第七章 吸收精品PPT课件
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§7 气体吸收
尾气(B＋少A) 溶剂(S)
混合气体 (A＋B)
填料层
溶液 (A＋S)
图7-1 吸收操作流程
Root
• 吸收操作过程的几个名词术语
Root §7-0 概述
溶质——能够溶解于溶剂的组分,以A表示. 惰性组分——混合气中A以外的组分,以B表示. 吸收剂——吸收操作所用的溶剂,以S表示. 溶液——吸收操作得到的液体,A+S 尾气—— 吸收塔排出的气体,B+A(少)
填料层
溶液 (A＋S)
• 本章重点 低浓度/单组份/等温/物理吸收。 图7-1 吸收操作流程
§7-1 溶解度理论
本节主要内容
7-1-1 气体的溶解度
溶解度的定义/影响因素/差异
7-1-2 亨利定律 ( Henrry Law )
四种表达形式 ① p - x 式
p* = E x
②p -c式
p* = c/H
E 值大，溶质难溶。
对于理想溶液, Henrry 定律与 Rault 定律一致 ，因而有
E = p0A
7-1-2 亨利定律
但是，在吸收操作中，物系多为非理想溶液，只有当液相中溶质浓度 很低时，E 才可看作常数。
当 pA ≤
100kPa 时， E = f ( t ) ，且
E t
＞0
当 pA ＞ 100kPa 时， E = f ( t , pA )
Henrry 系数 E 通常由实验测定, 表7-1 (P73)列出了若干气体水溶液 的 E 值.
二. p - c 关系 p *c 或 cpH H
(- 7 2)
式中
c —— 溶液的体积摩尔浓度，kmol/m 3 ； H —— 溶解度系数，kmol/kJ； H 值大，溶质易溶。 p* —— 溶质在气相中的平衡分压，kPa.
③y-x式
y* = mx
④ Y -X 式
Y
X
m
1Y 1X
三个系数 E, c, m 之间的关系 E mP
HMS
7-1-3 吸收剂的选取原则
§7 气体吸收
more more
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Root
§7-1 气体的溶解度
7-1-1 气体的溶解度
一. 溶解度的定义more 二. 溶解度的应用
1) 预计一定条件下吸收操作，其溶液可达到的极限浓度； 2) 判断过程进行的方向 ( p > p*—— 吸收； p* > p—— 脱吸 )； 3) 判断过程进行的速率大小(速率大p 小 p*成 与正 )。 比
尾气(B＋少A) 吸收剂(S)
• 吸收与蒸馏的区别
蒸馏
吸收
1) 相平衡理论
挥发度 溶解度
2) 传质的方式
双向
单向
3) 引入第二相的方法 内部产生 外部引入
4) 得到产品的纯度 高
• 吸收分类
低浓度 高浓度
单组份 多组份
等温 非等温
物理 化学
• 脱吸操作(解吸) —— 吸收操作的逆过程
混合气体 (A＋B)
第七章 气体吸收
本章主要内容
§7-1 概述 吸收基本概念 名词术语
more
§7-2 溶解度理论
Henrry 定律
more
§7-3 气液传质机理
more
Fick定律 双膜理论
吸收速率方程式
§7-4 吸收塔计算
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吸收塔物料衡算——操作线方程
填料层高度的计算 传质单元数 传质单元高度
理论板数的计算
§7-5 吸收系数
p* = f (x) 根据液相浓度的表达方式不同，Henrry 定律有四种形式。
一. p - x 关系 ( 基本形式 )
p* = E x 或 x* = p / E
(7-1)
式中 p* —— 溶质在气相中的平衡分压，kPa；
x —— 溶质在液相中的摩尔分率；
E —— 亨利系数，kPa. 由物系特性及温度决定，
三. 气体溶解度的影响因素
组分A、B、S 确定后, 物系的自由度 F ＝ C － Φ + 2＝3
Φ——相数, Φ ＝2 C ——组分数, C＝3
7-1-1 气体的溶解度
即 x*= f ( P, T, y ) 且，溶解度随压力上升而增加，随温度上升而降低。 当系统总压P、温度 t 一定时， x*= f ( y )
2) 相同的溶质A对于相同的溶剂S，在分压pA相同时，温度越低，溶解度越高； 3) 相同的溶质A对于相同的溶剂S，在相同温度下, 分压 pA 越大，溶解度越高。
Back
•如果把氨气和水共同封存在容器中，令体系的压力和温度维 持一定，由于氨易溶于水，氨的分子便穿越两相界面进入水 中，但进到水中的氨分子也会有一部分返回气相，只不过刚 开始的时候进多出少。水中溶解的氨量越多，浓度越大，氨 分子从溶液逸出的速率也就越大，直到最后，氨分子从气相 进入液相的速率便等于它从液相返回气相的速率，氨实际上 便不再溶解进水里，溶液的浓度也就不再变化，这种状态称 为相际动平衡，简称相平衡或平衡。
平衡状态下气相中溶质的分压称为平衡分压或饱和分压，与 之对应的液相浓度称为平衡浓度或气体在液体中的溶解度。
溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和 液相中的浓度的关系曲线。
back
7-1-2 亨利定律 ( Henrry Law )
7-1 溶解度理论
系统总压 P ≤ 500 kPa ，温度恒定时，稀溶液 上方的气体溶质平 衡分压 p* 与液相中溶质浓度 x 之间的关系。
图7-2 氨气在水中的溶解度
7-1-1 气体的溶解度
250
0℃
0.10
200
0℃
150 100
. 10℃
20℃
0.05
30℃
.
