第一节 气体的吸收与吸收塔
化工原理 第六章 吸收
不同的溶质在同一个溶剂中的溶解度不同，溶解度很大的
气体称为易溶气体，溶解度很小的气体称为难溶气体；同
一个物系，在相同温度下，分压越高，则溶解度越大；而
分压一定，温度越低，则溶解度越大。这表明较高的分压
和较低的温度有利于吸收操作。在实际吸收操作过程中，
溶质在气相中的组成是一定的，可以借助于提高操作压力
.
第二节 吸收中的气液相平衡
相平衡关系随物系的性质、温度和压力而异，通常由
实验确定。图6-3是由实验得到的SO2和NH3在水中的溶解度
曲线，也称为相平衡曲线。图中横坐标为溶质组分(SO2、
NH3)在液相中的摩尔分数
x
，纵坐标为溶质组分在气相中
A
的分压 p A 。从图中可见：在相同的温度和分压条件下，
体，该值很小。
2.2注意事项
①亨利定律只适用于稀溶液,如常压下难溶或少溶气体的吸收， 否则就有偏差；
②只适用于与溶剂不发生化学反应的气体的吸收；
③溶解度系数随温度升高而降低,即T↑，H↓；
④应用于较高压强时,如5atm以上，分压应以逸度代替；
⑤为了使用方便,亨利定律可以改写成以下形式:
pA ExA, yA mxA,
图6-4 吸收平衡线
.
第二节 吸收中的气液相平衡
2.相平衡线在吸收过程中的应用 2.1判断吸收能否进行。由于溶解平衡是吸收进行的极限,所以， 在一定温度下，吸收若能进行，则气相中溶质的实际组成 Y A 必须大 于 则与过液程相反中向溶进质行含，量为成解平吸衡操时作的。组图成6-4Y中A ，的即A点YA 为 Y实A。 际若操出作现点Y,A 若 AY 点A 时位， 于平衡线的上方，则 YA为吸Y A 收过程；若A点在平衡线上,YA=YA*,体 系达平衡，吸收过程停止；当A点位于平衡线的下方时,则YA<YA*,为解 吸过程。 2.2 确定吸收推动力。显然,YA>YA*是吸收进行的必要条件，而差 值 △YA=YA-YA* 则是吸收过程的推动力，差值△YA越大，则吸收速率必 然越大。 2.3同理,若以液相为研究对象,在一定条件下,要让吸收过程能进 行,则液相中溶质的实际组成XA必须小于与实际气相中溶质含量YA成平 衡时的液相组成XA*,即XA<XA*,差值△XA=XA* -XA即为吸收过程的推动力, 该值越大,吸收速率也就越大。否则,过程必为解吸操作。
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：
吸收操作
N A KG p p*
化工单元操作技术
KG:气相吸收总系数,单位kmol/（m2· s· kPa）
第四章 吸收操作技术
总吸收速率方程
（2） 以(c*-c)表示总推动力的总吸收速率方程
* p A pi ci c A HpA Hpi c* c c A i A cA NA 1 1 H H H 1 kG kL kG kG kG k L
废气治理，保护环境
第四章 吸收操作技术
化工单元操作技术
填料塔的结构与特点
（1）结构简单，便于安装，小直径的填料塔造价低。 （2）压力降较小，适合减压操作，且能耗低。 （3）分离效率高，用于难分离的混合物，塔高较低。 （4）适于易起泡物系的分离，因为填料对泡沫有限制和破碎作用。 （5）适用于腐蚀性介质，因为可采用不同材质的耐腐蚀填料。 （6）适用于热敏性物料，因为填料塔持液量低，物料在塔内停留时 间短。 （7）操作弹性较小，对液体负荷的变化特别敏感。当液体负荷较小 时，填料表面不能和好地润湿，传质效果急剧下降；当液体负 荷过大时，则易产生液泛。 （8）不宜处理易聚合或含有固体颗粒的物料。
N A K L c* c
KL:液相吸收总系数，单位m/s，KG=H · KL
同理可有：N A K X X * X
NA
K Y Y
* Y
第四章 吸收操作技术
化工单元操作技术
传质阻力的控制
对于易溶气体，吸收阻力主要集中在气膜中，这种吸收称为 气膜控制。
例如:用水吸收氨，氯化氢气体
线B:有液体喷淋，液体量小
线C:有液体喷淋，液体量大
第四章 吸收操作技术
化工单元操作技术
大气污染与防治第八章气态污染物控制技术基础.
