化工原理吸收(课堂PPT)
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化工原理吸收教学课件PPT
5.1.1 化工生产中的传质过程
一、均相物系的分离
均相混合物的分离，首先要设法制造另外一个相，
使得物质从一个相转移到另外一相。
根据不同组分
某种过程
均相物系
两相物系
在各相中物性 的差异，使某
组分从一相向
实现均相物系的分离
另一相转移： 相际传质过程
相际传质过程
均相物系分离
相际传质过程的推动力：浓度差
5
分离
均 相 混 合 物 非 均 相 混 合 物
动量传递 三传 热量传递
质量传递
-----在浓度差、温度差、压 力差等推动力作用下，物质从 一处向另一处的转移过程。包 括相内传质和相际传质两类。
利用某种性质差异
方法 加 加入 入能 另量 外一种分 物离 质剂 作为 加场，如浓度场、电 温场 度、磁场
4
13
5.1.7 吸收操作的分类
按被吸收 组分数目
单组分吸收
多组分吸收√ 气体混合物 液体
气体 吸收
按吸收有无 化学反应
按溶质组 成的高低
按吸收的 温度变化
物理吸收
化学吸收√
低浓度吸收
高浓度吸收√
等温吸收
非等温吸√收
溶质A S
惰性组分B 吸收剂
相界面
本章只讨论单组分、低浓度、等温、物理吸收过程 的有关原理和计算。
ExA p*A
y*Ap*A/ pxAE/ p
p*A ExA
∴
mE p
y*A mxA
26
在低浓度气体吸收计算中，通常采用基准不变
的比摩尔分数Y( 或 X)表示组成。
由yA*mxA
得
YA* 1YA*
mX*A 1 X*A
《化工原理吸收》课件
02 模拟方法可以预测不同操作条件下的吸收效果， 以及优化吸收设备的结构和操作参数。
03 常用的模拟方法包括物理模型模拟、数学模型模 拟和实验模拟等。
吸收过程的优化策略
01
吸收过程的优化策略是通过调整操作条件和设备参数
来提高吸收效果的方法。
02
优化策略通常包括选择合适的吸收剂、优化操作条件
、改进设备结构和操作参数等。
增加流速可以提高溶质的 传递速率，但同时会增加 设备的投资和能耗。
04
吸收设备与流程
吸收设备的类型与特点
填料塔
结构简单，易于制造， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
板式塔
传质效率高，处理能力 大，适用于气体流量较 大、溶液组成较高的情
况。
喷射器
结构简单，操作方便， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
THANK YOU
感谢各位观看
溶解度与相平衡的关系
物质在气液两相中的溶解度差异是吸收过程得以进行的驱动力。
亨利定律与相平衡
亨利定律：气体在液体中的溶解度与该气体在气液界 面上的分压成正比。
输标02入题
亨利定律的数学表达式：(Henry's Law)：(c = kP)
01
03
亨利定律的应用：通过测量气体的溶解度和气液界面 上的分压，可以计算出亨利常数，进而了解物质在特
03
优化策略的目标是提高吸收效果、降低能耗和减少环
境污染等。
06
吸收的实际应用
工业废气的处理
工业废气处理
吸收法可用于处理工业生产过程中产生的废气，如硫氧化物 、氮氧化物等有害气体。通过吸收剂的吸收作用，将有害气 体转化为无害或低害物质，达到净化废气的目的。
03 常用的模拟方法包括物理模型模拟、数学模型模 拟和实验模拟等。
吸收过程的优化策略
01
吸收过程的优化策略是通过调整操作条件和设备参数
来提高吸收效果的方法。
02
优化策略通常包括选择合适的吸收剂、优化操作条件
、改进设备结构和操作参数等。
增加流速可以提高溶质的 传递速率，但同时会增加 设备的投资和能耗。
04
吸收设备与流程
吸收设备的类型与特点
填料塔
结构简单，易于制造， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
板式塔
传质效率高，处理能力 大，适用于气体流量较 大、溶液组成较高的情
况。
喷射器
结构简单，操作方便， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
THANK YOU
感谢各位观看
溶解度与相平衡的关系
物质在气液两相中的溶解度差异是吸收过程得以进行的驱动力。
