第一讲第07章气态污染物控制技术11

第七章气态污染物控制技术基础(1)气体扩散气体在气相中的扩散气体在液相中的扩散气体吸收吸收机理气液平衡物理吸收化学吸收第一节气体扩散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层流和湍流气体扩散在气相中的扩散（Gilliland方程）0.540.5AAB0.50.52AABAB111.810[][]TMDMMVVTT－－绝对温度，绝对温度，KKDDABAB－－扩散系数，扩散系数，cmcm22/s/sMM－－气体的摩尔质量气体的摩尔质量－－气体在沸点下呈液态时的摩尔体积气体在沸点下呈液态时的摩尔体积,,cmcm33/mol/molAA－－气体密度，气体密度，g/cmg/cm33V0.540.5AAB0.50.52AABAB111.810[][]TMDMMVVTT－－绝对温度，绝对温度，KKDDABAB－－扩散系数，扩散系数，cmcm22/s/sMM－－气体的摩尔质量气体的摩尔质量－－气体在沸点下呈液态时的摩尔体积气体在沸点下呈液态时的摩尔体积,,cmcm33/mol/molAA－－气体密度，气体密度，g/cmg/cm33VTT－－绝对温度，绝对温度，KKDDABAB－－扩散系数，扩散系数，cmcm22/s/sMM－－气体的摩尔质量气体的摩尔质量－－气体在沸点下呈液态时的摩尔体积气体在沸点下呈液态时的摩尔体积,,cmcm33/mol/molAA－－气体密度，气体密度，g/cmg/cm33VT3/2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22A121ABB1B2Aln(/)2RTLLDPppMt－－液体液体AA的密度，的密度，g/mg/m33LL11－－液体的初始高度，液体的初始高度，cmcmLL22－－液体的最终高度，液体的最终高度，cmcm、、－－分别为分别为LL11、、LL22时空气分压时空气分压tt－－变化时间，变化时间，ssA1B1pB2p22A121ABB1B2Aln(/)2RTLLDPppMt－－液体液体AA的密度，的密度，g/mg/m33LL11－－液体的初始高度，液体的初始高度，cmcmLL22－－液体的最终高度，液体的最终高度，cmcm、、－－分别为分别为LL11、、LL22时空气分压时空气分压tt－－变化时间，变化时间，ssA1B1pB2p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0.510BAB0.5AB()7.410MTDVBB－－液体的粘度，液体的粘度，cPcP－－溶剂的缔结因数，水溶剂的缔结因数，水2.62.6，甲醇，甲醇1.91.9，乙醇，乙醇1.51.5，，非缔结如苯、乙醚为非缔结如苯、乙醚为1.01.00.510BAB0.5AB()7.410MTDVBB－－液体的粘度，液体的粘度，cPcP－－溶剂的缔结因数，水溶剂的缔结因数，水2.62.6，甲醇，甲醇1.91.9，乙醇，乙醇1.51.5，，非缔结如苯、乙醚为非缔结如苯、乙醚为1.01.0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.这一理论是德国物理学家L.普朗特于1904年提出的，它为粘性不可压缩流体动力学的发展创造了条件。吸附速度－吸收质在单位时间内通过单位面积而被吸收剂的量。吸收传质速率方程的表达式：吸收速率＝吸附推动力×吸收系数。吸收速率＝吸附推动/吸收阻力。吸收系数与吸收阻力互为倒数。双膜理论双膜模型(在稳定吸附操作条件下)气相分传质速率液相分传质速率总传质速率方程xALAAAAgAA()()yiiNkyyNkppAAAAlAA()()xiiNkxxNkccAA**AAAAAA**AAgAAAlA()()()()yxNKyyNKxxNKppNKcc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溶解度与气体和溶剂的性质有关，并受温度和压力的影响。溶解度可用组分在气相中的分压来表示。气液平衡常见气体的平衡溶解度溶解度摩尔分数x/10-3p/kPa2732802832882933033133231.02.803.1104.1334.9335.8657.86110.53516.10722.8940.51.401.3171.803亨利定律亨利定律（1803年）在等温等压下，某种挥发性溶质（一般为气体）在溶液中的溶解度与液面上该溶质的平衡压力成正比参数换算***/cHpxpEymxSS/()/()HcxEHME2.吸附系数2.吸附系数传质过程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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）G、L－气、液相空塔流量40.90.39g6.0710kaGL水吸收氨（易溶气体吸收）G、L－气、液相空塔流量40.90.39g6.0710kaGL水吸收CO2（难溶气体吸收）U－喷淋密度，m3/(m2·h)0.96l2.57kaU水吸收CO2（难溶气体吸收）U－喷淋密度，m3/(m2·h)0.96l2.57kaU40.70.250.82gl9.8110;kaGLkaaL水吸收SO2（中等溶解气体吸收）40.70.250.82gl9.8110;kaGLkaaL水吸收SO2（中等溶解气体吸收）界面浓度的计算作图法解析法稀溶液亨利定律+传质方程AAAAAAAAA()()yixiixiyNkyykxxyykxxk物理吸收操作线方程操作线、平衡线和吸收推动力SS1111BB()()LLLLYXYXXYXGGGG