吸收过程的相平衡关系.
吸收过程的相平衡关系.
平衡状态即到过程进行的极限。对于逆流操作的吸收塔，无论吸收塔有 多高，吸收利用量有多大，吸收尾气中溶质组成Y2的最低极限是与入塔吸收 剂组成呈平衡，即mX2；吸收液的最大组成X1不可能高于入塔气相组成Y1呈 平衡的液相组成，即不高于Y1/m（X * ）。总之，相平衡限定了被净化气体 离开吸收塔的最低组成和吸收液离开塔时的最高组成。
2.2.2亨利定律
1．亨利定律：描述互成平衡的气、液两相间组成的关系。当总压不高时， 在恒定温度下，稀溶液上方的气体溶质平衡分压与其在液相中摩尔分率成正 比。由于组成有多种表示方法，所以亨利定律有多种表达式。
2．亨利定律表达式
(1) 以p及x表示的平衡关系
当液相组成用物质的量的分数（摩尔分数）表示时，则稀溶液上方气体中 溶质的分压与其在液相中物质的量的分数（摩尔分数）之间存在如下关系， 即：
p*＝Ex
（2－1）
式中 p* — 溶质在气相中的平衡分压，kPa； x — 溶质在液相中物质的量分数；
E — 亨利系数，单位与压强单位一致。其数值随物系特性及温度而变。
(2) 以p及c表示的平衡关系
若用物质的量浓度c表示溶质在液相中的组成，则亨利定律可写成如下形
式，即： p*＝ c
（2－2）
H
式中 c — 单位体积溶液中溶质的物质的量，kmol/ m3 ；
亨利定律表达式表示的平衡关系当液相组成用物质的量的分数摩尔分数表示时则稀溶液上方气体中溶质的分压与其在液相中物质的量的分数摩尔分数之间存在如下关系即
第2节 吸收过程的相平衡关系
2.2.1气体在液体中的溶解度 1．相平衡：在一定的温度和压强下，使混合气体与一定量的吸收剂相接 触，溶质便向液相转移，直至液相中溶质达到饱和浓度为止，这种状态称为 相际动平衡，简称相平衡或平衡。
吸收过程的气液相平衡关系
VB (Y1 Y2 ) N A Za K Y Ym Za VB Y1 Y2 Z K Y a Ym N oG Y1 Y2 Ym
（3）图解积分法
适用范围：普遍适用于各种平衡关系
步骤：
N OG
dY Y2 Y Y *
Y1
i 在X--Y作标系中绘出平衡线,与操作线
Y* X m * 1 Y 1 X
Y*=mX
mX Y 1 (1 m) X
*
亨利定律是稀溶液定律,则x很小,1+（1-m）X=1则
二、相平衡与吸收的关系 1、判断过程进行方向
x=0.05 y=0.1 y*=0.94x y*=0.94×0.05=0.047 > y x*=0.1/0.94=0.106 > x x=0.1 y=0.05 y*=0.1×0.94=0.094 > y x*=0.05/0.94=0.053 < x
ii 选点,列表
iii 作Y—1/（Y-Y*）图 iv 求面积
五、吸收塔计算分析
1、等分子反向扩散
D p A1 p A2 NA RTZ
2、一组分通过另一停滞组分的扩散
DP pA1 pA2 NA RTZPBm
（三）液相中的稳定分子扩散
液相中的扩散速度远远小于气相中的扩散速度， 而且发生等分子反向扩散的机会很少，一组分通过 另一停滞组分的较多见。
' D C ' cA1 cA2 NA zcsm
二、传质机理
（一）分子扩散和菲克定律 分子扩散：在一相内部有浓度差的条件下，由于 分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。 菲克定律
J A D AB
dC A dz
化工原理8.2 相平衡关系8.2 吸收过程的相平衡关系
溶解度/[g(SO2)/1000g(H2O)]
250
200 150
0 oC 10 oC
100 50
20 oC 30 oC 40 oC
50 oC
0
20 40 60 80 100 120
pSO2/kPa
SO2在水中的溶解度
（1）总压、y一定，温度下降，在同一溶剂中，溶 质的溶解度x随之增加，有利于吸收。
101.3kPa
y
202.6kPa
x
20℃下SO2在水中的溶解度
（2）温度、y一定，总压增加，在同一溶剂中，溶 质的溶解度x随之增加，有利于吸收。
4
溶解度/[g(SO2)/1000g(H2O)]
溶解度/[g(O2)/1000g(H2O)]
0.10 0.08 0.06 0.04 0.02
0 oC
10 oC 20 oC 30 oC 40 oC 50 oC
p*=E·x
亨利系数，kPa
E值大，溶解度小，难溶气体 E值小，溶解度大，易溶气体 E影响因素：溶质、溶剂、T
T，E
p*=c/H
H 越大，溶解度越大 H ：T，H
溶解度系数，kmol/(m3·kPa)
y*=m·x
m越大，溶解度越小； m：T，m；p，m
