第九章 吸收
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1.亨利定律 当总压不太高时，一定温度下的稀溶液的溶解度曲线近似 为直线，即溶质在液相中的溶解度与其在气相中的分压成正 比。
pe Ex
—— 亨利定律
式中： pe —— 溶质在气相中的平衡分压，kPa； E —— 亨利系数，kPa。 x —— 溶质在液相中的摩尔分数；
第二节 吸收过程的相平衡关系 讨论：
C Cm x
Cm —— 溶液的总摩尔浓度，kmol/m3； x —— 溶质在溶液中的摩尔分数。
第二节 吸收过程的相平衡关系
Cm pe x H
所以
Cm H E
对于稀溶液，因溶质的浓度很小，因此cm≈/Ms，其中为 溶液的密度，Ms为溶剂的摩尔质量。
H
EM s
易溶气体 H 值大；难溶气体 H 值小。
气、液相浓度(y,x)在平衡线下方(M点)：
y ye
溶质解吸
ye=f(x)
y
释放溶质
M
o
xe
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。
第一节
概述
2. 吸收操作实例：石油液化气脱除硫化氢
第一节
3. 吸收过程的分类
概述
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。 化学吸收：溶质与溶剂有显著的化学反应发生。如用NaOH吸收CO2、
用稀硫酸吸收氨等过程。化学反应能大大提高单位体积液体所能吸收的
气相中溶质A的摩尔数 y Y 气相中惰气B的摩尔数 1 y 液相中溶质A的摩尔数 x X 液相中溶剂S的摩尔数 1 x
Y y 1 Y X x 1 X
Ye X m 1 Ye 1 X
ye mx
第二节 吸收过程的相平衡关系
即
mX Ye 1 (1 m) X
第一节
5.气液两相的接触方式
概述
溶剂 溶剂
连续接触(也称微分接触) 级式接触：
气体 气体
a 微分接触
b 级式接触
图9-2 填料塔和板式塔
第一节
6. 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；
概述
⑥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
第二节 吸收过程的相平衡关系
三、传质过程的方向、限度及推动力
1.传质过程的方向
气、液相浓度(y,x)在平衡线上方(N点)：
y y
释放溶质
N
ye=f(x)
ye o x
吸收溶质
xe
x
结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线上方，则体系将发生从气 相到液相的传质，即吸收过程。
第二节 吸收过程的相平衡关系
第二节 吸收过程的相平衡关系
3．用相平衡常数表示的亨利定律
ye mx
相平衡常数
pe Ex
pe E x p p
E m P
相平衡常数m是温度及总压的函数;
m值愈小，表明该气体的溶解度愈大;
温度降低、总压升高则m值变小，有利于吸收操作。
第二节 吸收过程的相平衡关系
4．用摩尔比浓度表示的亨利定律 在低浓度气体吸收计算中，通常采用摩尔比浓度 Y （或 X ） 表示组成。
(1) 回收有用组分 吸收剂选择性地吸收气体中某些组分以达到分离目
的。如用洗油从焦炉气或城市煤气中分离苯，用烃类从石油裂解气中
回收乙烯、丙烯等。 (2) 制取产品 用吸收剂吸收气体中某些组分而获得产品。如硫酸吸收
SO3制浓硫酸，水吸收甲醛制福尔马林液等。
(3) 气体净化 一类是原料气的净化，即除去混合气体中的杂质，如合 成氨原料气脱H2S、脱CO2；液化气中脱除硫化氢等。
亨利系数的值随物系的特性及温度而异； 物系一定，E值一般随温度的上升而增大； 难溶气体E值很大，易溶气体E值很小； E的单位与压强单位一致。
第二节 吸收过程的相平衡关系
2．用溶解度系数表示的亨利定律
C pe H
