【正文】 （5） 通過(guò)吸附器的壓力損失 1）圖解計(jì)算 3. 移動(dòng)床吸附器的計(jì)算方法（P283）移動(dòng)床吸附器的優(yōu)點(diǎn)是處理氣體量大，吸附劑可循環(huán)使用。（1） 催化劑的組成 按形態(tài)分：氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)（其中固態(tài)催化劑在工業(yè)上應(yīng)用最廣泛，亦最重要） 組成：活性組分+助催化劑+載體 活性組分：催化劑主體，能單獨(dú)對(duì)化學(xué)反應(yīng)起催化作用，可作為催化劑單獨(dú)使用 助催化劑：本身無(wú)活性，但具有提高活性組分活性的作用； 載體：承載活性組分的作用，使催化劑具有合適形狀與粒度，從而有大的比表面積，增大催化活性、節(jié)約活性組分用量，并有傳熱、稀釋和增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度作用，可延長(zhǎng)催化劑使用壽命。③催化劑的穩(wěn)定性 催化劑在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中保持活性的能力。催化劑毒物：導(dǎo)致催化劑中毒而物質(zhì)。等溫時(shí)，催化一級(jí)不可逆反應(yīng)的球形催化劑的η計(jì)算式為： （7143） （7144） Φs——球形催化劑的齊勒模數(shù)；R——催化劑的特征長(zhǎng)度，即為球形顆粒半徑；Kv——反應(yīng)速度常數(shù)，(m3)n/[(kmol)(催化劑顆粒)]；cs——組分在催化劑外表面處的濃度，kmol/m3；Deff——催化劑顆粒內(nèi)有效擴(kuò)散系數(shù)，m2/h；n——反應(yīng)級(jí)數(shù)。 實(shí)際流態(tài)介于兩者之間。 數(shù)學(xué)模型法：借助于反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程、物料流動(dòng)方程及物料衡算和熱量衡算方程，通過(guò)對(duì)它們的聯(lián)立求解，求出在指定反應(yīng)條件下達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)化率所需要的催化劑體積。能干的人，不在情緒上計(jì)較，只在做事上認(rèn)真；無(wú)能的人！不在做事上認(rèn)真，只在情緒上計(jì)較。要求設(shè)計(jì)條件符合所借鑒的原成產(chǎn)工藝或中間試驗(yàn)條件，在反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度、空間速度以及催化床上的溫度分布和氣流分布等方面，盡量保持一致。他們就像活塞那樣作整體運(yùn)動(dòng)，因而通過(guò)反應(yīng)器的時(shí)間完全相同。 實(shí)驗(yàn)測(cè)定法：首先測(cè)定顆粒的實(shí)際反應(yīng)速度rp,然后將顆粒逐級(jí)壓碎，使其內(nèi)表面轉(zhuǎn)變?yōu)橥獗砻妫谙嗤瑮l件下分別測(cè)定反應(yīng)速度，直至反應(yīng)速度不再變，這時(shí)的速度即為消除了內(nèi)擴(kuò)散影響的反應(yīng)速度rs，則η=rp/rs。在催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度發(fā)生明顯加速作用的溫度范圍（活性溫度）內(nèi)選擇合適的反應(yīng)溫度，將有助于延長(zhǎng)催化劑的壽命。 活性與選擇性是催化劑本身最基本的性能指標(biāo)。 催化作用的兩個(gè)顯著特征：①對(duì)于正逆反應(yīng)的影響相同，不改變化學(xué)平衡；②選擇性。P281例74詳細(xì)講解。（2） 保護(hù)作用時(shí)間的確定假設(shè)吸附層達(dá)到穿透點(diǎn)時(shí)全部處于飽和狀態(tài)，即達(dá)到它的平衡吸附容量a，也稱(chēng)靜吸附容量或精活度。該流程的特點(diǎn)是吸附劑連續(xù)吸附和再生，向下移動(dòng)的吸附劑與待凈化氣體逆流接觸進(jìn)行吸附。2. 18吸附速率（1）吸附過(guò)程外擴(kuò)散（氣流主體 → 外表面）：吸附質(zhì)由外表面經(jīng)微孔擴(kuò)散至吸附劑微孔表面；內(nèi)擴(kuò)散（外表面→ 內(nèi)表面）：吸附質(zhì)由外表面經(jīng)微孔擴(kuò)散至吸附劑微孔表面； 圖718 吸附過(guò)程與兩種極端濃度曲線吸附：到達(dá)吸附劑微孔表面的吸附質(zhì)被吸附。 