气体吸收
气体吸收
2 以液膜传质分系数表示吸收速率方程式
NA
DL c总 Z L cBm
ci c (ci c) k L (ci c) 1 kL
N A kL (ci c )
kL——以浓度差为推动力的液膜传质分系数，ms-1；
N A k x ( xi x)
kx——以摩尔分数差为推动力的液膜传质分系数，molm-2s-1；
溶质的平衡分压 p与其在液相中的摩尔分率 x之间存在着如下的 关系：
p*=E· x
式中: p*---------溶质在气相中的平衡分压, Pa； x----------溶质在液相中的摩尔分数 E----------享利系数， Pa
上式表示溶液的组成低于一定数值时溶质的平衡分压与它
在溶液中的摩尔分率成正比。对于理想溶液，亨利常数即为纯 溶质的饱和蒸汽压。亨利常数E值较大表示溶解度较小。一般 E值随温度的升高而增大，常压下压力对E值影响不大。
m
y
m
某吸收过程，气相传质分系数，液相传质分系数, 由此可知方该过程为( )。 (A)液膜控制；(B)气膜控制； (C)气液双膜控制；(D)判断依据不足
积上被吸收的溶质量。表明吸收速率与吸收推动力之间
关系的数学式称为吸收速率方程。 1 以气膜传质分系数表示的吸收速率方程式
NA
Dp总 RTZG pB ,m
p pi ( p pi ) kG ( p pi ) 1 kG
N A kG ( p pi )
kG——以分压差为推动力的气膜传质分系数，molm-2s-1Pa-1；
浓度的差值来表示。
(1) 以（p-p*）表示总推动力 液膜吸收速率方程
N A kL (ci c)
代入
化工原理之气体吸收
化工原理之气体吸收气体吸收是化工过程中常用的一种物理操作，它指的是将气体从气相吸收到液相中。
气体吸收广泛应用于环境工程、化工工艺、能源工程等领域，例如废气处理、石油炼制、烟气脱硫等。
一、气体吸收的基本原理气体吸收的基本原理是气体和液体之间的质量传递过程。
气体吸收的过程中，气体溶质分子通过气相和液相之间的传质界面传递到溶液中，从而实现气体从气相到液相的转移。
气体吸收的速度由以下几个因素决定：1.液相溶剂的性质：液相溶剂的挥发性、表面张力、黏度和溶解度等性质都会影响气体吸收的速度。
通常情况下，挥发性较强的溶剂对气体的吸收速率较快。
2.溶剂和气体溶质之间的亲和力：溶剂和气体溶质之间的亲和力越强，气体吸收速度越快。
3.传质界面的面积和传质界面的厚度：传质界面的面积越大，气体吸收速度越快；传质界面的厚度越薄，气体吸收速度越快。
4.溶解度：气体的溶解度越高，气体吸收速度越快。
5.气体浓度梯度：气体浓度梯度越大，气体吸收速度越快。
二、气体吸收的设备常见的气体吸收设备包括吸收塔、吸收柱和吸附塔等。
1.吸收塔：吸收塔是最常用的气体吸收设备之一，它主要由一个塔体和填料层组成。
气体通过底部进入吸收塔，液体从塔顶滴入塔体中。
在填料层的作用下，气体和液体之间的接触面积增加，从而促进气体的传质。
通过提供充分的接触时间和表面积，吸收塔可以实现高效的气体吸收。
2.吸收柱：吸收柱通常用于含有反应过程的气体吸收。
与吸收塔类似，吸收柱也包含一个塔体和填料层。
区别在于，吸收柱还包括一个液相反应器，用于在吸收气体的同时进行反应。
3.吸附塔：吸附塔是另一种常用的气体吸收设备，主要用于吸附分离等工艺中。
吸附过程通过吸附剂将目标气体吸附在其表面上实现。
吸附塔通常由多个吸附层和吸附剂床组成，气体从底部进入吸附塔，经过吸附剂床后，被吸附物质从气相转移到固相中，从而实现气体吸附。
三、气体吸收的应用气体吸收在化工工艺中有着广泛的应用。
1.废气处理：气体吸收是一种有效的废气处理方法，可用于去除废气中的有害污染物，如二氧化硫、氮氧化物等。
气体吸收
第二章气体吸收第一节概述2.1.1 气体吸收过程一、什么是吸收：气体吸收是用液体吸收剂吸收气体的单元操作。
二、吸收基本原理：是利用气体混合物中各组分在某一液体吸收剂中溶解度的不同，从而将其中溶解度最大的组分分离出来。
三、吸收的特点：吸收是一种组分从气相传入夜相的单向扩散传质过程。
四、传质过程：借扩散进行物质传递的过程称为传质过程。
除吸收外，蒸馏.萃取.吸收.干燥等过程，也都属于传质过程。
五、S吸收剂（溶剂）S+液相吸收液（溶液）A扩散：由于微粒（分子.原子等）的热运动而产生的物质迁移现象。
可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相间进行。
主要由于温度差和湍流运动等。
微粒从浓度较大的区域向较小的区域迁移，直到一相内各部分的浓度达到一致或两相间的浓度达到平衡为止。
扩散速度在气相最大，液相次之，固相中最小。
吸收在化工生产中的应用极为广泛，其目的主要有四点：SO制98%的硫酸）。
一、制造成品（93%的硫酸吸收3二、回收有价值的气体，（焦化厂用洗油处理焦炉气以分离其中的苯等芳香烃）。
三、去掉有害气体（如合成氨厂用氨水或其它的吸收剂除去半水煤气中的硫化氢）。
四、三废处理：（如用吸收法除净硫酸生产尾气中的二氧化硫。
）总之吸收的目的可用四个字来概括：去害兴利。
