化工原理-吸收

精馏：为对液相组分A、B的分离，利用液相组分挥发度 的差异，加热溶液使之沸腾，从而产生汽、液两相共存的情况 易挥发组分较多地进入汽相；汽液平衡时，对于稀溶液其含量 高的组分在一定浓度范围内服从拉乌尔定律，若为理想体系， 则任何浓度时，A与B均服从拉乌尔定律。
一、目的 1.制取产品及回收有用物质，如用水吸HCL气体制取
二、 吸收过程的分类 分类方法: 物理吸收与化学吸收—依有无化学反应。 单组份吸收与多组份吸收，依吸收组份数 等温吸收与非等温吸收，依温度是否变化。
* 在气体吸收操作中，由气相较易转移至液相的组分为溶 质气体，不易由气相转移至液相的组分为惰性气体；吸收 了溶质气体的吸收剂称为溶液。当溶质气体为多种组分时， 吸收为多组分吸收
吸收
吸收是利用气体在溶剂中溶解度的不同，使混合气体组分得以 分离的重要单元操作。可分为物理吸收和化学吸收。
物理吸收是利用混合气中各组分在溶剂中的溶解度的差异分离 气体混合物，如以水吸收NH3 、HCl、CO2等，溶质气体溶于 液相后，在液相中不发生显著化学反应；
化学吸收则是以气体混合物各组分能否在溶剂中发生化学反应 来分离混合气体。如用K2CO3水溶液吸收CO2，水中含有的化 学组分K2CO3与溶入液体的CO2进行下列反应： K2CO3 + CO2 = 2KHCO3 化学反应不断地“移走”溶入液相的溶质组 分CO2，促使气相中的CO2更多、更快地转移至液相。化学吸 收能明显地增强吸收效果。
过程方向判断与过程推动力
设A、B点对应的状态点分别为A（x， y），B（x’，y’）所示，过程平衡 关系为y = mx
令： 与x，x’相平衡的气相浓度分别为 ye1，ye1’
与y，y’相平衡的气相浓度分别为xe1，xe1’ 过程进行的方向与推动力可能出现三种情况： y = mx 过程推动力y- ye1=0，气液相浓度达到平衡； y > mx 即过程推动力 y- ye1 > 0 ， 气液相浓度未达到平衡， 溶质向液体转移； y< mx 即过程推动力 y- ye1 < 0 ， 气液相浓度未达到平衡， 溶质向气相转移。
本章基本内容主要介绍物理吸收过程和解吸过程
解吸过程
1. 解吸过程是吸收过程的逆过程，是从溶液中释放出溶解 其中的溶质气体的操作；
2. 吸收和解吸往往联合操作：液体溶剂对气体溶质的溶解 度与温度密切相关，一般温度低时溶解度大，有利于吸 收，因此吸收通常在较低温度下进行（温度过低液体粘 度增大，对吸收不利，故低温要适度）。吸收溶质气体 后的溶液可在提高温度条件下，使已溶入的气体溶质释 出。吸收与解吸的联合操作一方面可以从气相中吸收需 要的某气体溶质并获得很纯的该溶质产品，另一方面可 使吸收剂循环使用。
* 按混合溶质浓度高低，低浓度吸收为（y1<10%）的吸 收，高浓度吸收为(y1>10%)的吸收
汽液相平衡
1）. 气液相平衡 吸收传质过程进行时，必定存在一定的推动力，这一推动
力于体系的平衡关系有关。气-液相长时间充分接触，达动平 衡时，即两相达到相平衡，其气相浓度与液相浓度之间的关 系为相平衡关系。
盐酸； 在生产过程中，有些混合气的副产品必须回收,如 煤气中的芳烃,可采用洗油吸收方法回收芳烃获得粗苯.
2.净化气体：原料气净化，防止污染。如在合成氨生 产过程中，为保证合成氨反应,必须除去变换气中的CO2; 通常采用吸收方法,如水洗环丁砜吸收以及Benfial脱碳等, 如图7.1.2所示.此外三废处理中,排出废气含有有害杂质,常 用吸收方法净化,防止污染大气，保护环境.
对于单组分物理吸收其组分数为3，根据相律其自由度为：
溶质在液相中的浓度受T、P以及Pe的影响：
当T、P确定后则：
式中 Pe为溶质组分的分压，Pa。
（2）. 相平衡关系的表示法
相平衡关系与体系的温度、压力以及本身物性相关，对吸收 混合气中低浓度溶质组分形成稀溶液时，其溶解度曲线用亨利 定律描述，为通过原点的一直线：
传质过程的推动力 A点, 用y表示吸收推动力：
用x表示吸收推动力： B点， 用y表示吸收推动力：
用x表示吸收推动力：
以气相分压差表示的推动力为：
以液相浓度差表示的推动力为
判断过程进行的极限
过程进行的极限：最终达平衡，平衡浓度为极限状态 吸收过程极限y降至最小为ye,或x降至最小为xe，
3. 实现解吸操作一般有三种方法 1）加热；2）减压；3） 令惰性气体通过溶液，在吸收操作中往往可用上述三种 方法的不同联合方案进行
煤气生产中从焦炉煤气中回收苯的生产过程
焦炉煤气在吸收塔内与洗 油（贫油）逆流接触煤气 中粗笨蒸汽被贫油吸收， 吸收后的洗油称为富油， 从塔底流出；富油经换热 器升温后从塔顶进入解吸 塔，过热蒸汽（惰性气体） 从解吸塔底进塔，经解吸 后的洗油称为贫油，贫油 经换热器降温后再进入吸 收塔循环使用。于解吸塔 顶引出的气体为过热
（ Pe=Ex） 式中
Pe-溶质组分在气相的平衡分压，Pa; x-溶质组分在液相的组成，摩尔分数； E-亨利系数，kPa/(kmol·)。
亨利定律的其他表现形式： Pe=C/H C-溶质组分在液相中的摩尔浓度（Koml/m3）
ye=mx ye- A在液相中的mol分数（Koml/ Koml）
各亨利系数之间的关系：
水蒸气与粗苯蒸汽的混合物，冷却后，因两凝液不互溶， 液相分层，粗苯在上，水在下，从而取得粗苯产品
气体吸收和液体精馏的区别：
吸收：为对气相混合物中的组分A、B的分离，以溶剂与 气相接触，溶质A便从气相转入液相，而B则基本不溶于溶剂。 即吸收操作利用的是各气体组分在一定溶剂中溶解度的差异； 溶质A在气、液相间的平衡为“气-液”平衡，当A在溶液中浓 度低时，平衡关系服从亨利定律；溶质溶于液相，不存在气体 液化问题。
Pe= YeP=Ex m=E/P
C=CMx CM - 1m3溶液中（包括溶剂溶质）总的摩尔 数
Pe=yP=C/H = CMx/H =Ex E= CM/H 对于稀 溶液CM≈ρSຫໍສະໝຸດ MS S表示除溶质外液相的总物质量。
*总压改变对亨利系数值影响不大，一般在5大气压下认 为亨利系数与总压无关。
相平衡在吸收过程中的应用