800
0.92 673 22 393 423 600
800
0.794 873 4 473 -573 ——
800
0.794 873 5 473 -573 ——
800
—— 873 13 473 -573 ——
常用吸附剂特性
分子筛特性
气体吸附的影响因素
操作条件
低温有利于物理吸附；高温利于化学吸附 增大气相压力利于吸附
利用混合气中各组分在溶液中溶解度差异而使气体混合物中
各组分分离的单元操作称为吸收过程。 吸收操作的依据：混合物各组分在某种溶剂（吸收剂）中溶 解度（或化学反应活性）的差异。 溶质：混合气体中能够显著溶解的组分称为溶质或吸收质； 惰性组分：不被溶解的组分称为惰性组分（惰气）或载体； 吸收剂：吸收操作中所用的溶剂称为吸收剂或溶剂； 吸收液：吸收操作中所得到的溶液称为吸收液或溶液，其成 分为溶质A和溶剂S；
吸附剂性质
比表面积（孔隙率、孔径、粒度等）
fVm W N0 A f 22.4 103
－比表面积，m2/g
f －单位体积气体铺成单分子层的面积,m2/mL
N0－阿佛加德罗常数
A －吸附质分子横截面积,m2 Vm－吸附剂表面被单分子铺满时的气体体积，mL W－吸附剂的重量，g
气体吸附的影响因素
典型吸附质分子的横截面积
气体吸附的影响因素
吸附质性质、浓度
临界直径－吸附质不易渗入的最大直径 吸附质的分子量、沸点、饱和性 单位吸附剂吸附的吸附质的量 静活性－吸附达到饱和时的吸附量 动活性－未达到平衡时的吸附量
吸附剂活性
常见分子的临界直径
第一节 吸收概述(复习)Microsoft Word 文档(1)
第一节吸收概述（复习）【学习目标】1、理解吸收和解吸的基本概念，工业应用及分类2、了解亨利定律及有关计算3、了解传质的基本方式，理解双膜理论【学习过程】一、吸收概述1、吸收是利用混合物气体中各组分在同一液体中而实现分离的过程。
2、解吸与吸收操作相反，是指的操作。
3、吸收过程中涉及到的物质包含、、、和。
4、吸收过程中分类标准不同，分类也不同，常见的有以下四种分类方法：依据是否发生显著地化学反应可分为、；依据吸收前后温度是否发生变化可分为、；依据气相或液相中吸收质的含量可分为、；依据吸收的组分多少可分为、。
5、吸收在工业生产中的应用主要有：，，，。
二、吸收的相组成表示方法1、吸收的相组成表示方法通常有和。
2、质量比是指，表达式为气相；液相。
3、摩尔比是指，表达式为气相；液相。
4、质量比和摩尔比可以相互换算：已知质量比，则摩尔比的表达式为；已知摩尔比，则质量比的表达式为。
5、气体在溶液中溶解度通常是指，溶解度的表示方法通常质量表示法和体积表示法，质量表示法为，体积表示法为三、气液相平衡关系1、亨利定律是指。
2、亨利定律的表达式有和两种方法。
其中E值随着溶解度的增大而。
随着温度的上升而；H值随着溶解度的增大而，随着温度的上升而。
E和H的关系为。
3、吸收平衡线是指，表达式为，其中m是指，表达式为，m值随着溶解度的增大而，随着温度的升高而，随着总压的升高而。
4、一般溶液，吸收平衡线是，而对于稀溶液吸收平衡线是，其斜率是。
5、相平衡关系在吸收过程中的应用主要有、和。
四、吸收机理1、传质的基本方式含有和。
2、分子扩算是指，扩散速率主要取决于、和。
3、对流扩算是指，扩散速率主要取决于。
4、吸收操作中常用表示物质在介质中的扩散能力，其值随着、、、变化而变化。
5、双膜理论的要点是、、。
【基础练习】1、双膜理论认为传质阻力主要集中在（）A、气膜中B、气液相界面上C、液膜中D、气液两个膜层中2、当X﹡＞X时（）A、发生吸收过程B、发生解吸过程C、吸收推动力为零D、解析推动力为零3、对气体吸收有利的操作条件是（）A、低温、高压B、高温、高压C、低温、低压D、高温、低压4、氨水的摩尔分数为20％，而它的摩尔比为（）A、15B、20C、25D、305、利用气体混合物各组分在液体中的溶解度的差异而使气体中不同组分分离的操作为（）A、蒸馏B、萃取C、吸收D、解吸6、下述说法错误的是（）A、溶解度系数H值越大，为易容气体B、亨利系数E值越大，为易容气体C、亨利系数E值越大，为难溶气体D、平衡常数m值越大，为难溶气体7、吸收操作的目的是分离（）A、气体混合物B、液体均相混合物C、汽液混合物D、部分互溶的均相混合物8、温度（），将有利于解吸的进行A、降低B、升高C、变化D、不变9、Y为吸收质在气相主体中的浓度，Y﹡为吸收质在气相主体中与液相主体浓度X成平衡的气相浓度。
化工原理第五章气体吸收
（二）不同气体在同一吸收剂中的溶解度 （1）
几x*N种H3气体x在S*O水2 中的x溶C*O解2 度曲xO*线2
13
• （2）不同气体用同一吸收剂吸收，所得溶液浓度相 同时，易溶气体在溶液上方的平衡分压低，而难溶 气体在溶液上方的平衡分压大。
14
（三）总压对溶解度的影响
y
A
P
pA
x*A
20℃下SO2在水中的溶解度
cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa） cA——摩尔浓度，kmol/m3；
E与H的关系： H c E
19
H的讨论：1）H大，溶解度大，易溶气体 2）P对H影响小，
T H
20
2) y * mx
m——相平衡常数，无因次。
m的讨论：1）m大，溶解度小，难溶气体 2）T m
p m
气相
液相
41
讨论
1） N A p A1 p A2
2）组分的浓度与扩散距离z成直线关系。
