化工原理8.1 气体的吸收-1课件解析

吸收液
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吸收的相平衡(phase equilibrium)
？ ？ 气相 A
A
吸收 液相 相平衡 A S
B
解吸
A
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亨利定律（Henry’s law）
在一定温度下，对于稀溶液，当气液两相达到平衡时，吸收 质在液相中的浓度与它在气相中的分压成正比。
用吸收质在溶液中的摩尔分数x表示：
p* Ex p *——平衡时吸收质在气相中的平衡分压，pa
作为生产的辅助环节：如氨碱法生产中用饱和盐水吸收氨以制 备原料氨盐水等。
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吸收的类型
物理吸收(physical absorption)：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，吸收质在溶液中是游离的或结合得很弱。
物理化学过程
吸收的极限取决于当时条件下吸收质在吸收剂中的溶解度 (dissolvability)。
用摩尔比表示亨利定律：
Y mX 1 (1 m) X
对稀溶液，X值较小，上式简化为：
Y mX
NOTE： 亨利定律只适用于稀溶液，如常压下难溶或少溶气 体的吸收。
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亨利定律（Henry’s law）
在一定温度下，对于稀溶液，当气液两相达到平衡时，吸收 质在液相中的浓度与它在气相中的分压成正比。
低浓度吸收：吸收质在气液两相中摩尔分数均小于0.1 高浓度吸收：吸收质在气相中浓度大(>0.1) ，且被吸收的数
量多
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吸收剂的选择
吸收剂应有良好的选择性；
吸收操作 的关键
当吸收剂需要回收或要求吸收剂不污染被吸收的气体时，其蒸 气压应尽量低； 尽可能选用无毒、难燃、腐蚀性小的吸收剂； 吸收剂的粘度要较低，便于输送和有利于气液接触； 化学性质稳定，以免变质和在过程中析出污垢，影响操作；
x
•1
Mr Mx M s (1 x) H
E
•1
Mx M s (1 x) H
对稀溶液(x≌0)：
E
s
•
1
Ms HΒιβλιοθήκη 13亨利定律用吸收质在两相中的摩尔分数表示：
根据道尔顿分压定律y=p*/p，则亨利定律为 y p * / p E x mx P
y——平衡条件下气相中吸收质的摩尔分数 P——混合气的总压，pa m——相平衡系数
用吸收质在溶液中的摩尔分数x表示：
p* Ex
用溶液中吸收质的物质的量浓度c（mol.L-1）表示:
p* 1 c H
用摩尔比（或分数）表示亨利定律：
Y mX 或 y mx
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讨论:
相平衡关系在吸收过程中的应用
1．判断过程进行的方向:
例 含NH310%(摩尔分数)的气体与含NH35%液体 接触，平衡关系为yA*=0.94ｘＡ，问NH3被吸收还 是被解吸？
第八章 气体吸收
§8.1 吸收原理
教学目的： 了解吸收操作的基本过程、吸收的类型以及选择 吸收剂的基本原则。 掌握气液相平衡的基本原理，以及亨利定律
重 点： 吸收的类型及吸收剂的选择 亨利定律及其适用条件
课 型： 理论
1
在CO2气体生成过程中有硫化氢、酸雾、水汽产生
二氧化碳分子量的测定 2
8.1 吸收(absorption)
价廉易得，容易再生或再次利用；
操作或处理过程中不污染环境；
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吸收操作的条件
提高吸收速率，应采取以下操作方式： ＆ 采用连续操作，以有利于稳定生
产和调节控制操作条件。
＆ 气液间逆流吸收，以有利于吸收 完全并获得较大的吸收推动力。
＆ 增大气液两相接触面积。
尾气 吸收剂
填
料 气体混合物
＆ 增大相际的湍动程度，降低传 质阻力。
常伴有较大的热效应
吸收的平衡取决于当时条件下吸收反应的化学平衡 吸收的速率取决于吸收质的扩散速率或化学反应的反应速率。
如果吸收反应不可逆，解吸就不能发生
化学吸收的推动力比较大
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吸收的类型
单组分吸收：混合气体中只有一个组分进入液相 多组分吸收：混合气体中有两个或多个组分进入液相 等温吸收： 吸收时气液相温度不发生明显变化 非等温吸收：吸收时气液相温度发生明显变化
吸收速率取决于吸收质从气相主体传递进入液相主体的扩散速率 (diffusion rate)。
外界条件的影响： 压强 加压有利于吸收 温度 降低温度可以增大吸收质的溶解
reversible process 度，但吸收质分子的扩散速率减慢。
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吸收的类型
化学吸收(chemical absorption)：吸收质和吸收剂之间 发生显著的化学反应。
x ——平衡溶液中吸收质的摩尔分率
E ——亨利系数(Henry’s constant)，与p单位一致，
其值随温度升高而升高。
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亨利定律
用溶液中吸收质的物质的量浓度c（mol.L-1）表示:
p* 1 c H
H——溶解度系数，kmol.m-3.pa-1，其值随温度升高而降低。
c=c0 x=
xE
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摩尔比(molar ratio)
摩尔分数：
x
液相中吸收质的物质的 量(mol ) 溶液的物质的量 (mol )
Al Al
s
y
气相中吸收质的物质的 量(mol ) 混合气的物质的量 (mol )
Ag Ag
B
摩尔比：
X Al S
Y Ag B
X x 1 x
Y y 1 y
不变
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用摩尔比表示的相平衡关系
＆ 吸收:利用气体混合物中各组分在吸收剂中的溶解度不同来
分离气体混合物的操作。
属于典型的传质过程(mass transfer process)
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＆ 吸收操作系统
相界
(phase boundary)
气相(gas phase)
可溶性组分 A A
(solute) 惰性组分 B
(inert constituents)
发生吸收过程的充分必要条件是：y y*或x < x*
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2．指明过程进行的极限:
y2 x2
y1 x1
塔无限高、溶剂量很小的情况下，x1,max
x1*
y1 m
；
无限高的塔内，大量的吸收剂和较小气体流量， y2,min y2* mx2 当 x2 0 时， y2,min 0 ，理论上实现气相溶质的全部吸收。
吸收 解吸
液相(liquid phase)
A
吸收剂 S
(absorbent)
A
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吸收的应用
制取成品:如用水吸收甲醛蒸汽可以制取医用商品福尔马林； 用硫酸吸收三氧化硫以制取浓硫酸等。 从气体中回收有用的组分：如用洗油从炼焦炉气中回收苯；用 水回收合成氨厂放空气体中的氨气等。 吸收气体中的有害物质，保护环境：如硫酸厂用吸收除去废气 中的二氧化硫；过磷酸钙厂用吸收除去废气中含氟气体等。