亨利定律与相平衡
亨利定律：气体在液体中的溶解度与该气体在气液界 面上的分压成正比。
输标02入题
亨利定律的数学表达式：(Henry's Law)：(c = kP)
01
03
亨利定律的应用：通过测量气体的溶解度和气液界面 上的分压，可以计算出亨利常数，进而了解物质在特
03
优化策略的目标是提高吸收效果、降低能耗和减少环
境污染等。
06
吸收的实际应用
工业废气的处理
工业废气处理
吸收法可用于处理工业生产过程中产生的废气，如硫氧化物 、氮氧化物等有害气体。通过吸收剂的吸收作用，将有害气 体转化为无害或低害物质，达到净化废气的目的。
《化工原理》课件—02吸收
12
3.溶解度的影响因素
❖ 溶质的性质：不同的气体在溶剂中的溶解度不同 易溶气体，难溶气体
❖ 分压对溶解度的影响：当Pe增加，x 增加。(T 一定) ❖ 总压对溶解度的影响：在溶质组份分压不变时，若P
变化不大，不影响溶解度。即总压不影响pe、x之间 的关系 ❖ 温度对溶解度的影响： T增加，x下降，(Pe一定)
2020/12/11
7
选择合适的溶剂。吸收剂的性能是吸收操作良
好与否的关键，选择时要从以下几方面来考虑：
１.对被吸收的组分要有较大的溶解度，且有较好的选择性。 ２.要有较低的蒸气压，以减少吸收过程中溶剂的挥发损失。 ３.要有较好的化学稳定性，以免使用过程中变质。 ４.腐蚀性要小,以减小设备费用和维修费。 ５.粘度要低，以利于传质及输送；比热要小，使再生时的耗热 量较小；不易燃，以利于安全生产。 ６.吸收后的溶剂应易于再生。
29
第二节 吸收速率
两个基本问题：一是过程的极限，取决于吸收的相平衡关系；
另一是过程的速率。
气液传质过程: 三个基本步骤
①溶质由气相主体
相界面，（相内传质）Байду номын сангаас
②溶质组分在界面上发生溶解进入液相。 （相际传质）
③由界面 液体主体传递。（相内传质）
溶解过程易进行的，其阻力很小。通常认为界面上气液两 相的溶质浓度满足平衡关系。
18
4. 各亨利系数的影响因素
➢ 亨利系数E=f(物系，T)
温度T ，E ; 总压P对E影响很小
理想溶液： E=p0(饱和蒸汽压）
易溶气体E<难溶气体E
➢ 溶解度系数H =f(物系，T)
总压P对H影响很小；温度T ，H
易溶气体H>难溶气体H
化工原理下ppt第2章 吸收
第2章 吸收
2.1 气体吸收的相平衡关系 2.2 传质机理与吸收速率 2.3 吸收塔的计算 2.4 吸收系数
2.5 脱吸及其他条件下的吸收
1
1. 吸收的原理
分离物系 气体混合物
尾气 B(含微量A)
吸收剂 S
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。 A：溶质（吸收物质） B：惰性组分（载体）
p*
NH3 10℃
0
x
14
2.亨利定律的表达式
1） p － x关系
p Exi
式中：E——亨利系数，k pa。 E的讨论： 表示气体溶解能力的常数； 溶解度，亨利系数↓；
i
E随温度变化而变化， T↓，E↓；
E的来源：实验测定或从手册中查得。
15
2.亨利定律的表达式
2） p － c关系
45
2. 一组分通过另一停滞组份的扩散
Dp NA RTz pA1 pA2 pB2 pB1 ln pB 2 pB1
NA p pA2 Dp p ln B2 A1 RTz pB1 pB2 pB1
令
pBm
pB2 pB1 pB2 ln pB1
Nm N
2
42
1
JA
N NcA/c NcB/c JB 1 2 NB
NA
N NA N B NB 0 N NA
对组分A
cA NA J A N c
cA dcA NA (1 ) J A D c dz
Dc dcA NA c c A dz
在气相扩散
pA cA RT
液相主体
溶解
2.1 气体吸收的相平衡关系 2.2 传质机理与吸收速率 2.3 吸收塔的计算 2.4 吸收系数
2.5 脱吸及其他条件下的吸收
1
1. 吸收的原理
分离物系 气体混合物
尾气 B(含微量A)
吸收剂 S
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。 A：溶质（吸收物质） B：惰性组分（载体）
p*
NH3 10℃
0
x
14
2.亨利定律的表达式
1） p － x关系
p Exi