pA1 pB1
0
p 扩散距离z
pB2 pA2 z
3）等摩尔逆向扩散发生在蒸馏过程中。
42
• 传动——第一章 流体流动
• 传热——第四章 传热
• 传质——
第五章 吸收 （组分A通过静止
组分B的扩散）
第六章 蒸馏 （等摩尔逆向扩散）
处的扩散速率与该处A的浓度梯度成正比。
理想气体，有：
JA
DAB
dcA dz
或
JA
DAB RT
dpA dz
JA——组分A扩散速率（扩散通量）， kmol/（m2·s）；
dcA / dz —组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m；
化工原理课件第五章 吸收
η=
被吸收的溶质量 进塔气体的溶质量
Y1 Y 2 Y1
Y2=Y1(1-η)
qn,v Y1 Y2 条件所规定
X2 一般为吸收工艺
qn ,l ,m qn,v
Y1 Y2 X1* X 2
Y1 Y2
Y1 m
X
2
qn,l=（1.1～1.5）qn,l,m
2020/7/16
16
5-14 填料层高度的计算
溶解度随温度和溶质气体的分压不同而不同，平衡时溶质在 气相中的分压称为平衡分压。溶质组分在两相中的组成服从 相平衡关系。
加压和降温有利于吸收操作，反之，升温和减压对解吸有利。 但加压、减压费用太高一般不采用。
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５－２ 亨利定律
亨利定律
当总压不高（一般小于500KPa）时，在一定温度下，稀溶液上 方气相中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：
一、 填料层高度的基本计算式
填料层高度计算涉及物料衡算、传质 速率和相平衡关系。我们前面介绍的 所有传质速率方程都适用于稳定操作 的吸收塔中的"某一横截面",而不能用 于全塔。
该微元内，吸收质的传递量dG为：
dG qn,vdY qn,ldX
由吸收速率方程可知，该微元内，气相
和液相吸收质的变化量dG为：
在相内（气相或液相）传质方式包括分子扩散和湍流扩散。
分子扩散：当流体内部某一组分存在浓度差时，因微观的分 子热运动使组分从浓度高处传递到较低处，这种现象称为分 子扩散。
湍流扩散：当流体流动或搅拌时，由于流体质点的宏观运动
（湍流），使组分从浓度高处向低处移动，这种现象称为湍
流扩散。在湍流状态下，流体内部产生旋涡，故又称为涡流
化工原理第五章吸收
化⼯原理第五章吸收第五章吸收第⼀节概述当⽓体混合物与适当的液体接触，⽓体中的⼀个或⼏个组分溶解于液体中，⽽不能溶解的组分仍留在⽓体中，使⽓体混合物得到了分离，吸收( absorption)操作就是利⽤⽓体混合物中各组分在液体中的溶解度不同束分离⽓体混合物的。
吸收操作所⽤的液体称为吸收剂或溶剂( solvcnt)；混合⽓中，被溶解的组分称为溶质( solute)或吸收质；不被溶解的组分称为惰性⽓体(inert gas)或载体；所得到的溶液称为吸收液，其成分⾜溶剂与溶质；排出的⽓体称为吸收尾⽓，如果吸收剂的挥发度很⼩，则其中主要成分为惰性⽓体以及残留的溶质。
⼀、吸收操作的应⽤吸收操作在⼯业⽣产中得到⼴泛应⽤，其⽬的有下列⼏项。
①制取液体产品。
例如⽤⽔吸收⼆氧化氮，制取硝酸；⽤硫酸吸收SO3，制取发烟硫酸等。
②回收混合⽓中有⽤组分。
例如⽤液态烃吸收⽯油裂解⽓中的⼄烯和丙烯；⽤硫酸吸收焦炉⽓中的氨。
③除去⼯艺⽓体中有害组分，以净化⽓体。
例如⽤⽔或⼄醇胺除去合成氨原料⽓中的C02。
④除去⼯业放卒尾⽓rti的有害组分。
例如除去尾⽓中的H2S、SO2等，以免⼤⽓污染。
随着⼯业的发展，要求⼯业尾⽓中有害组分的含量越来越少。
⼆、吸收设备吸收设备有多种类型，最常⽤的有填料塔与板式塔，如图5-1所⽰。
填料塔中装有诸如瓷环之类的填料，⽓液接触在填料中进⾏。
板式塔中安装有筛孔塔板，⽓液两相在塔板⼀E⿎泡进⾏接触。
混合⽓体从塔底引⼊吸收塔，向1流动；吸收剂从塔顶引⼊，向下流动。
吸收液从塔底引⼩，吸收尾⽓从塔顶引出。
填料塔与板式塔的计算⽅法不同，本章将介绍填料塔的计算。
板式塔的计算⽅法将在下⼀章介绍。
三、吸收过程的分类(1)物理吸收与化学吸收若溶质与吸收剂之间没有化学反应，⽽只靠溶质在吸收剂中的物理溶解度，则被吸收时称为物理吸收。
若溶质靠化学反应与吸收剂相结合，则被吸收时称为化学吸收。
物理吸收时，溶质在溶液上⽅的分压⼒较⼤，⽽且吸收过程最后只能进⾏到溶质在⽓相的分压，⼒略⾼于溶质在溶液上⽅的平衡分压为⽌化学吸收时，若为不可逆反腑，溶液上⽅的溶质平衡分压⼒极⼩，可以充分吸收；若为可逆反应⼀溶液上⽅存在明挂的溶质平衡分压⼒，但⽐物理吸收时⼩很多。
第五章 吸收解析
讨论：
（1）总压、y一定，温度下降，在同一溶剂中，
溶质的溶解度x随之增加，有利于吸收 。
（2）温度、y一定，总压增加，在同一溶剂中，
溶质的溶解度x随之增加，有利于吸收 。 （3）相同的总压及摩尔分率，
cO2 < cCO2 < cSO2 < cNH3
氧气等为难溶气体，氨气等为易溶气体
18
二、亨利定律
液
相
（2）在相界面上溶质溶解到液相表面；主 （3）溶质从相界面传递到液相主体。 体
相 主 体
解吸过程
吸收及解析传质方向
实质： 吸收过程 — 溶质由气相到液相的质量传递过程； 解吸过程 — 溶质由液相到气相的质量传递过程。
二、吸收过程与设备