相平衡常数，无因次
Y*=mX
X：液相摩尔比 Y：气相摩尔比
在低浓度气体吸收计算中，通常采用基准不变的摩尔 比 Y（ 或 X ）表示组成
Y
气相中溶质A的摩尔数 气相中惰气B的摩尔数
y 1 y
X
液相中溶质A的摩尔数 液相中溶剂S的摩尔数
x 1 x
以摩尔比表示组成 的相平衡关系
《化工原理》第八章 吸收
中一
Y A mX A
（8-11）
第二节 吸收过程的相平衡关系
（3）吸收平衡线 表明吸收过程中气、液相平衡关系 的图线称吸收平衡线。在吸收操作中，通常用图来表示。
图8-2吸收平衡线
第二节 吸收过程的相平衡关系
式（8-10）是用比摩尔分数表示的气液相平衡关系。 它在坐标系中是一条经原点的曲线，称为吸收平衡线，如 图8-2（a）所示；式（8-11）在图坐标系中表示为一条经 原点、斜率为m的直线。如图8-2（b）所示。 （4）相平衡在吸收过程中的应用 ①判断吸收能否进行。由于溶解平衡是吸收进行的极 限，所以，在一定温度下，吸收若能进行，则气相中溶质 的实际组成 Y A 必须大于与液相中溶质含量成平衡时的组 成 Y ，即YA Y 。若出现 YA Y 时，则过程反向进行，为 解吸操作。图8-2中的A点，为操作（实际状态）点，若A Y 点位于平衡线的上方， A Y 为吸收过程；点在平衡线上，
yB 1 yA
（3）比质量分数与比摩尔分数的换算关系
WA mA nAM A M XA A mB nB M B MB
（8-3）
第二节 吸收过程的相平衡关系
M 式中 M 、B 分别为混合物中、组分的千摩尔质量， kg/kmol 。 在计算比质量分数或比摩尔分数的数值时，通常以在 操作中不转移到另一相的组分作为组分。在吸收中，组分 是指吸收剂或惰性气，组分是指吸收质。 2．质量浓度与物质的量浓度 质量浓度是指单位体积混合物内所含物质的质量。对 于组分,有 m V （8-4） 式中 A ——混合物中组分的质量浓度，㎏/m3； V ——混合物的总体积，m3。
二、气液相平衡关系
吸收的相平衡关系，是指气液两相达到平衡时，被吸 收的组分（吸收质）在两相中的浓度关系，即吸收质在吸 收剂中的平衡溶解度。 1．气体在液体中的溶解度 在恒定的压力和温度下，用一定量的溶剂与混合气体 在一密闭容器中相接触，混合气中的溶质便向液相内转移， 而溶于液相内的溶质又会从溶剂中逸出返回气相。随着溶 质在液相中的溶解量增多，溶质返回气相的量也在逐渐增 大，直到吸收速率与解吸速率相等时，溶质在气液两相中 的浓度不再发生变化，此时气液两相达到了动平衡。平衡 p A 表示； 时溶质在气相中的分压称为平衡分压，用符号 溶质在液相中的浓度称为平衡溶解度，简称溶解度；它们 之间的关系称为相平衡关系。
吸收1-吸收概述、相平衡关系与吸收速率(3学时)
一、以(p- p*)表示的总吸收速率方程 设吸收系统服从亨利定律或平衡关系在过程 所涉及的浓度范围内为直线
c p* H
根据双膜模型，相界面上两相互成平衡
ci pi H
一、以(p- p*)表示的总吸收速率方程 由此得 整理得 由 相加得
N A k L ci c k L H pi p *
y yi NA 1/ k y
气膜阻力
1 / kG
1/ k y
一、气膜吸收速率方程
由道尔顿分压定律
p p总 y pi p总 yi
N A kG ( p pi ) kG ( p y p yi ) kG p ( y yi )
总 总 总
比较得
k y p总kG
第八章 气体吸收 8.3 吸收过程的速率关系 8.3.1 膜吸收速率方程
一、气体吸收的原理
分离物系
尾气 B(含微量A) 吸收剂 S
吸 收 塔
气体混合物
形成两相体系的方法 引入一液相（吸收剂） 传质原理 各组分在吸收剂中溶 解度不同。
原料气 A＋B
溶液 S+A
二、气体吸收的流程
气体吸收过程在吸收塔中进行。 吸收过程 逆流操作 并流操作
吸收过程：溶质溶解于吸收剂中 解吸过程：溶质从溶液中释放出 吸收
对混合气体中的其它组分溶解度甚微。
挥发度 吸收剂的蒸汽压要低，即挥发度要小。
黏度
其它
吸收剂在操作温度下的黏度要低。 无毒、无腐蚀、不易燃易爆、不发泡、冰 点低、价廉易得，且化学性质稳定。
第八章 气体吸收
8.1 吸收过程概述 8.2 吸收过程的相平衡关系 8.2.1 气体在液体中的溶解度
为什么要研究气液相平衡？
分离工程习题完整答案
第一部分 填空题非常全的一份复习题， 各个方面都到了。
1. 分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（混合过程）的逆过程。
