气体吸收
第4章气体吸收
25
单相中物质的分子扩散
什么是分子扩散？在一相内部有浓度差存在时， 由于分子无规则的热运动引起的物质传递，简 称扩散。扩散的快慢用扩散通量表示
扩散通量—在单位时间内单位截面积上扩散传 递的物质量；kmol/m2 s ，用 J表示。
33
4.2.3 填料吸收塔的计算
4.2.3.1 吸收塔的物料衡算 4.2.3.2 吸收剂用量 4.2.3.3 填料层高度的计算 4.2.3.4 吸收塔的操作调节
4.3 吸收塔理论板层数的计算
34
4.2.3 填料吸收塔的计算 4.2.3.1 吸收塔的物料衡算
全塔物料衡算（逆流吸收）
Gy 1 +Lx 2 =Gy 2+ Lx 1
13
五、解吸（脱吸）
解吸：将溶质从溶剂中释放出来的操作 常用的解吸方法：升温、减压、吹气，升温和吹气通
常同时进行。 与吸收的比较
1）设备通用 2）传质理论相同。但因为传质方向不同，推动力的表 现形式改变 3）当用吹气解吸时，与吸收中最小液气比对应，存在 最小气体用量问题。
14
六、吸收剂的选择
成氨生产的氮氢混合气中的CO2和CO的净化；在接触法生 产硫酸中二氧化硫的干燥等。 ②分离气体混合物 用以得到目的产物或回收其中一些组分， 如石油裂解气的油吸收，将C2以上的组分与甲烷、氢分开； 用N－甲基吡咯烷酮作溶剂，将天然气部分氧化所得裂解 气中的乙炔分离出来；焦炉气的油吸收以回收苯等。
12
工业生产中的吸收过程
体中一个或几个组分便溶解于液体中 形成溶液，而不溶解的组分则留在气 相中，从而实现其分离。
尾气V1 吸收剂 L0
吸收依据是混合气体中各组分在同一 溶剂中溶解度的不同。
气体吸收
2 以液膜传质分系数表示吸收速率方程式
NA
DL c总 Z L cBm
ci c (ci c) k L (ci c) 1 kL
N A kL (ci c )
kL——以浓度差为推动力的液膜传质分系数，ms-1；
N A k x ( xi x)
kx——以摩尔分数差为推动力的液膜传质分系数，molm-2s-1；
溶质的平衡分压 p与其在液相中的摩尔分率 x之间存在着如下的 关系：
p*=E· x
式中: p*---------溶质在气相中的平衡分压, Pa； x----------溶质在液相中的摩尔分数 E----------享利系数， Pa
上式表示溶液的组成低于一定数值时溶质的平衡分压与它
在溶液中的摩尔分率成正比。对于理想溶液，亨利常数即为纯 溶质的饱和蒸汽压。亨利常数E值较大表示溶解度较小。一般 E值随温度的升高而增大，常压下压力对E值影响不大。
m
y
m
某吸收过程，气相传质分系数，液相传质分系数, 由此可知方该过程为( )。 (A)液膜控制；(B)气膜控制； (C)气液双膜控制；(D)判断依据不足
积上被吸收的溶质量。表明吸收速率与吸收推动力之间
关系的数学式称为吸收速率方程。 1 以气膜传质分系数表示的吸收速率方程式
NA
Dp总 RTZG pB ,m
p pi ( p pi ) kG ( p pi ) 1 kG
N A kG ( p pi )
kG——以分压差为推动力的气膜传质分系数，molm-2s-1Pa-1；
浓度的差值来表示。
(1) 以（p-p*）表示总推动力 液膜吸收速率方程
N A kL (ci c)
代入
化工原理之气体吸收
化工原理之气体吸收气体吸收是化工过程中常用的一种物理操作，它指的是将气体从气相吸收到液相中。
气体吸收广泛应用于环境工程、化工工艺、能源工程等领域，例如废气处理、石油炼制、烟气脱硫等。
一、气体吸收的基本原理气体吸收的基本原理是气体和液体之间的质量传递过程。
气体吸收的过程中，气体溶质分子通过气相和液相之间的传质界面传递到溶液中，从而实现气体从气相到液相的转移。
气体吸收的速度由以下几个因素决定：1.液相溶剂的性质：液相溶剂的挥发性、表面张力、黏度和溶解度等性质都会影响气体吸收的速度。
通常情况下，挥发性较强的溶剂对气体的吸收速率较快。
2.溶剂和气体溶质之间的亲和力：溶剂和气体溶质之间的亲和力越强，气体吸收速度越快。
3.传质界面的面积和传质界面的厚度：传质界面的面积越大，气体吸收速度越快；传质界面的厚度越薄，气体吸收速度越快。
4.溶解度：气体的溶解度越高，气体吸收速度越快。
5.气体浓度梯度：气体浓度梯度越大，气体吸收速度越快。
二、气体吸收的设备常见的气体吸收设备包括吸收塔、吸收柱和吸附塔等。
1.吸收塔：吸收塔是最常用的气体吸收设备之一，它主要由一个塔体和填料层组成。
气体通过底部进入吸收塔，液体从塔顶滴入塔体中。
在填料层的作用下，气体和液体之间的接触面积增加，从而促进气体的传质。
通过提供充分的接触时间和表面积，吸收塔可以实现高效的气体吸收。
2.吸收柱：吸收柱通常用于含有反应过程的气体吸收。
与吸收塔类似，吸收柱也包含一个塔体和填料层。
区别在于，吸收柱还包括一个液相反应器，用于在吸收气体的同时进行反应。
3.吸附塔：吸附塔是另一种常用的气体吸收设备，主要用于吸附分离等工艺中。
吸附过程通过吸附剂将目标气体吸附在其表面上实现。
吸附塔通常由多个吸附层和吸附剂床组成，气体从底部进入吸附塔，经过吸附剂床后，被吸附物质从气相转移到固相中，从而实现气体吸附。
三、气体吸收的应用气体吸收在化工工艺中有着广泛的应用。
1.废气处理：气体吸收是一种有效的废气处理方法，可用于去除废气中的有害污染物，如二氧化硫、氮氧化物等。
化工原理-5章气体吸收
液两相的浓度呈连续变化。如填
溶剂
料塔。
溶剂
规整填料
散装填料
塑料丝网波纹填料 塑料鲍尔环填料
级式接触：气、液两相逐级接 触传质，两相的组成呈阶跃变 化。 如板式塔。