式中：E——亨利系数，k pa。 E的讨论： 表示气体溶解能力的常数； 溶解度，亨利系数↓；
i
E随温度变化而变化， T↓，E↓；
E的来源：实验测定或从手册中查得。
15
2.亨利定律的表达式
2） p － c关系
45
2. 一组分通过另一停滞组份的扩散
Dp NA RTz pA1 pA2 pB2 pB1 ln pB 2 pB1
NA p pA2 Dp p ln B2 A1 RTz pB1 pB2 pB1
令
pBm
pB2 pB1 pB2 ln pB1
Nm N
2
42
1
JA
N NcA/c NcB/c JB 1 2 NB
NA
N NA N B NB 0 N NA
对组分A
cA NA J A N c
cA dcA NA (1 ) J A D c dz
Dc dcA NA c c A dz
在气相扩散
pA cA RT
液相主体
溶解
化工原理吸收
2. 吸收操作目的
需要的组分 1 分离混合气体，以获得 用 2 除去有毒气体，净化作 3 制备某种气体的溶液 4工业废气的治理
返回
2
南华大学化工原理电子课件
3.吸收分类
解 物理吸收：A与S无化学作用，纯物理溶 化学吸收：A、S发生化学反应 物化吸收：既有溶解又 有反应
yi n总 yi 气相中溶质 Am ol 数 Y 气相中惰性组分 ol Bm 数 1 yi n总 1 y i
同理，对于液相：
xi n总` xi 液相中溶质mol数 X 液相中溶剂mol数 1 xi n总` 1 xi
返回
34
南华大学化工原理电子课件
GA wA
摩尔浓度与摩尔分率的关系：
cA xA c
c—混合物在液相中的总摩尔浓度，kmol/m3；
—混合物液相的密度，kg/m3。
返回
14
南华大学化工原理电子课件
4．气体总压与理想气体中组分的分压 总压与某组分的分压之间的关系: PA=Py 摩尔比与分压之间的关系:
pA YA p pA
平衡分压：平衡时气相中溶质的分压。 平衡状态的因素 F＝C－＋2=3－2+2=3 当压力不太高、温度一定时
p* A
=f1（ x ） =f3（ cA ） 返回
24
y*=f2（x）
p* A
南华大学化工原理电子课件
气 相 中 氨 的 分 压
60℃ 50℃ 40℃ 30℃
液相中氨的摩尔数
氨在水中的溶解度
质量分率与摩尔分率的关系：
nA mwA / M A xA n mwA / M A mwB / M B mwN / M N wA /M A wA /M A wB /M B wN /M N
化工原理-3-第八章-气体吸收精品PPT课件
解：求H
PA*
CA H
C A 0.582 kmol m3 ，PA 800Pa
故：H
CA PA*
0.582 0.8
0.7275 kmol m3.kPa
求E E PA* xA
xA
CA CA CS
E
0.8 0.01048
0.582
0.582
1000 0.582 17 18.02
76.33 kPa
0.01048求mFra bibliotekm y x
y PA 0.8 7.897 103 P 101.3
m 0.761
8.3 吸收过程模型及传质速率方程 8.3.1双膜模型
一、吸收过程 吸收过程物理模型：
图（b）中y、x分别表示气相、液相主体浓度；yi、xi分别 表示在相界面处气、液两相的浓度。
以气、液相界面为准，A在相际间的传质过程由以下三步串联而成：
E的含义：
①其数值大小由物系特性和温度决定； ②当物系（溶质、溶剂）一定时，其值随温度的上升而增大； ③由实验测定。
二、不同表达形式
由于气、液两相组分浓度可有不同的表示方法，因而亨利定律也有 不同的形式。
1、溶解度系数H
如溶质在液相中的浓度用物质的量浓度CA表示，则亨利定律：
PA*
CA H
式中：CA为单位体积溶液中的溶质的物质量，kmol/m3； H称为溶解度系数，kmol/m3.Pa。
①一般易溶气体，如NH3、HCl等气体，平衡线斜率m 较小，吸收过程通常呈现气相阻力控制；
②难溶气体，如CO2、O2等，由于其溶解度小，平衡 线斜率m大，吸收过程多呈现液相阻力控制
4、改变阻力大小的方法
实际吸收过程的阻力通常多是气相和液相各占一定的比例，且受 气、液两相流动状态影响甚大。通常：
化工原理第三版第五章吸收精品PPT课件
E小的，溶解度大，易溶气体
3）E的来源：实验测得；查手册
15