2. 衡量分离的程度用（分离因子）表示，处于相平衡状态的分离程度是（固有分离因子）。
3. 分离过程是（混合过程）的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。
4. 工业上常用（分离因子）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（理想分离因子）。
5. 固有分离因子是根据（气液相平衡）来计算的。
它与实际分离因子的差别用（板效率来表示。
6. 汽液相平衡是处理（汽液传质分离）过程的基础。
相平衡的条件是（所有相中温度压力相等，每一组分的化学位相等）。
7. 当混合物在一定的温度、压力下，满足（1,1 ∑∑iK i z i z i K ）条件即处于两相区，可通过（物料平衡和相平衡）计算求出其平衡汽液相组成。
8. 萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。
9. 最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热（小）的组分增加。
10. 吸收因子为（ A=L/KV ），其值可反应吸收过程的（难易程度）。
11. 对一个具有四块板的吸收塔，总吸收量的80%是在（塔顶釜两块板 ）合成的。
12. 吸收剂的再生常采用的是（用蒸汽或惰性气体的蒸出塔），（用再沸器的蒸出塔），（用蒸馏塔）。
13. 精馏塔计算中每块板由于（组成）改变而引起的温度变化，可用（泡露点方程）确定。
14. 用于吸收过程的相平衡关系可表示为（ L = A V ）。
15. 多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（设计）型计算和（操作）型计算。
16. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。
17. 吸收过程在塔釜的（i N x i K iN y ,,1≥+ ），它决定了吸收液的（该组分的最大浓度）。
18. 吸收过程在塔顶的限度为（ix i K i y ,0,1≤ ），它决定了吸收剂中（自身挟带）。
19. ？限度为（吸收的相平衡表达式为（L = A V ），在（温度降低、压力升高）操作下有利于吸收，吸收操作的限度是（i N x i K iN y ,,1≥+，ix i K i y ,0,1≤ ）。
9.2 吸收过程的相平衡关系
第二节 吸收过程的相平衡关系
气、液相浓度(y,x)处于平衡线上(K点)： 液相浓度(y,x)处于平衡线上(K点 (y,x)处于平衡线上(K
y ye y ye=f(x) K
o
xe x
x
结论：若系统气、液相浓度(y,x)处于平衡线上， (y,x)处于平衡线上 结论：若系统气、液相浓度(y,x)处于平衡线上，则体 系从宏观上讲将不会发生相际间的传质， 系从宏观上讲将不会发生相际间的传质 ， 即系统处于平衡 状态。 状态。
Y y= 1+ Y
X x= 1+ X
ye = mx
Ye X =m 1 + Ye 1+ X
第二节 吸收过程的相平衡关系
即 mX Ye = 1 + (1 − m) X
溶质在液相中的摩尔比浓度； X —— 溶质在液相中的摩尔比浓度； Ye —— 与X呈平衡的气相中溶质的摩尔比浓度； 呈平衡的气相中溶质的摩尔比浓度； 当m趋近1或当X很小时 趋近1或当X
Ye = mX
摩尔比浓度表示的 亨利定律
第二节 吸收过程的相平衡关系
例题1 例题 20℃ 1atm下，浓度为0.02（摩尔分数）的稀氨水在20℃时氨 atm下 浓度为0 02（摩尔分数）的稀氨水在20 的平衡分压为1 666kPa，其相平衡关系服从亨利定律， 的平衡分压为1.666kPa，其相平衡关系服从亨利定律，氨水 kPa 密度可近似取1000kg/m 密度可近似取1000kg/m3。求：E、 m 、 H 。 1000
—— 亨利定律
式中： 溶质在气相中的平衡分压，kPa； 式中： pe —— 溶质在气相中的平衡分压，kPa； —— 亨利系数，kPa。 亨利系数，kPa。 —— 溶质在液相中的摩尔分数； 溶质在液相中的摩尔分数；
吸收过程的相平衡关系
1.1 气体在液体中的溶解度 F c 2
吸收过程: F=3－2+2=3 溶解度= f (T、P、气相组成) T、P=Const，溶解度= f (气相组成) 但P<0.5 MPa时，可认为溶解度只取决于分压， 与总压无关 溶解度可通过实验测定，结果绘成溶解度曲线。
4
1.1 气体在液体中的溶解度
化工原理
吸收过程的相平衡关系
1.1 气体在液体中的溶解度 1.2 亨利定律
2
