化工单元操作-吸收课件.ppt

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1、化工原理PrinciplesofChemicalEngineering吸收概述吸收是传质过程的一个基本单元操作过程传质过程分为相间传质和相际传质，主要依靠物质的扩散，又称为扩散过程。本章主要研究气体混合物的分离操作。1.1定义：吸收：用适当的液体吸收剂处理气体混合物，利用混合气体中各组分在液体溶剂中溶解度的不同而分离气体混合物的操作。吸收的依据：混合气中各组分在液体溶剂中溶解度的差异。操作性质：气—液相间的单向传质过程。操作目的：？1.2吸收和蒸馏的区别气体吸收：选择一定的溶剂（外界引入第二相）造成两相，处理气体混合物。液体蒸馏：对液体混合物加热，使混合物内部造成两相，利用不同组分挥发性的

2、差异，使得液体混合物得以分离。1.3本章节几个名词本章研究单组份、恒温、常压、物理吸收过程吸收质（溶质）—可溶组分（A）惰性气（载体）—不被吸收的组分（B）吸收剂（溶剂）—吸收操作中所用的液体（S）吸收液（富液）—吸收操作中所得到的溶液（A+S）尾气—吸收操作中所排出的气体（B+A）2、吸收操作在化工等生产中的应用（1）原料气的净化（2）回收混合气中的有用组分（3）制备某种气体的溶液作为产品（4）环境保护，综合利用吸收的反过程称为解吸3、吸收操作的分类有无化学反应：物理吸收和化学吸收被吸收组分数：单组分和多组分吸收温度是否变化：等温和非等温吸收操作压强：常压吸收和加压吸收本章主要讨论单组分

3、等温物理吸收二、吸收剂的选择要求（1）溶解度大；（2）选择性高；（3）再生容易；（4）挥发性小；（5）粘度低；（6）化学稳定性高；（7）腐蚀性低；（8）无毒、无害、价廉等。选择原则：经济、合理吸收过程及设备吸收质（惰性组分）溶剂吸收液吸收尾气吸收-解吸流程吸收与解吸流程原料气含CO230%脱碳气<0.5%乙醇胺CO2冷凝液水蒸汽加热器冷却器吸收设备-填料塔第二节吸收过程的相平衡关系一、吸收中常用的相组成表示法：二、气液相平衡关系1、气体在液体中的溶解度2、亨利定律3、吸收平衡曲线一、相组成表示方法1．质量分数与摩尔分数质量分数：摩尔分数：气相：液相：质量分数与摩尔分数的关系：2.比质量分数

4、与比摩尔分数一般在应用过程中都省略下标3.质量浓度与物质的量浓度质量浓度：单位体积内所含物质的质量。物质的量浓度：单位体积内所含物质的物质的量。质量浓度与质量分数的关系摩尔浓度与摩尔分数的关系对理想气体：摩尔分数=压力分数=体积分数二、吸收过程的气液平衡关系吸收相平衡关系是指，气液两相达到平衡时，吸收质（溶质）在两相中的浓度关系，即吸收质在气相中的分压以及吸收质在吸收剂中的平衡溶解度的相对关系。本节主要研究吸收达到平衡状态下的气液相组成关系（吸收质的组成）溶解度曲线（气体在液体中的溶解度）平衡状态：一定压力和温度下，一定量的吸收剂与混合气体充分接触，气相中的易溶组分（溶质）向溶剂中转移，长

5、期充分接触后，液相中易溶组分的浓度不再增加，而气相中的易溶组分不再减少。此时，气液两相达到平衡。注：此平衡状态为动态平衡。饱和浓度：平衡时溶质在液相中的浓度。（溶解度）平衡分压pA*：平衡的状态下，（即达到平衡时）气相中溶质的分压为平衡分压。相平衡关系：平衡时溶质组分在气液两相中的浓度关系。溶解度曲线：气液相平衡关系绘成的关系曲线。液相中氨的摩尔数气相中氨的分压60℃50℃40℃30℃氨在水中的溶解度101.3kPa202.6kPaxy20℃下二氧化硫在水中的溶解度几种气体在水中的溶解度曲线结论：1、在相同的吸收剂、温度和分压下，不同的溶质的溶解度不同；2、同一物系，在相同的温度下，分压越

6、高，则溶解度越大；3、同一物系，在分压一定的情况下，温度越低，则溶解度越大。重要结论：加压和降温对吸收操作有利。减压和升温对解吸操作有利2、亨利定律在一定温度下，吸收达到平衡时，气液相组成符合亨利定律。意义：在一定温度下，稀溶液上方气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔分数成正比，其比例系数为亨利系数。讨论：E来源：实验测得，查手册，其单位同压力。E值的影响因素：溶质、溶剂、温度、压力。物系一定时：温度升高，E值？E值即亨利系数表示气体溶解的难易程度。E值越大，溶解度越小，气体难溶，反之，E值越小，溶解度越大，气体易溶。亨利定律的其它表达形式1、用摩尔浓度表示H：1)H大，溶解度大，易溶

7、气体H小，溶解度小，难溶气体2)H称溶解度系数kmol/(m3·Pa)用摩尔分数表示m—相平衡常数，无因次。m的讨论：1）m大，溶解度小，难溶气体2）升温不利吸收，加压有利吸收用摩尔比表示将x与X，y与Y的关系代入y*=mx中，则有它在X-Y坐标中是一条经原点的曲线，称为吸收平衡线。当溶液很稀时，X≈0，1+（1-m）X≈0此时它在X-Y坐标中是一条直线。此表达式最常用也最有用。·X··ABCYYXY*X*相平衡关系在吸