沈阳药科大学化工原理第六章气体吸收(1)
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（2）液体溶剂 同一种溶质在不同的溶剂中的溶解度 也是不同的。
（3）操作温度 对于气体而言，温度升高，溶解度降低。
低温有利于吸收操作进行。而高温利于解吸过程。 （4）操作压力
总压增加,溶质溶解度增加，有利于吸收 。
21
二、气体在液体中溶解度 2、溶解度曲线对吸收操作的意义
（1）表明气液两相平衡浓度是一一对应的。
第六章 气体吸收
Gas Absorption
1
本章目录
第一节 概述 第二节 吸收的基本原理 第三节 填料吸收塔的工艺计算
2
第一节 概述
一、传质过程简介 二、吸收操作的基本概念 三、吸收操作在工业生产中应用
3
一、传质过程简介
传质 借助于扩散作用物质从一相进入到另一相的过程。
气体吸收 液体蒸馏 固体干燥
14
二二、、气气体体在在液液体体中中溶溶解解度度
表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度，最 大程度。
平衡分压：平衡时气相中溶质的分压。 饱和浓度：平衡时溶质在液相中的浓度。 平衡分压和饱和浓度间关系可用“溶解度曲线”表 示.
15
二、气体在液体中溶解度 (气体吸收的相平衡）
温度，压力恒定，一定量溶剂和混合气体充分接触。
二、气体在液体中溶解度
气
相
60℃
中
氨
的
50℃
分
压
40℃
30℃
液相中氨的摩尔数
氨在水中的溶解度
二、气体在液体中溶解度
101.3kPa
y
202.6kPa
x
20℃下SO2在水中的溶解度
二二、、气气体体在在液液体体中中溶溶解解度度 1、影响气体溶解度的因素
（1）气体溶质 同一种溶剂中，溶质不同，溶解 度是不同的。
思 考 惰性气体与吸收尾气间关系？
6
分类
吸收组分多少
单组分吸收
多组分吸收
有无化学反应
物理吸收
化学吸收
温度变化情况
等温吸收
非等温吸收
应用 1、净化气体 2、制备溶剂 3、回收有用物质。
7
第二节
吸收基本原理
一、相组分的表示方法 二、气体在液体中的溶解度 三、亨利定律 四、吸收速率 五、吸收机理—双膜理论 六、气膜、液膜扩散速率方程 七、吸收速率方程
吸收
气相
解吸
液相
平衡状态： 一定压力和温度，一定量的吸收剂与 混合气体
充分接触，气相中的溶质向溶剂中转移，长期充分 接 触后，液相中溶质组分的浓度不再增加，此时， 气液两相达到平衡。
16
二、气体在液体中溶解度
气
相
o 中
溶
2
质
的
分
压
t=293K CO2
SO2
pA, kPa
NH3
液相中溶质的物质的量分率
CA
nA V
pA RT
13
二、气体在液体中溶解度
吸收速率＞解吸速率 吸收过程，溶质(气体)向液相转移。 吸收速率＝解吸速率 动态平衡，无净溶质转移。
吸收速率＜解吸速率 解吸过程，溶质向气相转移。
气体溶解度：一定温度，压力下，气液两相接触达到 平衡时，气体溶质组分在液相中的平衡 浓度（或饱和浓度）。
液相
xA
nA n
n －总物质的量，moL
9
2．质量比（比质量分率）与物质的量比（比摩尔分率）
质量比 一相中某组分的质量与该相其余组分质
气相
量的之比。
YWAm mA B
溶质质量
惰性气体质量液相
XWAm mA S 吸收 溶剂 质的 质质 量量
物质的量比 一相中某组分的物质的量与该相其余组分
物质的量的之比。
气相 液相 液相 气相 固相 气相
萃取
液－液萃取 固－液萃取
液相1 液相2 固相 液相
研究方向与手段：1、相平衡。 2、过程速率。
4
二、吸收过程的基本概念
混合气体 O2，N2，NH3 O2，N2
H2O
NH3