6ห้องสมุดไป่ตู้
一步吸收流程和两步吸收流程 (选用吸收剂的数目) 一步吸收流程：仅用一种吸收剂 两步吸收流程：使用两种吸收剂
脱苯煤气
冷凝器
吸收塔 含苯煤气
冷却器
补充新 鲜洗油
换热器
富油
贫油
解吸塔
粗苯 水
过热蒸汽
采用吸收剂再生的连续吸收流程
9
三、吸收过程的分类
（1）物理吸收和化学吸收 （2）单组分吸收和多组分吸收 （3）等温吸收和非等温吸收 （4）高浓度吸收和低浓度吸收
四、吸收剂的选择
（1）溶解度大；
10
（2）选择性高； （3）再生容易； （4）挥发性小； （5）粘度低； （6）化学稳定性高； （7）腐蚀性低； （8）无毒、无害、价廉等。 选择原则：经济、合理。
净化气 贫液
混合 气体
富液
吸收剂1
吸 收 塔1 混合气
去解吸塔
净化气
化工原理第五章-气体吸收第节(PPT 精品)
积分数为9%，要求SO2的回收率为90%。若吸收剂用量
为理论最小用量的1.2倍，试计算：（1）吸收剂用量及塔 底吸收液的组成X1；（2）当用含SO2 0.0003（摩尔比）
的水溶液作吸收剂时，保持SO2回收率不变，吸收剂用量
为多少？塔底吸收液的组成？ 解： y1 0.09 进塔气体中 SO2的组成为 Y1 0.099 1 - y1 1 - 0.09 出塔气体中 SO2的组成为 Y2 Y （ 1 1 - ) 0.099(1 - 0.9) 0.0099
第5章 气体吸收
5.5.1 物料衡算与操作线方程 5.5.2 吸收剂用量的确定 5.5.3 塔径的计算 5.5.4 填料层高度的计算 5.5.5 高浓度气体的吸收 5.5.6 解吸过程及其计算
5.5 吸收塔的计算
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吸收塔的设计计算，一般的已知条件是： 1 ） 气 体 混合 物 中 溶质 A 的 组 成（ mol 分率）以及流量 kmol/(m2.s) 2）吸收剂的种类及T、P下的相平衡关系； 3）出塔的气体组成 需要计算： 1）吸收剂的用量kmol/(m2.s)； 2）塔的工艺尺寸，塔径和填料层高度
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L L Y X (Y1 X 1 ) V V
——逆流吸收塔操作线方程
在m—n截面与塔顶截面之间作组分A的衡算
VY LX 2 VY2 LX
L L Y X (Y2 X 2 ) V V
——逆流吸收塔操作线方程
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说明：
（1）定态连续操作时，若L、V一
单位时间内由气相转入液相的
A的物质量为：
dGA VdY LdX
dGA N AdA N A (adZ )
大气污染控制工程讲义气态污染物控制技术基础气体
第七章气态污染物控制技术基础第一节气体吸收一概述1．定义：吸收净化法是利用废气中各混合组分在选定的吸收剂中溶解度不同，或者其中某一种或多种组分与吸收剂中活性组分发生化学反应，达到将有害物从废气中分离出来，净化废气的目的的一种方法。
吸收2．分类：（ 1）物理吸收：可看成是单纯的物理溶解过程。
如：水吸收HCL 、 CO2等。
吸收限度取决于气体在液体中的平衡浓度；吸收速率主要取决于污染物从气相转入液相的扩散速度。
（ 2）化学吸收：吸收过程中组分与吸收剂发生化学反应。
如：碱液吸收CO2、 SO2等；酸液吸收NH 3等。
吸收限度同时取决于气液平衡和液相反应的平衡条件；吸收速率同时取决于扩散速度和反应速度。
（3）异同点：同：两类吸收所依据的基本原理以及所采用的吸收设备大致相同。
异：一般来说，化学反应的存在能提高反应速度，并是吸收的程度更趋于完全。
结合大气污染治理工程中所需净化治理的废气，具有气量大，污染物浓度低等特点，实际中多采用化学吸收法。
二吸收净化的基本原理1．气液相平衡（1）定义：在一定的温度和压力下，气液两相发生接触后，吸收质便由气象向液相移动，随着液体中吸收质浓度的逐渐增加，吸收速率逐渐渐少，解析速率逐渐增大，经过一段时间接触后，吸收速率和解析速率相等，即吸收质在气象中的分压和在液相中的浓度不再变化，此时气液两相达到平衡，简称相平衡。
在平衡状态下，被吸收气体在溶液上方的分压称为平衡分压，可溶气体在溶液中的浓度称为平衡浓度，或平衡溶解度，溶解度。
（ 2）气体在液体中的溶解度：在100kg 水中溶解气体的千克数。
参见 P241 图 7-4，常见气体在水中的溶解度，可知：①不同性质的气体在同一温度和压力下的溶解度不同；②气体的溶解度与温度有关，多数气体的溶解度随温度的升高而降低；③温度一定时，溶解度随溶质分压升高而增大。
在吸收系统中，增加气相总压，组分的分压会增加，溶解度也随之增加。
2．亨利定律（ 1）定义：对于稀溶液，在较低压力下，x— p 是通过原点的直线，但在压力偏高时与直线偏差很大，这样在较低压力下，我们就可用“亨利定律”来表示。
气体吸收教程-PPT课件
2.1.5 吸收流程（略）
2.2 气体吸收的相平衡关系
2.2.1 气体在液体中的溶解度 在一定温度和压强下，当气体混合物与一定量的液体吸收剂 接触时，溶质组分便不断进入液相中，这一过程称为溶解即吸收。 而同时已被溶解的溶质也将不断摆脱液相的束缚重新回到气相， 该过程称为解吸。这两个过程互为逆过程并具有各自的速率，当 气液两相经过长时间的接触后，溶质的溶解速率与解吸速率达到 相等时，气液两相中溶质的浓度就不再因两相间的接触而变化， 这种状态称为相际动平衡，简称相平衡或平衡。