C —— 溶质在液相中的摩尔浓度，kmol/m3； H —— 溶解度系数；kmol/(m3kPa)。 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
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）
一、吸收过程的气液相平衡关系
二、亨利定律
三、传质过程的方向、限度及推动力
第二节 吸收过程的相平衡关系
一、吸收过程的气液相平衡关系
1.气体在液体中的溶解度
在一定的温度与压力下、当气体混合物与一定量的溶剂
接触时，气相中的溶质便向液相中转移，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，称平衡分压；液相 中溶质的浓度称为平衡浓度（或溶解度）。
X —— 溶质在液相中的摩尔比浓度；
Ye —— 与X呈平衡的气相中溶质的摩尔比浓度； 当X很小时
Ye mX
摩尔比浓度表示的 亨利定律
第二节 吸收过程的相平衡关系
例题1 1atm下，浓度为0.02（摩尔分数）的稀氨水在20℃时氨
的平衡分压为 1.666kPa ，其相平衡关系服从亨利定律，氨
水密度可近似取1000kg/m3。求：E、 m 、 H 。
气体量并加快吸收速率。但溶液解吸再生较难。 单组分吸收：混合气体中只有单一组分被液相吸收，其余组分因溶解 度甚小其吸收量可忽略不计。 多组分吸收：有两个或两个以上组分被吸收。 非等温吸收：体系温度发生明显变化的吸收过程。 等温吸收：体系温度变化不显著的吸收过程。
第一节
Leabharlann Baidu
概述
4. 吸收过程在石油化工中的应用
第一节
概述
1.吸收定义 利用混合气体中各组分在液体中溶解度差异，使某些易 溶组分进入液相形成溶液，不溶或难溶组分仍留在气相， 从而实现混合气体的分离。 溶质：混合气体中的溶解组分，以A表示。 惰性气体：不溶或难溶组分，以B表示。 吸收剂：吸收操作中所用的溶剂，以S表示。 吸收液：吸收操作得到的溶液，主要成分溶剂S和溶质A。 吸收尾气：吸收后排出的气体，主要成分为惰性气体 B 和 少量的溶质A。 解吸或脱吸：与吸收相反的过程，即溶质从液相中分离而 转移到气相的过程。
pe Ex
—— 亨利定律
式中： pe —— 溶质在气相中的平衡分压，kPa； E —— 亨利系数，kPa。 x —— 溶质在液相中的摩尔分数；
第二节 吸收过程的相平衡关系 讨论：
C Cm x
Cm —— 溶液的总摩尔浓度，kmol/m3； x —— 溶质在溶液中的摩尔分数。
第二节 吸收过程的相平衡关系
Cm pe x H
所以
Cm H E
对于稀溶液，因溶质的浓度很小，因此cm≈/Ms，其中为 溶液的密度，Ms为溶剂的摩尔质量。
H
EM s
易溶气体 H 值大；难溶气体 H 值小。
气、液相浓度(y,x)在平衡线下方(M点)：
y ye
溶质解吸
ye=f(x)
y
释放溶质
M
o
xe
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。
第一节
概述
2. 吸收操作实例：石油液化气脱除硫化氢
第一节
3. 吸收过程的分类
概述
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。 化学吸收：溶质与溶剂有显著的化学反应发生。如用NaOH吸收CO2、
用稀硫酸吸收氨等过程。化学反应能大大提高单位体积液体所能吸收的
气相中溶质A的摩尔数 y Y 气相中惰气B的摩尔数 1 y 液相中溶质A的摩尔数 x X 液相中溶剂S的摩尔数 1 x
Y y 1 Y X x 1 X
Ye X m 1 Ye 1 X
ye mx
第二节 吸收过程的相平衡关系
即
mX Ye 1 (1 m) X
第一节
5.气液两相的接触方式
概述
溶剂 溶剂
连续接触(也称微分接触) 级式接触：
气体 气体
a 微分接触
b 级式接触
图9-2 填料塔和板式塔
第一节
6. 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；