10℃ 20℃
30℃ 40℃ 50℃
40℃ 50
50℃
0 20 40 60 80 100 120 kPa
图7-3 SO2 在水中的溶解度
0 20 40 60 80 100 120 kPa 图7-4 O2 在水中的溶解度
吸收系数的测定
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§7-6 脱吸及其它条件下的吸收
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习题思考题
§7-0 概述
• 吸收操作的基本原理 将气体混合物与适当的液体 (吸
收剂S) 充分接触，气体中的若干 组分溶解于吸收剂中，形成溶液。 利用气体混合物中不同组分在溶剂 中的溶解度差异实现分离。
• 吸收塔工作流程 如右图所示。
• 吸收操作的应用目的 1)分离 2)净化气体 3)制备溶液 三者有时是互相联系，密不可分的。
1000
四.溶解度的差异
1)在P,T,溶剂S相同时, 不同溶
质的溶解度差异很大；
500
图7-2, 7-3, 7-4 给出NH3,
SO2, O2三种溶质在水中的溶
解度, 通过比较可以看出：
x*NH3 > x*SO2 > x*O2
0℃
. 10℃
20℃ 30℃ 40℃ 50℃
20 40 60 80 100 120 kPa
§7 气体吸收
尾气(B＋少A) 溶剂(S)
混合气体 (A＋B)
填料层
溶液 (A＋S)
图7-1 吸收操作流程
Root
• 吸收操作过程的几个名词术语
Root §7-0 概述
溶质——能够溶解于溶剂的组分,以A表示. 惰性组分——混合气中A以外的组分,以B表示. 吸收剂——吸收操作所用的溶剂,以S表示. 溶液——吸收操作得到的液体,A+S 尾气—— 吸收塔排出的气体,B+A(少)
填料层
溶液 (A＋S)
• 本章重点 低浓度/单组份/等温/物理吸收。 图7-1 吸收操作流程
§7-1 溶解度理论
本节主要内容
7-1-1 气体的溶解度
溶解度的定义/影响因素/差异
7-1-2 亨利定律 ( Henrry Law )
四种表达形式 ① p - x 式
p* = E x
②p -c式
p* = c/H
E 值大，溶质难溶。
对于理想溶液, Henrry 定律与 Rault 定律一致 ，因而有
E = p0A
7-1-2 亨利定律
但是，在吸收操作中，物系多为非理想溶液，只有当液相中溶质浓度 很低时，E 才可看作常数。
当 pA ≤
100kPa 时， E = f ( t ) ，且
E t
＞0
当 pA ＞ 100kPa 时， E = f ( t , pA )
Henrry 系数 E 通常由实验测定, 表7-1 (P73)列出了若干气体水溶液 的 E 值.
二. p - c 关系 p *c 或 cpH H
(- 7 2)
式中
c —— 溶液的体积摩尔浓度，kmol/m 3 ； H —— 溶解度系数，kmol/kJ； H 值大，溶质易溶。 p* —— 溶质在气相中的平衡分压，kPa.
