化工原理第九章气体吸收的基本概述
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kg— 推动力为分压差的气相传质系数，kmol/(sm2kPa)； ky— 推动力为摩尔分数差的气相传质系数，kmol/(sm2)； kY—推动力为比摩尔分数差的气相传质系数，kmol/(sm2)；
p、y、Y — 溶质A在气相主体的分压(kPa)、摩尔分数和比
摩尔分数；
pi 、yi、Yi — 溶质A在界面气相侧的分压(kPa)、摩尔分数
和比摩尔分数。
吸收传质理论与传质速率方程
注意：气相传质系数虽然单位不同，数值也不同，但可根 据组成表示法的相互关系进行换算。 例：根据 p=Py，有
N A kg ( p pi ) kg P( y yi ) k y ( y yi )
k y Pk g
kY
ky (1 Y )(1 Yi )
y yi 1
xi
xm
m
ky
kx
NA
y y 1 m
ky kx
yi mxi y mx
NA
y
yi xi
1 m
xm
ky kx
吸收传质理论与传质速率方程
NA
y y* 1 m
ky kx
NA Ky y y*
以气相为基准的总 传质速率方程
传质过程的推动力 吸收： y y y* x x x 解吸：y y* y x x x
吸收传质理论与传质速率方程
吸收过程的速率问题
相际传质的步骤：
（1）溶质由气相主体扩散至相界面，即气相内传质；
（2）溶质在界面上溶解，即通过界面的传质；
（3）溶质由相界面的扩散至液相主体，即液相内传质。
yi / m
1
xi 1
D
D
y
xi
吸收传质理论与传质速率方程
相际传质速率方程
相平衡关系为直线
气相
N A ky y yi
液相
N A kx xi x
yi
气相主体
相 界
x
液相主体
面
界面
yi mxi
对稳定的吸收过程，气液两相内传质速率应相等，
NA
y yi 1
xi x 1
ky
kx
NA
摩尔分数；
ci、xi、Xi — 溶质A在界面液相侧的摩尔浓度、摩尔分数
和比摩尔分数。
吸收传质理论与传质速率方程
三个液相传质系数的倒数也分别为传质推动力以不同组成 表示法表达时的液相传质阻力。
NA
kc (ci
c)
ci 1
c kc
NA
kx (xi
x)
xi 1
x kx
液相传质阻力
NA
kX (Xi
kg— 推动力为分压差的气
相传质系数， kmol/(sm2kPa)；
p
kc — 推动力为摩尔浓度差 的液相传质系数，m/s；
液相
N
ci
A
pi 气相
N
A
c
吸收传质理论与传质速率方程
气相传质速率方程常用的表达形式有三种
N A kg p pi N A ky y yi
N A kY Y Yi
X)
Xi 1
X kX
吸收传质理论与传质速率方程
同样，根据各种表示法的相互关系可推得
kX cmkc
kX
(1
kx X )(1 X i )
式中 cm 为液相的总摩尔浓度。 液相浓度很低时：
kX kx kx cmkc
对流传质系数
Sh f (Re,Sc )
Sh kd ,Re du ,Sc
分子传质
对于双组分混合物（ A + B ），如不考虑主体流动的 影响，则由浓度梯度所引起的扩散通量可表示为
JA
DAB
dcA dz
JA：组分A的摩尔扩散通量kmol/m2·s ；
dcA/dz：组分A在扩散方向的浓度梯度。
吸收传质理论与传质速率方程
对流传质速率
气相与界面的传质速率 N A kg p pi 液相与界面的传质速率 NA kc ci c
一般而言，界面上发生的溶 解过程很易进行，其阻力极 小。因此，通常认为界面上 气、液两相的溶质浓度满足 相平衡关系，即认为界面上 总保持着两相平衡。于是， 过程总速率由气液两相内的 传质速率所决定。
相界面
气相主体
液相主体
溶解
气相传质 液相传质
吸收传质理论与传质速率方程