令 B= k1/k2，則 若A為飽和吸附量，則單位量吸附劑所吸附的吸附質(zhì)量XT為： （朗氏方程）其中：A，B為常數(shù)。第四類(lèi)等溫線的特征具有滯后回線，可解釋為由于毛細(xì)管現(xiàn)象的緣故，該部分等溫曲線適用于孔尺寸分布的估算。該法適用于對(duì)溫度敏感的物質(zhì)。4. 吸附劑的再生（1） 加熱再生通過(guò)升高吸附劑溫度、是吸附物脫附，吸附劑得到再生。3. 影響氣體吸附的因素（1）操作條件 低溫有利于物理吸附；高溫利于化學(xué)吸附增大氣相壓力利于吸附（2）吸附劑性質(zhì)比表面積（孔隙率、孔徑、粒度等） ——吸附劑的比表面積，m2/g；f——單位體積氣體鋪成單分子時(shí)所占面積，m2/mL； N0——阿佛加德羅常數(shù)，1023；A——吸附劑表面被單層分子鋪滿(mǎn)時(shí)的氣體體積，mL； Vm——吸附劑表面被單層分子鋪滿(mǎn)時(shí)的氣體體積，mL；W——吸附劑的重量，g。有4A0孔徑的4A0沸石可吸附甲烷、乙烷，而不吸附三個(gè)碳以上的正烷烴。特性：比表面積巨大，吸附能力強(qiáng)。工業(yè)上用的硅膠分成粗孔和細(xì)孔兩種。（2）氧化鋁活性氧化鋁是將含水氧化鋁，在嚴(yán)格控制升溫條件下，加熱到737K，使之脫水而制得。（1）白土 白土分為漂白土和酸性白土。物理吸附：由于分子間范德華力引起的，它可以是單層吸附，亦可以是多層吸附。 例：一逆流操作的填料塔中，用清水吸收混合氣中的氨。填料塔的壓降影響動(dòng)力消耗和正常操作費(fèi)用。實(shí)際中，要考慮加壓、冷卻所需的費(fèi)用及工藝上造成的經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題。常用于凈化煤氣中的CO2和廢氣中的SOHF、SiF4以及去除NH3和HCl等。該吸收器中液體以液滴形式分散于氣體中。分類(lèi)：目前，工業(yè)上常用的吸收設(shè)備的類(lèi)型主要有表面吸收器、鼓泡式吸收器、噴灑吸收器三大類(lèi)。為了表明其增強(qiáng)的程度，引入“增強(qiáng)系數(shù)”的概念。即有： （748）為討論方便，設(shè)備吸收組分A與溶液中所含的組分B發(fā)生相互反應(yīng)：（通式） 有關(guān)系式（前提：被吸收組分濃度及各反應(yīng)組分濃度較低）① 亨利定律關(guān)系式： （749）② 化學(xué)平衡關(guān)系式：（750） （751） 將（751）代入（749）得：（752）下面從幾種具體的情況來(lái)討論化學(xué)吸收的氣液平衡關(guān)系：(1)被吸收組分與溶劑的相互作用 反應(yīng)式表示為： 被吸收組分A進(jìn)入液相后的總濃度CA可寫(xiě)成： （753） 其化學(xué)平衡常數(shù) （754）于是有： （755）又若是稀溶液吸收，則遵循亨利定律，即有[A]=HAPA*，代入（93），于是有： （756）在稀溶液中，B很大可視為常數(shù)，且k不隨濃度變化，故1+k[B]可視為常數(shù)，此時(shí)，即形式上服從亨利定律，但不同的是，表明溶解度系數(shù)較HA增大了（1+k[B]）倍，結(jié)果使過(guò)程有利于氣體組分A的吸收。這就使總吸收系數(shù)增大，吸收速率提高。一方面選擇較大的噴淋量，操作線的斜率增大，傳質(zhì)推動(dòng)力增大，有利于吸收的操作，可減少設(shè)備的尺寸和投資；另一方面增大吸收劑用量，動(dòng)力消耗增大，X1降低，對(duì)需回收吸收劑的操作來(lái)說(shuō)，增加了溶液再生的困難，操作費(fèi)用增加。最小液氣比可用作圖法求取，具體作法分兩種情況： ?吸收平衡線下凹，如圖76（a）所示。在吸收塔設(shè)計(jì)中要處理的廢氣流量、進(jìn)出塔氣體溶質(zhì)濃度（即G、GB、YY2）均由設(shè)計(jì)任務(wù)而定，吸收劑的種類(lèi)和進(jìn)塔濃度X2由設(shè)計(jì)者決定。?解釋?zhuān)簭奈召|(zhì)氣相角度分析，由于吸收過(guò)程是可溶組分有氣相溶于液相的過(guò)程，所以可溶組分在氣相中的濃度必定大于其在液相的和氣相相平衡的濃度；否則就成為工業(yè)廢水處理中的“吹脫”處理，而變成一個(gè)解吸過(guò)程。s)；GB——單位時(shí)間通過(guò)塔任一截面單位面積的惰性氣體的量，kmol/(m2 物理吸收1. 吸收操作線方程在吸收操作中，一般應(yīng)用逆流原理可提高溶劑的使用效率，獲得最大的分離效果，所以在此重點(diǎn)討論逆流操作的物料平衡。