2.1.2 气体吸收的分类一、物理吸收：吸收过程中吸收质只是简单地从气相溶入液相，吸收质与吸收剂间没有显著的化学反应或只有微弱的化学反应，吸收后的吸收质在溶液中是游离的或结合的很弱，当条件发生变化时，吸收质很容易从溶剂中解吸出来。
如用水吸收二氧化碳。
物理吸收是一个物理化学过程，吸收的极限取决于操作条件下吸收质在吸收剂中的溶解度、吸收速率则取决于吸收质从气相主体传递入液相主体的扩散速率。
物理吸收都是可逆的一般热效应较小。
二、化学吸收：吸收过程中吸收质与吸收剂之间发生显著的化学反应。
例如NaOH 吸收2CO 。
化学吸收时，吸收平衡主要取决于当时条件下吸收反应的化学平衡，吸收速率则取决于吸收质的扩散速率和化学发应速率，因为化学吸收降低了吸收质的浓度故吸收速率一般比同样条件下没有化学反应的物理吸收速率大。
气体吸收
5.1 概述
2、传质
气体吸收是传质分离过程。 前面提到的传质分离过程中，
重点是要讲述平衡分离过程， 是组分在两相间的分配不同 （平衡）来实现分离。 气体吸收过程包含有组分从一 相到另一相的转移。 过程的推动力为：浓度差C
二. 物理吸收和化学吸收
物理吸收 定义： 溶质气体溶于液相中不发生显著化学 反应的吸收过程，称之为～ 例如： CO2 ＋ H2O＝ H2 CO3 HCl（g）＋H2O ＝ HCl（L） 丙酮（g）＋H2O＝丙酮（L） 化学吸收 定义： 液相中有某种组分，能够与溶质气体 （溶解于L）进行化学反应的吸收过程，促进 了吸收过程的进行速率； 例如：Na2 CO3 （K2CO3) ＋CO2 ＋ H2O = Na2HCO3 （ KHCO3 )
X1、X2——分别为吸收塔的塔底和塔顶的液相比摩尔分率； φA——混合气体中溶质A被吸收的百分率，称为吸收率或回收率
现取塔内任一截面ｍ－ｎ与塔底（图中的虚线范围）作溶质
的物料衡算， 即：
V(Y1 - Y) = L(X1 - X)
L L Y X (Y1 X 1 ) V V
同理，可得
L L Y X (Y2 X 2 ) V V
NA=ky(y-yi) ky=PkG NA=kX(xi -X) kX=CkL
NA=Ky(y-ye) Ky=PKG Ky=1/(1/ky+m/kX) 气膜控制时Ky=ky
液膜
NA=kL(Ci-C)
NA=KG(P-Pe)
KG=1/(1/kG+1/HkL)
气相
气膜控制 KG=kG NA=KL(Ce -C)
一、亨利定律
5.2
气液相平衡
当总压不高（<5×105Pa）时，在一定温度下，稀溶液上方 溶质的平衡分压与其在液相中的浓度之间存在着如下的关系：
气体吸收名词解释
气体吸收名词解释
气体吸收是指气体被其他物质吸收并进入其中的过程。
在化学和物理领域中，气体吸收经常涉及到气体溶解、吸附和反应等过程。
气体溶解是指气体分子在液体中被吸收并与溶剂分子相互作用的过程。
气体溶解可以通过增加溶剂和气体之间的接触面积、提高溶剂的温度或压力来增加。
溶解度通常用溶解度曲线来描述，它表示了在不同温度和压力下溶剂能够溶解的气体的最大量。
气体吸附是指气体吸附剂表面上的分子吸引和捕获气体分子的过程。
吸附可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附是指气体分子在吸附剂表面上通过分子间力相互作用被吸附的过程，其吸附速度较快，吸附强度较弱。
化学吸附是指气体分子在吸附剂表面上发生化学反应并形成化学键的过程，其吸附速度较慢，吸附强度较强。
气体吸收还可以是指气体在化学反应中被反应物所吸收的过程。
这种吸收通常是一个反应物与气体发生化学反应，并在反应中形成产物的过程。
气体吸收在许多工业领域中被广泛应用，如空气污染控制、气体分离和催化反应等。
总之，气体吸收涉及到气体在液体或固体中被吸收的过程，可以通过溶解、吸附或化学反应来实现。
该过程在科学研究和工业生产中具有重要意义。
化工原理--2-8气体吸收
④吸收操作的物料衡算
⑤填料层高度的计算方法
⑥解吸过程计算
⑦传质设备，填料吸收塔
.
6
重点内容： a.物理吸收过程 b.低浓度吸收过程设计计算
本章难点： a.吸收过程的传质机理 b.相平衡关系不同表达式间的换算
.
7
物质的量浓度（摩尔浓度）CA = nA / V 物质的量分数（摩尔分数）xA = nA / n 摩尔比 XA = nA / nB
1+（1-m ）XA
XA —— 液相摩尔比
或 YA* = m XA
*5 E、H、m之间关系 H =E xA/ CA ≈ E MS /ρS
m = E / P总压
E — 亨利系数，N/m2。
.
13
三、相平衡与吸收过程的关系
1、判别传质过程的方向
P
P
PA
A
PB*
PA*
PB
B
xA xA* x
xB* xB
x
上式也可写成：
DC
NA = —— ——（CA1 - CA2 ） Z CBm
式中：CBm—组分B浓度的对数平均值，kmol/m3。
C —混合物的总浓度，kmol/m3，（C =CA + CB ）
**该式同样适用于液相。 .
28
4、分子扩散系数 D， m2/s
物性参数之一，表示物质在介质中的扩散能力。 影响因素：物质的种类
①气、液两相流经吸收设备的能量消耗；
②溶剂的挥发损失和变质损失；
③溶剂再生(解吸)费用，即解吸操作费用。
*以上三项费用中第③项所占比例最大。
.
