知识点21吸收过程概述与气液平衡关系.

第二章气体吸收

本章学习指导

1. 本章学习的目的

通过本章的学习，掌握气体吸收的基本概念和气体吸收过程的基本计算方法。

2. 本章重点掌握的内容

（1）气体吸收过程的平衡关系

（2）气体吸收过程的速率关系

（3）低浓度气体吸收过程的计算

本章应掌握的内容

（1）费克定律和分子传质问题求解方法（2）双膜模型

本章一般了解的内容

（1）溶质渗透模型和表面更新模型

（2）吸收系数

3. 本章学习应注意的问题

（1）表示吸收过程的平衡关系为亨利定律，亨利定律有不同的表达形式，

学习中应注意把握它们之间联系。（2）表示吸收过程的速率关系为吸收速率方程，吸收速率方程有不同的表

达形式，学习中应注意把握它们之

间的联系。

（3）学习分子传质，不要机械地记忆各过程的求解结果，应注意把握求解

的思路和应用背景。

（4）学习中应注意把握传质机理和吸收过程机理之间的联系，注意体会讲

述传质机理和吸收过程机理的目的

和意义。

吸收过程概述

气体吸收的原理与流程

气体吸收的工业应用

气体吸收的分类

吸收剂的选择

吸收过程的气液平衡关系

气体在液体中的溶解度

亨利定律

知识点2-1 吸收过程概述与气液平衡关系【学习指导】

1. 学习目的

通过本知识点的学习，应掌握气体吸收的基本原理、吸收塔流程和气液平衡关系。

2. 本知识点的重点

吸收过程的气液平衡关系。

3. 本知识点的难点

本知识点无难点。

一、吸收过程概述

1. 气体吸收的原理与流程

气体吸收

是典型的化工

单元操作过程。

气体吸收的原

理是，根据混合

气体中各组分

在某液体溶剂

中的溶解度不

同而将气体混

合物进行分离。

吸收操作所用

的液体溶剂称

为吸收剂，以S

表示；混合气体

中，能够显著溶解于吸收剂的组分称为吸

收物质或溶质，以A表示；而几乎不被溶解的组分统称为惰性组分或载体，以B 表示；吸收操作所得到的溶液称为吸收液或溶液，它是溶质A在溶剂S中的溶液；被吸收后排出的气体称为吸收尾气，其主要成分为惰性气体B，但仍含有少量未被吸收的溶质A。

吸收过程通常在吸收塔中进行。根据气、液两相的流动方向，分为逆流操作和并流操作两类，工业生产中以逆流操作为主。吸收塔操作示意图如图2-1所示。

应予指出，吸收过程使混合气中的溶质溶解于吸收剂中而得到一种溶液，但就溶质的存在形态而言，仍然是一种混合物，并没有得到纯度较高的气体溶质。在工业生产中，除以制取溶液产品为目的的吸收(如用水吸收HCl气制取盐酸等)之外，大都要将吸收液进行解吸，以便得到纯净的溶质或使吸收剂再生后循环使用。解吸也称为脱吸，它是使溶质从吸收液中释放出来的过程，解吸通常在解吸塔中进行。图2-2所示为洗油脱除煤气中粗苯的流程简图。图中虚线左侧为吸收部分，在吸收塔中，苯系化合物蒸汽溶解于洗油中，吸收了粗苯的洗油(又称富油)由吸收塔底排出，被吸收后的煤气由吸收塔顶排出。图中虚线右侧为解吸部分，在解收塔中，粗苯由液相释放出来，并为水蒸汽带

出，经冷凝分层后即可获得粗苯产品，解吸出粗苯的洗油(也称为贫油)经冷却后再送回吸收塔循环使用。

2. 气体吸收的工业应用

气体吸收在化工生产中的应用大致有以下几种。

(1)净化或精制气体。混合气的净化或精

制常采用吸收的方法。如在合成氨工

艺中，采用碳酸丙烯酯(或碳酸钾水溶

液)脱除合成气中的二氧化碳等。(2)制取某种气体的液态产品。气体的液

态产品的制取常采用吸收的方法。如

用水吸收氯化氢气体制取盐酸等。

(3)回收混合气体中所需的组分。回收混

合气体中的某组分通常亦采用吸收的

方法。如用洗油处理焦炉气以回收其

中的芳烃等。

(4)工业废气的治理。在工业生产所排放

的废气中常含有少量的SO2、H2S、

HF等有害气体成分，若直接排入大

气，则对环境造成污染。因此，在排

放之前必须加以治理，工业生产中通

常采用吸收的方法，选用碱性吸收剂

除去这些有害的酸性气体。

3. 气体吸收的分类

气体吸收过程通常按以下方法分类。

(1)单组分吸收与多组分吸收吸收过程按

被吸收组分数目的不同，可分为单组

分吸收和多组分吸收。若混合气体中

只有一个组分进入液相，其余组分不

溶（或微溶）于吸收剂，这种吸收过

程称为单组分吸收。反之，若在吸收

过程中，混合气中进入液相的气体溶

质不止一个，这样的吸收称为多组分

吸收。

(2)物理吸收与化学吸收在吸收过程中，

如果溶质与溶剂之间不发生显著的化

学反应，可以把吸收过程看成是气体

溶质单纯地溶解于液相溶剂的物理过

程，则称为物理吸收。相反，如果在

吸收过程中气体溶质与溶剂(或其中

的活泼组分)发生显著的化学反应，则称为化学吸收。

(3)低浓度吸收与高浓度吸收在吸收过

程中，若溶质在气液两相中的摩尔分

率均较低（通常不超过0.1），这种吸收称为低浓度吸收；反之，则称为高

浓度吸收。对于低浓度吸收过程，由

于气相中溶质浓度较低，传递到液相

中的溶质量相对于气、液相流率也较

小，因此流经吸收塔的气、液相流率

均可视为常数。

(4)等温吸收与非等温吸收气体溶质溶

解于液体时，常由于溶解热或化学反应热，而产生热效应，热效应使液相的温度逐渐升高，这种吸收称为非等温吸收。若吸收过程的热效应很小，或虽然热效应较大，但吸收设备的散热效果很好，能及时移出吸收过程所产生的热量，此时液相的温度变化并不显著，这种吸收称为等温吸收。

工业生产中的吸收过程以低浓度吸收为主。本章讨论单组分低浓度的等温物理吸收过程，对于其它条件下的吸收过程，可参考有关书籍。