气体
气体
a 微分接触
b 级式接触
图9-2 填料塔和板式塔
5.1.3 吸收操作的分类
物理吸收：吸收过程溶质与溶剂不发生显著的化学反应。如用水 吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、用洗油吸收芳烃等。
硫回收
低温 甲 醇洗
甲醇 醋酸
CO分离
醋酐
低温甲醇洗装置
原气料体器气热I/交合换成 新醇鲜储甲槽 锅冷炉却给器水
原料气 冷却器
补充泵
洗氨器 原料气 体/热合交成换气器
原料气 /交废换气器热
地下 废液罐
地下 吸收器 废液泵
II
C02 甲 醇 级 间冷却器
H进2料S-冷吸却收器器
合成气 原料气
原 凝物料 气 冷
yA 1 yA
KmolA/ KmolB
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 B组分。在吸收中，B组分是指吸收剂或惰 性气，A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A组分,有
A
mA V
kg / m3
对于气体混合物，在压强不太高、温度不太低的情况下，可视为理
EM s 83.318
第八章 吸收
三、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。
吸收平衡线
YA
1
mX A (1 m) X
气体吸收
第二章气体吸收第一节概述2.1.1 气体吸收过程一、什么是吸收：气体吸收是用液体吸收剂吸收气体的单元操作。
二、吸收基本原理：是利用气体混合物中各组分在某一液体吸收剂中溶解度的不同，从而将其中溶解度最大的组分分离出来。
三、吸收的特点：吸收是一种组分从气相传入夜相的单向扩散传质过程。
四、传质过程：借扩散进行物质传递的过程称为传质过程。
除吸收外，蒸馏.萃取.吸收.干燥等过程，也都属于传质过程。
五、S吸收剂（溶剂）S+液相吸收液（溶液）A扩散：由于微粒（分子.原子等）的热运动而产生的物质迁移现象。
可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相间进行。
主要由于温度差和湍流运动等。
微粒从浓度较大的区域向较小的区域迁移，直到一相内各部分的浓度达到一致或两相间的浓度达到平衡为止。
扩散速度在气相最大，液相次之，固相中最小。
吸收在化工生产中的应用极为广泛，其目的主要有四点：SO制98%的硫酸）。
一、制造成品（93%的硫酸吸收3二、回收有价值的气体，（焦化厂用洗油处理焦炉气以分离其中的苯等芳香烃）。
三、去掉有害气体（如合成氨厂用氨水或其它的吸收剂除去半水煤气中的硫化氢）。
四、三废处理：（如用吸收法除净硫酸生产尾气中的二氧化硫。
）总之吸收的目的可用四个字来概括：去害兴利。
2.1.2 气体吸收的分类一、物理吸收：吸收过程中吸收质只是简单地从气相溶入液相，吸收质与吸收剂间没有显著的化学反应或只有微弱的化学反应，吸收后的吸收质在溶液中是游离的或结合的很弱，当条件发生变化时，吸收质很容易从溶剂中解吸出来。
如用水吸收二氧化碳。
物理吸收是一个物理化学过程，吸收的极限取决于操作条件下吸收质在吸收剂中的溶解度、吸收速率则取决于吸收质从气相主体传递入液相主体的扩散速率。
物理吸收都是可逆的一般热效应较小。
二、化学吸收：吸收过程中吸收质与吸收剂之间发生显著的化学反应。
例如NaOH 吸收2CO 。
化学吸收时，吸收平衡主要取决于当时条件下吸收反应的化学平衡，吸收速率则取决于吸收质的扩散速率和化学发应速率，因为化学吸收降低了吸收质的浓度故吸收速率一般比同样条件下没有化学反应的物理吸收速率大。
化工原理 第五章 气体吸收
Y
*
mX 1 (1 m) X
当溶液浓度很低时,上式右端分母约等于1,于是上式可简化为:
Y*=mX
20
三、 相平衡关系在吸收中的应用
（一）判断过程进行的方向
* pA pA * pA pA * pA pA
A由气相向液相传质，吸收过程 平衡状态
A由液相向气相传质，解吸过程
*或x* >x或 c * y
dc A —组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m； dz
DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。
负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿 着浓度降低的方向进行
28
理想气体：
pA cA RT
dc A 1 dp A = dz RT dz
DAB dpA JA RT dz
25
吸收过程： （1）A由气相主体到相界面，气相内传递； （2）A在相界面上溶解，溶解过程； （3）A自相界面到液相主体，液相内传递。
单相内传递方式：分子扩散；对流扩散 。
26
一、 分子扩散与菲克定律
分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存 在浓度差，则因分子无规则的热运动使
该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，
物系一定， E T 2）E大的，溶解度小，难溶气体 E小的，溶解度大，易溶气体
3）E的来源：实验测得；查手册
对于理想溶液，亨利常数即为纯溶质的饱和蒸汽压。亨利常数E值较大表示溶解度 较小。一般E值随温度的升高而增大，常压下压力对E值影响不大。
16
（二）亨利定律其它形式
cA 1）p H