5
本章基本内容：
本章基本内容:介绍物理吸收过程机理、传质速率方 程及吸收过程的设计计算和操作分析。
气体吸收知识点总结
气体吸收知识点总结一、气体吸收的基本原理气体吸收是一种物理与化学相结合的过程，其基本原理主要包括气体与溶剂之间的质传和能传。
质传是指气体分子在气-液界面附近的扩散传输，包括气体分子的渗透、重新吸附和溶解等过程。
能传是指气体分子在溶液中释放或吸收能量，从而参与到化学反应中。
对于溶液吸收来说，通常会发生溶解、吸附、反应等过程。
在气体吸收过程中，溶剂的选择是十分重要的。
常用的溶剂包括水、乙醇、甲醇、丙酮等。
不同的溶剂对于不同的气体有着不同的选择，具体的选择需要考虑其溶解度、选择性、毒性、成本等因素。
二、影响气体吸收的因素1. 气体性质气体的性质对气体吸收的影响十分显著。
例如，气体的溶解度、扩散系数、表面张力等均会影响气体在溶液中的吸收速率。
2. 溶剂性质不同的溶剂对气体的溶解度不同，对于不同的气体有不同的选择。
此外，溶剂的粘度、温度、酸碱性等也会影响气体的溶解和吸收速率。
3. 操作条件操作条件包括温度、压力、气体流量、溶液浓度等。
这些操作条件对气体吸收的速率、效率、能耗等方面都有着重要的影响。
4. 设备结构设备结构对气体吸收的效率、能耗、稳定性等都有很大的影响。
例如，吸收塔的塔板设计、填料结构、液体循环方式等都会对气体吸收过程产生影响。
5. 质量传递模式质量传递模式包括气体-液体相间的传递和气体在液相中的扩散传递。
传质速率和传质方式会对气体吸收过程产生影响。
6. 气液接触方式气液接触方式包括气液接触面积、气液接触时间等。
这些因素直接影响着气体分子与溶剂分子之间的相互作用过程。
三、气体吸收的工艺方法根据气体吸收过程中气体与溶剂之间的相互作用方式，气体吸收的工艺方法主要包括物理吸收、化学吸收和生物吸收等。
1. 物理吸收物理吸收是指气体分子在溶剂中的溶解和吸附过程。
物理吸收的主要方式包括分子间力作用（如范德华力、静电作用）和气液相间传递。
常见的物理吸收方法包括吸附、解吸、扩散等过程。
物理吸收主要应用于一些低气体浓度和不易发生化学反应的气体分离和净化。
气体吸收的原理应用
气体吸收的原理应用1. 气体吸收的概述•气体吸收是一种常见的分离和纯化气体的方法。
•气体吸收的原理是通过气体分子在液体中的溶解来实现。
•气体吸收可以应用于多个工业领域，如环保、化工、制药等。
2. 气体吸收的原理•气体吸收的原理基于亨利定律，即气体在液体中的溶解度与气体的分压成正比。
•在气液界面，气体分子与液体分子发生相互作用，使气体分子从气相转移到液相。
•气体溶解度受到温度、压力和溶液性质的影响。
3. 气体吸收的应用3.1 环境保护•气体吸收在环境保护中起到重要作用。
•通过气体吸收可以去除大气中的污染物，如二氧化硫、氮氧化物等。
•采用适当的吸收剂，可以高效地将污染物吸收到液体中，减少对大气的污染。
3.2 化工工艺•在化工工艺中，气体吸收常用于纯化和分离气体。
•比如，酸碱气体可以通过吸收与液体中的酸碱反应来进行分离。
•气体吸收还可以用于去除废气中的有害物质，提高产品质量。
3.3 制药工业•在制药工业中，气体吸收常用于分离和纯化药品。
•比如，离子交换树脂可以通过吸收气体中的杂质来提高药品的纯度。
•气体吸收还可以用于去除反应过程中的副产物，提高产品的纯度和产率。
4. 气体吸收实验•进行气体吸收实验可以更好地理解气体吸收的原理和应用。
•实验材料包括气体源、吸收器、溶液和测量设备。
•实验步骤包括设定好实验条件、将气体通入吸收器、记录吸收效果等。
•实验结果可以通过计算和观察来获得。
5. 气体吸收设备•在实际应用中，气体吸收需要使用到特定的设备。
•常见的气体吸收设备有吸收塔、填料塔和液罐等。
•这些设备可以提供较大的气液接触面积，实现高效的气体吸收效果。
6. 气体吸收的优势和限制•气体吸收具有高效、灵活、节能等优势。
•然而，气体吸收也存在一些限制，如需要消耗大量的溶液、设备投资较大等。
7. 结论•气体吸收作为一种常见的气体分离和纯化方法，具有广泛的应用领域。
•进一步研究和应用气体吸收技术，有助于提高环境保护、化工工艺和制药工业的效率和效果。
第8章 化工原理气体吸收
8.3.1双组分混合物中的分子扩散
⑴费克定律 温度、总压一定，组分A在扩散方向上任 一点处的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。
dCA J A DAB d
JA——组分A扩散速率（扩散通量）， kmol/（m2· s）；
dCA ——组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m； d DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。
பைடு நூலகம்G L
8.3.5对流传质理论
②数学模型
DG p DG 1 ( pA pAi ) p ( y yi ) 气膜 N A RT G pBm RT G yBm
式中：
pBm yBm (1 y ) m p DG DG 1 DG p 1 kG RT G pBm RT G yBm RT G (1 y )m
pB1 pA1 pA2
0 扩散距离z
z
3）等分子反方向扩散发生在蒸馏过程中。
2．单向扩散及速率方程
JA
（1）总体流动：因溶质Ａ扩散到界面溶 解于溶剂中，造成界面与主体的微小压差， NMcA/c 使得混合物向界面处的流 动。 总体流 动NM NMcB/c （2）总体流动的特点： JB 1）因分子本身扩散引起的宏观流动。 2）A、B在总体流动中方向相同，流动 速度正比于摩尔分率。 1 2