（二）亨利定律其它形式
1）pA*
cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa）
cA——摩尔浓度，kmol/m3；
H与E的关系：
p
* A
cA H
c c
c H
x
E c H
16
c
S
M L M S (1 x) M A x M S
（一）亨利定律
总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方 气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔 分数成正比，其比例系数为亨利系数。
pA* Ex
14
p
* A
——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——亨利常数，单位同压强单位。
讨论： 1）E的影响因素：溶质、溶剂、T
物系一定，T E 2）E大的，溶解度小，难溶气体
D'c kL zLcBm
液相传质速率方程有以下几种形式：
N A kL (cAi cAL ) NA kx (xi x)
45
kL——以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s·kmol/m3）；
k x——以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s）；
（1）分离混合气体以获得一定的组分。
（2）除去有害组分以净化或精制气体。 （3）制备某种气体的溶液。 （4）工业废气的治理。 吸收的依据 混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。
3
二、吸收过程与设备
4
脱苯煤气 含苯煤气
冷却器 加热器
洗油 吸收与解吸流程
苯 水 过热蒸汽
5
3）E的来源：实验测得；查手册
15
（二）亨利定律其它形式
1）pA*
cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa）
cA——摩尔浓度，kmol/m3；
H与E的关系：
p
* A
cA H
c c
c H
x
E c H
16
c
S
M L M S (1 x) M A x M S
（一）亨利定律
总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方 气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔 分数成正比，其比例系数为亨利系数。
pA* Ex
14
p
* A
——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——亨利常数，单位同压强单位。
讨论： 1）E的影响因素：溶质、溶剂、T
物系一定，T E 2）E大的，溶解度小，难溶气体
D'c kL zLcBm
液相传质速率方程有以下几种形式：
N A kL (cAi cAL ) NA kx (xi x)
45
kL——以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s·kmol/m3）；
k x——以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s）；
（1）分离混合气体以获得一定的组分。
（2）除去有害组分以净化或精制气体。 （3）制备某种气体的溶液。 （4）工业废气的治理。 吸收的依据 混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。
3
二、吸收过程与设备
4
脱苯煤气 含苯煤气
冷却器 加热器
洗油 吸收与解吸流程
苯 水 过热蒸汽
5
化工原理第四版课件(第五章吸收)
第五章：吸收 概述气液相平衡吸收过程的传质速率吸收塔的计算填料塔第一节：概述一、吸收吸收的定义：吸收是利用气态均相混合物中各组分在吸收剂中溶解度的差异来实现分离的单元操作。
吸收的目的：I.回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品II.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III.除去工业放空尾气中的有害气体，以免环境污染。