吸收过程的相平衡关系
相际动平衡，简称相平衡 平衡(饱和)分压：相平衡时气相中的溶质分压；
相平衡时液相中的溶质浓度称平衡浓度(溶解度）。
F p ห้องสมุดไป่ตู้*
F > 0 ，吸收 F < 0 ，解吸 F = 0 ，相平衡，传质停止 根据相平衡关系可以判断传质过程的方向与极限
p*
Ex
E
cV
cV
V
cVM
A
E
cM S
c(M S M A)
EcM S
c H
MS
H
EM s
ρ——溶液密度，很稀的溶液可取纯溶剂密度ρs
8
1.2 亨利定律
3. y* mx
m：相平衡常数，无因次
与p* Ex比较，m E
P （1）m大，溶解度小，难溶气体 （2）物系一定，T↑，m↑；P↑，m↓。
气液两相浓度表示方法不同，亨利定律形式不同。
1. p* Ex E——亨利系数，单位随压强而变
E由实验测定 E反映溶解度大小。E大，溶解度小，难溶气体 物系一定，T↑，E↑
7
1.2 亨利定律
2. p* c H
H——溶解度系数，kmol/（m3·kPa）
化工试题三
第三章 吸 收1. 学习要点提示吸收依据气体混合物中各组分在同一种溶剂中的溶解度差异实现分离的目的，它被广泛应用于气体混合物的分离。
1.1 吸收过程的相平衡关系 1.1.1 相平衡关系表示当总压P 、温度T 一定时，相平衡关系为 p A *= f (x A ) 。
在总压不高和温度一定的稀溶液体系，平衡关系可以用亨利定律表示（1） p A *= E (x A ) （3-1）（2）H c p AA =* （3-2）（3） y A * = mx A （3-3） 或 Y A * ≈ mX A（3-3a ）其中 剂剂EM H ρ=（3-4）P Em =（3-5）亨利系数E 和解度系数H 是温度、溶质和溶剂的函数。
大多数物系，E 值随温度上升而增大，气体溶解度减少。
在同一种溶剂中，难溶气体的E 值很大，溶解度很小；而易溶气体的E 值则很小，溶解度很大。
但H 随温度的升高而降低，易溶气体H 值较大，难溶气体H 值较小。
相平衡常数m 与温度、压力和物系有关。
当物系一定时，若温度降低或总压升高，则m 值变小，液相溶质的浓度x A 增加，有利于吸收操作。
提示：由于气、液相组成可以有多种表示方法，因此亨利定律有上列多种表达式，使用中以方便为原则。
通常实验测定采用式（3-1），吸收计算较多用式（3-3）或式（3-3a ）。
1.1.2 相平衡关系的应用 （1）判断过程进行的方向Y A > Y A * 或 X A < X A * 为吸收过程； Y A = Y A * 或 X A = X A * 两相互呈平衡； Y A < Y A * 或 X A > X A * 为解吸过程；（2）确定过程推动力吸收过程推动力——以某一相的实际组成与平衡组成的偏离程度表示。
以气相组成差表示为：（Y A - Y A *） 以液相组成差表示为：（X A *- X A ）（3）指明过程进行的极限——达平衡状态若为逆流吸收过程，且在操作条件下相平衡关系为 Y A * = mX A ，即使塔高无穷高出塔气体浓度的最低值为：Y A ,2,min = mX A ,2出塔液体浓度的最高值为：m Y X A A 1,max ,1,=提示：对于无穷高的吸收塔，平衡状态出现在塔顶或是塔底，取决于相平衡常数和液气比的相对大小。
6.1吸收过程概述与气液平衡关系
p∗ = Ex
(1)
E — 亨利系数，kPa。
易溶气体E小，难溶气体 E大。 溶解度 ～ 亨利系数
东南大学环境工程系《化工原理》课件
(2) p ～c关系
若溶质在气、液相中的组成以分压p 、
摩尔浓度c表示，
p∗ = c
(2)
H
H — 溶解度系。 溶解度 ～ 溶解度系数
表示气、液相组成，计算很不方便。
¾ 混合气体（液体）中，惰性组分（溶剂）摩尔 数不变——引入以惰性组分（溶剂）为基准的 摩尔比来表示气、液相的组成。
摩尔比的定义：
X
=
液相中溶质的摩尔数＝ x 液相中溶剂的摩尔数 1 − x
Y
=
气相中溶质的摩尔数 ＝ y 气相中惰性组分的摩尔数 1 − y
东南大学环境工程系《化工原理》课件
东南大学环境工程系《化工原理》课件
不发泡、冰点低、价廉易得，且化学性质稳定。
二、吸收过程的气液平衡关系
1. 气体在液体中的溶解度 ¾ 溶解度：指气体在液体中的饱和浓度。
一定T、p下，用一定量的吸收剂与混合气体 接触，气相中的溶质便向液相溶剂中转移，直 至液相中溶质组成达到饱和为止。 ¾ 溶解度曲线
由溶解度曲线看出：
① 在同一溶剂（水）中，相同的温度和溶质分压 下，不同气体的溶解度差别很大：氨在水中的 溶解度最大，氧最小。这表明：氨易溶于水， 氧难溶于水，而二氧化硫居中。