2.2.2 亨利定律
随着对相平衡关系的研究，发现很多气体在浓度较小时其溶 解度曲线为通过坐标原点的直线，这一规律用亨利 (Henry) 定 律进行描述。 1. pe=Ex
称为吸收过程的相平衡方程 —— 亨利定律。 式中： pe— 溶质A在气相中的平衡分压，kPa
x —— 溶质A
E —— 亨利系数，kPa。
4 E 0 .167 10 y mx x 0 . 01 0 . 16 e P 101 .33 yy 传质过程为吸收， SO 由气相向液相转 e 2
3 . 查 P18 表 2 - 1 ， 得 SO2 在 1 0 1 . 3 3 kPa、30℃ 时 亨 利 系 数 E=0.485×104kPa，则：
xe x x xe/x xe x
2.确定传质的推动力
当传质进行时，其速率与传质的推动力大小有关，传质过程 是否容易进行取决于实际组成偏离平衡组成的程度，因而推动 力可用一相的实际组成与其对应的平衡组成之差来表示 。
〖说明〗 y 实际组成偏离平 A m 衡组成的程度愈大， y ye 过程的推动力愈大， ye C 其传质速率愈大，吸 y 收 / 解吸过程愈容易 进行。 xe x x xe x
(完整版)化工原理吸收
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
在相同条件下，NH3 在水中的溶解度较 SO2 大得多。 用水作吸收剂时，称 NH3 为易溶气体，SO2为中等溶解气体， 溶解度更小的气体则为难溶气体(如O2 在 30℃ 和溶质的分压 为 40kPa 的条件下，1kg 水中溶解的质量仅为 0.014g)。
• 此外所选用的溶剂尽可能满足无腐蚀性，粘度小，无毒，不燃，价廉
易得等条件。
2020/8/12
projects of Dr.Hao
9
气液两相的接触方式
连续接触(也称微分接触)：气、 液两相的浓度呈连续变化。如填 料塔。
溶剂 溶剂
规整填料
散装填料
塑料丝网波纹填料 塑料鲍尔环填料
级式接触：气、液两相逐级接 触传质，两相的组成呈阶跃变 化。 如板式塔。
吸收与解吸流程
projects of Dr.Hao
苯 水 过热蒸汽
3
吸收操作的用途：
(1) 制取液体产品 用吸收剂吸收气体中某些组分而获得 产品。如硫酸吸收SO3制浓硫酸，水吸收甲醛制福尔马林 液，用水吸收氯化氢制盐酸等 。 (2) 分离混合气体 吸收剂选择性地吸收气体中某些组分以 达到分离目的。例如石油馏分裂解生产出来的乙烯、丙烯， 还与氢、甲烷等混在一起，可用分子量较大的液态烃把乙烯、 丙烯吸收，使与甲烷、氢分离开来 。
5
第二节 吸收的基本原理
一、气-液相平衡关系
大气污染控制工程教案设计
第17 次课 2 学时实用标准第18 次课 2 学时第19 次课 2 学时第七章气态污染物控制技术基础第一节气体吸收一、吸收机理1. 双膜模型（应用最广）假定：（1）界面两侧存在气膜和液膜,膜内为层流, 传质阻力只在膜内（2）气膜和液膜外湍流流动,无浓度梯度, 即无扩散阻力（3）气液界面上,气液达溶解平衡即:C A i=HP A i（4）膜内无物质积累,即达稳态.2. 渗透模型假定:（1）气液界面上的液体微元不断被液相主体中浓度为C AL的微元置换（2）每个微表面元与气体接触时间都为τ（3）界面上微表面元在暴露时间τ内的吸收速率是变化的3. 表面更新模型假定：（1）各表面微元具有不同的暴露时间,t=0-∞（2）各表面元的暴露时间(龄期)符合正态分布4. 其它模型如：表面更新模型的修正；基于流体力学的传质模型；界面效应模型。
5. 双膜理论（1）双膜模型气相分传质速率N A=k y(y A-y Ai)N A=k y(p A-p Aj)液相分传质速率N A=k x(x Ai- x A)N A=k y(c Aj- c A)总传质速率方程N A=K y(y A- y*A) N A=K x(x A*-x A)N A=K ai(p A-p A*)x AL(2)气液平衡常见气体平衡溶解度亨利定律：一定温度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶质的平衡分压成正比（3）吸收系数吸收系数的不同形式见下图：（4）传质阻力传质阻力－吸收系数的倒数传质阻力＝气相传质阻力＋液相传质阻力（5）传质过程吸收质与吸收剂；设备、填料类型；流动状况、操作条件二、物理吸收吸收过程如图所示：操作线、平衡线吸收推动力见图。