负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿 着浓度降低的方向进行。 理想气体：
pA cA RT
dc A 1 dp A = dz RT dz
DAB dpA JA RT dz
8.3.1双组分混合物中的分子扩散
对双组分混合物，总浓度 CM CA CB ＝常数
dC A dC B d d
气体吸收系数
气体吸收系数
气体吸收系数是指气体分子对电磁波的吸收能力，其值受气体种类、气体浓度、压力、温度、波长等多种因素影响。
一些常见的气体吸收系数的值如下：
1. 氧气（O2）吸收系数
在常温常压下，氧气主要吸收波长为200到300纳米的紫外光。
其吸收系数为10^-3 cm^-1。
2. 二氧化碳（CO2）吸收系数
二氧化碳主要吸收远红外光。
其吸收系数随着波长的增加而增加，但在2000纳米以上则开始下降。
在常温常压下，CO2的
吸收系数为10^-4 cm^-1。
3. 氮气（N2）吸收系数
氮气对光的吸收主要发生在紫外光区域，其吸收系数约为
10^-5 cm^-1。
4. 氢气（H2）吸收系数
氢气对光的吸收主要发生在紫外光区域，其吸收系数约为
10^-6 cm^-1。
需要注意的是，以上数值只是一般情况下的参考值，实际吸收系数还要根据特定的环境和条件而定。
化工原理第八章 气体吸收
平衡关系与上式联立可求解界面浓度 xi 与 yi 。在用作图
3
三、工业吸收过程
工业的吸收过程常在吸收塔中进行。生产中除少部分直 接获得液体产品的吸收操作外，一般的吸收过程都要求 对吸收后的溶剂进行再生，即在另一称之为解析他的设 备中进行于吸收相反的操作－解吸。因此，一个完整地 吸收分离过程一般包括吸收和解吸两部分。
2024/3/25
4
8.2 吸收过程相平衡基础
对于单组分物理吸收，组分数c=3（溶质A、惰性 气体B、溶剂S），相数（气、液），自由度数F应为
F c23223
即在温度、总压和气、液组成共四个变量中，有三个是 自变量，另一个是它们的函数。
2024/3/25
6
在一定的操作温度和压力下，溶质在液相中的溶解 度由其相中的组成决定。在总压不很高的情况下，可以 认为气体在液体中的溶解度只取决于该气体的分压pA ， 而与总压无关。于是，cA*与 pA 得函数关系可写成
ky P kG
Ky m Kx KG HKL
13
二、界面浓度的求取
当ｍ随浓度变化时，用分传质速率方程式计算更加方 便，界面浓度 xi 与 yi 存在关系有：
（1）有双膜模型理论，yi 与 xi 在平衡线上。如果平衡线以
y f (x) 表示，则 yi 。 f (xi )
（2）可导出
y yi kx x xi ky
2024/3/25
12
不同的推动力所对应的不同传质系数和速率方程。
浓度组成表示法
表8—1 传质速率方程的各种形式
摩尔分率
物质得量浓度或分压
传质速率方程 总传质系数
2024/3/25
N A ky ( y yi ) kx (xi x) ky (y y*) kx (x* x)
化工原理气体吸收
化工原理气体吸收气体吸收是化学工程中一种常用的分离和纯化技术，用于从气体混合物中去除其中一种特定成分。
它广泛应用于石油、化工、环保等领域。
本文将介绍气体吸收的原理、装置和操作条件等方面的内容。
气体吸收的原理是利用溶剂与气体中的组分之间的化学或物理作用力，使目标组分从气相转移到液相中。
根据吸收剂的性质和反应过程的特点，气体吸收可分为物理吸收和化学吸收两种方式。
物理吸收是指目标组分在吸收剂中主要通过物理作用力，如分子间的范德华力、表面张力等，从气相吸附到液相中。
在物理吸收过程中，吸收剂的选择非常关键，常用的吸收剂包括水、有机溶剂（如乙醇、丙酮等）和离子液体等。
化学吸收是指目标组分在吸收剂中通过与吸收剂发生化学反应，形成溶解物而从气相吸附到液相中。
化学吸收通常需要在一定的温度、压力和pH值条件下进行。
化学吸收常用的吸收剂包括氨水、碱性溶液（如氢氧化钠溶液、氯化钠溶液等）和有机酸等。
气体吸收的装置主要由吸收器、进料装置、排气装置和再生装置等组成。
吸收器一般为塔状或柱状，内部设置填料或栅板，以增加气液接触的表面积，提高吸收效果。
进料装置用于将待吸收的气体引入吸收器，通常采用喷射装置或静态混合器。
排气装置用于将除去目标组分的废气排放到大气中。
再生装置用于将吸收剂中的目标组分进行回收或处理。
操作条件对气体吸收的效果有重要影响。
温度是其中的一个关键参数，一般情况下，吸收效果随着温度的升高而降低。
温度控制有利于提高吸收剂中目标组分的溶解度。
另外，压力、气体和液体的流动速度、吸收剂浓度和比表面积等，也会对气体吸收过程产生影响。
气体吸收在化工工艺中有着广泛的应用。
例如，气体吸收可用于去除工业废气中的有机物、硫化物、酸性气体等污染物。
此外，在炼油、气体处理和化学合成等过程中，气体吸收还常用于分离和提纯有机化合物、气体燃料的净化和升级等。
综上所述，气体吸收作为一种常见的分离和纯化技术，通过吸收剂与目标组分之间的化学或物理作用力，将气体中的特定成分从气相吸附到液相中。
化工原理第八章气体吸收
实验结果讨论与误差分析
03
分析实验过程中可能出现的误差来源，如测量误差、操作误差、环境误差等，并提出相应的改进措施。
误差分析
根据实验数据和分析结果，讨论气体吸收过程中的传质机理、影响因素以及优化措施。
实验结果讨论
总结实验结果和误差分析，得出关于气体吸收实验的结论，为后续研究和应用提供参考。
实验结论
过程模拟软件介绍
2
1
3
过程模拟软件是一种基于计算机技术的数值模拟工具，可以对化工过程进行建模和模拟，预测过程的性能和行为。
