化工原理第六章第二节
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*
将其与实际组成比较 ： 0.05 x* 0.1 x ∴气液相接触时，氨将从气相转入液相，发生吸收过程。 或者利用相平衡关系确定与实际液相组成成平衡的气相组成
y * 0.94 x 0.94 0.05 0.047
将其与实际组成比较：y 0.094 y * 0.047
∴氨从气相转入液相，发生吸收过程。
若含氨0.02摩尔分数的混合气和 x=0.05的氨水接触，则
x * y / 0.94 0.02 / 0.94 0.021
x 0.05 x* 0.021
气液相接触时，氨由液相转入气相，发生解吸过程。 此外，用气液相平衡曲线图也可判断两相接触时的传质方向 具体方法： 已知相互接触的气液相的
三、用气液平衡关系分析吸收过程
1、判断过程的方向
例：在101.3kPa，20℃下,稀氨水的气液相平衡关系为 ：
y* 0.94 x ，若含氨0.094摩尔分数的混合气和组成 x A 0.05
的氨水接触,确定过程的方向。
解： 用相平衡关系确定与实际气相组成 y 0.094
成平衡的液相组成
x y / 0.94 0.1
所谓过程的极限是指两相充分接触后，各相组成变化的 最大可能性。
增加塔高 组成为y1的混合气 塔底 x1增加 减少吸收剂用量
极限
组成为： x1 max
* x1
y1 m
塔顶y2降低 极限
组成为y1的混合气
增加塔高 增加吸收剂用量
组成为：y
2 min
y 2 mx2
*
m与E的关系： 由分压定律知 ： P y p
p y* P
由亨利定律： p * E x
E y x P
即：
E m P
3）用摩尔比Y和X分别表示气液两相组成的亨利定律
a) 摩尔比定义：
液相中溶质的摩尔数 x X 液相中溶剂的摩尔数 1 x
气相中溶质的摩尔数 y Y 气相中惰性组分的摩尔数 1 y
*
例：在常压及20℃下，测得氨在水中的平衡数据为： 0.5gNH3/100gH2O浓度为的稀氨水上方的平衡分压为400Pa， 在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示，试求亨利系
数E，溶解度系数H，及相平衡常数m。（氨水密度可取为
1000kg/m3）
解：
p* 由亨利定律表达式知：E x
0.5 / 17 x 0.00527 0.5 / 17 100 / 18
•对于同一种气体，分压一定时，温度T越高，溶解度越小。 •对于同一种气体，温度T一定时，分压P越大，溶解度越大。 •加压和降温对吸收操作有利。
二、亨利定律
1、亨利定律
p* Ex
E——亨利常数，单位与压强单位一致 。 E值取决于物系的特性及温度；温度T上升，E值增大； 在同一溶剂中，E值越大的气体越难溶。
实际组成y和x，在x-y坐标
图中确定状态点，若点在 平衡曲线上方，则发生吸 收过程；若点在平衡曲线 下方，则发生解吸过程。
2、计算过程的推动力
当气液相的组成均用摩尔分数表示时，吸收的推动力可 表示为：
y y *：以气相组成差表示的吸收推动力；
x * x：以液相组成差表示的吸收推动力。
3、确定过程的极限
C总
M
c c总 x
c c总 x
M M A x A M S xS
对于稀溶液， M
M S , S
H C总 E
c Ex H
s
MsE
2) 气液相中溶质的摩尔分数表示的亨利定律
y mx
*
m——相平衡常数 ，是温度和压强的函数。 m值越大，表明气体的溶解度越小。
第六章 吸收
第二节 气液相平衡
一、气体的溶解度
1、气体在液体中溶解度的概念
气体在液相中的溶解度 ： 气体在液体中的饱和浓度Biblioteka BaiduC
表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。
* A
2、溶解度曲线
•吸收剂、温度T、P 一定时，不同物质的溶解度不同。
•温度、溶液的浓度一定时，溶液上方分压越大的物质越难溶。
p 400 ∴亨利系数为 E 7.59 10 4 Pa x 0.00527 400 p * * 0.00395 又 y mx，而 y 5 P 1.01 10
∴相平衡常数 m 0.00395 0.75 0.00527
c p H
*
0.5 / 17 c 0.293kmol / m3 0.5 100 1000
∴溶解度系数为：
0.293 H 7.33 10 4 kmol / m3 Pa 400
或由各系数间的关系求出其它系数
H
s
EM s
1000 7.59 10 4 18
7.32 104 kmol / m3 Pa
E 7.59 10 4 m 3 0.749 P 101.33 10
2、亨利定律的其他表示形式
1）用溶质A在溶液中的摩尔浓度和气相中的分压表示的亨 利定律
c p H
*
H——溶解度系数 ，单位：kmol/m3· Pa或kmol/m3· atm。 H是温度的函数，H值随温度升高而减小。 易溶气体H值大，难溶气体H值小。 H与E的关系:
设溶液的密度为 kg / m 3 ，浓度为 C总kmol / m3，则
X Y x ,y 1 X 1 Y
由 y * mx得,
Y* mX * 1 Y 1 X
mX Y 1 (1 m) X
*
当溶液浓度很低时，X≈0， 上式简化为：
Y mX
*
亨利定律的几种表达形式也可改写为
