化工原理 2-8气体吸收

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1、*利用溶解度差异，物质从一相向另一相转移的过程，属物质传递过程（简称传质过程）*吸收操作在生产中的应用：①混合气体分离，以获得一定的组分②除去有害组分，以净化气体③制备某种气体的溶液5—1概述一、吸收操作1、吸收操作混合气体（溶质气体+惰性气体）惰性气体++吸收剂吸收剂+溶质第五章气体吸收2、完成分离任务应解决的主要问题①吸收剂的选择溶解度、选择性、再生性、稳定性、低粘度、经济与安全性等②传质设备的选择[板式塔（级式接触）、填料塔（微分式接触）]③吸收剂的再生（常用升温、吹气、减压等方法）吸收剂填料混合气体3、工业吸收过程（吸收与解吸）工业吸收过程通常由吸收装置与解吸装置组成。如：煤气中

2、的芳烃,可采用洗油吸收方法回收芳烃获得粗苯.二、吸收操作分类*物理吸收与化学吸收*等温吸收与非等温吸收*单组分吸收与多组分吸收*定态吸收与非定态吸收（过程参数是否随时间而变）本章讨论所作的基本假定：单组分、低浓度、连续定态逆流、等温物理吸收三、吸收操作的经济性吸收操作费用主要包括：①气、液两相流经吸收设备的能量消耗；②溶剂的挥发损失和变质损失；③溶剂再生(解吸)费用，即解吸操作费用。*以上三项费用中第③项所占比例最大。本章基本内容：本章基本内容:介绍物理吸收过程机理、传质速率方程及吸收过程的设计计算和操作分析。①吸收过程中气液相平衡关系表示方法 ②吸收过程的传质机理 ③吸收过程传质模

3、型及传质速率表达式 ④吸收操作的物料衡算 ⑤填料层高度的计算方法⑥解吸过程计算 ⑦传质设备，填料吸收塔重点内容：a.物理吸收过程b.低浓度吸收过程设计计算本章难点：a.吸收过程的传质机理b.相平衡关系不同表达式间的换算物质的量浓度（摩尔浓度）CA=nA/V物质的量分数（摩尔分数）xA=nA/n摩尔比XA=nA/nB换算关系：CA=xA(n/V)xA=CA(V/n)XA=xA/(1-xA)5—2气、液相平衡一、气体在液体中的溶解度气液相平衡：*在一定温度下气液两相长期或充分接触后，两相趋于平衡。*单组分物理吸收过程，当T、P确定后，溶质在液相中的浓度仅与气相分压Pe的有关。*相平衡时

4、气液相浓度平衡浓度x（饱和浓度）平衡分压P**气液相平衡关系的可用不同方式表示：*1溶解度曲线*2亨利定律溶解度：定义:影响因素:溶液、溶质的性质，T，PT↑溶解度↓P↑溶解度↑*1溶解度表示吸收过程气液两相的平衡关系*2降温、加压有利于吸收，升温、减压有利于解吸*3不同气体在不同溶剂中的溶解度可由实验测定溶解度曲线：P*—x关系曲线：直接反映了相平衡的本质，用于思考与分析问题y—x关系曲线：可方便地与物料衡算式等其它关系式一起对整个吸收过程进行数学描述P*y*80℃70℃XX二、亨利定律*1亨利定律表示：稀溶液上方的溶质分压与该溶质在液相中的摩尔分率成正比。*2亨利系数E可由实验测定。

5、通常易溶气体E值小，难溶气体E值大；且T↑，E↑。*3对于理想溶液：E等于该温度下纯溶质的饱和蒸汽压。（此时亨利定律与拉乌尔定律一致）PA*=ExA条件：总压小于5×105N/m2，恒定温度，稀溶液式中：PA*—溶质在气相中的平衡分压，N/m2。E—亨利系数，kN/m2。xA—溶质在液相中的摩尔分率。*4亨利定律的其他表达形式：①PA*=HCAPA*——气相平衡分压CA——液相摩尔浓度H—溶解度系数，mN/kmol；②yA*=mxAyA*——气相摩尔分率xA——液相摩尔分率m—相平衡常数，无量纲量；mXA③YA*=——————YA*——气相摩尔比1+（1-m）XAXA——液相摩尔比或YA

6、*=mXA*5E、H、m之间关系H=ExA/CA≈EMS/ρSm=E/P总压E—亨利系数，N/m2。三、相平衡与吸收过程的关系1、判别传质过程的方向PPPAAPB*PA*PBBxAxA*xxB*xBx2、确定传质过程的推动力平衡是过程的极限，PA>PA*为吸收过程，PB

7、决定了：离塔气体的最低浓度P2min=P2*=Ex2离塔液体的最高浓度x1max=x1*=P1/E过程进行的极限：最终达平衡，平衡浓度为极限状态练习：P431、3、4、5例：含NH3体积分数3％的空气-NH3混合气，在20℃下用水吸收其中的NH3。塔内压力为203kPa。NH3在水中的溶解度服从亨利定律，操作温度下平衡关系为PA*=266.6xkPa。试求离塔氨水的最大浓度，以浓度C表示。PA*=ExAPA*=HCAH=ExA/CA