工艺参数的确定

在总压101.3KPa及20℃下，液相中氨的浓度为0.582kmol*m-3 时，气相中氨的平衡分压为800Pa，若此组成符合相平衡关系， 试求其H，E，m值。
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吸收过程的相平衡关系
二、相平衡关系在吸收过程中的应用
1.判断传质进行的方向
y y* x x*
传质方向由气相到 液相进行吸收过程
➢在温度和压力一定的条件下，平衡时的气、液相组成具有一一对应关
系，溶质组分在两相中的组成符合相平衡关系，组成关系用曲线表
示——溶解度曲线。
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吸收过程的相平衡关系
一、气液相平衡
达平衡状态时
x 液相组成
A
p
平衡分压
A
气相分压 pA
饱和浓度 （溶解度）
xA
pA f (xA)
分压的影响
1000
0 oC
溶解度/[g(NH3)/1000g(H2O)]
对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分压的升高而增大。10 oC
有利于50吸0
20 oC 30 oC
注意 ❖ 加压和降温
收操作
40 oC
50 oC
❖ 减压和升温
有利于0 解 吸操作
20
40 60 80 100 120 pNH3/kPa
xA
XA 1 XA
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吸收过程的相平衡关系
一、气液相平衡
气体（A＋B）
气体吸收是物质自气相到液相的转移，这是一种传质过程A。溶解 A 逸出
如果把氨气和水共同封存在容器中，令体系的压力和温度维持一定，随着
时间的进行会发生什么变化？ 传质速率逐渐减慢到0
液体 S
在一定温度和压力下，令某气体混合物（A＋B）与液体 S 接触。溶质便向液相转移，直至液相中溶质达到饱和浓度 为止，这种状态称为相际动态平衡，简称相平衡或平衡。
y y* x x*
传质方向由液相到 气相进行解吸过程
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吸收过程的相平衡关系
1.判断传质进行的方向
气、液相浓度(y,x)在平衡线上方(P点)： y
相对于液相浓度 x 而言，气相浓
y
P
度为过饱和(y>y*)，溶质 A 由气
相向液相转移。
释放溶质
y*=f(x)
相对于气相浓度 y 而言，液相浓
任务二：工艺参数的确定
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任务二：工艺参数的确定
吸收过程的相平衡关系 吸收传质机理
气体吸收速率方程
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摩尔比
吸收操作中气液相的量会改变，如何变化？
XA
nA n nA
nA nB
YA
nA n nA
nA nB
摩尔比与摩尔分数的关系
X xA A 1 xA
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吸收过程的相平衡关系
一、气液相平衡
➢气相中溶质的分压称为平衡分压或饱和分压；
➢液相中的溶质浓度称为平衡浓度或饱和浓度，也就是气体在液体中的 溶解度，习惯上以单位或体积的液体中所含溶质的质量或物质的量来 表示。ρA、cA
➢溶解度是一定条件下吸收过程可以达到的极限程度。
吸收过程的相平衡关系
一、气液相平衡பைடு நூலகம்
氧气在水中的溶解度
在相同条件下，不同气体溶 解度有很大差别。溶解度很小的 气体称为难溶气体，溶解度很大 的气体称为易溶气体，介于之间 的为溶解度适中的气体。
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吸收过程的相平衡关系
一、气液相平衡
溶解度的影响因素
温度的影响
对同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度的升高而减小。
平衡方程
pA ～ xA曲线 溶解度曲线
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吸收过程的相平衡关系
一、气液相平衡
溶解度曲线：由实验测定的溶解度绘制的曲线，溶解度与物系种类、温度、压力有关。
溶解度/[g(NH3)/1000g(H2O)] 溶解度/[g(SO2)/1000g(H2O)]
1000 500
0 oC
由 x X 1 X
y Y 1Y
整理得
Y*
1
mX
1 m
X
得 Y* m X 1Y * 1 X
对于低组成吸收 1 m X 1 简化得 Y* mX
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吸收过程的相平衡关系
（二）亨利定律
亨利定律既可以用来根据液相组成计算与之平衡的气相组成，也可 用来根据气相组成计算与之平衡的液相组成。因此，亨利定律可改写为：
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吸收过程的相平衡关系
（二）亨利定律
1. p ～ x关系
当总压不高（不超过0.5MPa）时，一定温度下稀溶液的溶解度 曲线近似为直线，即气液两相的浓度成正比，这种关系称为亨利定律。
p Ex
溶液上方溶质的平衡分压与
其在液相中的摩尔分数成正比。
➢ E 的单位与气相分压的压强单位一致 ➢ 亨利系数的值随物系的特性及温度而异； ➢ 在同一溶剂中，难溶气体 E 值很大，易溶气体 E 值很小； ➢ 物系一定，E 值一般随温度的上升而增大。
10 oC 20 oC 30 oC 40 oC 50 oC
0
20 40 60 80 100 120
pNH3/kPa
250
200 150
0 oC 10 oC
100 50
20 oC 30 oC 40 oC
50 oC
0
20 40 60 80 100 120
pSO2/kPa
氨在水中的溶解度
二氧化硫在水中的溶解度 《化工产品分离精制与控制》课程组
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吸收过程的相平衡关系
（二）亨利定律
2. p ～ c关系
若溶质在气、液相中的组成分别以分压p、摩尔浓度 c 表示，亨利定律为
p* c H
H — 溶解度系数，kmol/(m3·kPa)
溶解度系数 ～ 溶解度
注意 ❖ 易溶气体 ❖ 难溶气体
H大 H小
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吸收过程的相平衡关系
（二）亨利定律
3. y ～ x关系
若溶质在气、液相中的组成分别以摩尔分数y、x表示 ，亨利定律为
y* mx m — 相平衡常数
相平衡常数
～ 溶解度
注意 ❖ 易溶气体 ❖ 难溶气体
m小 m大
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吸收过程的相平衡关系
（二）亨利定律
4. Y ～ X关系
x* p E
x* y m
c Hp
X* Y m
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吸收过程的相平衡关系
各系数的换算关系
推导可得亨利定律表达式各系数间的关系如下：
E～H 关系 E～m 关系
H cm
E EMS
m E p总
cm
MS
H～m 关系
H 1
pMS m
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作业1