亨利定律表达式各系数之间的关系：
E～H关系： H = ρ
(7)
EM S
E～m关系： m = E
(8)
P
H～m关系：
H= ρ 1
PM S m
(9)
三、用气液平衡关系分析吸收过程
吸收过程的相平衡关系
吸收过程的相平衡关系
1. 亨利定律表达式
当总压不太高（小于500kPa）时，一定温度下稀溶液上方溶质
的平衡分压与该溶质在液相中的摩尔分数成正比，其比例系数称为
亨利系数。即
pA*=Ex
（7-1）
式中pA*——溶质在气相中的平衡分压，kPa
x——溶质在液相中的摩尔分数；
E——亨利系数，kPa
式(7-1)称为亨利定律。亨利系数E值由实验测定，它与物系、
操作温度等因素有关。常见物系的E值可由有关手册查出。表7-1列
出某些气体水溶液的亨利系数。
吸收过程的相平衡关系
吸收过程的相平衡关系
吸收过程的相平衡关系
亨利系数E的大小表示气体在液体中溶 解的难易程度，在一定温度下，易溶气体E 值小，难溶气体的E值大。当物系一定时， E随温度而变化。一般来说E值随温度升高 而增大，这说明气体的溶解度随温度升高 而减小。压力对E值的影响很小，一般不予 考虑。
吸收过程的相平衡关系
（2）对同一溶质，在相同的气相分压下，温度下降，溶解度
大幅度提高。例如，二氧化硫在温度为0℃，分压为60kPa时，
1000kg
148kg。因此，降低吸收温度，有利于
吸收过程的进行，所以吸收剂常常经冷却后进入吸收塔。
（3）对于同一种溶质，在一定的温度下，气相分压越大，溶 解度越大,如二氧化硫在0℃，分压为100kPa时，1000kg水中的溶 解量为230kg。因此，增加溶质在气相中的分压，将有利于吸收， 故吸收操作通常在加压条件下进行。
吸收过程的相平衡关系
气体在液体中的溶解度与物系的种类、操 作温度、操作压力有关，通常由实验测定。由 实验结果绘成的曲线称为溶解度曲线，气体在 液体中的溶解度曲线可从有关书籍、手册中查 得。图7－1、图7－2和图7－3分别表示了在 总压不高时氨、二氧化硫和氧在水中的溶解度 曲线（以温度为参数）。
化工分离过程题库(超全版本)
分离工程试题库目录第一部分填空题 0第二部分选择题 (3)第三部分简答题 (7)第四部分计算题 (9)第一部分填空题1. 传质分离可分为和。
2 分离过程常见的开发方法有和。
3．相平衡关系的表示方法有、、。
4．精馏的数学模型有、、、。
5．产生恒沸物的原因是，二元恒沸物的判别式为。
6．在萃取精馏中，为使分离效果较好，所选溶剂与塔顶产品形成，与塔釜产品形成，常用的方法是。
7．常用的解吸方法有、、。
8．与物理吸收相比较，化学吸收平衡分压，推动力，溶解度，传质系数。
9．解吸操作中，解吸因数S 解吸分率β，解吸操作方能进行，当S增加时，β，理论板数。
10．在液流主体进行缓慢化学反应的吸收过程，传质速率由决定。
11. 衡量分离的程度用表示，处于相平衡状态的分离程度是。
12. 汽液相平衡是处理过程的基础，相平衡的条件是。
13. 当混合物在一定的温度、压力下，满足条件即处于两相区，可通过计算求出其平衡汽液相组成。
14.萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设。
15. 最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热的组分增加。
16．吸收因子为，其值可反应吸收过程的。
17. 吸收剂的再生常采用的是，，。
18. 精馏塔计算中每块板由于改变而引起的温度变化，可用确定。
19. 用于吸收过程的相平衡关系可表示为。
20. 多组分精馏根据指定设计变量不同可分为型计算和型计算。
21. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为。
22. 吸收的相平衡表达式为，在操作下有利于吸收，吸收操作的限度是。
23. 解吸收因子定义为，由于吸收过程的相平衡关系为。
24. 精馏有个关键组分，这是由于的缘故25. 采用液相进料的萃取精馏时，要使萃取剂的浓度在全塔内为一恒定值，所以在进料。
26.原溶液为非理想型较强的物系，则加入萃取剂起作用。
27.提高萃取剂的选择性，可萃取剂的浓度。
28.在多组分精馏计算中为了给严格计算提供初值，通常用或方法进行物料预分布。
29.通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的，为表示塔实际传质效率的大小，则用加以考虑。
6-2 吸收过程的气液相平衡关系