过程模拟软件可以用于气体吸收过程的建模和模拟，包括吸收塔的设计、操作条件的优化、过程性能的预测等。
在气体吸收中的应用
在使用过程模拟软件时，需要注意模型的准确性、数据的可靠性以及计算结果的合理性等方面。
第二小节
气体吸收设备类型及特点
填料塔结构与工作原理
填料塔结构
主要包括塔体、填料、液体分布器、气体进出口管等部分。塔内装有一定高度的填料，以增加气液接触面积，促进吸收过程。
工作原理
气体从塔底进入，通过填料层时与从塔顶喷淋下来的吸收液充分接触，完成吸收过程。填料的存在使得气液两相在较小的空间内得到充分混合，提高了吸收效率。
制定详细的实验步骤和操作规范，包括装置启动、气体和液体流量调节、温度控制、数据记录等。
实验操作规范
实验装置搭建
数据采集、处理和分析方法
使用流量计、压力表、温度计等测量仪器，实时记录气体和液体的流量、压力、温度等参数。
对实验数据进行整理、筛选和计算，得到气体吸收量、吸收速率、传质系数等关键指标。
采用图表、曲线等形式对实验数据进行可视化分析，探讨气体吸收过程中的影响因素和规律。
软件使用注意事项
气体吸收的原理是利用能量
气体吸收的原理是利用能量气体吸收原理是指在气体分子与固体或液体界面发生相互作用时，气体分子会被吸附或吸附到固体或液体表面上的现象。
这种吸附实际上是能量的转移过程，气体分子在与固体或液体接触时，通过分子之间的相互作用，使得气体分子因受到吸附力的作用而留在固体或液体表面。
气体吸收的原理可以分为物理吸附和化学吸附两种不同的机制。
物理吸附又称为范德华吸附，其机理基于分子之间的范德华力（van der Waals 力）。
这种范德华力是由于分子之间的诸多作用力引起的，如分子之间的静电作用力和诱导力等。
当气体分子接近固体表面时，范德华力会使气体分子受到吸附力的作用而留在固体表面上。
物理吸附是可逆过程，受温度和压力等条件的影响较大。
化学吸附是指气体分子与固体或液体表面发生化学反应的吸附过程。
在化学吸附中，气体分子与固体表面的原子或分子发生相互作用，形成化学键或键合，使气体分子被吸附到固体表面上。
这种吸附是不可逆的，并且通常要求一定的温度和化学活性等条件才能进行。
气体吸附的原理中，能量起着重要的作用。
吸附过程中，固体表面吸附现象会释放吸附位能，而气体分子与固体表面接触的能量会发生转移，使气体分子获得一定的总能量，以克服其自身分子间的相互作用而留在固体表面。
相反，脱附过程中则需要外界能量，如热量或其它形式的能量输入，才能使被吸附的气体分子脱离固体表面。
因此，吸附是一个能量的传递过程。
吸附过程中能量的传递可以通过两种方式进行，一是通过表面活性中心的物理吸附或化学键的化学吸附，二是通过固体和气体分子之间的碰撞传递。
在物理吸附中，范德华力的作用使气体分子受到吸附力的作用而附着在固体表面，吸附位能被释放给气体分子，使其获得一定的能量。
在化学吸附中，化学键的形成释放出更多的吸附位能，使气体分子获得更多的能量。
总之，气体吸附的原理是通过能量的传递过程，使气体分子与固体或液体表面相互作用并被吸附或吸附到固体或液体表面上。
这种吸附过程可以是物理吸附或化学吸附，其中范德华力和化学键的形成是能量传递的重要机制。
气体吸收的原理
吸收速率方程
吸收速率方程是描述气体吸收速率的数学模型。它通常由实验数据拟合得到，反映了气体吸收速率与操作条件之 间的关系。
03
气体吸收的影响因素
温度与压力
温度
温度越高，气体分子的运动速度越快 ，有利于气体在吸收剂中的扩散和溶 解，提高吸收速率。
噪声控制
气体吸收技术也可用于噪 声控制，如消音器、隔音 罩等的设计和制造。
在能源领域的应用
燃料脱硫
在化石燃料的燃烧过程中，会产生大量的硫化物，气体吸收技术可用于燃料脱硫，以减 少硫化物对环境的污染。
氢能储存
气体吸收技术可用于氢能的储存和运输，通过特定的吸收剂将氢气储存于其中，并在需 要时进行释放。
吸收平衡
平衡常数
平衡常数是描述气体在液体中溶解达到平衡状态时的浓度比 值。平衡常数的大小取决于温度和压力，反映了气体在液体 中的溶解能力。
平衡移动
当气体的分压大于其在液体中的溶解度时，平衡状态向吸收 方向移动；反之，当气体的分压小于其在液体中的溶解度时 ，平衡状态向解吸方向移动。
吸收速率
扩散系数
吸收过程的重要性
01
02
03
环境保护
气体吸收在处理工业排放 和大气污染方面具有重要 作用，能够去除有害气体， 保护环境。
工业流程
在许多工业流程中，气体 吸收用于分离和纯化气体 混合物，生产高纯度气体 或液体产品。
科学研究
气体吸收是研究气体与液 体之间相互作用的重要手 段，有助于深入了解物质 的性质和化学反应机制。
基于气体与液体之间的物理性质的差异进行的吸收，而化学吸收则是基
气体吸收实验报告
气体吸收实验报告一、实验目的1、深入理解气体吸收的基本原理和过程。
2、掌握吸收塔的操作方法和性能测定。
3、研究不同操作条件对气体吸收效果的影响。
二、实验原理气体吸收是利用气体混合物中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使易溶组分被溶剂吸收，从而实现气体混合物的分离。
在吸收过程中，溶质从气相主体通过气膜扩散到气液界面，再穿过液膜进入液相主体。
吸收速率取决于气膜和液膜的传质阻力。
本实验采用水吸收空气中的氨气，氨气在水中的溶解度较大，属于易溶气体的吸收。
吸收过程的数学表达式可以用亨利定律和传质速率方程来描述。
三、实验装置与流程实验装置主要由吸收塔、氨气钢瓶、空气压缩机、流量计、温度传感器、压力传感器等组成。
实验流程如下：空气经过压缩机加压后，与氨气在混合器中混合，形成含有一定浓度氨气的混合气体。