体主体浓度线相交于一点E，则厚度zG为E到相界
面的垂直距离。
（二）气相传质速率方程
气体吸收
5.1 概述
2、传质
气体吸收是传质分离过程。 前面提到的传质分离过程中，
重点是要讲述平衡分离过程， 是组分在两相间的分配不同 （平衡）来实现分离。 气体吸收过程包含有组分从一 相到另一相的转移。 过程的推动力为：浓度差C
二. 物理吸收和化学吸收
物理吸收 定义： 溶质气体溶于液相中不发生显著化学 反应的吸收过程，称之为～ 例如： CO2 ＋ H2O＝ H2 CO3 HCl（g）＋H2O ＝ HCl（L） 丙酮（g）＋H2O＝丙酮（L） 化学吸收 定义： 液相中有某种组分，能够与溶质气体 （溶解于L）进行化学反应的吸收过程，促进 了吸收过程的进行速率； 例如：Na2 CO3 （K2CO3) ＋CO2 ＋ H2O = Na2HCO3 （ KHCO3 )
X1、X2——分别为吸收塔的塔底和塔顶的液相比摩尔分率； φA——混合气体中溶质A被吸收的百分率，称为吸收率或回收率
现取塔内任一截面ｍ－ｎ与塔底（图中的虚线范围）作溶质
的物料衡算， 即：
V(Y1 - Y) = L(X1 - X)
L L Y X (Y1 X 1 ) V V
同理，可得
L L Y X (Y2 X 2 ) V V
NA=ky(y-yi) ky=PkG NA=kX(xi -X) kX=CkL
NA=Ky(y-ye) Ky=PKG Ky=1/(1/ky+m/kX) 气膜控制时Ky=ky
液膜
NA=kL(Ci-C)
NA=KG(P-Pe)
KG=1/(1/kG+1/HkL)
气相
气膜控制 KG=kG NA=KL(Ce -C)
一、亨利定律
5.2
气液相平衡
当总压不高（<5×105Pa）时，在一定温度下，稀溶液上方 溶质的平衡分压与其在液相中的浓度之间存在着如下的关系：
气体吸收名词解释
气体吸收名词解释
气体吸收是指气体被其他物质吸收并进入其中的过程。
在化学和物理领域中，气体吸收经常涉及到气体溶解、吸附和反应等过程。
气体溶解是指气体分子在液体中被吸收并与溶剂分子相互作用的过程。
气体溶解可以通过增加溶剂和气体之间的接触面积、提高溶剂的温度或压力来增加。
溶解度通常用溶解度曲线来描述，它表示了在不同温度和压力下溶剂能够溶解的气体的最大量。
气体吸附是指气体吸附剂表面上的分子吸引和捕获气体分子的过程。
吸附可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附是指气体分子在吸附剂表面上通过分子间力相互作用被吸附的过程，其吸附速度较快，吸附强度较弱。
化学吸附是指气体分子在吸附剂表面上发生化学反应并形成化学键的过程，其吸附速度较慢，吸附强度较强。
气体吸收还可以是指气体在化学反应中被反应物所吸收的过程。
这种吸收通常是一个反应物与气体发生化学反应，并在反应中形成产物的过程。
气体吸收在许多工业领域中被广泛应用，如空气污染控制、气体分离和催化反应等。
总之，气体吸收涉及到气体在液体或固体中被吸收的过程，可以通过溶解、吸附或化学反应来实现。
该过程在科学研究和工业生产中具有重要意义。
化工原理28气体吸收
煤气中的芳烃,可采用洗油吸收方法回收芳烃获得粗苯.
二、吸收操作分类
*物理吸收与化学吸收 *等温吸收与非等温吸收 *单组分吸收与多组分吸收 *定态吸收与非定态吸收（过程参数是否随时间而变） 本章讨论所作的基本假定： 单组分、低浓度、连续定态逆流、等温物理吸收
三、吸收操作的经济性
吸收操作费用主要包括： ①气、液两相流经吸收设备的能量消耗； ②溶剂的挥发损失和变质损失；
=
0
dz dz dz
—d —PA = - —d P—B
dz
dz
—d C—A= - —d —CB
dz
dz
DAB = DBA = D
若选择固定的，垂直扩散方向的截面为基准，观察 扩散传质的速率。对于定态分子扩散则有
NA= JA
同理有
NB= JB
由以上讨论可知，等摩尔逆向扩散过程传质速率的大小主
要是分子扩散的贡献。
有总体流动时的传质速率： 对于B组分有： NB = JB+NBM =0
即： JB= - NBM
且
NAM
PA
——— = ———
NBM
PB
JB= -NBM = - JA
对于A组分，其传递速率 ：
即：
NA = JA + NAM = JA + NBM PA / PB NA =（1+ PA / PB）JA
NA=
dCA JA= - DAB———
dZ 式中：
JA— 组分A沿Z方向的扩散通量kmol/m2 ·s； CA— 组分A在混合物中摩尔浓度kmol/ m3 ; DAB—组分A在A、B混合中的扩散系数，m2/s 。
同理，对B组分的扩散可表示为
dCB JB= - DBA———
气体吸收知识点总结
气体吸收知识点总结一、气体吸收的基本原理气体吸收是一种物理与化学相结合的过程，其基本原理主要包括气体与溶剂之间的质传和能传。
质传是指气体分子在气-液界面附近的扩散传输，包括气体分子的渗透、重新吸附和溶解等过程。
能传是指气体分子在溶液中释放或吸收能量，从而参与到化学反应中。
对于溶液吸收来说，通常会发生溶解、吸附、反应等过程。
在气体吸收过程中，溶剂的选择是十分重要的。
常用的溶剂包括水、乙醇、甲醇、丙酮等。
不同的溶剂对于不同的气体有着不同的选择，具体的选择需要考虑其溶解度、选择性、毒性、成本等因素。
二、影响气体吸收的因素1. 气体性质气体的性质对气体吸收的影响十分显著。
例如，气体的溶解度、扩散系数、表面张力等均会影响气体在溶液中的吸收速率。
2. 溶剂性质不同的溶剂对气体的溶解度不同，对于不同的气体有不同的选择。