温度升高，E增大，H减小；易溶气体 E值小，H值大。 表 6-7 常见气体水溶液的亨利系数E 亨利系数与溶解度系数之间的关系？
p*A
py
* A
ExA
y
* A
E p
xA
mx A
或x*
y/m
相平衡常数
y Y 1Y
x X 1 X
ห้องสมุดไป่ตู้
Y* 1Y*
mX 1 X
Y * mX 1 (1 m)X
若 m =1或稀溶液，XA很小，则
若 X < X*，吸收过程 若 X = X*，平衡过程 若 X > X*，解吸过程
A（X,Y）
E
Y
气 相 推 动 力
Y*
液相推动力
o
X
X*
传质的方向判断
平衡线上方的状态点发生吸收；在平衡线下方各状 态点放生解吸；位于平衡线上的点则处于平衡状态。
2、相际传质的推动力 吸收
y - y*> 0 [ y – x不是传质推动力，因为不同相]
理想气体混合物中溶质A的含量为0.06（体 积分数），与溶质A含量为0.012（摩尔比） 的水溶液相接触，此系统的平衡关系为 Y*=2.52X。判断传质进行的方向；计算过 程的传质推动力。
练习：在总压1200kPa、温度303K下，含
CO25%（体积分数）的气体与含CO2为1.0g/L 的水溶液相遇，问：会发生吸收还是脱吸？以
分压差表示的推动力有多大？若要改变其传质
方向可采取哪些措施？pA pyA 1200 0.05 60kPa
p*A
Ex
188000 1/ 44 1000 / 18
76.9kPa
p
* A
pA
相平衡关系在吸收过程中的应用
相平衡关系在吸收过程中的应用一、1.1,1.2大家都知道，相平衡关系是指在溶液中，各种物质之间的浓度比例关系。
这种关系对于我们的生活和工作都有着重要的影响。
而在吸收过程中，相平衡关系更是起到了至关重要的作用。
那么，相平衡关系在吸收过程中具体是如何应用的呢？接下来，我将从理论和实践两个方面来详细阐述。
我们来看一下理论方面的内容。
在吸收过程中，相平衡关系的建立是非常重要的。
因为只有建立了相平衡关系，我们才能更好地了解物质之间的相互作用，从而预测物质在吸收过程中的行为。
而相平衡关系的建立，主要依赖于物质的化学性质和物理性质。
通过分析这些性质，我们可以得出物质之间的相互作用规律，从而建立起相平衡关系。
接下来，我们来看一下实践方面的内容。
在实际操作中，相平衡关系的建立和应用也是非常关键的。
比如在化工生产过程中，我们需要根据原料的成分和反应条件，预测产物的组成和性质。
这就需要我们根据相平衡关系，计算出反应过程中各种物质的浓度变化，从而得出产物的组成和性质。
同样，在环境保护领域，我们也需要根据相平衡关系，预测污染物在环境中的迁移和转化过程。
这对于我们制定有效的环保政策和措施具有重要意义。
二、2.1,2.2,2.3那么，相平衡关系在吸收过程中具体是如何应用的呢？我们可以从以下几个方面来详细阐述：1. 溶质的选择性吸附在吸收过程中，溶质的选择性吸附是一个非常重要的现象。
这是因为不同的溶质具有不同的吸附性能，它们在吸附过程中会受到相平衡关系的影响。
例如，一些有机物在吸附过程中会表现出酸性或碱性的特点，这就是因为它们与吸附剂之间的相互作用符合相应的酸碱平衡关系。
因此，通过研究溶质的选择性吸附过程，我们可以更好地了解相平衡关系在吸收过程中的应用。
2. 溶剂的选择性溶解除了溶质的选择性吸附外，溶剂的选择性溶解也是一个非常重要的现象。
这是因为不同的溶剂具有不同的溶解性能，它们在溶解过程中会受到相平衡关系的影响。
例如，一些有机物在溶解过程中会表现出极性或非极性的特点，这就是因为它们与溶剂之间的相互作用符合相应的极性或非极性平衡关系。
相平衡关系在吸收过程中的应用
相平衡关系在吸收过程中的应用1. 认识相平衡关系大家好，今天我们来聊聊一个听起来可能有点复杂但其实非常有趣的概念——相平衡关系。
这说白了就是研究不同物质在不同状态下怎么平衡。
就像你吃一碗面，面条、汤、蔬菜这些东西都是在一个碗里“相互平衡”的。
你不能让面条多到溢出来，汤却只剩下一点点，对吧？这就是相平衡。
生活中处处都有这种平衡的影子，比如你煮粥的时候，水和米的比例得恰到好处，太多了粥会稀，太少了粥会干，调料也是如此。
2. 吸收过程的基本概念吸收过程就像是你在喝一杯水。
水分子被你的身体“吸收”，这就是一个过程。
在化学和环境工程中，吸收过程尤其重要，它帮助我们从气体或液体中去除某些成分。
比如说，空气中的污染物通过某种物质“吸收”掉，这样空气就会变得更干净了。
2.1 吸收过程中的相平衡那么，相平衡关系在吸收过程中有什么用呢？首先，想象一下你在厨房里做饭，油烟机是你最好的帮手。
它通过“吸收”空气中的油烟，让厨房不再油腻。