混合气体从吸收塔底部进入，与从塔顶喷淋而下的水逆流接触进行吸收。
吸收后的尾气从塔顶排出，经处理后排空。
吸收液从塔底排出，通过测量吸收液中氨气的浓度和流量，可以计算出吸收的氨气量。
四、实验步骤1、检查实验装置的密封性，确保无泄漏。
2、开启空气压缩机，调节空气流量至设定值。
3、打开氨气钢瓶阀门，缓慢调节氨气流量，使混合气体中氨气的浓度达到预定值。
4、启动水泵，调节水流量至设定值，并保持稳定。
5、稳定运行一段时间后，开始取样分析吸收液中氨气的浓度。
6、改变操作条件，如气体流量、液体流量、温度等，重复步骤5，记录不同条件下的实验数据。
五、实验数据处理与分析1、原始数据记录空气流量：＿____ L/min氨气流量：＿____ L/min水流量：＿____ L/min吸收液温度：＿____ ℃吸收塔进出口气体中氨气浓度：＿____ （分别记录）2、数据处理根据氨气的物质的量守恒，计算出不同条件下的氨气吸收量。
利用传质速率方程，计算出传质系数。
3、结果分析分析气体流量对吸收效果的影响：随着气体流量的增加，吸收塔内气液接触时间减少，导致吸收效果下降。
化工原理第八章气体吸收
LS Yb − Ya = X ∗− X G b a B min
费 用
t c o
理论上应综合设备大小、能量消耗等因素, 以生产利润(或费用)为 目标函数确定最适宜液气比 Lopt。实际设计时 , 根据生产经验 , 实际液 气比取：
LS =(1.1～1.5) GB
三. 低浓度吸收计算
y+dy x+dx G L yb xb
π
4
DT2G(y+dy) DT2Gy
(输出量)=
π
4
图8-8:填料塔微分物料衡算
(消失量)=NAdA' = (积累量)=0
π
4
DT2 NAadh～在 dh 内,由气相进入液相
代入物料衡算方程,整理得： Gdy= NAadh 若取速率方程为： NA= Ky(y-y*) 则：Kya(y-y*)dh=Gdy B.C.： h～ 0→h0
工艺条件：T、P、G、yb 工艺要求：ya 工程决策：xa、L 计算目标：h0(或 N)、DT
G L y x
二. 物料衡算
⒈ 填料塔吸收过程分析(如图)
假设连续稳态流动, G～气体摩尔通量
GB LS yb xb Yb X b
图8-5 ： 填料塔流程图
kmol m2 ⋅ s
化学工程与工艺专业本科教学用
y A*=mxA →m=E/P～相平衡常数,无因次 ⑶ 非线性相平衡 对于高浓度或非理想溶液,用相平衡曲线或经验式来描述相平衡关系 二. 传质速率方程
⒈ 传质机理与双膜理论
⑴ 吸收传质机理 溶质 A ：气相对流传质→相界面传质→液相对流传质 ⑵ 有效膜理论～双膜理论 双膜理论假设： Ⅰ：在相界面两侧存在着稳 定 的 气 膜 和 液 膜(即浓度边界层),形成传质的主要阻力; Ⅱ：相界面传质阻力为零,即相界面始终处 于相平衡。 pAi= f(CAi) 那么： 气膜传质速率：NA=kG(pA-pAi) 相界面传质： pAi= f(CAi) (1) (2)
化工原理-气体吸收_图文
• 气体的溶解度与温度有关，一般来说，温度下降则气体的 溶解度增高。
溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液 相中的浓度的关系曲线。例：图2-2，2-3，2-4。
本章以分析单组分的等温物理吸收为重点，以便掌握最基本 的原理。
• 气体吸收是物质自气相到液相的转移，这是一种传质过程。 • 混合气体中某一组分能否进入溶液里，既取决于该组分的分压，
也取决于溶液里该组分的平衡蒸汽压。如果混合气体中该气体的 分压大于溶液的平衡蒸汽压，这个组分便可自气相转移至液相， 即被吸收。由于转移的结果，溶液里这个组分的浓度便增高，它 的平衡蒸汽压也随着增高，到最后，可以增高到等于它在气相中 的分压，传质过程于是停止，这时称为气液两相达到平衡。 • 反之，如果溶液中的某一组分的平衡蒸汽压大于混合气体中该组 分的分压，这个组分便要从溶液中释放出来，即从液相转移到气 相，这种情况称为解吸（或脱吸）。 • 所以根据两相的平衡关系可以判断传质过程的方向与极限，而且 ，两相的浓度距离平衡愈远，则传质的推动力愈大，传质速率也 愈大。 • 吸收操作的分析，应该从气液两相的平衡关系与传质速率关系着 手，本章各节即如此展开讨论。
y
相对于气相浓度而言实
际液相浓度过饱和
(x>x*)，故液相有释放
o
溶质 A 的能力。
y*=f(x)
吸收溶质
Q
释放溶质
x* x x
结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线下方，则体系将 发生从液相到气相的传质，即解吸过程。
传质过程的方向
气、液相浓度(y,x)处于
第5章气体吸收
内流体做层流流动，主要依靠分子扩散传递 物质，浓度变化大，因此，传质阻力主要集 中在气膜和液膜双膜内。
气体溶质从气相主体到液相主体，共经历 了三个过程，即对流——溶解——对流
三、 吸收速率
吸收速率是指单位时间内通过单位传质面积
所吸收的吸收质的量。 增大吸收系数、增加气液传质面积、提高吸 收过程推动力（选择吸收剂、降低吸收温度、 提高系统压力），均能提高吸收速率，强化 吸收过程。
废气吸收填料塔流程
废气吸收填料塔结构图
2、吸收剂的Leabharlann 择 (1)溶解度 吸收剂对混合气体中被吸收组分 的溶解度要尽可能大 (2)选择性 吸收剂对于要吸收组分有很好的 吸收能力， (3)挥发性 要求吸收剂的挥发性能力差 (4)粘性 吸收剂的粘度低 (5)其它 所选收剂还应尽可能无毒，不易燃、 化学性能稳定，无腐蚀、不发泡、冰点及比热 尽可能低，价廉易得等优点。
三、气体吸收的分类
