大气污染控制工程7-1吸收法12.pptx

第七章 气态污染物控制技术基础 第一节 气体扩散 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）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）扩散系数的测量Stephan过程液态A物质气体在液相中的扩散在液相中的扩散系数估算方程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 吸收 一、气体吸收：1、什么是吸收： 利用混和气体中各组分在液体中的溶解度不同而分离混合气体中某种气体的操作称为吸收。一、气体吸收：2、常用的名词术语： 溶质A（吸收质A）：吸收操作中欲去除的物质。 惰性组分B（载气）：吸收操作中不被吸收的组分。 吸收剂S：溶剂 吸收尾气：B+A 吸收剂S 吸收尾气B+A 吸 收 混合气体 塔 A+B 吸收液A+S二、吸收的分类：1、依据溶质与吸收液是否发生化学反应：物理吸收（简单吸收）：在吸收过程中无化学反应，可以看成单纯的物理溶解过程。化学吸收：在吸收过程中，组分与吸收剂发生化学反应，叫做化学吸收。二、吸收的分类：2、依据溶质溶于溶液中的组分数： 单组分吸收： 多组分吸收：3、根据吸收过程中气体溶于溶剂中的热效应： 等温吸收：污染物的浓度低或设备的散热性能好。 非等温吸收（变温吸收）：二、吸收的分类：4、依据气态混合物中溶质组分的浓度分： 高浓度吸收： 低浓度吸收：浓度小于10%三、吸收设备： 板式塔：逐级接触 填料塔：连续接触三、吸收设备： 板式塔：逐级接触 填料塔：连续接触吸收的基本原理 一、气液平衡关系： 1、气体在液体中的溶解度：平衡：吸收速率=解吸速度溶解度（C）：气液经充分接触，在一定条件下达到平衡后，溶质溶于溶液中的浓度。平衡浓度、饱和浓度条件：压力P、温度T 恒定平衡分压（pe ）：平衡时气相中被吸收组分的分压kPa 。 一、气液平衡关系： 溶解度（C）与平衡分压（pe ）的函数关系： C = f（ pe ） 常见气体的平衡溶解度一、气液平衡关系——亨利定律：2、亨利定律（相平衡方程）： 当总压不高时（一般约小于5×105Pa）时，在一定的温度下，稀溶液上方，溶质的平衡压力与它在溶液中的摩尔分率成正比。 四种表达方式 （1） 式中： ：溶质气体的平衡分压，kPa x ：溶质的摩尔分率，无量纲。 摩尔分率 = 溶质的摩尔数 / 溶液的摩尔数 E：亨利系数，kpa。一、气液平衡关系——亨利定律：2、亨利定律：四种表达方式 （2）如果用摩尔浓度C 表示溶液的组成，亨利定律：式中：C：溶质浓度，单位体积溶液中含溶质的摩尔数 kmol/m3 ：溶质气体的平衡分压，kpa H ：溶解度系数或亨利系数， kmol /（kPa·m3）一、气液平衡关系——亨利定律：2、亨利定律：四种表达方式 （3）如果摩尔分率 x 表示溶液的组成，用摩尔分率 ye 来表示平衡气相中气体溶质的分压:亨利定律可以写成： （相平衡方程式）式中：PA : 溶质气体的分压 P: 混合气体总压 x：溶质的摩尔分率; ：溶质在气相中的平衡摩尔分率; m：相平衡常数，无因次。m值越大，溶解度越小。 一、气液平衡关系——亨利定律：2、亨利定律：四种表达方式（4）X：表示溶剂中含有溶质的摩尔分数，% Y：表示不溶气体（惰性气体）中含有溶质气体的摩尔分数，%。经换算，得： ，一、气液平衡关系——亨利定律：2、亨利定律：四种表达方式（4）代入亨利定律形式三， 得： 当用清水或用极低浓度的溶液为吸收剂时，X 趋近于 0，得相平衡方程式： Y = mX注意亨利定律适用条件：总压不高一、气液平衡关系——亨利定律：2、亨利定律： （5）亨利定律参数之间的关系为： 式中： H：亨利系数，kPa ρ：溶剂的密度，kg/m2 Ms：溶剂的分子量，kg/kmol H ：溶解度系数或亨利系数，kmol /（kPa·m3）一、气液平衡关系——亨利定律：3、亨利定律的应用：（1）气液接触时溶质的传质方向；如：① P、T 一定，混合气体中某组分的摩尔分率为y1，而在溶液中该组分的摩尔分率为x1，y*为与 x1相平衡的摩尔分率, y1﹥y* 吸收过程 y1﹤y* 解吸过程 ② P、T 一定， 溶液中该组分摩尔分率为x1，x* 为与y1平衡浓度， x1﹤x* 吸收过程 x1﹥x* 解吸过程一、气液平衡关系——亨利定律：3、亨利定律的应用： 如： NH3摩尔分率为x1= 0.01的水溶液，在标准状况下， 亨利定律 y = 0.94x，气相中