相内传质
相内传质的机理 （1）分子扩散：由分子的微观运动而产生的物质传递。 （2）对流传质：流体宏观运动引起的物质传递。这里指 流动流体与相界面之间的传质。
对 y 值较小的低浓度吸收：
k y kY
kY Pk g
吸收传质理论与传质速率方程
气相传质推动力
NA
kgp
pi
p pi 1 kg
NA
kyy
yi
y Байду номын сангаасi 1 ky
气相传质阻力
NA
kY
Y
Yi
Y Yi 1 kY
吸收传质理论与传质速率方程
液相传质速率方程常用的表达形式也有三种
p* Ex
y* mx p* 1 c
H
（1）P<5atm，E(H）与压力无关；
P↑，m↓，溶解度↑。
（2）t↑，E↑，H↑，m↑，溶解度↓。
吸收过程的气液相平衡关系
传质过程的方向
y y* x x* 吸收。
y y* x x* 解吸。 y y* x x* 系统处于平衡状态。
1 Ky 1 m
ky kx
Ky 是以(y-y*) 为推动力的总传质系数，单位 kmol/(m2 s)，其倒数 1/Ky 为气、液两相传质总阻力。
1 1 m Ky ky kx
总阻力
气相阻 力
液相阻 力
吸收传质理论与传质速率方程
NA
y yi 1
xi x 1
ky
kx
NA
y
化工原理第九章 气体 吸收的基本概述
Gas Absorption
概述（Introduction）
吸收操作的依据 气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的差异 吸收操作的分类 吸收操作须解决的问题 吸收剂的选择 吸收操作的经济性 气液两相的接触方式
吸收过程的气液相平衡关系
亨利定律（Henry’s law）
N A kc (ci c) N A kx (xi x) NA kX (Xi X)
kc — 推动力为摩尔浓度差的液相传质系数，m/s； kx — 推动力为摩尔分数差的液相传质系数，kmol/(sm2)； kX — 推动力为比摩尔分数差的液相传质系数，kmol/(sm2)；
c、x、X — 溶质A在液相主体的摩尔浓度、摩尔分数和比
p、y、Y — 溶质A在气相主体的分压(kPa)、摩尔分数和比
摩尔分数；
pi 、yi、Yi — 溶质A在界面气相侧的分压(kPa)、摩尔分数
和比摩尔分数。
吸收传质理论与传质速率方程
注意：气相传质系数虽然单位不同，数值也不同，但可根 据组成表示法的相互关系进行换算。 例：根据 p=Py，有
N A kg ( p pi ) kg P( y yi ) k y ( y yi )
k y Pk g
kY
ky (1 Y )(1 Yi )
y yi 1
xi
xm
m
ky
kx
NA
y y 1 m
ky kx
yi mxi y mx
NA
y
yi xi
1 m
xm
ky kx
吸收传质理论与传质速率方程
NA
y y* 1 m
ky kx
NA Ky y y*
以气相为基准的总 传质速率方程
传质过程的推动力 吸收： y y y* x x x 解吸：y y* y x x x
吸收传质理论与传质速率方程
吸收过程的速率问题
相际传质的步骤：
（1）溶质由气相主体扩散至相界面，即气相内传质；
（2）溶质在界面上溶解，即通过界面的传质；
（3）溶质由相界面的扩散至液相主体，即液相内传质。
yi / m
1
xi 1
D
D
y
xi
吸收传质理论与传质速率方程
相际传质速率方程
相平衡关系为直线
气相
N A ky y yi
液相
N A kx xi x
yi
气相主体
相 界
x
液相主体
面
界面
yi mxi
对稳定的吸收过程，气液两相内传质速率应相等，
NA
y yi 1
xi x 1
ky
kx
NA
摩尔分数；
ci、xi、Xi — 溶质A在界面液相侧的摩尔浓度、摩尔分数
和比摩尔分数。
吸收传质理论与传质速率方程
