化工原理B复习资料吸收

第六部分 吸收

利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的单元操作称为吸收。

一、描述两组分混合物基本物理量

1、用物质的量或质量的表示

摩尔分率：在混合物中某组分的摩尔数占混合物总摩尔数的分率。n n y A A =

n n x A A =

摩尔比：混合物中某组分的摩尔数与惰性组分摩尔数之比。

气相： 液相：

B A

A n n X =

-x x X 1=

摩尔浓度：单位体积混合物中某组分的摩尔数。

A

A V n c =

质量分率：在混合物中某组分的质量占混合物总质量的分率。

m m w A A =

质量比：混合物中某组分A 的质量与惰性组分B （不参加传质的组分）的质量之比。

B A m m a A =

质量浓度：单位体积混合物中某组分的质量。

A

A V m G =

偶尔会给质量方面的已知条件，根据定义去推导出所用的摩尔比 2、溶解度

定义：平衡状态下气相中溶质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––––––溶解度。

气体在液体中的饱和浓度*

A C 表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。

B

A

A n n Y =

-y

y Y 1=

影响因素：在总压不大的情况下，溶解度只与温度和物质气相分压有关。注意定义，溶解度是用于解释物质平衡状态的物理量。

分析总结：吸收剂、温度T、P 一定时，不同物质的溶解度不同。

温度、溶液的浓度一定时，溶液上方分压越大的物质越难溶。

对于同一种气体，分压一定时，温度T越高，溶解度越小。温度T一定时，分压P越大，溶解度越大。

加压和降温对吸收操作有利。

二、亨利定律引入下的气液相物理量平衡关系

总的来说，亨利定律表征的是平衡状态下，某一组分气相分压（P*）与液相该组分组成的关系。

1、当气相组成用P*表示，由于液相组成的表达形式可以为X摩尔分率、c摩尔浓度，有

P*=Ex,P*=c/H

注意E、H的意义单位

E—亨利常数，单位与压强单位一致。温度T上升，E值增大；

在同一溶剂中，E值越大的气体越难溶。

H—溶解度系数，单位：kmol/m3·Pa或kmol/m3·atm。H是

温度的函数，H值随温度升高而减小。H值越大，气体越易溶。

（H、E的关系偶尔需要用定义推导一下，这个很简单

E M H s s ρ=

）

2、当气相组成用y *表示，表达形式可以为y *=mx

m ——相平衡常数 ，是温度和压强的函数。 温度升高、总压下降则m 值变大， m 值越大，表明气体的溶解度越小。

3、当气相组成用摩尔比Y*表示，液相组成用X*表示时，根据定义可以推导出

X m mX

Y )1(1*-+=

∴通常我们认为x 约为0，用mX Y =*

来描述该关系

4、课件例题（最基本的亨利定律应用）

在常压及20℃下，测得氨在水中的平衡数据为：0.5gNH3/100gH2O 浓度为的稀氨水上方的平衡分压为400Pa ，在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示，试求亨利系数E ，溶解度系数H ，及相平衡常数m 。（氨水密度可取为1000kg/m3）

分析思路——给出的是质量关系，要推出应用于公式所用x 摩尔分率、c 摩尔浓度、Y*、X*这些物理量，然后根据上面的公式推出各系数

只给答案，过程不会看课件：E Pa 41059.7⨯=，m=0.75，H=Pa m kmol ⋅⨯-3

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注意单位

5、以气液平衡关系进行吸收分析

（1）吸收方向——当气相中溶质的的实际分压高于与液相成平衡的溶质分压时，溶质从气相向液相转移，发生吸收过程；反之当气相中溶质的的实际分压低于与液相成平衡的溶质分压时，溶质从液相向气相转移，发生脱吸（解吸）过程。

课件例题——在101.3kPa ，20℃下,稀氨水的气液相平衡关系为 ：x y 94.0

*

=，若含氨0.094摩尔分数的混合气和组成 05.0=A x 的氨水接触,确定过程的方向。

很明显，如果气相摩尔分数y=0.094,那么对应的液相摩尔分率为0.094/0.94，x=0.1,所以只有当吸收剂氨的摩尔分率小于0、1时发生吸收，05.0=A x 是小于0.1的，因此该过程是吸收（也

可以根据x=0.05计算y 来判断）

（2）计算过程的推动力

：*

y y -以气相组成差表示的吸收推动力； ：x x -*

以液相组成差表示的吸收推动力。

引申，所谓平均推动力即是Y1变化到Y2全过程推动力的对数平均值，也就是Y1-Y*

和Y2-Y*的对数平均值

（3）计算过程极限

所谓过程的极限是指两相充分接触后，各相组成变化的最大可能性。

m y x x 1

*

1max 1=

= 2*2min 2mx y y ==

三、传质理论

1、 传质的理论基础——关于扩散

分子扩散–––凭借流体分子无规则热运动传递物质的现象。

关于扩散现象的描述是菲克定律，表征单位时间单位面积的扩散物质量与物质扩散方向浓度（压强等）的变化间关系

推动力为浓度差，由菲克定律描述：J A = – D AB (dC A )/(dz) J A ––扩散通量，kmol/(m 2·s) D AB ––扩散系数

2、 传质模型及模型下的传质速率分析

(1)传质模型——在传质理论中有代表性的三个模型分别为双膜理论、溶质渗透理论和表面更新