1、根据吸收过程有无化学反应，可将吸收
操作可分为物理吸收和化学吸收。 2、根据吸收过程中吸收剂吸收组分数目的 不同，可分为单组分吸收和多组分吸收 3、根据吸收体系中液相中的温度是否有显著 变化，可将吸收分为等温吸收和非等温吸收。
第二节 吸收的基本原理
一、气-液相平衡关系
3、温度的影响
低温操作可以增大气体在液体中的溶解度，
对气体吸收有利 但温度太低时，对吸收又是不利的。所以要 选择一个适宜的吸收温度。
4、压力
增加吸收塔系统的压力，但过高地增加气体
系统压力，会使动力消耗增大，设备耐压性、 密封性增强，设备要求高，使设备投资和日 常性生产费用加大。 一般能在常压下进行吸收操作的就不要无故 地提高压力。
三、工业上常用的解吸方法
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第九章 气体吸收一、本章学习的目的、应掌握的内容和学习注意事项1. 本章学习的目的通过本章的学习，掌握气体吸收与解吸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的求解方法 （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的联系。
（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。
二、例题解析9-1 惰性气与CO 2的混合气中CO 2体积分数为30％，在表压1MPa 下用水吸收。
设吸收塔底水中溶解的CO 2达到饱和，此吸收液在膨胀槽中减压至表压20kPa ，放出大部分CO 2，然后再在解吸塔中吹气解吸。
设全部操作范围内水与CO 2的平衡关系服从亨利定律，操作温度为25℃。
求1kg 水在膨胀槽中最多能放出多少千克CO 2气体。
解：依题意，在全部操作范围内水与CO 2的平衡关系服从亨利定律，查附录二得25℃下CO 2溶于水时的亨力系数为MPa 1066.12⨯=E 方法一：对膨胀槽作CO 2物料平衡(以1kg 水为衡算基准) 入膨胀槽吸收液中CO 2的组成321110990.11066.1/3.01013.1/-⨯=⨯⨯==E p x设此液1kg 水中溶解CO 2的kg 数为W 1，则有：kg 10875.410990.118/144/44/313111--⨯=⇒⨯=+=W W W x出膨胀槽吸收液中CO 2的组成422210307.71066.1/)020.01013.0(/-⨯=⨯+==E p x设此液1kg 水中溶解CO 2的kg 数为W 2，则有：kg 10788.110307.718/144/44/324222--⨯=⇒⨯=+=W W W x故1kg 水在膨胀槽中最多能释放出CO 2的kg 数为O /kgH kgCO 1009.310)788.1875.4(223321--⨯=⨯-=-=W W W方法二：不考虑气流夹带走的水量，则膨胀槽内水的量恒定不变，于是1kg 水在膨胀槽中最多能放出CO 2气体的的千克数为O/kgH kgCO 00308.010*******)3.1213.03.1101(1/)()()(223CO 21CO 21CO 21222=⨯⨯⨯-⨯⨯=-=-≈-=E M p p L M x x L M X X L m s s s9-2 某水杯中初始水面离杯上缘1cm ，水温30℃，水汽扩散进入大气。
杯上缘处的空气中水汽分压可设为零，总压101.3kPa 。
求水面下降4cm 需要多少天?解：本题因水温、大气温度和大气压力恒定，故分子扩散的推动力)(2A 1A p p -恒定，但因停滞空气层厚度随杯中水面的下降而增厚，分子扩散阻力逐渐增大，传质速率逐渐下降，故此题为一维拟定态单向分子扩散问题，其传质速率仍可表示为)(2A 1A Bmtp p p p RTz D N A -=式中：D 为水气在空气中的扩散系数，查教材P11中表8-1得/s cm 260.02=D （25℃），需将其换算至30℃下的值为/s m 1068.23.1013.10129830310260.02581.14081.100--⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛=p p T T D D 又查附录二、3.得30℃时水的饱和蒸汽压为4242P a ＝4.242kPa 。
于是kPa 164.99)]242.43.101/()03.101ln[(0242.4)]/()ln[()()(A1A2A1A2Bm =---=-----=p p p p p p p p p t t t ts)kmol/(m 1061.4)0242.4(164.993.101303314.81068.2)(2852A 1A Bmt⋅⨯=-⨯⨯=-=--zz p p p p RTz D N A设水杯的截面积为A ，在任意时刻θ时，杯中水面距杯口的高度为z ，经过时段dθ后水面高度下降了dz ，作时段dθ内的微分物料衡算有：zdzd dz d z M dz A d A N 98AA 1020.118/7.9951061.4/⨯==⨯=-θθρθ 积分得： 16.7ds 1044.1)01.005.0(5.01020.11020.1622905.001.09=⨯=-⨯⨯⨯=⨯=⎰zdzθ9-3 采用图9-3所示的双塔流程以清水吸收混合气中的SO 2，气体经两塔后SO 2总的回收率为0.91，两塔的用水量相等，且均为最小用水量的1.43倍，两塔的传质单元高度H OG 均为1.2m。
在操作范围内物系的平衡关系服从亨利定律。
试求两塔的塔高。