二、工业吸收了解工业生产中吸收及解吸过程、所需条件和典型设备例子工业上从合成氨原料混合气体中回收CO2乙醇胺脱硫法•需要解决的问题1.选择合适的溶剂2.提供适当的传质设备3.溶剂的再生三、溶剂的选择1.对溶质较大的溶解度；2.良好的选择性；3.温度变化的敏感性；4.蒸汽压要低；5.良好的化学稳定性；6.较低的黏度且不易生泡；7.廉价、无毒、易得、不易燃烧等经济和安全条件。
四、吸收的分类按有无化学反应：物理吸收和化学吸收按溶质气体的浓度：低浓度和高浓度吸收按溶质气体组分的数目：单组分和多组分吸收按有无热效应：等温和非等温吸收本章只讨论低浓度、单组分、等温的物理吸收过程。
五、吸收操作的经济性（费用）气液两相流经设备的能量损耗；溶剂的挥发及变质损失；溶剂的再生费用。
√六、吸收设备第二节：气液相平衡一、平衡溶解度恒温、恒压下，相互接触的气液两相的浓度不变时，气液两相之间的浓度关系。
气液两相组成的浓度分别用物质的摩尔分数来表示，即y= n i /Σn y 、x= n i /Σn x：气液两相中惰性组分的量不变,溶质与惰性组分摩尔比。
yy Y −=1xx X −=11.气体的溶解度气体在溶液中的溶解平衡是一个动态平衡，该平衡的存在是有条件的；平衡时气相中溶质的分压——平衡分压（或饱和分压），液相中溶质的浓度——平衡浓度（或饱和浓度），也即是气体在溶液中的溶解度；气体的溶解度是一定条件下吸收进行的极限程度；温度和压力对吸收操作有重要的影响；加压和降温对吸收有利；升温和降压对解吸有利。
化工原理下 吸收速率方程式ppt课件
三、吸收速率方程式小结
以气相总吸收系数表示 以液相总吸收系数表示
NAKG(pApA*) NAKy(yAyA*) KG, Ky, KY NAKY(YAYA*)
NAKL(cA*cA) NAKx(xA*xA) NAKX(XA*XA)
KL, Kx, KX
21
传质系数的符号说明
• 小写k表示单侧的膜系数
NAKx xA *xA
液相总吸收 速率方程式
Kx KLc
式中：Kx ——液相总吸收系数，kmol/(m2·s) 。
18
二、总吸收速率方程式
5. 以(Y- Y* )表示总推动力的吸收速率方程式
同理，可导出
NAKY YAYA *
气相总吸收 速率方程式
对于低浓度吸收
KY Ky KGp
8
二、总吸收速率方程式
1. 以(p- p*)表示总推动力的吸收速率方程式
（KG与kG、kL关系）
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，则
p
* A
cA H
根据双膜模型，相界面上两相互成平衡
pAi
cAi H
9
二、总吸收速率方程式
由此得 N A k L c A i c A k L H p A i p A *
式中：KG ——气相总吸收系数，kmol/(m2·s·kPa)。
11
二、总吸收速率方程式
对于易溶气体，H值很大
1 1 1
KG
HkL
kG
11 =
HkL kG
液膜阻力 =
1 1 K G kG 气膜阻力
气膜阻力控 制整个吸收 过程的速率
气膜 控制
化工原理吸收知识点页PPT文档
KL HkG 1/ kL
K PK
y
G
K mK
x
y
Kx C0KL
KL HKG
3. 相界面浓度的确定与相际传质速率分析
① 相界面浓度的确定
②相际传质速率分析
● 气相阻力控制----易溶气体 KG kG
● 液膜阻力控制 ----难溶气体 KL kL
● 双膜阻力联合控制，两者均不可忽略
4. 低浓度气体吸收
同理: NOL A1 1ln 11 Ay y1 2 m m2 2x x1 A
式中
A L mG
由上两式可得：
NOGANOL
可见
NO
Gf(A, yy12
m2x) m2x
◆ A一定时
1
e1
1
x2xe2x2
● 吸收因子法:
若平衡关系为直线时, ymxb
NO
G
y1
dy
y2 (ymxb)
依物料衡算 ：
xx2 G L(yy2 )
代入以上方程并整理得：
A=1时 A≠1时
NOG
y1 y2 y2 mx2
NOG111ln11 Ayy12 m m22xx1 A A
d(y) 常数 dy
d(y)y1 y2
dy
y1 y2
y1y1ye1
yyy
2
2
e2
△y1
△y2
y1
y2
dy y1y2 d(y) y1 y2