吸收塔的最小液气比见图三、化学吸收1. 化学吸收的优点：（1）溶质进入溶剂后因化学反应消耗掉，溶剂容纳的溶质量增多（2）液膜扩散阻力降低（3）填料表面的停滞层仍为有效湿表面两分子反应中相界面附近液相内A与B的浓度分布图第20 次课 2 学时●第二节气体吸附●吸附➢用多孔固体吸附剂将气体（或液体）混合物中的组分浓集于固体表面➢吸附质－被吸附物质➢吸附剂－附着吸附质的物质●优点：效率高、可回收、设备简单●缺点：吸附容量小、设备体积大吸附机理物理吸附和化学吸附物理吸附和化学吸附•同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附•若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生化学吸附●吸附剂需具备的特性➢内表面积大➢具有选择性吸附作用➢高机械强度、化学和热稳定性➢吸附容量大➢来源广泛，造价低廉➢良好的再生性能常用吸附剂特性：分子筛特性●操作条件➢低温有利于物理吸附；高温利于化学吸附➢增大气相压力利于吸附●吸附质性质、浓度➢临界直径－吸附质不易渗入的最大直径➢吸附质的分子量、沸点、饱和性●吸附剂活性➢单位吸附剂吸附的吸附质的量➢静活性－吸附达到饱和时的吸附量➢动活性－未达到平衡时的吸附量常见分子的临界直径气体吸附的影响因素●吸附剂再生吸附剂再生吸附平衡第23 次课 2 学时注：本页为每次课教案首页第九章氮氧化物污染控制主要内容：1. 氮氧化物的性质及来源2. 燃烧过程中氮氧化物的形成机理3. 低氮氧化物燃烧技术4. 烟气脱硝技术第一节氮氧化物的性质及来源NO x包括：O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5➢N2➢大气中NO x主要以NO、NO2的形式存在NO x的性质：➢N2O：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与臭氧层的破坏➢NO：大气中NO2的前体物质，形成光化学烟雾的活跃组分➢NO2: 强烈刺激性，来源于NO的氧化，酸沉降NO x的来源➢固氮菌、雷电等自然过程（5×108t/a）➢人类活动（5×107t/a）▪燃料燃烧占95％。
化工蒸馏吸收及其塔类设备
化工蒸馏吸收及其塔类设备第一节 常用概念一、拉乌尔定律和亨利定律1、拉乌尔定律：是描述理想溶液的气液平衡关系式，即式中 溶液上方组分的平衡分压同温度下纯组分的饱合蒸气压溶液中组分的摩尔分率对于那些由性质极相近、分子结构极相似的组分所组成的溶液可初见其为理想溶液。
2、亨利定律：是描述当总压不高时，在恒定的温度下，稀溶液的气液平衡关系式，即式中 溶质在气相中的平衡分压，溶质在液相中的摩尔分率；亨利系数，其数值随物系的特性及温度而异。
单位与压强一致。
3、两定律关系凡理想溶液，在压强不高及温度不变的条件下，关系在整个浓度范围内都符合亨利定律，而亨利系数即为该温度下纯溶质的饱合蒸气压，此时亨利定律与拉乌尔定律一致；但对非理想溶液，此时亨利系数不等于纯溶质的饱和蒸气压，且只在液相中溶质浓度很低的情况下才是常数。
在同一种溶剂中，不同的气体维持其亨利系数恒定的浓度范围是不同的。
对于某些较难溶解的系统来说，当溶质分压不超过1×105Pa 后，恒定温度下的E 值可视为常数。
当分压超过1×105Pa 后，E 值不仅是温度的函数，且随溶质本身的分压而变。
亨利系数一般用实验测定。
对于一定的气体和一定的溶剂，亨利系数随温度而变化。
一般来说，温度上升则E 值增大，这体现着气体溶解度随温度升高而减小的变化趋势。
在同一溶剂中，难溶气体的E 值很大，而易溶气体的E 值则很小。
二、蒸馏利用液体混合物中各组分挥发能力的不同，将混合液加热沸腾汽化，分别收集挥发出的汽相和残留的液相而将液体混合物中各组分分离的操作称为蒸馏。
液体混合物中各组分的挥x p p 0=-p -0p -x Ex p =*-*p -x -E x p -*发能力相差越大，就越容易分离。
其中较易挥发的称为易挥发组分（或轻组分）；较难挥发的称为难挥发组分（或重组分）。
三、吸收气体吸收的原理是根据各组分在液体溶剂中的溶解度来分离气体混合物。
吸收操作中使用的液体溶剂称为吸收剂；在混合气体中，可在吸收剂中显著溶解的成分称为溶质；几乎不溶的组分统称为惰性组分或载体；通过吸收操作获得的溶液称为吸收溶液或富溶液；吸收后排出的气体称为吸收尾气。
第一节 气体的吸收与吸收塔
整理方程 pA - pAi 得： pA pA*
NA NA = = pA k g ·S k l ·S ·H NA NA = + k l ·S ·H k g ·S = NA·H·kl + NA·kg k g · S · k l· H =
- pA*
NA(H·kl + kg) k g · S · k l· H 1 1 1 + kg klH
气相扩散 液相扩散
pA 气相主体 液相主体 CA
气膜 界 液膜
面
⑵吸收过程的机理 假设Ⅰ 两膜外的区域为气相主体 假设Ⅰ：两膜外的区域为气相主体 和液相主体；在主体区域，流体处于充 液相主体；在主体区域， 分湍动。 湍动。 理由： 理由： 在气体的吸收生产实际中， 在气体的吸收生产实际中，气体 和吸收剂均处于湍流状态。 和吸收剂均处于湍流状态。 【结论 1 】 若上述假设成立， 若上述假设成立，则：吸收过程的阻力应“全部”集中在两个滞流膜 吸收过程的阻力应“全部” 层（双膜）上。 双膜） 原因： 原因：
再移项整理得： 再移项整理得： NA = k g ·k l ·H H·kl + kg ·S·(pA pA*) = ·S·(pA - pA*)
令： 1 1 1 1 kx = + = + kg kg kl KG klH 则： N A = K G ·S （p A - p A * ）
此式称之为“ 此式称之为“气相总吸收速率 方程” 式中： 方程”。式中：KG 称为气相总吸收 系数( mol· 系数( mol·m-2·s-1·Pa-1)
问，吸收过程的“推动力”是什 吸收过程的“推动力” 么？其“阻力”又是什么？ 阻力”又是什么？
2.气体的吸收机理 2.气体的吸收机理——双膜理论 气体的吸收机理 双膜理论
吸收操作及工业应用.