解：因是低浓度气体吸收，故两塔气相摩尔流率相可视为近似相等，又二塔液相摩尔流率也相等，故两塔操作的液气比相等，于是有232232232min,121121221min ,0/)()(0/)()(y y y m m y y y x x y y G L G L y y y m m y y y x x y y G L G L B B B B A A A A -=--=--=⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=--=--=⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛**ββββββββ⎪⎩⎪⎨⎧===-=⇒-=-⇒⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛13121132321213.009.0)1(y y y y y y y y y y y y y G L G L B A η 因7.0/)(7.0/)(232B 121A =-==-=y y y y y y ηη，，即ηηη==B A ，又43.1B A ==ββ。
于是0.17.043.111=⨯===βηB A S S即A 、B 二塔的操作线与平衡线平行，于是有3B 2)()(y y y y m A m ==∆∆，（可参考图示），故有m8.23/72.137)()(3709.009.03.0)()(373.03.0)()(OG OG 11132OG 11121OG =⨯=⋅====⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫=-=-==-=-=OG OG B A B A B m B A m A N H H H N N y y y y y y N y y y y y y N ∆∆说明：关于操作线与平衡线平行的问题对吸收而言，当1=S 时，无论采用何种方法计算OG N ，都会出现一个0/0型的不定式，此时应牢记21y y y y i m ∆∆∆∆===，因为此时在塔的任何截面上，传质的对数平均推动力都相等，现证明如下：不妨设x a y x a y -=+=21∆∆，，当0→x 时，则有a y y ==21∆∆。
而)0()()())((2)())(()()()2()()]/()ln[(2)]/()ln[()()()/ln(2102002121lim limlim →==∴=++--+=-'-+--'++-'=-+=-+--+=-=→→→x y y y a x a x a x a x a x a x a x a x a x a x a x a x y x a x a xx a x a x a x a y y y y y m x x m x m ∆∆∆∆∆∆∆∆∆此结论不仅适用于传质，同样也适用于传热的计算。
9-4 一逆流操作吸收塔如图所示．混合气体由塔底引入，其中可溶组分的浓度05.01=y （摩尔分率，下同），单位塔截面上的气相流率s)kmol/(m 014.02⋅=G ，吸收剂分两处加入。
由塔顶加入的为纯溶剂，单位塔截面上的流率s)kmol/(m 0112.021⋅=L 。
从塔顶往下，经2米填料层高度后，又加入一股01.02='x 的吸收剂，单位塔截面上的流率s)kmol/(m 0112.022⋅=L ，再经6m 填料层高度后，液体由塔底引出。
全塔各处的a K y 均为s)8kmol/(m 02.02⋅，物系平衡关系为x y 8.0=，试求：（1）第二股吸收剂L 2加入后，塔内该截面上的液相浓度2x ''（2）塔底排出的液相浓度1x（3）为使出塔气相浓度2y 降低，第二股吸收剂的加入口是向上移还是向下移？为什么？ 解：依题意，塔上下两段的传质单元高度相同，且有：5m .0028.0014.0===a K G H y OG 全塔物料衡算：008.06.105.0)()(12222112121-=-⇒'--+=-x y x L x L x L L y y G设第二股吸收液与上塔段流下来的液相流混合后的浓度为3x ，与之对应的气相组成为3y ，对上下两塔段作物料衡算有：上塔：008.06.1))(()(32322232123-=-⇒'--+=-x y y x L x x L L y y G下塔：)(6.105.0))(()(313312131x x y x x L L y y G --=⇒-+=-两塔段的传质单元数因上塔段的操作线与平衡线平行（8.0/==m G L ），22221y mx y y y m =-==∆∆，故有 塔上段：2312231231545.02y y H h y y y y y y N OG m OG =⇒===-=-=∆ （4）塔下段：125.06ln 11233112212===--'-=-=OG m OG H h mx y mx y S y y y N ∆ )(43.4036ln33113311mx y mx y mx y mx y -=-⇒=-- （5）式中 5.0)/(21=+='L L mG S（1）联立求解方程组，将式（4）代入式（2）可得：005.05.223+=y x ，由式（1）得21625.003625.0y x -=，再利用式（5），将331,,y x x 均表示成2y 的等式，即可求解出2y ，所得结果如下：001351.02=y ，008378.03=x ，035405.01=x ，006755.03=y即本题中的008378.032==''x x （2）前已解出：035405.01=x（3）为使出塔气体的浓度2y 降低，第二股物流应在塔内液相浓度01.0=x 处所处的截面加入，这样才不致因第二股物流的进入产生返混，使塔的吸收效率发挥到最大。