N y1 dy
OG y2 ( y y ) e
y1 dy yy y1 d( y)
y2
N x1 dx
L x2 ( xi x)
1 1m
K PK
y
G
K mK
x
y
Kx C0KL
KL HKG
3. 相界面浓度的确定与相际传质速率分析
① 相界面浓度的确定
②相际传质速率分析
● 气相阻力控制----易溶气体 KG kG
● 液膜阻力控制 ----难溶气体 KL kL
● 双膜阻力联合控制，两者均不可忽略
4. 低浓度气体吸收
同理: NOL A1 1ln 11 Ay y1 2 m m2 2x x1 A
式中
A L mG
由上两式可得：
NOGANOL
可见
NO
Gf(A, yy12
m2x) m2x
◆ A一定时
1
e1
1
x2xe2x2
● 吸收因子法:
若平衡关系为直线时, ymxb
NO
G
y1
dy
y2 (ymxb)
依物料衡算 ：
xx2 G L(yy2 )
代入以上方程并整理得：
A=1时 A≠1时
NOG
y1 y2 y2 mx2
NOG111ln11 Ayy12 m m22xx1 A A
d(y) 常数 dy
d(y)y1 y2
dy
y1 y2
y1y1ye1
yyy
2
2
e2
△y1
△y2
y1
y2
dy y1y2 d(y) y1 y2
N y1 dy
OG y2 ( y y ) e
y1 dy yy y1 d( y)
y2
N x1 dx
L x2 ( xi x)
1 1m
化工原理讲稿气体吸收课件
y ye=f(x)
ye
y
M
o
对解吸而言：
xe
xx
若保持液相浓度x不变，气相浓度y最高只能升到与之相平
衡的浓度ye，即 ymax=ye； 若保持气相浓度y不变，则液相浓度x最低也只能降到与气
相浓度y相平衡的浓度xe，即 xmin=xe。
第二节 吸收过程的相平衡关系
3.传质过程的推动力
未达平衡的两相接触会发生相际间传质(吸收或解吸)，离平衡浓度越远，
气, p2
液, x2
吸收塔
混合气体, p1
液, x1
例题3
含溶质A 且摩尔分率为x=0.2的溶液与压力为 2atm, y=0.15的气体等温接触,平衡关系为：pe=1.2x(atm)， 则此时将发生 过程。用气相组成和液相组成表示 的总传质推动力分别为Δy= ，Δx= （摩尔分 率）。如系统温度略有增高，则Δy将 。如系统总 压略有增高，则Δx将 。
大量实验表明，溶解度与平衡分压有关。
第二节 吸收过程的相平衡关系
2.溶解度曲线
第二节 吸收过程的相平衡关系
结论：
➢气体的气相分压（组成）越高，溶解度越大
➢气体的温度越高，溶解度越小
启示：吸收操作应在低温、高压下进行； 脱吸操作应在高温、低压下进行。
第二节 吸收过程的相平衡关系
二、亨利定律（Henry’s law）
第二节 吸收过程的相平衡关系
2.传质过程的限度
对吸收而言： 若保持液相浓度x不变，气相 y 浓度y最低只能降到与之相平
y
衡的浓度ye，即ymin=ye； 若保持气相浓度y不变，则液 相浓度x最高也只能升高到与 ye 气相浓度y相平衡的浓度xe，
o
即xmax=xe。
ye
y
M
o
对解吸而言：
xe
xx
若保持液相浓度x不变，气相浓度y最高只能升到与之相平
衡的浓度ye，即 ymax=ye； 若保持气相浓度y不变，则液相浓度x最低也只能降到与气
相浓度y相平衡的浓度xe，即 xmin=xe。
第二节 吸收过程的相平衡关系
3.传质过程的推动力
未达平衡的两相接触会发生相际间传质(吸收或解吸)，离平衡浓度越远，
气, p2
液, x2
吸收塔
混合气体, p1
液, x1
例题3
含溶质A 且摩尔分率为x=0.2的溶液与压力为 2atm, y=0.15的气体等温接触,平衡关系为：pe=1.2x(atm)， 则此时将发生 过程。用气相组成和液相组成表示 的总传质推动力分别为Δy= ，Δx= （摩尔分 率）。如系统温度略有增高，则Δy将 。如系统总 压略有增高，则Δx将 。
大量实验表明，溶解度与平衡分压有关。
第二节 吸收过程的相平衡关系
2.溶解度曲线
第二节 吸收过程的相平衡关系
结论：
➢气体的气相分压（组成）越高，溶解度越大
➢气体的温度越高，溶解度越小
启示：吸收操作应在低温、高压下进行； 脱吸操作应在高温、低压下进行。
第二节 吸收过程的相平衡关系
二、亨利定律（Henry’s law）