此外，溶剂的粘度、温度、酸碱性等也会影响气体的溶解和吸收速率。
3. 操作条件操作条件包括温度、压力、气体流量、溶液浓度等。
这些操作条件对气体吸收的速率、效率、能耗等方面都有着重要的影响。
4. 设备结构设备结构对气体吸收的效率、能耗、稳定性等都有很大的影响。
例如，吸收塔的塔板设计、填料结构、液体循环方式等都会对气体吸收过程产生影响。
5. 质量传递模式质量传递模式包括气体-液体相间的传递和气体在液相中的扩散传递。
传质速率和传质方式会对气体吸收过程产生影响。
6. 气液接触方式气液接触方式包括气液接触面积、气液接触时间等。
这些因素直接影响着气体分子与溶剂分子之间的相互作用过程。
三、气体吸收的工艺方法根据气体吸收过程中气体与溶剂之间的相互作用方式，气体吸收的工艺方法主要包括物理吸收、化学吸收和生物吸收等。
1. 物理吸收物理吸收是指气体分子在溶剂中的溶解和吸附过程。
物理吸收的主要方式包括分子间力作用（如范德华力、静电作用）和气液相间传递。
常见的物理吸收方法包括吸附、解吸、扩散等过程。
物理吸收主要应用于一些低气体浓度和不易发生化学反应的气体分离和净化。
化工原理 第九章 气体吸收
第一节概述一、什么是吸收？吸收是利用气体混合物中各组分在某种溶剂中溶解度的差异，而将气体混合物中组分加以分离的单元操作。
溶质: 气体混合物中能溶解的组分称为溶质，以A表示；惰性组分: 不溶或微溶组分称为惰性组分或载体，以B表示；溶剂: 吸收过程所用的溶剂称为吸收剂，以S表示；吸收液: 所得的溶液称为吸收液。
二、吸收在石油化工中的应用(1)回收有用组分(2)制取液态产品(3)净化气体（废气治理）三、吸收的工艺流程四、吸收分类按溶质和溶剂之间是否发生明显的化学反应吸收按溶于溶剂的组分数吸收按吸收过程是否发生明显的温度变化吸收五、吸收剂的选择1．溶解度大；2．选择性好；3．挥发度低；4．粘度低；5．无毒、无腐蚀；6．吸收剂应尽可能不易燃、不易发泡、价廉易得、稳定。
第二节吸收过程的相平衡关系一、气体在液体中的溶解度在一定的温度与压力下、使气体混合物与一定量的溶剂接触，气相中的溶质便向液相中的溶质转移，直至液相中溶质达到饱和为止，这时，我们称之为达到了相平衡状态。
达到了相平衡状态时气相中溶质的分压，成平衡分压；液相中溶质的浓度称为平衡浓度（或溶解度）。
大量实验表明，溶解度和气相中溶质的分压有关。
从图上可以看出：分压高，溶解度大温度高，溶解度小吸收操作应在低温高压下进行，脱吸应在高温、低压下进行二、亨利定律1．亨利定律在一定的温度下，当总压不很高（<500kpa）时，稀溶液上方溶质的平衡分压与该溶质在液相中的摩尔分率成正比，其表达式如下式中------溶质在气相中的平衡分压,KN/m2；------溶质在液相中的摩尔分率；E------亨利系数,。
式(9-1)称为亨利(Henry)定律。
亨利系数E值由实验测定，常见物系的E值可由有关手册查出。
当物系一定时，亨利系数随温度而变化。
一般说来，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，易溶气体值小，难溶气体的值大。
2．用溶解度系数表示的亨利定律若将亨利定律表示成溶质在液相中的摩尔浓度与其在气相中的平衡分压之间的关系，则可写成如下形式(9-2)式中C──液相中溶质的摩尔浓度,kmol/m3H──溶解度系数，溶液中溶质的摩尔浓度和摩尔分率及溶液的总摩尔浓度之间的关系为(9-3)把上式代入式(9-2)可得将上式与式(9-1)比较，可得(9-4)溶液的总摩尔浓度可用1m3溶液为基准来计算，即(9-5)式中──溶液的密度(kg／m3)──溶液的摩尔质量。
第8章 化工原理气体吸收
8.3.1双组分混合物中的分子扩散
⑴费克定律 温度、总压一定，组分A在扩散方向上任 一点处的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。
dCA J A DAB d
JA——组分A扩散速率（扩散通量）， kmol/（m2· s）；
dCA ——组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m； d DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。
பைடு நூலகம்G L
8.3.5对流传质理论
②数学模型
DG p DG 1 ( pA pAi ) p ( y yi ) 气膜 N A RT G pBm RT G yBm
式中：
pBm yBm (1 y ) m p DG DG 1 DG p 1 kG RT G pBm RT G yBm RT G (1 y )m
pB1 pA1 pA2
0 扩散距离z
z
3）等分子反方向扩散发生在蒸馏过程中。
2．单向扩散及速率方程
JA
（1）总体流动：因溶质Ａ扩散到界面溶 解于溶剂中，造成界面与主体的微小压差， NMcA/c 使得混合物向界面处的流 动。 总体流 动NM NMcB/c （2）总体流动的特点： JB 1）因分子本身扩散引起的宏观流动。 2）A、B在总体流动中方向相同，流动 速度正比于摩尔分率。 1 2
负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿 着浓度降低的方向进行。 理想气体：
pA cA RT
dc A 1 dp A = dz RT dz
DAB dpA JA RT dz
8.3.1双组分混合物中的分子扩散
对双组分混合物，总浓度 CM CA CB ＝常数
