第八章气体吸收 西安交大化工原理电子遝 8.1概述 82吸收过程相平衡基础 8.3吸收过程模型及传质速率方程 84吸收(或脱吸)塔计算 8.5其他类型吸收 件 返回
返回 西安交大化工原理电子课件1 返回 第八章 气体吸收 8.1概述 8.2吸收过程相平衡基础 8.3吸收过程模型及传质速率方程 8.4 吸收（或脱吸）塔计算 8.5其他类型吸收
气体吸收在化工中的应用 吸收是将气体混合物与适当的液体接触,利用个组 安分在液体中溶解度的差异而使气体中不同组分分离的操 交作。混合气体中,能够溶解于液体中的组分称为吸收质 大或溶质;不能溶解的组分称为惰性气体;吸收操作所用 的溶剂称为吸收剂;溶有溶质的溶液称为吸收液或简称 溶液;派出的气体称为吸收尾气 化工原理电子遝件 吸收操作是气体混合物的主要分离方法,化工生产 中它有以下几种具体的应用: 1.化工产品 2.分离气体混合物 3.从气体中回收有用组分 4.气体净化(原料气的净化和尾气、废气的净化) 5.生化工程 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 2 返回 一、气体吸收在化工中的应用 吸收是将气体混合物与适当的液体接触，利用个组 分在液体中溶解度的差异而使气体中不同组分分离的操 作。混合气体中，能够溶解于液体中的组分称为吸收质 或溶质；不能溶解的组分称为惰性气体；吸收操作所用 的溶剂称为吸收剂；溶有溶质的溶液称为吸收液或简称 溶液；派出的气体称为吸收尾气。 吸收操作是气体混合物的主要分离方法，化工生产 中它有以下几种具体的应用： １．化工产品 ２．分离气体混合物 ３．从气体中回收有用组分 ４．气体净化(原料气的净化和尾气、废气的净化) ５．生化工程
吸收过程分类 按照吸收过程是否伴有化学反应将吸收区分为化学 交吸收和物理吸收两大类 大 在气体吸收中,若混合气体中只有一个组分在吸收 剂中有一定的溶解度,其余的组分的溶解度可以忽略, 化这样的吸收过程称为单组分吸收。如果有两个或更多的 王组分能溶解于吸收剂中,这一过程称为多组分吸收。 原 在吸收过程中,当气体溶解于液体中时,通常有溶 理解热产生,若进行伴有放热的化学吸收时,还要放出反 电应热,因此随着吸收过程的进行液相温度要逐渐增高, 子这样的吸收称为非等温吸收。但若热效应很小,或被吸 课收的组分浓度很低,且吸收剂的用量较大,则温度的变 件化不显著,此时吸收过程可认为是等温吸收。 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 3 返回 二、吸收过程分类 按照吸收过程是否伴有化学反应将吸收区分为化学 吸收和物理吸收两大类。 在气体吸收中，若混合气体中只有一个组分在吸收 剂中有一定的溶解度，其余的组分的溶解度可以忽略， 这样的吸收过程称为单组分吸收。如果有两个或更多的 组分能溶解于吸收剂中，这一过程称为多组分吸收。 在吸收过程中，当气体溶解于液体中时，通常有溶 解热产生，若进行伴有放热的化学吸收时，还要放出反 应热，因此随着吸收过程的进行液相温度要逐渐增高， 这样的吸收称为非等温吸收。但若热效应很小，或被吸 收的组分浓度很低，且吸收剂的用量较大，则温度的变 化不显著，此时吸收过程可认为是等温吸收
西三、工业吸收过程 妥工业的吸收过程常在吸收塔中进行。生产中除少部分直 交接获得液体产品的吸收操作外,一般的吸收过程都要求 大对吸收后的溶剂进行再生,即在另一称之为解析他的设 化备中进行于吸收相反的操作一解吸。因此,一个完整地 吸收分离过程一般包括吸收和解吸两部分 工原理电子遝件 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 4 返回 三、工业吸收过程 工业的吸收过程常在吸收塔中进行。生产中除少部分直 接获得液体产品的吸收操作外，一般的吸收过程都要求 对吸收后的溶剂进行再生，即在另一称之为解析他的设 备中进行于吸收相反的操作－解吸。因此，一个完整地 吸收分离过程一般包括吸收和解吸两部分
西8.2.1气液相平衡关系 安 气体混合物与溶剂S相接触时,将发生溶质气体向 交液相的转移,使得溶液中溶质(A)的浓度增加。充分 大接触后的气液两相,液相中溶质达到饱和,此时瞬间内 化进入液相的溶质分子数与从液相逸出的溶质分子数恰好 相抵,在宏观上过程就像停止一样,这种状态称为相际 动平衡,简称相平衡或平衡。 原 对于单组分物理吸收,组分数c=3(溶质A、惰性 狸气体B、溶剂S),相数(气、液),自由度数F应为 F=c-①+2=3-2+2=3 子即在温度、总压和气、液组成共四个变量中,有三个是 逯自变量,另一个是它们的函数 件 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 5 返回 8.2.1气液相平衡关系 气体混合物与溶剂S相接触时，将发生溶质气体向 液相的转移，使得溶液中溶质（A）的浓度增加。充分 接触后的气液两相，液相中溶质达到饱和，此时瞬间内 进入液相的溶质分子数与从液相逸出的溶质分子数恰好 相抵，在宏观上过程就像停止一样，这种状态称为相际 动平衡，简称相平衡或平衡。 对于单组分物理吸收，组分数c=3（溶质A、惰性 气体B、溶剂S），相数（气、液），自由度数F应为 即在温度、总压和气、液组成共四个变量中，有三个是 自变量，另一个是它们的函数。 F c = − + = − + = 2 3 2 2 3
