8-1-气液相平衡、扩散及相际传质PPT课件

生从气相到液相的传质，即吸收过程。
2021/3/1014ຫໍສະໝຸດ 若气、液相浓度(y,x)在
平衡线下方(Q点)：
y
相对于液相浓度 x 而言， ye
气相浓度为欠饱和
(y<ye)，溶质 A 由液相
向气相转移。
y
相对于气相浓度而言，
实际液相浓度过饱和
o
(x>xe)，故液相有解吸
溶质 A 的能力。
y=f(x)
解吸溶质
0
( x=xe) ， 故 液 相 不 释 放 或吸收溶质 A。
y=f(x) R
xe x x
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，即系统处于平衡 状态。
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思考题：如图，1atm，20℃稀氨水相平衡方程，ye= 0.94x 试判断过程进行的方向
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（2）亨利定律中三个常数之间的相互转换
pe
Expe P
EPxye
Ex P
ye mx
pe
Expe
ECCMpe
EC CM
pe HC
以1m3溶液计算
CM
m
Mm
s
Ms
mE P
H E CM
H EM s s
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（3）亨利定理的讨论 a、温度影响：压力一定，低温有利于吸收； P4，图8-3
Q
解吸溶质
xe
xx
结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线下方，则体系将发 生从液相到气相的传质，即解吸过程。
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若气、液相浓度(y,x)处
于平衡线上(R点)：
y
相对于液相浓度 x 而言 气相浓度为平衡浓度
yye
(y=ye)，溶质 A 不发生 转移。
相对于气相浓度而言液
相浓度为平衡浓度
填料吸收塔—微分接触式
板式塔—级式接触
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4、物理吸收和化学吸收 物理吸收： 一般气体在溶剂中的溶解度不高。
化学吸收： 利用化学反应而实现吸收的操作
K2CO3 + H2O + CO2
2KHCO3 反应速率快，吸收 率大，有可逆性
CO2 + 2NaOH + H2O ===Na2CO3 5、吸收操作的经济性
化工原理
下册 张淮浩 主讲
扬州大学化学化工学院
二零一零年一月
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目录
第八章 气体吸收（12） 第九章 液体精馏（16） 第十章 气液传质设备（3） 第十一章 液液萃取（7） 第十二章 其它传质分离方法（0） 第十三章 热、质同时传递的过程（0） 第十四章 固体干燥（10）
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第八章 气体吸收
第一节 概述 第二节 气液相平衡 第三节 扩散和相际传质 第四节 低含量气体吸收 第五节 高含量气体吸收 第六节 化学吸收
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第一节 概述
一、吸收过程
目的：分离气体 依据：溶解度差异
应用： （1）制取液体产品，如三酸制备。 （2）回收有价值的物质，如煤气中取苯。 （3）除去有害成分以净化气体：环保中废气治理 。
E、m、H的数值越小，溶质的溶解度越大
t↓
E ↓、H ↓、m ↓
x↑
b、压力影响： 在总压不太高（5atm或0.5MPa） E或H仅与温度有关，与总压P无关 E = f（t） H = f（t） m除与温度有关外，还与总压 P 有关
温度一定，高压有利于吸收
总压P↑则分压Pe↑ ，根据 Pe =Ex 可看出 x↑
y=0.1 、 x=0.05均为气液相实际浓度,
与 x=0.05 液相相平衡的气相浓度为：
x=0.05 y=0.1
ye=0.94×0.05 = 0.047, 可见实际气相浓度y > 平衡气相浓度ye。 因此,两相接触时将有部分氨自气相
总压P↑分压Pe↑ ，ye不变，根据 ye = mx可看出 x↑
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y mx E x P6、图8-5 P
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p ,kPa e
100
90
80
O2
T =273K
70
60
50
40
30
20
10
NH3
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
10n c , kmol/m3 A
（1）T、 pe相同时，不同气
二、过程实施与经济性
1、过程实施——吸收与解吸流程： 乙醇胺法脱硫
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①一个完整的吸收分离过程一般包括吸收和解吸两个部分
②实现气体混合物分离 应解决的问题
2、溶剂选择：
选择合适的溶剂(选择性好） 提供适当的传质设备 溶剂的再生
较大溶解度、较好选择性、溶剂易于再生 蒸汽压小（挥发损失小），化学性质稳定，低粘度，无毒价廉 3、吸收塔设备
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2、亨利定律 相平衡关系的数学描述（稀溶液溶解度曲线）
（1）三种表达形式
pe Ex ye m x pe H C
E、H 、m 为亨利常数
E单位： 同压强单位 kpa H单位：kpa/kmol·m-3 m单位：无单位
m 又称相平衡常数，便于数学描述（反映了相平衡本质）
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不易再生，无可逆性
能量消耗——气液两相运行的动力消耗 吸收操作费用 溶剂损失——溶剂的挥发和变质
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溶剂再生费用—所占比例最大，是吸收操
作经济性的集中体现
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三、本章讨论要点 1、 单组分物理吸收（本章的基本假定） 2、 微分接触设备——填料塔 3、填料吸收塔的设计与操作
本章重点：填料吸收塔的塔高计算 难点：传质过程有关概念
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第二节 气液相平衡
比较： 传热 冷热流体间的热量传递 推动力：两流体间的温度差 过程极限：温度相等
吸收 气液两相间的物质传递 两相间的浓度差? 两相浓度相等？
气液之间的相平衡不同于冷热流体之间的热平衡。
一、平衡溶解度 1、溶解度曲线 在一定温度下，平衡时溶质在气相中 的分压pe与液相中的摩尔分率x间的关系曲线。
体溶解度区别很大： 难溶气体：O2、CO2 易溶气体：NH3 中等溶解度：SO2
（2）在低浓度范围内，可将 溶解度曲线看作直线：
pe HC
溶解度系数， kmol/(m3.Pa)
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二、相平衡与吸收过程关系（区分实际浓度与平衡浓度）
1、判断过程的方向
若气、液相浓度(y,x)在
平衡线上方(M点)：
y
相对于液相浓度 x 而言， y
气相浓度为过饱和(y>ye)， 溶质 A 由气相向液相转
吸收溶质
移。
相对于气相浓度 y 而言， ye
液 相 浓 度 欠 饱 和 ( x<xe) ， 故液相有吸收溶质 A 的
o
能力。
y=f(x) M
吸收溶质
x
xe x
结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线上方，则体系将发