概述
⑥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
第二节 吸收过程的相平衡关系
三、传质过程的方向、限度及推动力
1.传质过程的方向
气、液相浓度(y,x)在平衡线上方(N点)：
y y
释放溶质
N
ye=f(x)
ye o x
吸收溶质
xe
x
结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线上方，则体系将发生从气 相到液相的传质，即吸收过程。
第二节 吸收过程的相平衡关系
第二节 吸收过程的相平衡关系
3．用相平衡常数表示的亨利定律
ye mx
相平衡常数
pe Ex
pe E x p p
E m P
相平衡常数m是温度及总压的函数;
m值愈小，表明该气体的溶解度愈大;
温度降低、总压升高则m值变小，有利于吸收操作。
第二节 吸收过程的相平衡关系
4．用摩尔比浓度表示的亨利定律 在低浓度气体吸收计算中，通常采用摩尔比浓度 Y （或 X ） 表示组成。
(1) 回收有用组分 吸收剂选择性地吸收气体中某些组分以达到分离目
的。如用洗油从焦炉气或城市煤气中分离苯，用烃类从石油裂解气中
回收乙烯、丙烯等。 (2) 制取产品 用吸收剂吸收气体中某些组分而获得产品。如硫酸吸收
SO3制浓硫酸，水吸收甲醛制福尔马林液等。
(3) 气体净化 一类是原料气的净化，即除去混合气体中的杂质，如合 成氨原料气脱H2S、脱CO2；液化气中脱除硫化氢等。
亨利系数的值随物系的特性及温度而异； 物系一定，E值一般随温度的上升而增大； 难溶气体E值很大，易溶气体E值很小； E的单位与压强单位一致。
第二节 吸收过程的相平衡关系
2．用溶解度系数表示的亨利定律
C pe H
C —— 溶质在液相中的摩尔浓度，kmol/m3； H —— 溶解度系数；kmol/(m3kPa)。 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
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）
一、吸收过程的气液相平衡关系
二、亨利定律
三、传质过程的方向、限度及推动力
第二节 吸收过程的相平衡关系
一、吸收过程的气液相平衡关系
1.气体在液体中的溶解度
在一定的温度与压力下、当气体混合物与一定量的溶剂
接触时，气相中的溶质便向液相中转移，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，称平衡分压；液相 中溶质的浓度称为平衡浓度（或溶解度）。
X —— 溶质在液相中的摩尔比浓度；
Ye —— 与X呈平衡的气相中溶质的摩尔比浓度； 当X很小时
Ye mX
摩尔比浓度表示的 亨利定律
第二节 吸收过程的相平衡关系
例题1 1atm下，浓度为0.02（摩尔分数）的稀氨水在20℃时氨
的平衡分压为 1.666kPa ，其相平衡关系服从亨利定律，氨
水密度可近似取1000kg/m3。求：E、 m 、 H 。
气体量并加快吸收速率。但溶液解吸再生较难。 单组分吸收：混合气体中只有单一组分被液相吸收，其余组分因溶解 度甚小其吸收量可忽略不计。 多组分吸收：有两个或两个以上组分被吸收。 非等温吸收：体系温度发生明显变化的吸收过程。 等温吸收：体系温度变化不显著的吸收过程。
第一节
Leabharlann Baidu
概述
4. 吸收过程在石油化工中的应用
第一节
概述
1.吸收定义 利用混合气体中各组分在液体中溶解度差异，使某些易 溶组分进入液相形成溶液，不溶或难溶组分仍留在气相， 从而实现混合气体的分离。 溶质：混合气体中的溶解组分，以A表示。 惰性气体：不溶或难溶组分，以B表示。 吸收剂：吸收操作中所用的溶剂，以S表示。 吸收液：吸收操作得到的溶液，主要成分溶剂S和溶质A。 吸收尾气：吸收后排出的气体，主要成分为惰性气体 B 和 少量的溶质A。 解吸或脱吸：与吸收相反的过程，即溶质从液相中分离而 转移到气相的过程。