在一定的操作温度和压力下,溶质在液相中的溶解 安度由其相中的组成决定。在总压不很高的情况下,可以 交认为气体在液体中的溶解度只取决于该气体的分压P, 大而与总压无关。于是,c;与P得函数关系可写成 化 f(p) 当然,也可以选择液相的浓度c作自变量,这时,在 原一定温度下的气相平衡分压P和c的函数: 理 =f(c) 气液平衡关系一般通过实验方法对具体物系进行测定。 子 件 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 6 返回 在一定的操作温度和压力下，溶质在液相中的溶解 度由其相中的组成决定。在总压不很高的情况下，可以 认为气体在液体中的溶解度只取决于该气体的分压 ， 而与总压无关。于是， 与 得函数关系可写成 当然，也可以选择液相的浓度 作自变量，这时，在 一定温度下的气相平衡分压 和 的函数： 气液平衡关系一般通过实验方法对具体物系进行测定。 A p * A c A p * ( ) A A c f p = A c * A p A c * ( ) A A p f c =
西8.2.2亨利定律 安 亨利定律是稀溶液重要的经验定律,在低压(通常 交指总压小于0.5MPa)和一定温度下,气液相达到平衡状 大态时,其数学表达式如下: E 化 若溶质在液相中的浓度用物质的量浓度c表示,则亨 原利定律可表示成: 理 H 若溶质在液相和气相中的浓度分别用摩尔分率x与y表 子示,则亨利定律可表示成 y =mx 件 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 7 返回 8.2.2亨利定律 亨利定律是稀溶液重要的经验定律，在低压（通常 指总压小于0.5MPa）和一定温度下，气液相达到平衡状 态时，其数学表达式如下： 若溶质在液相中的浓度用物质的量浓度ｃ表示，则亨 利定律可表示成： 若溶质在液相和气相中的浓度分别用摩尔分率x与y表 示，则亨利定律可表示成 * A A p Ex = * A A c p H = * y mx =
8.3.1双膜模型在吸收中的应用 气体吸收是把气相中的溶质传到液相的过程,即相际 西安交大化工原理电子遝件 交的传质。它由气相与界面的对流传质、界面上溶质组 分的溶解、界面与液相的对流传质三个步骤串联而成 吸收剂 N 气 N (a)吸收塔 (b)浓度分布 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 8 返回 吸 收 剂 N xi 气 yi (a)吸 收 塔 N yi xi x y （ b)浓 度 分 布 8.3.1双膜模型在吸收中的应用 气体吸收是把气相中的溶质传到液相的过程，即相际 间的传质。它由气相与界面的对流传质、界面上溶质组 分的溶解、界面与液相的对流传质三个步骤串联而成
西由膜模型传质理论,气相传质速率可表示为 妥交 N4=k0(p-p)=k,P(Pn-2) 大 k,=kGP 化 得 k, (y-y) 原同理,由膜模型理论,液相传质速率式为 理 N1=k1(2-c1)=kC(- 令 k=k, C 子 课得 k2(x1-x) 件 9 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 9 返回 由膜模型传质理论，气相传质速率可表示为 令 得 同理，由膜模型理论，液相传质速率式为 令 得 ( ) ( ) G i A G G i G p p N k p p k P P P = − = − y G k k P = ( ) N k y y A y i = − ( ) ( ) i L A L i L L c c N k c c k C C C = − = − x L k k C = ( ) N k x x A x i = −
8.32传质速率方程 E 妥一、传质速率方程 A 交加图所示,吸收塔一截面气 斜率 大液两相主体浓度在y-x 花上可用一点a表示。此点一般 工不在平衡线上。如双膜模型 0 原假设成立,表示界面上两相 图8-4主体浓度与截面浓度示意图 组成关系的点P必位于平衡 理 线上。若在P点附近两项组成x,y所涉及的范围内,平衡 县可近似看成斜率为m的直线(若服从亨利定律,则m为 子相平衡常数)则m(x-x)=y1-y 或 (y-y)/m=x-x 件 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 10 返回 线上。若在Ｐ点附近两项组成x，y所涉及的范围内，平衡 县可近似看成斜率为m的直线（若服从亨利定律，则ｍ为 相平衡常数）则 或 8.3.2传质速率方程 一、传质速率方程 如图所示，吸收塔一截面气 液两相主体浓度在 上可用一点a表示。此点一般 不在平衡线上。如双膜模型 假设成立，表示界面上两相 组成关系的点Ｐ必位于平衡 y yi y * a E P B 0 x xi x * A 斜 率 图 8－ 4 主 体 浓 度 与 截 面 浓 度 示 意 图 y x − * ( ) m x x y y i i − = − * ( ) / i i y y m x x − = −