操作时某些易 溶组分进入液相形 成溶液，不溶或难 溶组分仍留在气相 中，从而实现混合 气体的分离。
CA
nA V
（mol/m3）
两者间的关系 CA CAMA
质量浓度与质量分率关系 C A xA
12
4．气体总压 P与组分的分压 pA 总压与某组分的分压间的关系
pA PyA
pAV nART PV nRT
pA P
nA n
yA
物质的量比与分压间的关系
YA
P
pA pA
物质的量浓度与分压间的关系
几种气体在水中的溶解度曲线 溶解度曲线：在一定温度或压力下，平衡时溶质在 气相和液相中的浓度的关系曲线。
17
二、气体在液体中溶解度
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)。
Y y 1 -y
推导：
x nA n总
nA nA ns
nA ns X nA ns 1 X 1
11
3．质量浓度与物质的量浓度（摩尔浓度）
质量浓度 物质的量浓度
一相中单位体积含有混合物中某组分A的质
量多少。
C A mA V
（Kg/m3）
一相中单位体积含有混合物中某组分A的 物质的量的多少。
（2）表明吸收操作进行的方向和限度。 pA＞pA* CA＜ CA* 吸收过程
pA ＜pA* pA ＝pA*
CA＞CA* CA＝CA*
解吸过程 平衡状态
（3）表明吸收过程推动力的大小。
p p p*
推动力
c c* c
22
二、气体在液体中溶解度
8
一、相组分的表示方法
1．质量分率与物质的量分率（摩尔分率）
质量分率 混合物中某组分的质量占总物质质量的分率。
气相
ywA
mA m
m A －组分A质量，kg
液相
xwA
mA m
m －气相或液相总质量，kg
物质的量 混合物中某组分的物质的量占总物质的量
分率
的分率。（摩尔分率）
气相
yA
nA n
n A －组分A物质的量，moL
பைடு நூலகம்
YAn nA B惰 溶 性 质 气 物 体 质 物 的 质 量 的 量 XAnnA S 吸 溶 收 质 剂 物 物 质 质 的 的 量 量
10
质量分率与质量比间的关系：
液相
x
w
XW 1 XW
XW
xw 1- xw
物质的量分率与物质的量比间的关系：
液相 x X 1 X
气相 y Y 1Y
X x 1-x
吸收 利用混合气体中各组分在某溶剂中溶解度差异分
离气体混合物的单元操作。
5
基本 概念
溶质 A 气体中 能够被溶解吸收的组分。 （吸收质） 混合气体 惰性气体 B 气体中 不能被溶解吸收的组分
吸收剂S 人为选定的能够溶解溶质A的液体溶剂。 吸收液 吸收操作后形成的溶解了溶质A的液相。 吸收尾气 吸收操作后的气相。
（3）操作温度 对于气体而言，温度升高，溶解度降低。
低温有利于吸收操作进行。而高温利于解吸过程。 （4）操作压力
总压增加,溶质溶解度增加，有利于吸收 。
21
二、气体在液体中溶解度 2、溶解度曲线对吸收操作的意义
（1）表明气液两相平衡浓度是一一对应的。
第六章 气体吸收
Gas Absorption
1
本章目录
第一节 概述 第二节 吸收的基本原理 第三节 填料吸收塔的工艺计算
2
第一节 概述
一、传质过程简介 二、吸收操作的基本概念 三、吸收操作在工业生产中应用
3
一、传质过程简介
传质 借助于扩散作用物质从一相进入到另一相的过程。
气体吸收 液体蒸馏 固体干燥
14
二二、、气气体体在在液液体体中中溶溶解解度度
表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度，最 大程度。
平衡分压：平衡时气相中溶质的分压。 饱和浓度：平衡时溶质在液相中的浓度。 平衡分压和饱和浓度间关系可用“溶解度曲线”表 示.