③y-x式
y* = mx
④ Y -X 式
Y
X
m
1Y 1X
三个系数 E, c, m 之间的关系 E mP
HMS
7-1-3 吸收剂的选取原则
§7 气体吸收
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Root
§7-1 气体的溶解度
7-1-1 气体的溶解度
一. 溶解度的定义more 二. 溶解度的应用
1) 预计一定条件下吸收操作，其溶液可达到的极限浓度； 2) 判断过程进行的方向 ( p > p*—— 吸收； p* > p—— 脱吸 )； 3) 判断过程进行的速率大小(速率大p 小 p*成 与正 )。 比
尾气(B＋少A) 吸收剂(S)
• 吸收与蒸馏的区别
蒸馏
吸收
1) 相平衡理论
挥发度 溶解度
2) 传质的方式
双向
单向
3) 引入第二相的方法 内部产生 外部引入
4) 得到产品的纯度 高
• 吸收分类
低浓度 高浓度
单组份 多组份
等温 非等温
物理 化学
• 脱吸操作(解吸) —— 吸收操作的逆过程
混合气体 (A＋B)
第七章 气体吸收
本章主要内容
§7-1 概述 吸收基本概念 名词术语
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§7-2 溶解度理论
Henrry 定律
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§7-3 气液传质机理
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Fick定律 双膜理论
吸收速率方程式
§7-4 吸收塔计算
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吸收塔物料衡算——操作线方程
填料层高度的计算 传质单元数 传质单元高度
理论板数的计算
§7-5 吸收系数
p* = f (x) 根据液相浓度的表达方式不同，Henrry 定律有四种形式。
一. p - x 关系 ( 基本形式 )
p* = E x 或 x* = p / E
(7-1)
式中 p* —— 溶质在气相中的平衡分压，kPa；
x —— 溶质在液相中的摩尔分率；
E —— 亨利系数，kPa. 由物系特性及温度决定，
三. 气体溶解度的影响因素
组分A、B、S 确定后, 物系的自由度 F ＝ C － Φ + 2＝3
Φ——相数, Φ ＝2 C ——组分数, C＝3
7-1-1 气体的溶解度
即 x*= f ( P, T, y ) 且，溶解度随压力上升而增加，随温度上升而降低。 当系统总压P、温度 t 一定时， x*= f ( y )
2) 相同的溶质A对于相同的溶剂S，在分压pA相同时，温度越低，溶解度越高； 3) 相同的溶质A对于相同的溶剂S，在相同温度下, 分压 pA 越大，溶解度越高。
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•如果把氨气和水共同封存在容器中，令体系的压力和温度维 持一定，由于氨易溶于水，氨的分子便穿越两相界面进入水 中，但进到水中的氨分子也会有一部分返回气相，只不过刚 开始的时候进多出少。水中溶解的氨量越多，浓度越大，氨 分子从溶液逸出的速率也就越大，直到最后，氨分子从气相 进入液相的速率便等于它从液相返回气相的速率，氨实际上 便不再溶解进水里，溶液的浓度也就不再变化，这种状态称 为相际动平衡，简称相平衡或平衡。
平衡状态下气相中溶质的分压称为平衡分压或饱和分压，与 之对应的液相浓度称为平衡浓度或气体在液体中的溶解度。
溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和 液相中的浓度的关系曲线。
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7-1-2 亨利定律 ( Henrry Law )
7-1 溶解度理论
系统总压 P ≤ 500 kPa ，温度恒定时，稀溶液 上方的气体溶质平 衡分压 p* 与液相中溶质浓度 x 之间的关系。
图7-2 氨气在水中的溶解度
7-1-1 气体的溶解度
250
0℃
0.10
200
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150 100
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40℃ 50
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0 20 40 60 80 100 120 kPa
图7-3 SO2 在水中的溶解度
0 20 40 60 80 100 120 kPa 图7-4 O2 在水中的溶解度
吸收系数的测定
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§7-6 脱吸及其它条件下的吸收
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习题思考题
§7-0 概述
• 吸收操作的基本原理 将气体混合物与适当的液体 (吸
收剂S) 充分接触，气体中的若干 组分溶解于吸收剂中，形成溶液。 利用气体混合物中不同组分在溶剂 中的溶解度差异实现分离。
• 吸收塔工作流程 如右图所示。
• 吸收操作的应用目的 1)分离 2)净化气体 3)制备溶液 三者有时是互相联系，密不可分的。
1000
四.溶解度的差异
1)在P,T,溶剂S相同时, 不同溶
质的溶解度差异很大；
500
图7-2, 7-3, 7-4 给出NH3,
SO2, O2三种溶质在水中的溶
解度, 通过比较可以看出：
x*NH3 > x*SO2 > x*O2
0℃
. 10℃
20℃ 30℃ 40℃ 50℃
20 40 60 80 100 120 kPa