化工原理吸收(课堂PPT)
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• 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。
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
• (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
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பைடு நூலகம்产中的传质过程
（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
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
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 。
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
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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。
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§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
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
• 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）
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
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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）
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 ？
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
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。
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
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
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※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
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§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
• (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。
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§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
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§5.2.1.1 （平衡）溶解度
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。
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5.1.1.化工பைடு நூலகம்产中的传质过程
（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。
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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
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
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§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
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
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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 。
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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
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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。
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§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
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
• 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）
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
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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）
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
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§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 ？
a a
1 X
1 x
1 a
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4 ． x A 与 C A 的 关 系 ？ a A 与 A 的 关 系 ？
CA xAC
A aA
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§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
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
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§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。
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+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？
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3．吸收过程及设备
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吸收尾气 溶剂
吸收质 惰性组分
吸收液
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4．吸收流程
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
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※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