dC A dC B d d
化工原理第八章 气体吸收
平衡关系与上式联立可求解界面浓度 xi 与 yi 。在用作图
3
三、工业吸收过程
工业的吸收过程常在吸收塔中进行。生产中除少部分直 接获得液体产品的吸收操作外，一般的吸收过程都要求 对吸收后的溶剂进行再生，即在另一称之为解析他的设 备中进行于吸收相反的操作－解吸。因此，一个完整地 吸收分离过程一般包括吸收和解吸两部分。
2024/3/25
4
8.2 吸收过程相平衡基础
对于单组分物理吸收，组分数c=3（溶质A、惰性 气体B、溶剂S），相数（气、液），自由度数F应为
F c23223
即在温度、总压和气、液组成共四个变量中，有三个是 自变量，另一个是它们的函数。
2024/3/25
6
在一定的操作温度和压力下，溶质在液相中的溶解 度由其相中的组成决定。在总压不很高的情况下，可以 认为气体在液体中的溶解度只取决于该气体的分压pA ， 而与总压无关。于是，cA*与 pA 得函数关系可写成
ky P kG
Ky m Kx KG HKL
13
二、界面浓度的求取
当ｍ随浓度变化时，用分传质速率方程式计算更加方 便，界面浓度 xi 与 yi 存在关系有：
（1）有双膜模型理论，yi 与 xi 在平衡线上。如果平衡线以
y f (x) 表示，则 yi 。 f (xi )
（2）可导出
y yi kx x xi ky
2024/3/25
12
不同的推动力所对应的不同传质系数和速率方程。
浓度组成表示法
表8—1 传质速率方程的各种形式
摩尔分率
物质得量浓度或分压
传质速率方程 总传质系数
2024/3/25
N A ky ( y yi ) kx (xi x) ky (y y*) kx (x* x)
化工原理气体吸收
化工原理气体吸收气体吸收是化学工程中一种常用的分离和纯化技术，用于从气体混合物中去除其中一种特定成分。
它广泛应用于石油、化工、环保等领域。
本文将介绍气体吸收的原理、装置和操作条件等方面的内容。
气体吸收的原理是利用溶剂与气体中的组分之间的化学或物理作用力，使目标组分从气相转移到液相中。
根据吸收剂的性质和反应过程的特点，气体吸收可分为物理吸收和化学吸收两种方式。
物理吸收是指目标组分在吸收剂中主要通过物理作用力，如分子间的范德华力、表面张力等，从气相吸附到液相中。
在物理吸收过程中，吸收剂的选择非常关键，常用的吸收剂包括水、有机溶剂（如乙醇、丙酮等）和离子液体等。
化学吸收是指目标组分在吸收剂中通过与吸收剂发生化学反应，形成溶解物而从气相吸附到液相中。
化学吸收通常需要在一定的温度、压力和pH值条件下进行。
化学吸收常用的吸收剂包括氨水、碱性溶液（如氢氧化钠溶液、氯化钠溶液等）和有机酸等。
气体吸收的装置主要由吸收器、进料装置、排气装置和再生装置等组成。
吸收器一般为塔状或柱状，内部设置填料或栅板，以增加气液接触的表面积，提高吸收效果。
进料装置用于将待吸收的气体引入吸收器，通常采用喷射装置或静态混合器。
排气装置用于将除去目标组分的废气排放到大气中。
再生装置用于将吸收剂中的目标组分进行回收或处理。
操作条件对气体吸收的效果有重要影响。
温度是其中的一个关键参数，一般情况下，吸收效果随着温度的升高而降低。
温度控制有利于提高吸收剂中目标组分的溶解度。
另外，压力、气体和液体的流动速度、吸收剂浓度和比表面积等，也会对气体吸收过程产生影响。
气体吸收在化工工艺中有着广泛的应用。
例如，气体吸收可用于去除工业废气中的有机物、硫化物、酸性气体等污染物。
此外，在炼油、气体处理和化学合成等过程中，气体吸收还常用于分离和提纯有机化合物、气体燃料的净化和升级等。
综上所述，气体吸收作为一种常见的分离和纯化技术，通过吸收剂与目标组分之间的化学或物理作用力，将气体中的特定成分从气相吸附到液相中。
化工原理第八章气体吸收
实验结果讨论与误差分析
03
分析实验过程中可能出现的误差来源，如测量误差、操作误差、环境误差等，并提出相应的改进措施。
误差分析
根据实验数据和分析结果，讨论气体吸收过程中的传质机理、影响因素以及优化措施。
实验结果讨论
总结实验结果和误差分析，得出关于气体吸收实验的结论，为后续研究和应用提供参考。
实验结论
过程模拟软件介绍
2
1
3
过程模拟软件是一种基于计算机技术的数值模拟工具，可以对化工过程进行建模和模拟，预测过程的性能和行为。
过程模拟软件可以用于气体吸收过程的建模和模拟，包括吸收塔的设计、操作条件的优化、过程性能的预测等。
在气体吸收中的应用
在使用过程模拟软件时，需要注意模型的准确性、数据的可靠性以及计算结果的合理性等方面。
第二小节
气体吸收设备类型及特点
填料塔结构与工作原理
填料塔结构
主要包括塔体、填料、液体分布器、气体进出口管等部分。塔内装有一定高度的填料，以增加气液接触面积，促进吸收过程。
工作原理
气体从塔底进入，通过填料层时与从塔顶喷淋下来的吸收液充分接触，完成吸收过程。填料的存在使得气液两相在较小的空间内得到充分混合，提高了吸收效率。
制定详细的实验步骤和操作规范，包括装置启动、气体和液体流量调节、温度控制、数据记录等。
实验操作规范
实验装置搭建
数据采集、处理和分析方法
使用流量计、压力表、温度计等测量仪器，实时记录气体和液体的流量、压力、温度等参数。
对实验数据进行整理、筛选和计算，得到气体吸收量、吸收速率、传质系数等关键指标。
采用图表、曲线等形式对实验数据进行可视化分析，探讨气体吸收过程中的影响因素和规律。
软件使用注意事项
气体吸收的原理
吸收速率方程
吸收速率方程是描述气体吸收速率的数学模型。它通常由实验数据拟合得到，反映了气体吸收速率与操作条件之 间的关系。
