第四章-气体吸收-分离工程-叶庆国主编PPT课件
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第四章 气体吸收和解吸
1
吸收（absorption）
用一种适当的液体溶剂分离气体 混合物的过程。 物理吸收 化学吸收：可逆反应
不可逆反应
2
气体吸收操作目的
制取产品和中间体 分离气体混合物 从气体中回收有用的组分 气体净化 生化工程
3
4.1 气液相平衡
4.1.1 物理吸收的相平衡
V
L
当气液两相达到平衡时：f i f i
Vห้องสมุดไป่ตู้
且有： f i pi yi
f
L i
fiLi xi
V
fi
L
f 分别为组分i在气相和液相中的逸度 i
4
4.1.1 物理吸收的相平衡
K 设平衡常数 i
则有： Ki
yi xi
fiL i pi
5
4.1.1 物理吸收的相平衡
对于二元系统，组分溶解的气液相平衡 关系服从下方程
V
lnf2 x2
lnH2VV m,2(RpTp10)
6
4.1.1 物理吸收的相平衡
对于理想溶液，V
V m ,2
0
V
f 2 H2x2
在低压下，用平衡分压p2代替，变成亨
利定律的表达形式 p2 H2'x2
若以浓度c2代替x2，则有 p2 H2c2
7
亨利定律仅适用于理想溶液； 对于难溶气体，亨利定律有足够 的正确性； 对于易溶气体，亨利定律仅适用 于较低浓度范围； 在较高浓度时，其溶解度的值将 比亨利定律计算值低些。
同时服从相平衡关系 pA HAcA
1
联立上述两式有
pA
HA
cMm cNn KcBb
a
11
因为液相中单纯溶解的A的浓度必然高 于
有化学反应后溶液中A的浓度，所以伴 有
化学反应的平衡分压必定低于物理溶解 时的平衡分压，即溶解度变大。
12
8
4.1.2 伴有化学反应的吸收相平衡
当溶质在溶剂中发生解离、缔合或化 学反应时，亨利定律不再适用。
气体溶解于液相时，若与溶液中某些 组分发生化学反应，则该气体溶质的 气液平衡关系既服从相平衡关系，又 服从化学平衡关系。
9
4.1.2 伴有化学反应的吸收相平衡
假设溶质A与溶剂中的B发生反应，其平 衡表示为 aA
HA aAbB Ka mM nN
则其化学反应的平衡常数为
Ka
aM maN n aA aaB b
cM mcN n cA acB b
mn MN ab AB
10
4.1.2 伴有化学反应的吸收相平衡
令 K
m M
n N
a A
b B
，其值在理想溶液时为1，
则有 K Ka cMm cNn K cAacBb
1
吸收（absorption）
用一种适当的液体溶剂分离气体 混合物的过程。 物理吸收 化学吸收：可逆反应
不可逆反应
2
气体吸收操作目的
制取产品和中间体 分离气体混合物 从气体中回收有用的组分 气体净化 生化工程
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4.1 气液相平衡
4.1.1 物理吸收的相平衡
V
L
当气液两相达到平衡时：f i f i
Vห้องสมุดไป่ตู้
且有： f i pi yi
f
L i
fiLi xi
V
fi
L
f 分别为组分i在气相和液相中的逸度 i
4
4.1.1 物理吸收的相平衡
K 设平衡常数 i
则有： Ki
yi xi
fiL i pi
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4.1.1 物理吸收的相平衡
对于二元系统，组分溶解的气液相平衡 关系服从下方程
V
lnf2 x2
lnH2VV m,2(RpTp10)
6
4.1.1 物理吸收的相平衡
对于理想溶液，V
V m ,2
0
V
f 2 H2x2
在低压下，用平衡分压p2代替，变成亨
利定律的表达形式 p2 H2'x2
若以浓度c2代替x2，则有 p2 H2c2
7
亨利定律仅适用于理想溶液； 对于难溶气体，亨利定律有足够 的正确性； 对于易溶气体，亨利定律仅适用 于较低浓度范围； 在较高浓度时，其溶解度的值将 比亨利定律计算值低些。
同时服从相平衡关系 pA HAcA
1
联立上述两式有
pA
HA
cMm cNn KcBb
a
11
因为液相中单纯溶解的A的浓度必然高 于
有化学反应后溶液中A的浓度，所以伴 有
化学反应的平衡分压必定低于物理溶解 时的平衡分压，即溶解度变大。
12
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4.1.2 伴有化学反应的吸收相平衡
当溶质在溶剂中发生解离、缔合或化 学反应时，亨利定律不再适用。
气体溶解于液相时，若与溶液中某些 组分发生化学反应，则该气体溶质的 气液平衡关系既服从相平衡关系，又 服从化学平衡关系。
9
4.1.2 伴有化学反应的吸收相平衡
假设溶质A与溶剂中的B发生反应，其平 衡表示为 aA
HA aAbB Ka mM nN
则其化学反应的平衡常数为
Ka
aM maN n aA aaB b
cM mcN n cA acB b
mn MN ab AB
10
4.1.2 伴有化学反应的吸收相平衡
令 K
m M
n N
a A
b B
，其值在理想溶液时为1，
则有 K Ka cMm cNn K cAacBb