第二章吸收第一节概述一、吸收操作及工业应用1、吸收操作在化学工业生产中，常常需要从气体混合物中分离出其中一种或多种组分。
例如，在合成氨工业中，为了净制原料气，用水处理原料气以除去其中的二氧化碳等。
吸收操作就是分离气体混合物的一种方法。
使气体溶解于液体中的操作称为吸收操作。
当气体混合物与适当的液体接触，气体中的一个或几个组分溶解于液体中，而不能溶解的组分仍留在气体中，使气体混合物得到了分离，吸收就是利用气体混合物中各组分在同一液体中的溶解度不同来分离气体混合物的操作。
吸收操作在化工生产中应用很广，有以下几个方面：（1）取溶液作为产品如用水吸收氯化氢气体制成盐酸、用水吸收甲醛蒸气制成40%甲醛溶液（福尔马林）。
（2）分离气体混合物如在合成橡胶工业中用酒精吸收反应气以分离丁二烯和烃类气体、石油化工中用油分离裂解原料气等。
（3）除去气体中的有害物质以净制气体如基本有机合成工业中用吸收操作除去原料气中的氯化氢和二氧化碳等有害物质、合成氨工业中用铜氨液除去原料气中的一氧化碳等。
（4）回收气体混合物中有用的成分如用轻油回收焦炉气中的苯、从烟道气中回收二氧化硫或二氧化碳以制取其它产品等。
这样可以达到综合利用的目的，减少三废，保护环境。
2、工业吸收过程工业吸收多为逆流流程，且多在填料塔内进行。
混合气体从塔底引入吸收塔，在压差作用下向上流动；吸收剂从塔顶引入，在重力作用下向下流动。
吸收剂吸收了吸收质后形成的液体为吸收液或溶液从塔底引出，吸收后剩余的气体为尾气从塔顶引出。
以合成氨气脱二氧化碳为例：溶质：混合气体中，能够显著溶解的组分称为溶或吸收质；惰性组分：不被溶解的组分称为惰性组分（惰气）或载体；吸收剂：吸收操作中所用的溶剂称为吸收剂或溶剂；吸收液：吸收操作中所得到的溶液称为吸收液或溶液，其成分为溶质A和溶剂S；吸收尾气：吸收操作中排出的气体称为吸收尾气，其主要成分是惰性气体B 及残余的溶质A。
由此可见，吸收操作来进行气体混合物的分离时必须解决以下几方面的问题：（1）选择合适的溶剂。
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例如：1923 年，W.G.Whitman 和 W.K.Lewis 提出“双膜理论”； 1935 年，Higbie 提出“渗透膜理论”；1958 年，Toor 和 Marchello 提出了“膜——渗透理论”。
尽管如此，双膜理论至今仍然是工程上讨论气体的吸收机理的理论 基础。
⑴吸收过程的物理模型
pA
一、气体的吸收过程 二、强化吸收的主要途径 三、填料吸收塔
一、气体的吸收过程
1.吸收过程的基本类型
气体的吸收在此是指，以（适当的）液体作吸收剂，吸收气相中某
种气体（吸收质）的过程。
在化工生产中，气体的吸收过程基本上可分为“物理吸收”和“化
学吸收”两种类型。 ⑴物理吸收
洗油（贫油）
所谓物理吸收是指，在吸收过程中，吸收质与吸
（SO3）
吸收
尾气
来自SO2转化
吸收原理 SO3 + H2O ＝ H2SO4
产品 (98%H2SO4)
本节仅就气体的“物理吸
收”问题进行讨论。
问题：
我们知道，过程速率可表示为： 推动力
过程速率 = 阻力
问，吸收过程的“推动力”是什 么？其“阻力”又是什么？
2.气体的吸收机理——双膜理论
要讨论气体吸收的过程速率，确定其推动力、阻力，首先须搞清楚 其吸收机理。关于气体的吸收机理是一个争论较多的问题。
对于稳定的吸收过程，相互接触的
气、液两相存在着稳定的界面，界面两 侧各有一个很薄的滞流膜层，吸收质是 以分子扩散的方式通过此二膜层。
气相主体
气相扩散
液相主体
液相扩散
CA
气膜 界 液膜 面
⑵吸收过程的机理 假设Ⅰ：两膜外的区域为气相主体
和液相主体；在主体区域，流体处于充 分湍动。
pA 气相主体
液相主体
第四章 均相混合物的分离与设备
第一节 气体的吸收与吸收塔 第二节 简单蒸馏与蒸馏釜 第三节 精馏与精馏塔 第四节 萃取与萃取设备 第五节 离子交换与离子交换设备 第六节 结晶与结晶设备
第一节 气体的吸收与吸收塔
The absorption of the air and absorb the tower
②气膜吸收速率方程
将 Stefan’s Law 定积分，即：
∫pAi
