第4章-气体吸收

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1、第四章气体吸收吸收与解吸AbsorptionandDesorption主要内容及要求：学习并掌握吸收的原理、分类、过程分析和简捷计算。4.1汽液相平衡4.2多组分吸收和解吸过程4.3多组分吸收和解吸的简捷计算法4.4化学吸收了解掌握自学掌握吸收的定义气体吸收:气体混合物一种或多种组分从气相转移到液相的过程.吸收剂:吸收操作中加入的液体溶剂;吸收质:能被吸收剂吸收的组分吸收液:吸收了吸收质的液体溶剂;尾气:被吸收剂处理后的气体.解吸:溶质从液相中分离出来转移到气相的过程,即吸收的逆过程.分类:溶质数单组分

2、吸收多组分吸收等温吸收非等温吸收物理吸收化学吸收可逆化学吸收不可逆化学吸收e.g.乙醇胺溶液吸收CO2e.g.NaOH溶液吸收CO2；硫酸吸收氨气生成硫酸氨吸收温度溶质与溶剂的相互作用按吸收量的多少（1）贫气吸收（2）富气吸收吸收量不大恒摩尔流恒温操作吸收量大获得产品：将气体中的有效组分吸收下来得到成品。吸收剂无需解吸。e.g.吸收应用气体混合物的分离：选择性地吸收气体中的某个组分达到分离目的。吸收剂需解吸e.g.用DMF从裂解气中分离提纯乙炔。气体净化：原料气的净化或尾气、废气的净化。吸收剂需解吸。原

3、料气：调节配比，去除使催化剂中毒或会产生副反应的杂质。eg.合成氨原料气脱CO2，脱CO，脱H2S。尾气：脱除有毒有害物质，减小/消除污染。eg.燃煤锅炉烟气脱除SO2；硝酸尾气中脱NOx。吸收与精馏操比较相同点：平衡分离过程热、质同传过程，由MESH方程求解不同点：塔式不同原理不同传质形式不同组分分布不同4.1汽液相平衡4.1.1物理吸收的相平衡4.1.2有化学效应的气体溶解度物理吸收的热力学基础是气体混合物中的各个组分在某液体吸收剂中的溶解度不同，根据溶解度差异实现分离。吸收推动力是气相中溶质的实际

4、分压与溶液中溶质的平衡蒸汽压力之差。吸收原理吸收过程气液平衡关系：物理吸收：相平衡——亨利定律化学吸收：相平衡——亨利定律；化学平衡——化学平衡关系式（1）物理吸收的气液相平衡关系（1）物理吸收的气液相平衡关系1)低压下（lowpressure）气体在液体中的溶解度用Henry定律表示：或——溶质在液相中的溶解度（摩尔分数）——溶质在气相中的分压——Henry系数，由溶质和溶剂的性质及温度决定。亨利定律的其它形式（2）、T、p对H、m的影响。T↑→H↑m↑溶解度↓P↑→H↓m↓溶解度↑∴在吸收过程中，低

5、温、高压有利于气体的吸收高温、低压有利于气体的解吸溶质气体的分压为常压难溶气体或低浓度的易溶气体化学平衡时，未反应的溶质（稀溶液）(3)Henry定律适用范围：2)高压下（highpressure）：克利切夫斯基公式达平衡时：是温度、压力和组成的函数，在T一定的条件下，对进行全微分：（1）第一项变形，再由热力学定律可得：——溶质在溶液中的偏摩尔体积，假定是常数。Hp不但与溶剂和溶质的性质、系统温度有关，而且与系统的总压有关。第二项：将上两式代入（1）得：整理可得：（T一定）从纯溶剂蒸汽压（即）到总压积分

6、上式：——溶质在条件下的Henry系数。令：（T一定）H——p=0，即低压下的Henry系数。整理可得：Henry系数随温度的变化可通过半经验关系式求：手册中大部分给出的是298.15K，101.3kPa下测定的Henry系数，其他温度下的Henry系数可通过下式求：H0——298.15K下的Henry系数。4.1.2有化学效应的气体溶解度特点：（1）当溶质在溶剂中发生离解、缔合或化学反应时，溶质在液相中的总含量（各种形式含量的总和），与平衡分压的关系不再符合亨利定律。（2）亨利定律只反应气相溶

7、质分压与液相中未反应的溶质浓度.（3）溶质的溶解度：即服从汽液平衡关系，又服从化学反应平衡关系。（2）有化学效应的气体溶解度假定有这样一个化学吸收过程：假定是理想溶液：当相平衡关系服从Henry定律时，aAmM+nNHAaA+bBKa由于产物的生成消耗了一定量的溶质A，所以相同压力下，有化学反应的溶质溶解度必定大于物理溶解时的溶解度。吸收流程可分为两类：（I）吸收质不需解吸，吸收剂不需再生和循环；（II）吸收质需要解吸，吸收剂需要再生和循环。（1）吸收和解吸流程4.2吸收与解吸过程（I）无解吸的吸收塔1

8、2...N尾气V1吸收剂L0原料气VN+1吸收液LN（I）无解吸的吸收塔带吸收剂再循环的吸收流程适用于：（1）对于制取液态产品的吸收操作，为获得较高含量的液态产品，采用吸收液部分再循环操作。（I）无解吸的吸收塔适用于：（2）热效应显著的吸收过程，部分吸收液再循环可降低吸收塔内温度，当平衡关系变化的幅度比操作关系变化幅度大时，吸收液的循环不但不减少反而可能提高传质平均推动力，有利于吸收操作。（I）无解吸的吸收塔适用于：（3）对于按物料衡算估算