侧过程速率方程为：Part3NaOH溶液吸收SO2的传质分析将上述两个方程代入吸收过程速率方程中消去CSO2,i，则得出总传质速率方程式为：