pA dpA = pAi - pA = - (pA - pAi)
∫z 0
dz
=
z
于是：
NA
=
(RT)2 -αpB
dpA dz
S RT
=
(RT)2 αpB
1 z
S RT
(pA
-
pAi)
若吸收在恒温、恒压、流速不变的条件下，上式中 RT/(α·pB·z)为
收剂间无显著的化学变化（有微弱的化学反应）。
煤气
例如：用“洗油”吸收焦炉气中的苯
洗油（贫油）
焦炉气
粗苯回收
煤气
来自氨回收
焦炉气
富油（送粗苯加工）
富油
⑵化学吸收
所谓化学吸收是指，在吸收过程中，吸收质与吸收剂间发生了强烈的
化学变化。吸收过程主要是化学过程。
例如：用 93% 的硫酸吸收 SO3
转化气
93%H2SO4
该理论的建立，把十分复 杂的吸收过程大为简化。
3.吸收速率方程
从“双膜”理论的讨论不难看出，吸收质从气相转入液相的吸收过 程可描述为：
气相主体 吸收质 A
分子扩散
分子扩散
相界面
穿过气膜
穿过液膜
液相主体 吸收质 A
即，吸收速率包含着两个方面：
气膜扩散速率
吸收质分子 A 通过扩散，穿过气膜的扩散
速率。
理由： 在气体的吸收生产实际中，气体
气相扩散
液相扩散
CA
和吸收剂均处于湍流状态。 【结论 1 】
气膜 界 液膜 面
若上述假设成立，则：吸收过程的阻力应“全部”集中在两个滞流膜
层（双膜）上。
原因：
Why?
气相主体中吸收质以分子扩散的形 式穿气膜；吸收质通过界面后，仍然以
分子扩散的形式穿过液膜。
假设Ⅱ：在相界面处，气－液相吸 收质总是处于一种溶解平衡状态（理想 化）；在“气膜”一方，吸收质的压强 为 pAi ；在“液膜”一方，吸收质的浓 度为 CAi。
触面积。则：
NA = yA·uA·S
若吸收质 A 服从理想气体行为。则有：
pA =
nA V
RT
=
yA·RT
dpA dz
=
-α·yA·yB·uA
=
-α·
pA RT
·
pB RT
·uA
-α
= (RT)2·pA·pB·uA
则：
(RT)2 NA = yA·uA·S = -αpB
dpA dz
S RT
Stefan’s Law
一常量。若令： RT
则： kg = αpB z
问题： 在实际应用中，如何测定pAi值？
NA = kg·S（pA - pAi）
气膜吸收速率方程
式中，kg 称为气膜吸收系数，单位 为 mol·m-2·s-1·Pa-1。
⑵液膜吸收速率方程 液膜吸收速率实际上就是指吸收质 A 穿过液膜的扩散速率。与气膜吸
pA
pAi
气相主体
液相主体
气相扩散
CAi
液相扩散
CA
【结论 2 】
气膜 界 液膜
面
气相传质过程的推动力 pA - pAi （吸收质A的压强差）
液相传质过程的推动力 CAi - CA （吸收质A的浓度差）
理由： 气体中分子扩散的推动力
是压强差；液体中分子扩散的 推动力是浓度差。
上述讨论就是“双膜”理 论的要点。
收速率方程引出同理，液膜吸收速率方程可写为：
NA’= kl·S（CAi - CA）
式中， kl 称为液膜吸收系数，单位为 m·s-1。
液膜扩散速率
吸收质分子 A 通过扩散，穿过液膜的扩散
速率。
这两个扩散步骤，不论哪一个是控制步骤，我们只需知道其中一个
扩散速率，便可知道总吸收速率。
⑴气膜吸收速率方程
隔板
①Stefan定律
由隔板实验不难发现，扩散中影响 A 的压强降
A
B
的主要因素有： 【吸收质的浓度 yA】
体系Ⅰ
体系Ⅱ
yB
体系Ⅰ中 yA 越大，产生的压强降越大。
也越大。 α暂称为比例系数
于是： - dpA =α·yA·yB·dz(uA - uB)
由“双膜”理论可知，吸收质 A 是通过相对静 止的 B 进行扩散。即：
uA - uB = uA 于是：
pA
A
气相主体
pAi
扩散
- dpA =α·yA·yB·dz·uA
气膜 界面
假设，NA 是吸收质 A 的扩散速率，S 为吸收质 A 扩散的面积（相接
打开 隔板
【介质 B 的浓度 yB】
体系Ⅱ中 yB 越大，越有利于 A 的扩散，使 A
A
B
的压强降越大。
uA
uB
【扩散速度 uA、uB】
A 的压强降与 A 和 B 的扩散速度有关，两者的速度差（uA - uB ）
越大，产生的压强降越大。
此外，A 的压强降还与其扩散距离 z有关。若 z 越大，产生的压强降