2吸收基本理论PPT课件
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（1）判断传质进行的方向
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（2）确定传质的推动力
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（3）指明传质过程进行的极限
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§3 吸收塔计算——填料塔
• 板式塔：逐级接触； • 填料塔：连续(微分)接触 • 填料中很大的空隙，提供曲径→湍动↑，表
面形成液膜→表面积↑；可逆流或并流操作， 但一般采用逆流：提高出塔吸收液浓度和降 低尾气浓度。 • 计算内容：吸收剂用量、塔的工艺尺寸等。
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气体的溶解度
一定操作温度和压力下，平衡状态下溶质在 气相中的分压称为平衡分压或饱和分压，相 应的液相浓度称为平衡浓度或气体在液体中 的溶解度。
定义：气体在指定液体（溶剂）中的饱和浓度 常用单位：kg(A)/kg(S)或kg(A)/m3(S)。 它决定了吸收的极限（终点）； 推动力：偏离平衡状态的程度→过程速率。
或难溶组分(B)。
吸收剂：所用的溶剂
（S）。
吸收液：得到的溶液，
主要为A+S。
吸收尾气：吸收后排出
的气体，主要为B和
少量A。
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2、吸收分离操作的目的与任务 制取液体产品：如盐酸、硝酸，碳化氨水吸收CO2 制碳酸氢氨等。 分离混合气体吸收获得某些组分：如用液态烃吸收 裂解气中的乙烯、丙烯等。 气体净化除去混合气体中杂质：如合成氨原料气脱 CO2等； 尾气处理和废气净化：脱SO2、NOx等
分离基础：各组分溶解度的差异
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3、吸收分离操作的分类
物理吸收与化学吸收：
• H2O吸收CO2 （单纯溶解） • NaOH溶液吸收CO2 单组分吸收与多组分吸收：
• H2O吸收乙醇（单一组分） • 液态烃吸收气态烃
等温吸收与非等温吸收：
• H2O吸收丙酮（温度不变）
• H2O吸收SO3
低浓度吸收与高浓度吸收：溶质在气液两相摩尔分
• 吸收剂流量L和组成X2 由 工艺条件确定，
• 出塔气体组成Y2 由任务 规定的吸收率φA 求出：
•可算出吸收液的浓度X1
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2.操作线方程：塔内任意截面上的物 料衡算关系
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L/V：塔操作的液气比
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操作线：Fra Baidu bibliotekY-X图上为以L/V为斜率，过塔进、出口
气、液两相组成点B(X1，Y1)和T(X2，Y2)的直线
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吸收剂的选择
选择的原则： ①溶解度大：溶解度↑，溶剂用量↓，传质速率 ↑；随工艺条件变化大；若有反应应可逆。 ②选择性好：对溶质的溶解度大； ③不易挥发，以减少溶剂损失； ④粘度低，改善流动状态，阻力小，降低能耗。 ⑤无毒、腐蚀性小、不易燃、价廉、不发泡、冰点 低、化学稳定等。
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相平衡关系在吸收过程中的应用
吸收基本理论
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1、定义 吸收：利用混合气体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，实现混合气体 分离。 解吸：也称为脱吸，是与吸收相反的过程， 即溶质从液相中分离而转移到气相的过程。
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2
吸收质或溶质：易溶解
组分（A）。
惰性气体或载体：不溶
逆流：浓、稀端；
操作线与平衡关系、 操作条件及设备结构 无关；
吸收：Y > Y *，操作 线在平衡线上方。
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2.影响因素： 温度、压力、溶质在气相中的浓度。 对于单组分物理吸收：自由度=3-2+2=3
总压不高（<5atm）→理想气体→ 溶解度∝气相分压，可以认为与总压无关。
恒温：
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3、溶解度曲线与溶解性： （1）对于同一种气体，分压一定时，温度T越高，溶
吸收过程中，B、S不参与传质，摩尔流量 不变，可分别作为基准来表示A的浓度。
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【例1】已知10℃时，1atm下氨水的浓度为
10gNH3/100gH2O, 其平衡气相分压 pNH3=5.57kPa ，氨水密度：ρ≈1000 kg/m3 求：E、H、m。
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吸收塔的物料衡算及操作线方程
1.物料衡算 稳定、逆流
下标“1”—— 塔底（浓端）； 下标“2”—— 塔顶（稀端）； V —— B的摩尔流率，kmol/s； L —— S的摩尔流率，kmol/s； Y —— 气相中A的摩尔比； X —— 液相中A的摩尔比。