03
气体吸收的影响因素
温度与压力
温度
温度越高，气体分子的运动速度越快 ，有利于气体在吸收剂中的扩散和溶 解，提高吸收速率。
噪声控制
气体吸收技术也可用于噪 声控制，如消音器、隔音 罩等的设计和制造。
在能源领域的应用
燃料脱硫
在化石燃料的燃烧过程中，会产生大量的硫化物，气体吸收技术可用于燃料脱硫，以减 少硫化物对环境的污染。
氢能储存
气体吸收技术可用于氢能的储存和运输，通过特定的吸收剂将氢气储存于其中，并在需 要时进行释放。
吸收平衡
平衡常数
平衡常数是描述气体在液体中溶解达到平衡状态时的浓度比 值。平衡常数的大小取决于温度和压力，反映了气体在液体 中的溶解能力。
平衡移动
当气体的分压大于其在液体中的溶解度时，平衡状态向吸收 方向移动；反之，当气体的分压小于其在液体中的溶解度时 ，平衡状态向解吸方向移动。
吸收速率
扩散系数
吸收过程的重要性
01
02
03
环境保护
气体吸收在处理工业排放 和大气污染方面具有重要 作用，能够去除有害气体， 保护环境。
工业流程
在许多工业流程中，气体 吸收用于分离和纯化气体 混合物，生产高纯度气体 或液体产品。
科学研究
气体吸收是研究气体与液 体之间相互作用的重要手 段，有助于深入了解物质 的性质和化学反应机制。
基于气体与液体之间的物理性质的差异进行的吸收，而化学吸收则是基
高中物理 第八章 气体吸收
8.1概述
①溶剂应对被分离组分（溶质）有较大的溶解度，或者说在 一定的温度与浓度下，溶质的平衡分压要低。这样，从平衡角度 来说，处理一定量混合气体所需溶剂量较少，气体中溶质的极限 残余浓度亦可降低；就过程数率而言，溶质平衡分压↓，过程推 动力大，传质数率快，所需设备尺寸小。
②溶剂对混合气体中其他组分的溶解度要小，即溶剂应具备 较高的选择性。若溶剂的选择性不高，将同时吸收混合物中的其 他组分，只能实现组分间某种程度的增浓而不能实现较为完全的 分离。
⑺物理吸收和化学吸收 ①物理吸收：吸收时溶质与溶剂不发生明显的化学反应，如 上述洗油吸收苯，水吸收CO2、SO2等。 ②化学吸收：吸收时溶质与溶剂或溶液中的其它物质发生化 学反应。如CO2在水中的溶解度甚低，但若用K2CO3水溶液吸收CO2， 则在液相中发生下列反应：
8.1概述
K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3 从而使K2CO3水溶液具有较高的吸收CO2的能力，作为化学吸收可 被利用的化学反应一般都满足以下条件：
第八章 气体吸收
8.1概述
⑴ 吸收的目的 在化学工业种，将气体混合物种的各组分加以分离，其目的是： ①回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品； ②除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理, 如有害气体会使催化剂中毒，必须除去；或除去工业放空尾气中的有害 物,以免污染大气。 ⑵ 吸收的依据 为达到吸收分离气体混合物的目的，要用什么物质（溶剂，吸收剂）， 其分离的依据使什么？（气体混合物中各组分在溶剂中的溶解度不同， 若各组分在吸收剂中的溶解度差异越大，吸收的选择性越好）例如欲分 离氨气＋空气的混合物，可选择水做溶剂，因为氨水在水中的溶解度最 大，而空气几乎不溶于水。
③溶质在溶剂中的溶解度应对温度的变化比较敏感，即不仅 在低温下溶解度要大，平衡分压要小，而且随着温度升高，溶解 度应迅速下降，平衡分压应迅速上升。这样，被吸收的气体容易 解吸，溶剂再生方便。
化工原理-气体吸收_图文
• 气体的溶解度与温度有关，一般来说，温度下降则气体的 溶解度增高。
溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液 相中的浓度的关系曲线。例：图2-2，2-3，2-4。
本章以分析单组分的等温物理吸收为重点，以便掌握最基本 的原理。
• 气体吸收是物质自气相到液相的转移，这是一种传质过程。 • 混合气体中某一组分能否进入溶液里，既取决于该组分的分压，
也取决于溶液里该组分的平衡蒸汽压。如果混合气体中该气体的 分压大于溶液的平衡蒸汽压，这个组分便可自气相转移至液相， 即被吸收。由于转移的结果，溶液里这个组分的浓度便增高，它 的平衡蒸汽压也随着增高，到最后，可以增高到等于它在气相中 的分压，传质过程于是停止，这时称为气液两相达到平衡。 • 反之，如果溶液中的某一组分的平衡蒸汽压大于混合气体中该组 分的分压，这个组分便要从溶液中释放出来，即从液相转移到气 相，这种情况称为解吸（或脱吸）。 • 所以根据两相的平衡关系可以判断传质过程的方向与极限，而且 ，两相的浓度距离平衡愈远，则传质的推动力愈大，传质速率也 愈大。 • 吸收操作的分析，应该从气液两相的平衡关系与传质速率关系着 手，本章各节即如此展开讨论。
y
相对于气相浓度而言实
际液相浓度过饱和
(x>x*)，故液相有释放
o
溶质 A 的能力。
y*=f(x)
吸收溶质
Q
释放溶质
x* x x
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。
传质过程的方向
气、液相浓度(y,x)处于
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第六章吸收一、名词解释(每题2分)1、吸收:利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的操作称为吸收。
