化工基础第五章吸收ppt课件.ppt

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1、第五章吸收吸收操作——利用组成混合气体各组分在溶剂中溶解度不同，来分离气体混合物的操作，称为吸收操作。在吸收过程中，吸收所用的溶剂称为吸收剂；被吸收剂吸收溶解的组分称为吸收质；不被吸收的组分称为惰性组分或载体；吸收了溶质后的溶液则称为吸收液。§1化工生产中的吸收操作1-1吸收操作的类型吸收的工业应用（1）分离混合气体。是最主要的应用。（2）气体净化。例如某厂放空气体中含有有毒有害气体A，不符合环境保护的排放标准，则选用合适溶剂将有害气体吸收，使该厂放空气体达到排放标准。（3）制备液体产品。例如用水吸收氯化氢气体制备盐酸，用93%硫酸吸

2、收SO3制备硫酸等等。采用吸收剂再生的连续吸收装置吸收操作是在吸收设备中进行的。吸收可分为物理吸收和化学吸收物理吸收所能达到的最大程度取决于在吸收条件下气体在液体中的平衡溶解度，吸收速率则主要取决于组分从气相转移到液相的扩散速度。化学吸收，吸收的速率除与扩散速率有关外，有时还与化学反应的速率有关，而吸收的极限同时取决于气液相的平衡关系和其化学反应的平衡关系。1-1吸收分类重点是低浓度气体混合物的单组分等温物理吸收。吸收过程的气、液接触方式1-2吸收操作吸收操作流程通常的吸收过程都采用逆流操作，即液体从上到下，气体从塔底通入，这样可以保证

3、全塔的平均推动力最大，与传热时两流体以逆流流动的平均温度差最大的原理相同。吸收操作效率高的条件：1．选择合适的吸收剂；2．提供适宜的传质设备；3．吸收剂的再生。1-3吸收剂的选择1．溶解度对溶质组分有较大的溶解度；2．选择性对溶质组分有良好的选择性，即对其它组分基本不吸收或吸收甚微；3．挥发性应不易挥发；4．黏性黏度要低；5．其它无毒、无腐蚀性、不易燃烧、不发泡、价廉易得，并具有化学稳定性等要求。溶解度即在温度T，总压P和气、液相组成共四个变量中，有三个自变量，另一个是它们的函数：§2气液相平衡关系气液平衡时，溶质在单位液体体积或质量中

4、的溶解度称为平衡溶解度，而溶质在气相中的分压则称为平衡分压或饱和分压。在平衡状态下，溶质组分在两相中的浓度服从相平衡关系。物质量比的定义为：液相：气相：式中：YA，XA——平衡状态时，溶质A在气相、液相中的物质的量的比；yA，xA——平衡状态时溶质A在气相中、液相中的摩尔分数；p*A——溶质A在气相中的平衡分压；cA——平衡状态下溶质A在液相中的物质的量浓度。物质的量比与摩尔数之间的关系：若固定温度、压力不变，测得某动平衡下，溶液上方氨的分压为p1，此时溶于水的氨的浓度为x1；再改变浓度为x2，测得上方氨分压为p2；……依次类推，改变

5、氨的浓度为xn，测得溶液上方氨的分压为pn，如图所示。将这n个点，标绘在图上，即得在一定温度、压力下的溶解度曲线。2-1溶解度曲线说明：(1)不同气体的溶解度差异很大(2)对于稀溶液，有E取决于物系的特性及物系的温度，通常由实验测定。可从有关手册中查得。E越大，表明溶解度越小，越难溶。E随温度变化而变化，一般地，T，E。2-2亨利定律对于非理想溶液，在低浓度下，服从亨利定律。由图看出，OD是平衡曲线，但在x=0～0.10的这一段，可以写成亨利定律的表达式。p*A为溶质A在气相中的平衡分压；E称为亨利系数；xA为溶质在溶液中所占的摩尔

6、分率。亨利定律还可写成：比例系数H愈大，表明同样分压下的溶解度愈大。H可称为溶解度系数，cA为单位体积溶液中溶质A的物质的量浓度［mol·m-3］。亨利定律最常用的是下列形式：m为相平衡常数（亦称亨利常数），量纲为1。m是温度与压强的函数，易溶气体m值小；难溶气体m值大。亨利定律的其他形式：E越大，表明溶解度越小，E随温度变化而变化，T，E。m越大，表明溶解度越小，m随温度变化而变化，T，m，P，m。亨利系数之间的关系若以比摩尔分数表示吸收质在气、液两相的浓度，则：代入：得：对于稀溶液，有：例1总压为101.325k

7、Pa、温度为20℃时，1000kg水中溶解15kgNH3，此时溶液上方气相中NH3的平衡分压为2.266kPa。试求此时之溶解度系数H、亨利系数E、相平衡常数m。例2在20℃及101.325kPa下CO2与空气的混合物缓慢地沿Na2CO3溶液液面流过，空气不溶于Na2CO3溶液。CO2透过厚1mm的静止空气层扩散到Na2CO3溶液中。气体中CO2的摩尔分数为0.2。在Na2CO3溶液面上，CO2被迅速吸收，故相界面上CO2的浓度极小，可忽略不计。CO2在空气中20℃时的扩散系数D为0.18cm2/s。问CO2的扩散速率是多少？2-3相平

8、衡与吸收过程的关系1.用相平衡判断过程进行的方向吸收过程：如A1点，在平衡线的上方，yA>yA*，溶质应从气相到液相。解吸过程：如A2点，在平衡线的下方，yA*>yA，溶质应从液相到气相。2．用相平衡确定过