p * x , c Hp E y Y * * x , X m m
将其与实际组成比较 ： 0.05 x* 0.1 x ∴气液相接触时，氨将从气相转入液相，发生吸收过程。 或者利用相平衡关系确定与实际液相组成成平衡的气相组成
y * 0.94 x 0.94 0.05 0.047
将其与实际组成比较：y 0.094 y * 0.047
∴氨从气相转入液相，发生吸收过程。
若含氨0.02摩尔分数的混合气和 x=0.05的氨水接触，则
x * y / 0.94 0.02 / 0.94 0.021
x 0.05 x* 0.021
气液相接触时，氨由液相转入气相，发生解吸过程。 此外，用气液相平衡曲线图也可判断两相接触时的传质方向 具体方法： 已知相互接触的气液相的
三、用气液平衡关系分析吸收过程
1、判断过程的方向
例：在101.3kPa，20℃下,稀氨水的气液相平衡关系为 ：
y* 0.94 x ，若含氨0.094摩尔分数的混合气和组成 x A 0.05
的氨水接触,确定过程的方向。
解： 用相平衡关系确定与实际气相组成 y 0.094
成平衡的液相组成
x y / 0.94 0.1
所谓过程的极限是指两相充分接触后，各相组成变化的 最大可能性。
增加塔高 组成为y1的混合气 塔底 x1增加 减少吸收剂用量
极限
组成为： x1 max
* x1
y1 m
塔顶y2降低 极限
组成为y1的混合气
增加塔高 增加吸收剂用量
组成为：y
2 min
y 2 mx2
*
m与E的关系： 由分压定律知 ： P y p
p y* P
由亨利定律： p * E x
E y x P
即：
E m P
3）用摩尔比Y和X分别表示气液两相组成的亨利定律
a) 摩尔比定义：
液相中溶质的摩尔数 x X 液相中溶剂的摩尔数 1 x
气相中溶质的摩尔数 y Y 气相中惰性组分的摩尔数 1 y
*
例：在常压及20℃下，测得氨在水中的平衡数据为： 0.5gNH3/100gH2O浓度为的稀氨水上方的平衡分压为400Pa， 在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示，试求亨利系
数E，溶解度系数H，及相平衡常数m。（氨水密度可取为
1000kg/m3）
解：
p* 由亨利定律表达式知：E x
0.5 / 17 x 0.00527 0.5 / 17 100 / 18
•对于同一种气体，分压一定时，温度T越高，溶解度越小。 •对于同一种气体，温度T一定时，分压P越大，溶解度越大。 •加压和降温对吸收操作有利。
二、亨利定律
1、亨利定律
p* Ex
E——亨利常数，单位与压强单位一致 。 E值取决于物系的特性及温度；温度T上升，E值增大； 在同一溶剂中，E值越大的气体越难溶。
实际组成y和x，在x-y坐标
图中确定状态点，若点在 平衡曲线上方，则发生吸 收过程；若点在平衡曲线 下方，则发生解吸过程。
2、计算过程的推动力
当气液相的组成均用摩尔分数表示时，吸收的推动力可 表示为：
y y *：以气相组成差表示的吸收推动力；
x * x：以液相组成差表示的吸收推动力。
3、确定过程的极限
C总
M
c c总 x
c c总 x
M M A x A M S xS
对于稀溶液， M
M S , S
H C总 E
c Ex H
s
MsE
2) 气液相中溶质的摩尔分数表示的亨利定律
y mx
*
m——相平衡常数 ，是温度和压强的函数。 m值越大，表明气体的溶解度越小。
第六章 吸收
第二节 气液相平衡
一、气体的溶解度
1、气体在液体中溶解度的概念
气体在液相中的溶解度 ： 气体在液体中的饱和浓度Biblioteka BaiduC
表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。
* A
2、溶解度曲线
•吸收剂、温度T、P 一定时，不同物质的溶解度不同。
•温度、溶液的浓度一定时，溶液上方分压越大的物质越难溶。
p 400 ∴亨利系数为 E 7.59 10 4 Pa x 0.00527 400 p * * 0.00395 又 y mx，而 y 5 P 1.01 10
∴相平衡常数 m 0.00395 0.75 0.00527
c p H
*
0.5 / 17 c 0.293kmol / m3 0.5 100 1000
∴溶解度系数为：
0.293 H 7.33 10 4 kmol / m3 Pa 400
或由各系数间的关系求出其它系数
H
s
EM s
1000 7.59 10 4 18
7.32 104 kmol / m3 Pa
E 7.59 10 4 m 3 0.749 P 101.33 10
2、亨利定律的其他表示形式
1）用溶质A在溶液中的摩尔浓度和气相中的分压表示的亨 利定律
c p H
*
H——溶解度系数 ，单位：kmol/m3· Pa或kmol/m3· atm。 H是温度的函数，H值随温度升高而减小。 易溶气体H值大，难溶气体H值小。 H与E的关系:
设溶液的密度为 kg / m 3 ，浓度为 C总kmol / m3，则
X Y x ,y 1 X 1 Y
由 y * mx得,
Y* mX * 1 Y 1 X
mX Y 1 (1 m) X
*
当溶液浓度很低时，X≈0， 上式简化为：
Y mX
*
亨利定律的几种表达形式也可改写为
p * x , c Hp E y Y * * x , X m m