这里的“相”就是空气和油烟，油烟机的作用就是让这两个物质的比例变得平衡。
吸收的效率就依赖于这个平衡关系的调整。
换句话说，如果油烟机的“吸力”不够大，油烟就会在空气中“游荡”，导致厨房还是一团糟。
2.2 平衡的调整与优化在吸收过程中，我们通常需要对平衡关系进行调整和优化。
比如，在工业应用中，我们会用到专门的材料和技术来提高吸收效率。
这就好比你去健身房，找教练定制一个适合自己的训练计划一样。
不同的材料和方法可以帮助我们更好地达到平衡，让吸收过程更有效。
如果吸收的效率不高，就像你的训练计划不够科学，最后可能效果也不会太理想。
3. 实际应用中的例子让我们看看几个实际生活中的例子，帮助我们更好地理解相平衡关系在吸收过程中的应用。
3.1 空气净化你肯定听说过空气净化器吧？它就是利用相平衡关系来改善空气质量的好帮手。
空气净化器通过不同的滤网来“吸收”空气中的污染物，比如灰尘、花粉、烟雾等等。
滤网的选择和设置就像是调配一锅美味的汤，需要根据不同的污染物来找到最合适的“调料比例”。
相平衡关系在吸收过程中的应用
相平衡关系在吸收过程中的应用1. 引言：揭秘吸收过程的奥秘吸收过程听起来可能有点儿复杂，但其实我们在生活中随处可见。
想象一下你在厨房里做饭，煮水时，水蒸气在锅盖上凝结成水珠，这就是一个简单的吸收过程。
现在，如果我们把这个现象放大来看，它其实涉及到一个叫做“相平衡关系”的概念。
听起来是不是有点儿像物理课上学到的东西？别担心，我们会把它说得简单明了。
相平衡关系其实就是不同相（比如液体和气体）之间相互作用的平衡状态，就像是两个人在谈判桌上，最后达成了一致意见一样。
1.1 相平衡的基本概念在物理学中，相平衡指的是在某一条件下，物质的不同状态（液体、气体等）之间的稳定平衡。
举个例子，如果你把水放在一个密封的容器里，水蒸气会逐渐增加，但最终它会达到一个稳定的状态，水蒸气和液体水的量保持不变，这就是相平衡。
通俗点说，就像你和朋友玩游戏，双方都有自己的策略，最后达到了一种“谁也不让谁”的平衡状态。
1.2 吸收过程中的相平衡说到吸收过程，其实就是物质从一个相态转变到另一个相态的过程。
比如，当一块布吸水时，水分子从空气中进入布料，这就涉及到气体（空气中的水蒸气）和液体（布料中的水）之间的相平衡。
在这个过程中，布料和空气之间的“博弈”决定了水分子会以多快的速度进入布料。
想象一下，一场“水分子”与“布料”之间的比赛，最终达成了平衡。
这个过程看似简单，其实内里蕴藏着复杂的物理规律，就像一场看似简单的棋局，其实每一步都经过精心计算。
2. 实际应用：相平衡的魔法2.1 工业中的应用在工业生产中，相平衡关系被用得非常广泛。
比如在化学工程中，我们常常需要将某些气体从液体中分离出来，这时候就要精确控制温度和压力，以保持相平衡。
想象一下，你在厨房里做泡菜，泡菜的味道和水分都受环境影响，调好“配方”才能得到最好的结果。
在工业生产中也是一样，调节环境条件以达到最佳的相平衡，从而确保生产过程顺利进行。
2.2 环境保护中的作用相平衡关系还在环境保护中发挥了重要作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第2节吸收过程的相平衡关系
2.2.1气体在液体中的溶解度
1．相平衡
在一定的温度和压强下，使混合气体与一定量的吸收剂相接触，溶质便向液相转移，直至液相中溶质达到饱和浓度为止，这种状态称为相际动平衡，简称相平衡或平衡。
2．饱和分压
平衡状态下气相中的溶质分压称为平衡分压或饱和分压。
3．饱和浓度（溶解度）
液相中的溶质浓度称为平衡浓度或饱和浓度，也即气体在液体中的溶解度。
溶解度表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度，习惯上用单位质量（或体积）的液体中所含溶质的质量来表示。
4．溶解度曲线
气液相平衡关系用二维坐标绘成的关系曲线称为溶解度曲线。
气体的溶解度通过实验测定。
图2－2图2－3及图2－4分别示出常压下氨、二氧化硫和氧在水中的溶解度与其在气相的分压之间的关系（以温度为参数）。
图中的关系线称为溶解度曲线。
由图可看出：
(1) 在同一溶剂（水）中，不同气体的溶解度有很大差异。
例如，当温度为20℃、气相中溶质分压为20kPa时，每1000kg水中所能溶解的氨、二氧化硫和氧的质量分别为170kg、22kg和0.009kg。
这表明氨易溶于水，氧难溶于水，而二氧化硫居中。
(2) 同一溶质在相同的温度下，随着气体分压的提高，在液相中的溶解度加大。
例如在10℃时，当氨在气相中的分压分别为40kPa和100kPa时，每1000kg 水中溶解氧的质量分别为395kg和680kg。