第二节 吸收过程的相平衡关系
2.传质过程的限度
对吸收而言： 若保持液相浓度x不变，气相 y 浓度y最低只能降到与之相平
y
衡的浓度ye，即ymin=ye； 若保持气相浓度y不变，则液 相浓度x最高也只能升高到与 ye 气相浓度y相平衡的浓度xe，
o
即xmax=xe。
化工原理-气体吸收_图文
• 在一定温度下达到平衡时，溶液的浓度随气体压力的增加 而增加。如果要使一种气体在溶液中里达到某一特定的浓 度，必须在溶液上方维持较高的平衡压力。
• 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
• 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
化工原理--吸收(课件版)
二、摩尔比
1.定义：
X
x 1
x
液相中溶质的摩尔数 液相中溶剂的摩尔数
Y
y 1
y
气相中溶质的摩尔数 气相中惰性气体的摩尔
数
2.摩尔比表示的亨利定律
由
X x 1 x
，
得
x X
，
1 X
Y y 1 y
y Y 1Y
代入 y* mx 得 Y * m X
1Y * 1 X
所以 mX (1 Y*) Y * (1 X )
所以
cA
f (T ,
p
A
)
或
p
A
f (T , cA )
溶解度曲线：表示该函数的曲线。（图2-2、图23、图2-4）
• 溶解度特性： T↑，cA↓
•
p
A
↑，cA↑
• 所以： 低温高压有利吸收
•
高温低压有利解（脱）吸
2-1-2 亨利定律
一、亨利定律：在一定的温度和压力（不太高）下， 稀溶液中溶质在气相中的平衡分压与其在液相 中的溶解度成正比，即：
二、分类 • 物理吸收，H2O吸收CO2 • 化学吸收，NaOH溶液吸收CO2
• 单组分吸收，H2O吸收乙醇 • 多组分吸收，液态烃吸收气态烃
• 等温吸收，H2O吸收丙酮 • 非等温吸收，H2O吸收SO3
• 低浓度吸收，氨水吸收SO2 • 高浓度吸收，H2O吸收NH3
三、用途 (1)回收混合气体中的有用物质，用硫酸吸收焦炉
代入
p
A
Ex
得
pA
L
EcAM S cA(MS
M A)
又
pA
cA H
得
1
EM S
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a a
1 X
1 x
1 a
1a
4 ． x A 与 C A 的 关 系 ？ a A 与 A 的 关 系 ？
CA xAC
A aA
8
§5.1 概述
5 ． C A 与 A 的 关 系 ？ C A
A
MA
6 ． 对 理 想 气 体 ， C 与 p 的 关 系 ？ y 与 p ？ ρ 与 p ？
CA
nA V
• 溶解度的定义：在一定温度与压力 下，溶质气体最大限度溶解于溶剂 中的量，即溶解度。
（1）选择合适的溶剂，使能选择性地溶解某个（或 某些）被分离组分；
（2）提供适当的传质设备以实现气液两相的接触， 使被分离组分得以自气相转移至液相；
（3）溶剂的再生，即脱除溶解于其中的被分离组分 以循环使用。
15
5.吸收分类
（1）物理吸收和化学吸收 （2）单组分吸收和多组分吸收 （3）等温吸收和非等温吸收 （4）高浓度吸收和低浓度吸收
第五章 吸收
5.1. 概述
5.1.1.化工生产中的传质过程 5.1.2.气体吸收 5.1.3工业吸收过程
返回 1
第5章 质量传递
动量传递 三传 热量传递
质量传递
是指物质在浓度差、温度差、压力差等推动力作 用下，从一处向另一处的转移，包括相内传质和相 际传质两类。
2
5.1.1.化工生产中的传质过程
第二节 气液相平衡GLE (Gas Liquid Equilibrium)
• §5.2.1 气液平衡关系 • §5.2.2 享利定律 • §5.2.3 相平衡与吸收过程的关系
18
引子
• 现在我们不妨将气体吸收中的传质过程与已学过 的传热过程相对照来研究两个问题：
• (1)、气体吸收过程的推动力是什么？（传热过程 的推动力：温差）
pA RT
C n P V RT
yA
nA n
pA P
Am VAM V AnApA RM T A
通 用 气 体 常 数 R 8J 3 /k1 m K 4ol
9
5.1.2气体吸收
• 定义
吸收操作的分离依据是混合物各组分在某种 溶剂（吸收剂）中溶解度的差异，从而达到的目 的。
