化工原理下2-1气体吸收的相平衡关系.ppt

《化工原理下2-1气体吸收的相平衡关系.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、吸收是用于分离气相混合物的典型单元操作过程。原理：混合气体中各组分在某液体溶剂中的溶解度不同。第2章吸收>>概述流程：吸收物质或溶质，A惰性组分或载体，B溶剂或吸收剂，S吸收液，(A+S)吸收尾气，(B+微量的A)吸收过程吸收过程：溶质溶解于吸收剂中逆流操作解吸过程：溶质从溶液中释放出并流操作吸收解吸吸收工艺过程吸收过程——苯吸收塔解吸过程——苯解吸塔贫油吸收塔含苯煤气解吸塔过热蒸汽冷凝器粗苯水冷却器换热器补充新鲜洗油富油脱苯煤气采用吸收剂再生的连续吸收流程应用分离混合气体以获得一定的组分如：用洗油处理焦炉气以回收其

2、中的芳烃。除去有害的组分以净化气体例如：用碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳；用碱性吸收剂除去工业生产所排放的废气中含有少量的SO2、H2S、HF等有害气体成分。制备某种气体的溶液例如：用水吸收二氧化氮制备硝酸。吸收的分类气体吸收按被吸收组分数目单组分吸收按吸收有无化反按溶质组成的高低低组成吸收按吸收的温度变化多组分吸收物理吸收化学吸收高组成吸收等温吸收非等温吸收吸收剂的选择(1)溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度越大，则传质推动力越大，吸收速率越快，且吸收剂的耗用量越少。(2)选择性吸收剂应对溶质组分有较大的溶解度，而对

3、混合气体中的其它组分溶解度甚微，否则不能实现有效的分离。(4)粘度吸收剂在操作温度下的粘度越低，其在塔内的流动阻力越小，扩散系数越大，这有助于传质速率的提高。(5)其它所选用的吸收剂应尽可能无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得，且化学性质稳定。(3)挥发度在吸收过程中，吸收尾气往往为吸收剂蒸气所饱和。故在操作温度下，吸收剂的蒸气压要低，即挥发度要小，以减少吸收剂的损失量。2.1气液相平衡气相混合物吸收液溶质气化溶质液化2.1.1气体的溶解度气液相平衡动态平衡（1）溶解度:气体在液相中的饱和浓度氧在水

4、中的溶解度曲线例：在20oC，标准大气压下，空气中的氧在水中的饱和溶解度是多少g(O2)/kg(H2O)？10氨在水中的溶解度易溶11二氧化硫在水中的溶解度中等溶解度12氧在水中的溶解度难溶13（2）温度、压力对溶解度的影响①加压和降温；对同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度的升高而减小。对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分压的升高而增大。②减压和升温。有利于吸收操作有利于解吸操作温度的影响压力的影响注意2.1.2亨利定律在总压不高(通常不超过500kPa)，一定的温度条件下，稀溶液上方的气体溶质的平衡

5、分压与该溶质在液相中的浓度成正比。这就是亨利(Henry)定律。因组成的表示方法不同，故亨利定律亦有不同的表达形式。p～x关系p～c关系y～x关系Y～X关系1.p～x关系若溶质在气、液相中的组成分别以分压p、摩尔分率x表示，则亨利定律可写成：p*=Ex式中：p*——溶质在气相中的平衡分压，kPa；x——溶质在液相中的摩尔分率；E——亨利系数，kPa溶解度亨利系数～①易溶气体；②难溶气体。E小E大注意2.p～c关系若溶质在气、液相中的组成分别以分压p、摩尔浓度c表示，则亨利定律可写成：式中c：溶液中溶质的体积摩尔浓度，

6、kmol/m3；p*：气相中溶质的平衡分压，kPa；H：溶解度系数，kmol/(m3·kPa)。溶解度溶解度系数～①易溶气体；②难溶气体。H大H小注意3.y～x关系若溶质在气、液相中的组成分别以摩尔分率y、x表示，则亨利定律可写成:y*=mxx——液相中溶质的摩尔分率；y*——与液相成平衡的气相中溶质的摩尔分率；m——相平衡常数，或称为分配系数，无因次。溶解度相平衡常数～①易溶气体；②难溶气体。m小m大注意4.Y～X关系引入以惰性组分或溶剂为基准的摩尔比来表示气、液相的组成，摩尔比的定义如下：X＝(液相中溶质的摩尔数

7、)/(液相中溶剂的摩尔数)Y＝(气相中溶质的摩尔数)/(气相中惰性组分的摩尔数)代入y＊=mx,得当溶液组成很低时，（1－m)X<<1，简化为：整理得：20小结：亨利定律的表达式溶解度系数H与亨利系数E的关系设溶液的体积为Vm3，浓度为ckmol(A)/m3，密度为ρkg/m3，MA及MS分别为溶质A和溶剂S的摩尔质量,则溶质A的总量为cVkmol，于是溶质A在液相中的摩尔分率为：代入p*=Ex，得对稀溶液，c值很小，则c<<1，可简化为与对比得相平衡常数m与亨利系数H的关系由理想气体分压定律可知p=Py,同理p*=

8、Py*代入p*=Ex，得与y*=mx比较得，亨利定律几种表达式中系数的比较表达式系数名称单位影响因素“方向”关系p*=Ex亨利系数kPa温度系数大则难溶溶解度系数温度系数大则易溶y*=mxY*=mX相平衡常数无因次温度总压系数大则难溶例:含有10％（体积%）C2H2的某种混合气体与水充分接触，系统温度为30℃，总压为101.3kPa。试