传质速率方程式及烟气湿法脱硫实用技术设计

在吸收过程中，单位时间通过单位相际传质面积所能传递的物质量（kg或kmol）即为传质速率（即吸收速率）它可以反映吸收的快慢程度。

气膜传质速率：

式中 N_A——气膜中的传质速率[kmol/（m²·s）]；

G_A——单位时间被传质的组分量（kmol/s）；

S——相际接触面积（m²）；

p、p_i——组分A在气相主体及相界面上的分压（kPa）；

（p-p_i）——气相传质推动力（kPa）；

k_G——气膜传质分系数[kmol/（m²·s·kPa）]；

D_G——组分A在气相中的分子扩散系数（m²/s）；

δ_G——气膜的厚度（m）；

T——温度（K）；

p——气相主体的压力（kPa）；

R——通用气体常数，R=8314J/（kmol·K）；

p_Bm——组分B在气膜δ_G两侧1、2两点分压的对数平均值，p_Bm=（p_B2-p_B1）/ln。

液膜吸收速率：(www.xing528.com)

式中 c_i、c——组分A在液相主体及相界面上的浓度（kmol/m³）；

（c_i-c）——液相传质推动力（kmol/m³）；

式中 D_L——组分A在液相中的扩散系数（m²/s）；

δ_L——液膜厚度（m）；

k_L——液膜传质分系数（m/s）；

c_A、c_B——组分A和组分B的浓度（kmol/m³）；

c_Bm——组分B在液膜δ_L两侧1、2两点浓度的对数平均值。

式中 （c_B2-c_B1）——组分B在1、2两点的浓度之差（kmol/m³）。

从传质速率方程可得，气膜传质速率与气膜传质分系数和气相传质推动力成正比，液膜传质速率与液膜传质分系数和液相传质推动力成正比。

在气液两相界面处，SO₂浓度已达到平衡，可认为相界面处没有任何传质阻力。在气膜和液膜以外的气、液两相主体流中，由于处于湍流状态，所以SO₂在两相主体流中的浓度是均匀的，不存在扩散阻力和浓度差。

SO₂气体靠湍流扩散从气相主流到气膜边界，靠分子扩散通过气膜到达两相边界；在界面上SO₂溶入液相，再靠分子扩散通过液膜到液膜边界；靠湍流扩散进入液相主体，完成了脱硫浆液对SO₂的传质过程。

从上文描述可知，SO₂吸收的总阻力集中在气膜和液膜中，即气液两相的传质速率主要取决于气膜和液膜的分子扩散速率。减小气膜、液膜的厚度对提高传质速率有利，这一点在传质系数的表达式中也得到印证（气膜厚度δ_G，液膜厚度δ_L都在传质系数的分母上）。提高气流速度可以减小气膜厚度，但是要全面考虑利弊，选用合理的气速。此外，气流温度低对传质速率也是有利的。

吸收气液界面的形成与脱硫塔的类型和性能有关，如喷雾塔的气液界面是烟气与喷雾液滴表面的界面，多孔板塔（筛板塔）是烟气通过多孔板时，塔板上的脱硫循环液发生鼓泡产生泡沫而形成的界面，填料塔则是烟气与被淋湿的填料表面形成的界面等。

根据双膜理论，可以推导出脱硫塔传质单元数与传质系数传质总面积的关系式，传质单元数与脱硫效率的关系式。