• 例如：将含NH3 的空气通入水中，因 NH3 、空 气在水中溶解度差异很大，NH3很容易溶解于水 中，形成氨水溶液，而空气几乎不溶于水中。所 以用水吸收混合气体中的NH3 能使NH3 、空气 加以分离，并回收 。
1.传质分离过程：依靠物质从一相到另一 相传递过程，叫传质分离过程。
2.传质分离过程的依据：依据混合物中各 组分在两相间平衡分配不同。
3
§5.1 概述
一、化工生产中的传质过程
气 — 液 系 统 ： 如 吸 收 、 解 等吸 单 元 操 作
液 汽— —液 液系 系统 统： ：
如 蒸 馏 、 精 操馏 作 如 液 液 萃 取 作操
• 一般地，混合气体中能溶解的组份称为溶质或吸 收质，用A表示（ NH3 ）；
• 混合气体中不能溶解的组份称为惰性成分或载体， 用B表示（空气）；
• 吸收操作中所用的溶剂称为吸收剂或溶剂，用S 表示（水）;
• 吸收操作中所得的溶液称为吸收液，用S+A表示;
• 吸收操作中排除的气体称为吸收尾气，用（A）
10
+B表示;
5.1.3吸收的工业过程
现以煤气脱苯为例 思考问题： 1、吸收剂是什么？ 2. 何种设备 来完成？ 3. 经济性如何？
11
3．吸收过程及设备
12
吸收尾气 溶剂
吸收质 惰性组分
吸收液
13
4．吸收流程
Байду номын сангаас
脱苯煤气
洗油
加
热
含苯煤气
器
冷 却 器
吸收与解吸流程
苯 水 过热蒸汽
14
※由上例可知：采用吸收操作实现气体混合 物的分离必须解决下列问题
液 —固 系 统 ： 如 结 晶 、 浸 操取 作
相界面
气—固系统：如干燥操作 p G
气 相 （ 乙 醇 -水 ）
乙醇
水
气相主体
pi
Ci 液 相 （ 乙 醇 -水 ）
水 液相主体
传质方向 CL
空 气 +氨 气
蒸馏
吸收
4
§5.1 概述
分离
均 相 混 合 物 非 均 相 混 合 物
加入另外一种物分质离作剂为
16
6.吸收剂的选择要求
• 三大
– 对A和B的溶解度差异要大 – 对A的溶解度要大 – 对A的溶解度在条件改变时变化要大
• 三小
– 挥发性小 – 粘度小 – 腐蚀小
• 技术经济性
• （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 • （3）溶剂的再生费用，即解吸费用
17
质 量 分 率 之 和 呢 ？ xAxB 1 aA aB 1
2 ． x A 与 a A 的 关 系 ？ xAaA/MA a Aa /M B/A MB
aAxAMAxAxM BM A B
3 ． 双 组 分 均 相 物 系 中 ， x 与 X 的 关 系 ？ a a 与 的 关 系 ？
x X X x a a
气相主体
▲达到相平衡时，传质过程仍在 进行，只不过通过相界面的某一 组分的净传质量为零，因此属动 态平衡。
相界面 pi Ci
空 气 +氨 气
水 液相主体
传质方向 CL
吸收
6
§5.1 概述
三、相组成的表示方法
摩 尔 分 率 xA(或 yA)nnA
质 量 分 率aAm m A
摩 尔 比 XA(或 YA） n nB A
质 量 比 aAmA mB
摩 尔 浓 度 CAn VA ， km ol/m 3 质 量 浓 度Am VA ， kg/m 3
混 合 物 总 摩 尔 浓 度 C n 混 合 物 总 质 量 浓 度 m
V
V
对 气 体 ， 还 可 以 用 p A表 示 浓 度
7
§5.1 概述
思 考 ： 1 ． 双 组 分 均 相 物 系 （ A 、 B ） 的 摩 尔 分 率 之 和 等 于 多 少 ？
方法 加入能量
加场，如浓度场场、、温电度场、磁场 相 界 等 面
苯
CG
空气
液相主体
Ci 液 相 主 体 传质方向
水 湿物料
干燥
CL
煤焦油（含苯酚） 液液萃取
5
§5.1 概述
二、相平衡--------相 际 间 传 质 的 最 终 状 态
与热平衡不同之处：
▲达到相平衡时，一般两相浓度 p G
不相等。
• (2)、若气液两相能充分完全的接触，则吸收过程 的极限是什么？（传热过程的极限：T=t）
• 要回答这两个问题，就必须了解气液相平衡。
19
§5.2.1 气液平衡关系
• §5.2.1.1 （平衡）溶解度 • §5.2.1.2 相律 • §5.2.1.3 溶解度曲线
20
§5.2.1.1 （平衡）溶解度