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• V 和Y1 由吸收任务规定，
数均<10%
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4、 吸收的特征 分离基础：溶解度差异 引入新相的方式：从外界引入 产品纯度：吸收不能直接获得较纯的组分。 传质方向：吸收只进行单向传质
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§1气体吸收的相平衡关系
吸收过程与蒸馏一样，涉及相际传质过程。 平衡问题：物质传递的方向和限度； 传质速率问题：传质推动力和阻力。 相平衡：相间传质已达到动态平衡，从宏观 上观察传质已不再进行。 吸收中的相平衡关系描述的是溶解度的影响 因素，是处理吸收问题的关键。
解度越小。
（2）对于同一种气体，温度T一定时，分压P越大， 溶解度越大。。
（3）吸收剂、温度T、P一定时，不同物质的溶解度 不同。
易溶（NH3）；中等（SO2）；难溶（O2）。 （4）温度、溶液的浓度一定时，难溶物质溶液上方分
压大。
加压和降温对吸收操作有利。
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亨利定律
体系：单组分、低浓、恒温、物理吸收。 总压P<5×105Pa，一定温度下溶质在液相中 的溶解度（平衡）与其在气相中的分压成正 比。
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亨利系数（E）： （单位与分压单位一致）
① 理想溶液：P不高，T恒定，亨利定律与拉 乌尔定律一致，即：E=p0
② 非理想溶液： E≠p0，但在一定浓度范围内 （低浓），E=f(T)。
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③ 一定体系，E=f(T），T↑，E↑； 易溶体系E小，难溶体系E大。
④ 数值取得：实验测定，外推x→0 （ 低浓）；查有关手册。
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亨利定律的其他形式
1）p*~C：
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H
E M S 精品ppt
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2)x~y(溶质在气液两相中的组成)：
y* —与组成为x 的液相呈平衡的气相中溶 质的摩尔分数； m —相平衡常数（或分配系数），无因次
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总压P，pA*=PyA*=ExA
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3)X~Y（摩尔比）
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（2）确定传质的推动力
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（3）指明传质过程进行的极限
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§3 吸收塔计算——填料塔
• 板式塔：逐级接触； • 填料塔：连续(微分)接触 • 填料中很大的空隙，提供曲径→湍动↑，表
面形成液膜→表面积↑；可逆流或并流操作， 但一般采用逆流：提高出塔吸收液浓度和降 低尾气浓度。 • 计算内容：吸收剂用量、塔的工艺尺寸等。
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气体的溶解度
一定操作温度和压力下，平衡状态下溶质在 气相中的分压称为平衡分压或饱和分压，相 应的液相浓度称为平衡浓度或气体在液体中 的溶解度。
定义：气体在指定液体（溶剂）中的饱和浓度 常用单位：kg(A)/kg(S)或kg(A)/m3(S)。 它决定了吸收的极限（终点）； 推动力：偏离平衡状态的程度→过程速率。
或难溶组分(B)。
吸收剂：所用的溶剂
（S）。
吸收液：得到的溶液，
主要为A+S。
吸收尾气：吸收后排出
的气体，主要为B和
少量A。
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2、吸收分离操作的目的与任务 制取液体产品：如盐酸、硝酸，碳化氨水吸收CO2 制碳酸氢氨等。 分离混合气体吸收获得某些组分：如用液态烃吸收 裂解气中的乙烯、丙烯等。 气体净化除去混合气体中杂质：如合成氨原料气脱 CO2等； 尾气处理和废气净化：脱SO2、NOx等
分离基础：各组分溶解度的差异
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3、吸收分离操作的分类
物理吸收与化学吸收：
• H2O吸收CO2 （单纯溶解） • NaOH溶液吸收CO2 单组分吸收与多组分吸收：
• H2O吸收乙醇（单一组分） • 液态烃吸收气态烃
等温吸收与非等温吸收：
• H2O吸收丙酮（温度不变）
• H2O吸收SO3
低浓度吸收与高浓度吸收：溶质在气液两相摩尔分
• 吸收剂流量L和组成X2 由 工艺条件确定，
• 出塔气体组成Y2 由任务 规定的吸收率φA 求出：
•可算出吸收液的浓度X1
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2.操作线方程：塔内任意截面上的物 料衡算关系
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L/V：塔操作的液气比