(3) 同一溶质在相同的气相分压下，溶解度随温度降低而加大。
例如，当氨的分压为60kPa时，温度从40℃降至10℃，每1000kg水中溶解的氨从220kg 增加至515kg。
由溶解度曲线所显示的共同规律可知：加压和降温可以提高气体的溶解度，对吸收操作有利；反之，升温和减压对脱吸操作有利。
2.2.2亨利定律
1．亨利定律：描述互成平衡的气、液两相间组成的关系。
当总压不高时，在恒定温度下，稀溶液上方的气体溶质平衡分压与其在液相中摩尔分率成正比。
由于组成有多种表示方法，所以亨利定律有多种表达式。
2．亨利定律表达式
(1) 以p及x表示的平衡关系
当液相组成用物质的量的分数（摩尔分数）表示时，则稀溶液上方气体中溶质的分压与其在液相中物质的量的分数（摩尔分数）之间存在如下关系，即：p*＝Ex （2－1）
式中p* —溶质在气相中的平衡分压，kPa；
x —溶质在液相中物质的量分数；
E —亨利系数，单位与压强单位一致。
其数值随物系特性及温度而变。
(2) 以p及c表示的平衡关系
若用物质的量浓度c 表示溶质在液相中的组成，则亨利定律可写成如下形
式，即： p*＝H c
（2－2）
式中 c — 单位体积溶液中溶质的物质的量，3
/m kmol ；
H — 溶解度系数，)/(3kPa m kmol ⋅。
溶解度系数的数值随物系而变，同时也是温度的函数。
对一定的溶质和溶剂，H 值随温度升高而减小。
易溶气体有很大的H 值，难溶气体的H 值很小。
对于稀溶液，H 值可由下式近似估算，即：
H ＝EMs ρ
（2－3）
式中 ρ — 溶液的密度，kg ／m 3；
Ms — 溶剂的摩尔质量。
(3) 以y 与x 表示平衡关系
若溶质在气相与液相中的组成分别用物质的量的分数y 与x 表示，亨利定律又可写成如下形式： y*＝mx （2－4）
式中 y —与液相成平衡的气相中溶质物质的量的分数；
m —相平衡常数，又称为分配系数，无因次。
式2－4可由式2－1两边除以系统的总压P 得到，即：
x P E P P y ==*
P E
m = (4) 以X 及Y 表示平衡关系
在吸收计算中，为方便起见，常采用物质的量之比Y 与X 分别表示气、液
两相的组成。
物质的量之比定义为：
X=液相中溶质的物质的量／液相中溶剂的物质的量＝x x
-1 （2－6）
Y=气相中溶质的物质的量／气相中惰性组分物质的量＝y y
-1 （2－7） 由上式二可得：
)1(X X x += （2－6a ）
)1Y Y y += （2－7a ）当溶液很稀时，式2－4又可近似表示为： Y*＝mX （2－8）
式2－8表明，当液相中溶质含量足够低时，平衡关系在X-Y 坐标图中也可近似的表示成一条通过原点的直线，其斜率为m 。
亨利定律的各种表达式既可由液相组成计算平衡的气相组成，也可反过来根据气相组成来计算平衡的液相组成，因此，前述的亨利定律各种表达式可分别改写如下。
x*＝p/E （2－1a ）
c*＝H/p （2－2a ）
x*=y/m （2－3a ）
X*=Y/m （2－4a ）
2.2.3相平衡关系在吸收操作中的应用
相平衡关系在吸收操作中有下面几项应用。
1．选择吸收剂和确定适宜的操作条件
性能优良的吸收剂和适宜的操作条件综合体现在相平衡常数m 值上。
溶剂对溶质的溶解度大，加压和降温均可使m 值降低，有利于吸收操作。
2．判断过程进行方向
根据气、液两相的实际组成与相应条件下平衡组成的比较，可判断过程进行的方向。
若气相的实际组成Y 大于与液相呈平衡关系的组成Y*（＝mX ），则为吸收过程；反之，若Y*>Y ，则为脱吸过程：Y=Y*，系统处于相际平衡状态。
3．计算过程推动力
气相或液相的实际组成与相应条件下的平衡组成的差值表示传质的推动力。
对于吸收过程，传质的推动力为*Y Y -或X X -*。
4．确定过程进行的极限
平衡状态即到过程进行的极限。
对于逆流操作的吸收塔，无论吸收塔有多高，吸收利用量有多大，吸收尾气中溶质组成Y 2的最低极限是与入塔吸收剂组成呈平衡，即mX 2；吸收液的最大组成X 1不可能高于入塔气相组成Y 1呈平衡的液相组成，即不高于Y 1/m 。
总之，相平衡限定了被净化气体离开吸收塔的最低组成和吸收液离开塔时的最高组成。
相平衡关系在吸收操作中的应用在Y －X 坐标图上表达更为清晰，如图2－5。
气相组成在平衡线上方（点A 1），进行吸收过程；气相组成在平衡线下方（点A 2），则为脱吸操作。
吸收过程的推动力为Y 1－Y*或X 1*－Xc ，脱吸的推动力为
Y*－Y或Xc－Xc*。
吸收液的最高组成为X1*；尾气的最低组成为Y2*。