15
二、气体在液体中溶解度 (气体吸收的相平衡）
温度，压力恒定，一定量溶剂和混合气体充分接触。
二、气体在液体中溶解度
气
相
60℃
中
氨
的
50℃
分
压
40℃
30℃
液相中氨的摩尔数
氨在水中的溶解度
二、气体在液体中溶解度
101.3kPa
y
202.6kPa
x
20℃下SO2在水中的溶解度
二二、、气气体体在在液液体体中中溶溶解解度度 1、影响气体溶解度的因素
（1）气体溶质 同一种溶剂中，溶质不同，溶解 度是不同的。
思 考 惰性气体与吸收尾气间关系？
6
分类
吸收组分多少
单组分吸收
多组分吸收
有无化学反应
物理吸收
化学吸收
温度变化情况
等温吸收
非等温吸收
应用 1、净化气体 2、制备溶剂 3、回收有用物质。
7
第二节
吸收基本原理
一、相组分的表示方法 二、气体在液体中的溶解度 三、亨利定律 四、吸收速率 五、吸收机理—双膜理论 六、气膜、液膜扩散速率方程 七、吸收速率方程
吸收
气相
解吸
液相
平衡状态： 一定压力和温度，一定量的吸收剂与 混合气体
充分接触，气相中的溶质向溶剂中转移，长期充分 接 触后，液相中溶质组分的浓度不再增加，此时， 气液两相达到平衡。
16
二、气体在液体中溶解度
气
相
o 中
溶
2
质
的
分
压
t=293K CO2
SO2
pA, kPa
NH3
液相中溶质的物质的量分率
CA
nA V
pA RT
13
二、气体在液体中溶解度
吸收速率＞解吸速率 吸收过程，溶质(气体)向液相转移。 吸收速率＝解吸速率 动态平衡，无净溶质转移。
吸收速率＜解吸速率 解吸过程，溶质向气相转移。
气体溶解度：一定温度，压力下，气液两相接触达到 平衡时，气体溶质组分在液相中的平衡 浓度（或饱和浓度）。
液相
xA
nA n
n －总物质的量，moL
9
2．质量比（比质量分率）与物质的量比（比摩尔分率）
质量比 一相中某组分的质量与该相其余组分质
气相
量的之比。
YWAm mA B
溶质质量
惰性气体质量液相
XWAm mA S 吸收 溶剂 质的 质质 量量
物质的量比 一相中某组分的物质的量与该相其余组分
物质的量的之比。
气相 液相 液相 气相 固相 气相
萃取
液－液萃取 固－液萃取
液相1 液相2 固相 液相
研究方向与手段：1、相平衡。 2、过程速率。
4
二、吸收过程的基本概念
混合气体 O2，N2，NH3 O2，N2
H2O
NH3
操作时某些易 溶组分进入液相形 成溶液，不溶或难 溶组分仍留在气相 中，从而实现混合 气体的分离。
CA
nA V
（mol/m3）
两者间的关系 CA CAMA
质量浓度与质量分率关系 C A xA
12
4．气体总压 P与组分的分压 pA 总压与某组分的分压间的关系
pA PyA
pAV nART PV nRT
pA P
nA n
yA
物质的量比与分压间的关系
YA
P
pA pA
物质的量浓度与分压间的关系
几种气体在水中的溶解度曲线 溶解度曲线：在一定温度或压力下，平衡时溶质在 气相和液相中的浓度的关系曲线。
17
二、气体在液体中溶解度
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)。
Y y 1 -y
推导：
x nA n总
nA nA ns
nA ns X nA ns 1 X 1
11
3．质量浓度与物质的量浓度（摩尔浓度）
质量浓度 物质的量浓度
一相中单位体积含有混合物中某组分A的质
量多少。
C A mA V
（Kg/m3）
一相中单位体积含有混合物中某组分A的 物质的量的多少。
（2）表明吸收操作进行的方向和限度。 pA＞pA* CA＜ CA* 吸收过程
pA ＜pA* pA ＝pA*
CA＞CA* CA＝CA*
解吸过程 平衡状态
（3）表明吸收过程推动力的大小。
p p p*
推动力
c c* c
22
二、气体在液体中溶解度
8
一、相组分的表示方法
1．质量分率与物质的量分率（摩尔分率）
质量分率 混合物中某组分的质量占总物质质量的分率。
气相
ywA
mA m
m A －组分A质量，kg
液相
xwA
mA m
m －气相或液相总质量，kg
物质的量 混合物中某组分的物质的量占总物质的量
分率
的分率。（摩尔分率）
气相
yA
nA n
n A －组分A物质的量，moL
பைடு நூலகம்
YAn nA B惰 溶 性 质 气 物 体 质 物 的 质 量 的 量 XAnnA S 吸 溶 收 质 剂 物 物 质 质 的 的 量 量
10
质量分率与质量比间的关系：
液相
x
w
XW 1 XW
XW
xw 1- xw
物质的量分率与物质的量比间的关系：
液相 x X 1 X
气相 y Y 1Y
X x 1-x
吸收 利用混合气体中各组分在某溶剂中溶解度差异分
离气体混合物的单元操作。
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基本 概念
溶质 A 气体中 能够被溶解吸收的组分。 （吸收质） 混合气体 惰性气体 B 气体中 不能被溶解吸收的组分
吸收剂S 人为选定的能够溶解溶质A的液体溶剂。 吸收液 吸收操作后形成的溶解了溶质A的液相。 吸收尾气 吸收操作后的气相。