三个液相传质系数的倒数也分别为传质推动力以不同组成 表示法表达时的液相传质阻力。
NA
kc (ci
c)
ci 1
c kc
NA
kx (xi
x)
xi 1
x kx
液相传质阻力
NA
kX (Xi
kg— 推动力为分压差的气
相传质系数， kmol/(sm2kPa)；
p
kc — 推动力为摩尔浓度差 的液相传质系数，m/s；
液相
N
ci
A
pi 气相
N
A
c
吸收传质理论与传质速率方程
气相传质速率方程常用的表达形式有三种
N A kg p pi N A ky y yi
N A kY Y Yi
X)
Xi 1
X kX
吸收传质理论与传质速率方程
同样，根据各种表示法的相互关系可推得
kX cmkc
kX
(1
kx X )(1 X i )
式中 cm 为液相的总摩尔浓度。 液相浓度很低时：
kX kx kx cmkc
对流传质系数
Sh f (Re,Sc )
Sh kd ,Re du ,Sc
分子传质
对于双组分混合物（ A + B ），如不考虑主体流动的 影响，则由浓度梯度所引起的扩散通量可表示为
JA
DAB
dcA dz
JA：组分A的摩尔扩散通量kmol/m2·s ；
dcA/dz：组分A在扩散方向的浓度梯度。
吸收传质理论与传质速率方程
对流传质速率
气相与界面的传质速率 N A kg p pi 液相与界面的传质速率 NA kc ci c
一般而言，界面上发生的溶 解过程很易进行，其阻力极 小。因此，通常认为界面上 气、液两相的溶质浓度满足 相平衡关系，即认为界面上 总保持着两相平衡。于是， 过程总速率由气液两相内的 传质速率所决定。
相界面
气相主体
液相主体
溶解
气相传质 液相传质
吸收传质理论与传质速率方程
相内传质
相内传质的机理 （1）分子扩散：由分子的微观运动而产生的物质传递。 （2）对流传质：流体宏观运动引起的物质传递。这里指 流动流体与相界面之间的传质。
对 y 值较小的低浓度吸收：
k y kY
kY Pk g
吸收传质理论与传质速率方程
气相传质推动力
NA
kgp
pi
p pi 1 kg
NA
kyy
yi
y Байду номын сангаасi 1 ky
气相传质阻力
NA
kY
Y
Yi
Y Yi 1 kY
吸收传质理论与传质速率方程
液相传质速率方程常用的表达形式也有三种
p* Ex
y* mx p* 1 c
H
（1）P<5atm，E(H）与压力无关；
P↑，m↓，溶解度↑。
（2）t↑，E↑，H↑，m↑，溶解度↓。
吸收过程的气液相平衡关系
传质过程的方向
y y* x x* 吸收。
y y* x x* 解吸。 y y* x x* 系统处于平衡状态。
1 Ky 1 m
ky kx
Ky 是以(y-y*) 为推动力的总传质系数，单位 kmol/(m2 s)，其倒数 1/Ky 为气、液两相传质总阻力。
1 1 m Ky ky kx
总阻力
气相阻 力
液相阻 力
吸收传质理论与传质速率方程
NA
y yi 1
xi x 1
ky
kx
NA
y
化工原理第九章 气体 吸收的基本概述
Gas Absorption
概述（Introduction）
吸收操作的依据 气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的差异 吸收操作的分类 吸收操作须解决的问题 吸收剂的选择 吸收操作的经济性 气液两相的接触方式
吸收过程的气液相平衡关系
亨利定律（Henry’s law）
N A kc (ci c) N A kx (xi x) NA kX (Xi X)
kc — 推动力为摩尔浓度差的液相传质系数，m/s； kx — 推动力为摩尔分数差的液相传质系数，kmol/(sm2)； kX — 推动力为比摩尔分数差的液相传质系数，kmol/(sm2)；
c、x、X — 溶质A在液相主体的摩尔浓度、摩尔分数和比