气体吸收课件.ppt

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1、5.2气体吸收讲授4学时5.2气体吸收5.2.1概述5.2.2气液相平衡5.2.3吸收速率5.2.4填料吸收塔的计算气体吸收本节学习的目的通过本节的学习，掌握气体吸收的基本概念和气体吸收过程的基本计算方法。本节掌握的内容（1）气体吸收过程的平衡关系（2）气体吸收过程的速率关系（3）低浓度气体吸收过程的计算气体吸收本节一般了解的内容（1）费克定律和分子传质问题求解方法（2）双膜模型（3）吸收系数本节学习注意的问题（1）表示吸收过程的平衡关系为亨利定律，亨利定律有不同的表达形式，学习中应注意把握它们之间的联系。气体吸收本节学习注意的问题（2）表示吸

2、收过程的速率关系为吸收速率方程，吸收速率方程有不同的表达形式，学习中应注意把握它们之间的联系。（3）学习分子传质，不要机械地记忆各过程的求解结果，应注意把握求解的思路和应用背景。（4）学习中应注意把握传质机理和吸收过程机理之间的联系，注意体会讲述传质机理和吸收过程机理的目的和意义。5.2.1概述传质过程气体吸收物理吸收和化学吸收溶剂的选择工业吸收流程传质过程气体吸收和精馏都是讨论化工生产中的传质过程及其典型设备。传质过程是指物质通过相界面从一相迁移至另一相的过程，图5-13所示。研究传质过程就是研究物质通过相界面迁移过程的基本规律以及主要受这些

3、基本规律支配的若干单元操作。图5-13传质过程示意图气体吸收吸收操作是分离气体混合物的方法之一。吸收操作的分离依据是混合物各组分在某种溶剂（吸收剂）中溶解度的差异，从而达到的目的。各种名称：溶质或吸收质，惰性成分，吸收剂或溶剂，吸收液，吸收尾气。气体吸收实例例如：将含NH3的空气通入水中，因NH3、空气在水中溶解度差异很大，NH3很容易溶解于水中，形成氨水溶液，而空气几乎不溶于水中。所以用水吸收混合气体中的NH3能使NH3、空气加以分离，并回收NH3。气体吸收的应用（1）从气体中回收有用组分和分离混合气体。例如硫酸吸收焦炉气中的氨气，洗油吸收焦

4、炉气中的苯、甲苯蒸汽。（2）除去有害组分以净化气体。例如用水或钾碱液吸收合成氨原料气中的二氧化碳。（3）制备某种气体的溶液。例如用水吸收氯化氢、三氧化硫、二氧化氮制得酸。气体吸收的应用（4）作为生产的辅助环节。例如氨碱法生产中用饱和盐水吸收氨气制备原料盐氨水。（5）环保要求和职业保健要求。例如硫酸厂中二氧化硫的吸收，过磷酸钙厂中含氟气体的吸收。实际气体吸收过程同时兼有净化和回收双重目的。物理吸收物理吸收的定义：吸收质只是简单地从气相溶入液相，吸收质与溶剂间没有显著的化学反应或只有微弱的化学反应，吸收后吸收质在溶液中是以游离的或结合很弱，条件改变

5、，解吸即可发生。物理吸收物理吸收的特点：实例：水吸收CO2，洗油吸收煤气中的苯等。物理吸收中溶质与溶剂的结合力较弱，解吸比较方便。物理吸收的极限是吸收质在溶剂中的溶解度，吸收速率主要取决于吸收质从气相主体传递进入液相主体的扩散速率。物理吸收是可逆的，热效应一般很小，气相分压变化也很小。总压和温度变化对吸收有重要影响。化学吸收溶质与溶剂间发生明显的化学反应。化学吸收可大幅度地提高溶剂对溶质组分的吸收能力。例如CO2在水中的溶解度很低，但若以K2CO3水溶液吸收CO2，则在液相中发生反应，从而使K2CO3水溶剂具有较高的吸收CO2能力。化学吸收的极

6、限是化学反应平衡，吸收速率取决于反应速率或扩散速率，其中最慢的为控制步骤。同时化学反应本身的高度选择性必赋予吸收操作具有高度选择性。作为化学吸收一般要求化学反应为可逆的。溶剂的选择（1）溶解度（大），或在一定的温度和浓度下，溶质的平衡分压要低。这样可提高吸收速率并减小吸收剂的耗用量，气体中溶质的极限残余浓度亦可降低；（2）选择性（高）；（3）溶解度与温度的关系敏感。（4）挥发度小，不污染被吸收的气体。溶剂的选择（5）粘性小，不易产生泡沫，气液分离易于实现；（6）化学性能稳定性，以免发生变质；（7）价廉、易得、无毒、无害、不易燃烧等。（8）操作或

7、处理不当，不污染环境。实际上，很难找到一个理想的溶剂能够满足所有要求。因此应对可供选用吸收剂作全面评价后做出经济合理的选择。工业吸收流程工业吸收的流程如图5-14所示。采用吸收操作必须解决三个问题：（1）选择合适的溶剂使其能选择性的溶解某个（或某些）被分离组分；（2）提供适当的传质设备，以实现气液两相的接触。（3）溶剂的再生，既脱除溶解于其中的被分离组分以便循环使用。总之，一个完整的吸收分离过程包括吸收和解吸两个组成部分。图5-14工业吸收的流程图5.2.2气液相平衡亨利定律用摩尔比表示相平衡关系相平衡方程的应用气液相平衡气液两相的相平衡关系，

8、即在操作条件下吸收质在溶液中的溶解度，取决于吸收的极限，即系统的吸收率和溶液的浓度。吸收质与吸收剂达到平衡，与吸收过程中的温度、压力、浓度和吸收剂的性