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操作线：Fra Baidu bibliotekY-X图上为以L/V为斜率，过塔进、出口
气、液两相组成点B(X1，Y1)和T(X2，Y2)的直线
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吸收剂的选择
选择的原则： ①溶解度大：溶解度↑，溶剂用量↓，传质速率 ↑；随工艺条件变化大；若有反应应可逆。 ②选择性好：对溶质的溶解度大； ③不易挥发，以减少溶剂损失； ④粘度低，改善流动状态，阻力小，降低能耗。 ⑤无毒、腐蚀性小、不易燃、价廉、不发泡、冰点 低、化学稳定等。
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相平衡关系在吸收过程中的应用
吸收基本理论
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1、定义 吸收：利用混合气体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，实现混合气体 分离。 解吸：也称为脱吸，是与吸收相反的过程， 即溶质从液相中分离而转移到气相的过程。
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吸收质或溶质：易溶解
组分（A）。
惰性气体或载体：不溶
逆流：浓、稀端；
操作线与平衡关系、 操作条件及设备结构 无关；
吸收：Y > Y *，操作 线在平衡线上方。
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2.影响因素： 温度、压力、溶质在气相中的浓度。 对于单组分物理吸收：自由度=3-2+2=3
总压不高（<5atm）→理想气体→ 溶解度∝气相分压，可以认为与总压无关。
恒温：
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3、溶解度曲线与溶解性： （1）对于同一种气体，分压一定时，温度T越高，溶
吸收过程中，B、S不参与传质，摩尔流量 不变，可分别作为基准来表示A的浓度。
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【例1】已知10℃时，1atm下氨水的浓度为
10gNH3/100gH2O, 其平衡气相分压 pNH3=5.57kPa ，氨水密度：ρ≈1000 kg/m3 求：E、H、m。
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吸收塔的物料衡算及操作线方程
1.物料衡算 稳定、逆流
下标“1”—— 塔底（浓端）； 下标“2”—— 塔顶（稀端）； V —— B的摩尔流率，kmol/s； L —— S的摩尔流率，kmol/s； Y —— 气相中A的摩尔比； X —— 液相中A的摩尔比。
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• V 和Y1 由吸收任务规定，
数均<10%
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4、 吸收的特征 分离基础：溶解度差异 引入新相的方式：从外界引入 产品纯度：吸收不能直接获得较纯的组分。 传质方向：吸收只进行单向传质
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§1气体吸收的相平衡关系
吸收过程与蒸馏一样，涉及相际传质过程。 平衡问题：物质传递的方向和限度； 传质速率问题：传质推动力和阻力。 相平衡：相间传质已达到动态平衡，从宏观 上观察传质已不再进行。 吸收中的相平衡关系描述的是溶解度的影响 因素，是处理吸收问题的关键。
解度越小。
（2）对于同一种气体，温度T一定时，分压P越大， 溶解度越大。。
（3）吸收剂、温度T、P一定时，不同物质的溶解度 不同。
易溶（NH3）；中等（SO2）；难溶（O2）。 （4）温度、溶液的浓度一定时，难溶物质溶液上方分
压大。
加压和降温对吸收操作有利。
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亨利定律
体系：单组分、低浓、恒温、物理吸收。 总压P<5×105Pa，一定温度下溶质在液相中 的溶解度（平衡）与其在气相中的分压成正 比。
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亨利系数（E）： （单位与分压单位一致）
① 理想溶液：P不高，T恒定，亨利定律与拉 乌尔定律一致，即：E=p0
② 非理想溶液： E≠p0，但在一定浓度范围内 （低浓），E=f(T)。
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③ 一定体系，E=f(T），T↑，E↑； 易溶体系E小，难溶体系E大。
④ 数值取得：实验测定，外推x→0 （ 低浓）；查有关手册。
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亨利定律的其他形式
1）p*~C：
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H
E M S 精品ppt
20
2)x~y(溶质在气液两相中的组成)：
y* —与组成为x 的液相呈平衡的气相中溶 质的摩尔分数； m —相平衡常数（或分配系数），无因次
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总压P，pA*=PyA*=ExA
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3)X~Y（摩尔比）