h)（2）常壓下用水吸收CO2 式中：k1a——液膜體積吸收系數(shù)，kmol/（m3 m很大，有，屬于液膜傳質(zhì)過(guò)程控制。1/ky:組分在氣相主體中的傳質(zhì)阻力；m/kx為組分在液相主體中的傳質(zhì)阻力；1/ky為組分從氣相傳質(zhì)到液相的總阻力。 圖74 常見(jiàn)氣體在水中的平衡溶解度對(duì)于非理想溶液，當(dāng)總壓不高（一般不超過(guò)5105Pa）時(shí)，溫度一定，稀溶液中溶質(zhì)的溶解度與氣相中溶質(zhì)的平衡分壓成正比，即： ① 或： ② 或： ③ 上式中H、E、m均稱(chēng)為亨利系數(shù)，但其單位不同。s）； xA*——與氣相中吸收質(zhì)濃度yA成平衡的液相虛擬濃度； CA*——與氣相中吸收質(zhì)分壓PA成平衡的液相中吸收質(zhì)的摩爾濃度，kmol/m3。s）； kL——以為推動(dòng)力的液相分傳質(zhì)系數(shù)，m/s。由于傳質(zhì)推動(dòng)力表示方法有多種，因而傳質(zhì)速率方程也有多種表示方法。在相界面附近兩側(cè)分別存在一層穩(wěn)定的滯留膜層（不發(fā)生對(duì)流作用的膜層）——?dú)饽鸵耗ぁU(kuò)散系數(shù)隨溶液濃度變化很大；上式只適用于稀溶液第2節(jié) 氣體吸收一、吸收機(jī)理氣體吸收是溶質(zhì)從氣相傳遞到液相的際間傳質(zhì)過(guò)程。DAB與氣體B通過(guò)氣體A的擴(kuò)散系數(shù)DAB相等，可由修正的吉里蘭Gilliland 方程給出：T——絕對(duì)溫度，DAB——擴(kuò)散系數(shù)，cm2/s，M——?dú)怏w的摩爾質(zhì)量，——?dú)怏w在沸點(diǎn)下呈液態(tài)時(shí)的摩爾體積，cm3/mol；——?dú)怏w密度，g/cm3.擴(kuò)散系數(shù)是物質(zhì)的特性常數(shù)之一。湍流擴(kuò)散：物質(zhì)在湍流流體中的傳遞，除了由于分子運(yùn)動(dòng)外，更主要的是由于流體中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)而引起的擴(kuò)散的結(jié)果：氣體從濃度較高的區(qū)域轉(zhuǎn)移到濃度較低的區(qū)域 氣體在氣相中的擴(kuò)散 方程氣態(tài)污染物A通過(guò)惰性氣體組分B的運(yùn)動(dòng)，可用A在B中的擴(kuò)散系統(tǒng)DAB給出。 氣體在液相中的擴(kuò)散 氣體A通過(guò)液體B的擴(kuò)散系數(shù)可以用下式估算：——液體的粘度，cP；——溶劑的締結(jié)因數(shù)。基本論點(diǎn)： （1）在氣液兩相接觸時(shí)，兩相間有個(gè)相界面。吸收傳遞速率方程：吸收速率=吸收推動(dòng)力吸收系數(shù) 吸收率=吸收推動(dòng)力/吸收阻力傳質(zhì)系數(shù)=1/傳質(zhì)阻力。Pa）以xAi—xA或CAi—CA為液相傳質(zhì)推動(dòng)力，則液相分傳質(zhì)方程： （76） （77）式中：xAi、xA——分別表示吸收質(zhì)A在液相主體和相界面上的摩爾分率； CAi、CA ——分別表示吸收質(zhì)A在液相主體和相界面上的摩爾濃度，kmol/m3； kx——以為推動(dòng)力的液相分傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2s）； P*——與液相主體中吸收質(zhì)濃度CA成平衡的氣相虛擬分壓，Pa； yA*——與液相主體中吸收質(zhì)濃度xA成平衡的氣相虛擬分壓，Pa； kAL——以CA*—CA為推動(dòng)力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，m/s； kx——以xA*— xA為推動(dòng)力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2（2） 亨利定律 物理吸收時(shí)，常用亨利定律來(lái)描述氣液相間的相平衡關(guān)系。對(duì)前面公式74，76，79和氣液界面上平衡關(guān)系式y(tǒng)Ai=m xAi進(jìn)行數(shù)學(xué)聯(lián)解，即可得到氣相總傳質(zhì)系數(shù)與氣液相傳質(zhì)分系數(shù)的關(guān)系式，即： （722） 傳質(zhì)阻力=1/吸收系數(shù)。這時(shí)總吸收系數(shù)可近似地認(rèn)為等于液相中的傳質(zhì)分系數(shù)，即Kx≈kx，這種情況下的傳質(zhì)速率為液膜傳質(zhì)控制過(guò)程，如堿吸收CO水吸收O2的過(guò)程。h)