化工原理下册第二章吸收2

吸收操作所得到的溶液称为吸收液（成分为S和溶质A），排出的气体称为吸收尾气(主 要成分为惰性气体B，还含有残余的溶质A)。
吸收操作的逆过程（即含溶质气体的液体，受到另一汽（气）相的作用使溶质与溶剂分 离的过程）称为解吸。
吸收和解吸常是一对相伴的操作，吸收用以提取所需的物质，而解吸用以分离所需的 物质与吸收剂，并使吸收剂再生而重复使用。
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa） ci——溶质的摩尔浓度，kmol/m3；
H与E的关系：
pi*Leabharlann ci Hc cc H
xi
亨利定律
E c H
W c n n M
VW W M
c
M MS (1 x) M A x MS
E c
H HM S
H EM S
H的讨论
CA Hp*A T H
吸收设备、流程
吸收设备-----塔设备
板 式 塔 填 料 塔
吸收剂
气体
溶剂
吸收尾气 吸 收 塔 混合气
吸收液
逆流吸收操作示意图
1 n 被吸收气体
板式塔
气体
溶剂
填料
被吸收气体
填料塔
吸收剂在吸收塔内再循环流程 吸收-解吸流程
吸
解
收
吸
塔
塔
吸收剂再循环流程
吸收-解吸流程
吸收与解吸流程
洗油 脱苯煤气
苯
加 热 器 含苯煤气
摩尔比的定义：
液相中溶质的摩尔数 Xi 液相中溶剂的摩尔数
气相中溶质的摩尔数 Yi 气相中惰性组分的摩尔数
Xi
xi 1 xi
Yi
yi 1 yi
xi
Xi 1 Xi
yi
Yi 1 Yi
由 y* mx
得 Yi 1 Yi
m Xi 1 Xi
整理得 Yi
1
mX i (1 m)Xi
当溶液浓度很低时：
产品： 蒸馏操作可以直接获得较纯净的轻重组分； 吸收不能直接得到较纯净的溶质组分，还需经过再 次的分离操作----解吸
传递方式：精馏操作每层塔板上的液体和蒸汽都处于接近饱和 的温度下，在相界面两侧，轻重组分同时向彼此相 反的方向传递； 吸收操作，液相温度远远低于沸点，溶剂没有汽化 ，溶质分子由气相进入液相的单向传递，而气相中 的惰性组分及液相中的溶剂组分处于停滞状态。
讨论：
•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。 •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。
结论
•加压和降温有利于吸收操作 •减压和升温有利于解吸操作
减压、升温
3、吸收过程的分类
按被吸收组分数目
气体
吸收
按吸收有无化学反应
按溶质浓度高低
按吸收的温度变化
单组分吸收 多组分吸收
物理吸收 化学吸收
低浓度吸收 高浓度吸收
等温吸收 非等温吸收
4.气体的吸收与液体的蒸馏的区别
第二相：蒸馏操作采用改变状态参数的办法，使混合物内部出 现第二个相 吸收操作采用从外界引入另一相物质形成两相系统 。
吸收 解吸
加压、降温
2.1.2 亨利定律
一、pi－xi关系
总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔 分率成正比，其比例系数为亨利系数。
pi* Exi
亨利定律
p* i ——溶质在气相中的平衡分压，kPa； xi——溶质在液相中的摩尔分率； E——亨利系数，单位同压强单位，随物系的特性和温度而异。
讨论： 5
1）E的影响因素：溶质、溶剂、T、p< 10 Pa
物系一定，
T E
2）E大的，溶解度小，难溶气体 E小的，溶解度大，易溶气体
3）理想溶液：拉乌尔定律和亨利定律一致 此时E为该温度下纯溶质饱和蒸汽压
4）E的来源：实验测得；查手册
二、pi－ci关系
pi*
ci H
Pi*——气相中溶质的平衡分压kPa
2.1.1气体的溶解度
1、气体在液体中溶解度的概念
在一定温度和压力下，使一定量吸收剂与混合气体接触，气相中的溶质便向液相中转移， 直至液相中溶质组成达到饱和为止。
气体在液相中的溶解度 ：
气体在液体中的饱和浓度
表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。
C
* A
2、溶解度曲线
对于单组分物理吸收，由相律知
f c 2 322 3
Cx AA
f f
(T , P, PA ) (T , P, yA )
在总压不高，P<5atm时
Cx AA
f (T , PA ) f (T , yA )
一定温度下液相组成是气相组成的单值函数
CA f (PA ), xA f ( yA )
同理，
PA f (CA ), yA f (xA )
说明：
• 在同一溶剂（水）中，相同的温度和溶质分压下，不同气体的溶解度差别很大，其中氨
在水中的溶解度最大，氧在水中的溶解度最小。这表明氨溶于水，而氧难溶于水
• 对同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度的升高而减小。 • 对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分压的升高而增大。
配制相同组成的溶液使易溶气体所需的分压较低，而难溶气体所需的分压较高
第二章 吸 收
2.1. 概述
2.1. 概述
1、气体吸收的原理
利用气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的差异来分离气体混合物的操作称为吸收。
分离物系：气体混合物 形成两相体系的方法：引入液相(吸收剂)
(液相+气相) 传质原理：各组分在溶剂中溶解度不同
吸收操作中所用的溶剂称为吸收剂（或溶剂），用S表示；能溶解的组分称为溶质气体 或吸收质，以A表示，不被吸收的组分称为惰性气体，以B表示。
溶解度
H
三、xi-yi关系
yi* mxi
m与E的关系 ：
pi* pyi*
溶解度
m——相平衡常数，无因次。
pyi* Exi
m E p
相平衡常数
四、Xi－Yi关系
在吸收过程中，随着吸收过程的进行，混合气体及混合液体的摩尔数是变化的，而混合气 体及混合液体中惰性组分的摩尔数是不变的。此时若用摩尔分率表示气流相组成，计算很不方 便。为此引入以惰性组分为基准的摩尔比来表示气、液相的组成。
冷 却
水
器
过热蒸汽
煤气脱苯的吸收与解吸流程
2、气体吸收的工业应用
•净化或精制气体
例：合成氨工艺中，合成气中的净化脱碳
•制取某种气体产品的液态产品
例：用水吸收氯化氢气体制取盐酸
•回收混合气体中所需的组分
例：用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃，硫酸回收焦炉气中的氨
•工业废气的制理
废气中含有二氧化硫、硫化氢、CO2等有害气体的脱除