2、分子扩散:就是凭借流体分子无规则热运动而传递物质的,发生在静止或层流流体里的扩散就就是分子扩散。
3、扩散通量:单位面积上单位时间内扩散传递的物质量称为扩散通量,其单位为kmol/m2、s。
4、涡流扩散:凭借流体质点的湍动与旋涡来传递物质的现象,称为涡流扩散。
5、体积吸收系数:就是在单位推动力下,单位时间、单位体积填料层内吸收的溶质量。
6、脱吸因数:就是平衡线斜率与操作线斜率的比值,量纲为1,S=mV/L。
7、吸收因数:就是操作线斜率与平衡线斜率的比值,量纲为1,A=L/mV。
8、喷淋密度:单位时间内喷淋在单位塔截面积上的液相体积,m3/(m2h)即m/h。
9、脱吸:使溶解于液相的气体释放出来的操作称为脱吸。
二、选择题(每题2分)１、对极易溶的气体,气相一侧的界面浓度y i__________y e。
A 大于B 等于C 接近于D 小于C2、在吸收塔设计中,当吸收剂用量趋于最小用量时,____________________。
A 回收率趋向最高;B 吸收推动力趋向最大C 操作最为经济;D 填料层高度趋向无穷大D3、选择题:(按A 增加B减少C 不变D 不定填入括号内)随温度增加,气体的溶解度( ),亨利系数E( )。
B A4、选择题:(请按A 增加B 减少C 不变填入括号内)对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统,当温度与压力不变,而液相总浓度增加时其溶解度系数H 将( ),亨利系数Ｅ将( )。
C C5、选择题:(请按A增加B 减少C 不变填入括号内)在常压下用水逆流吸空气中的CO2,若将用水量增加,则出口气体中的CO2含量将( )气相总传质系数Ky将( ),出塔液体中CO2浓度将( )。
B A B6、选择题:(按A增加B减少C 不变填入括号内)含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作,若其她操作条件不变,而入口气体量增加,则对于气膜控制系统: 其出口气体组成y2将( ); 出口液体组成x1将( ); 溶质回收率将( )。
A A B7、当系统服从亨利定律时,对同一温度与液相浓度,如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度(或分压)——————。
A y增大一倍B p增大一倍C y减小一倍D p减小一倍。
C8、对含低浓度溶质的气体与溶液的平衡系统,溶质在气相中的摩尔浓度与其在液相中摩尔浓度的差值就是__________。
A 正值B 负值C 等于零D 不定D9、用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体,生成稀溶液(服从亨利定律),操作压力为113kPa,相平衡常数m = 0、25,已知其气膜吸收分系数k G=1、23⨯10-2kmol/(m2⋅h⋅kPa),液膜吸收分系数k L=0、85m/h,则该系统属于__________控制过程。
A 气膜控制B 液膜控制C 双膜控制D 不确定Aη与_____无关。
10、吸收塔设计中,最大吸收率maxA 液气比B 液体入塔浓度x2C 相平衡常数mD 吸收塔型式D11、在吸收中,当相平衡关系为直线,且气液浓度都很低时,以下说法中_________就是错误的。
A k y沿塔高的变化可以忽略不计B K y随浓度的变化可以忽略不计C k x随塔高的变化可以忽略不计D K y随溶解度系数的变化可以忽略不计。
D12、只要组分在气相中的分压__________液相中该组分的平衡分压,吸收就会继续进行,直至达到一个新的平衡为止。
A 大于B 小于C 等于D 不等于A13、吸收中,温度不变,压力增大,可使相平衡常数＿＿＿＿＿(增大,减小,不变),传质推动力＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿A 增大B 减小C 不变B C14、在填料塔中用清水吸收混合气中NH3,当水泵发生故障水量减少时,气相总传质单元数N OG___________A 增加B 减少C 不变A15、根据双膜理论,当被吸收组分在液体中溶解度很小时,以液相浓度表示的总传质系数___________A 大于液相传质分系数B 近似等于液相传质分系数C 小于气相传质分系数D 近似等于气相传质分系数Ｂ16、单向扩散中的漂流因子_____。
A >1B <1C =1D 不一定A17、已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0、0035atm,E2=0、011atm,E3=0、00652atm,则______A t1<t3B t1>t3C t2<t3D t1>t2A18、低浓度液膜控制系统的逆流吸收,在塔操作中,若其她操作条件不变,而入口气量有所增加,则:液相总传质单元高度H OL(A 增加B 减少C 基本不变D 不定)液相总传质单元数N OL( A 增加 B 减少C 基本不变D 不定)气相总传质单元高度H OG(A 增加 B 减少C 基本不变D 不定)操作线斜率将(A增加B 减少C 基本不变D 不定)C C A B19、采用化学吸收可使原来的物理吸收系统的液膜阻力(A 增加B 减少C 不变)气膜阻力(A 增加 B 减少C 不变)。
B C20、某吸收过程,已知其气相传质分系数k y =4⨯10-4kmol/(m 2⋅s),液相传质分系数k x =8⨯10-4kmol/(m 2⋅s) 由此可判断该过程为__________。
A 液膜控制B 气膜控制C 判断依据不足D 气膜阻力与液膜阻力相差不大C21、在以下情况中,哪一个属液相扩散控制？_________A 操作线极平(斜率极小)B 溶解度系数H 极高;C 平衡线为y=mx,常数m 极小D 系统服从亨利定律,亨利系数E 极高。
D22、 两个低浓度溶质的汽液平衡系统。
系统1液相总浓度大于系统2,若浓度溶质相等,气相分压相等,则溶解度系数H 1________H 2,亨利系数E 1_________E 2A 大于B 小于C 等于D 不确定C A23、扩散通量式 J A =-D(dC A /dZ)A 可以用于多组分系统B 只能用于双组分系统, 但可以同时用于液相或气相系统C 只能用于稀溶液D 只能用于理想气体E 只能用于液相B24、在双膜模型中,气液界面没有传质阻力的假定等同于下述论点____________。
A y*=yB x*=xC x i *=x iD y i =x iC25、传质速率N A 等于扩散通量J A 的条件就是____________。
A 单向扩散B 等分子相互扩散C 湍流流动D 稳定过程B26、双组分气体 (A 、B)在进行定常分子扩散,J A 及N A 分别表示在传质方向上某截面处溶质A 的分子扩散速率与传质速率,当整个系统为单向扩散时:┃J A ┃(A 大于 B 等于 C 小于)┃J B ┃ ┃N A ┃(A 大于 B 等于 C 小于)┃N B ┃B A27、 双组分理想气体混合物中,组分A 的扩散系数就是——————(A 系统的物质属性 B 组分A 的物质属性C 只取决于系统的状态);当系统总浓度增加时,此扩散系数将——————(A 增加B 减少 C 不变 D 不定);当系统中组分B 的分子量增加时,此扩散系数将——————(A 增加B 减少 C 不变D 不定)。
A B B28、在一个低浓度液膜控制的逆流吸收塔中,若其她操作条件不变,而液量与气量成比例同 时增加,则:气体出口组成y 2为(A 增加 B 减少 C 不变 D 不定)液体出口组成x 1为(A 增加 B 减少 C 不变 D 不定)回收率将(A 增加 B 减少 C 不变 D 不定)A B B29、对解吸因数A1＝0、6的系统进行逆流吸收,相平衡关系y ＝mx,当塔高为无穷大时,若系统压力减小一倍,而气液摩尔流量与进口组成均不变,则此时气体入口组成y 1将__________ y e 。
A 大于B 小于C 等于D 不确定C30、对常压操作的低浓度吸收糸统,当糸统总压在较小范围内增加时,亨利糸数E 将( ),相平衡常数将( ),溶液解糸数H 将( )。
A 增加B 降低C 不变D 不确定C B C31、操作中的吸收塔,当其它操作条件不变,仅降低吸收剂入塔浓度,则吸收率将( );又当用清水作吸收剂时,当其它操作条件不变,仅降低入塔气 体浓度,则吸收率将( )。
A 增大B 降低C 不变D 不确定A C32、低浓度逆流吸收操作中,若其它操作条件不变,仅增加入塔气量,则气相总传质单元高度将( );气相 总传质单元数将( )。
A 增加B 减少C 不变D 不确定;A B33、“液膜控制”吸收过程的条件就是()A 易溶气体,气膜阻力可忽略B 难溶气体,气膜阻力可忽略C 易溶气体,液膜阻力可忽略D 难溶气体,液膜阻力可忽略B二、填空题(每题2分)1、 如图所示为同一温度下A 、B 、C 三种气体在水中的溶解度曲线。
由图可知,它们溶解度大小的次序就是______________________;因为_____________________________________。
p kPa ABC3C >B > A,在相同气相分压下,Ae Be ce C C C >>2、 由于吸收过程气相中的溶质分压总就是__________液相中溶质的平衡分压,所以吸收过 程的操作线总就是在其平衡线的__________。
大于,上方3、 对一定操作条件下的填料吸收塔,如将填料层增高一些,则该塔的H OG 将__________,N OG 将__________ 。
不变,变大4、某低浓度气体吸收过程,已知:相平衡常数m=1,气膜与液膜体积吸收系数分别为k ya =2×10-4Kmol/(m 3 s),k xa =0、4kmol/(m 3、s)。
则该吸收过程为_________膜阻力控制。
气膜阻力占总阻力的百分数为______;该气体为_____溶气体。
漂流因数可表为______,它反映_____________________。
气膜 100% 易 P/P Bm 由于总体流动的存在使传质速率比单纯分子扩散增加的倍数。
5、在某填料塔中,用清水逆流吸收某溶液,如果被吸收下来的溶质量为N A 时,可使出塔溶液达到平衡,其组成为x 1e ,则此时溶剂用量最小,其值L min ＝__________。
e A x N 16、对低浓度溶质的气液传质系统A 、B,在相同操作条件下,A 系统中的溶质溶解度较B 系统中的溶质溶解度高,则A 系统的亨利系数E A ____E B ,相平衡常数m A _____m B 。
<,<7、 在101、3kPa 、20℃下,某低浓度气体被清水吸收,气相传质分系数k G =9、87⨯10-4 kmol/(m 2⋅h ⋅ kPa),液膜吸收分系数k L =0、25 kmol/(m 2⋅h ⋅kmol/m 3),溶质的溶解度系数H ＝1、48 kmol/(m 3⋅ kPa),则该溶质为__________溶气体,气相总传质系数K y =__________ kmol/(m 2⋅h),液相总传质系数K x =__________ kmol/(m 2⋅h)。