化工原理-吸收

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1、第二章第二章吸吸收收一、定义1.吸收：利用气体在液体中溶解度的差异来分离气体混合物的传质过程。(1)形成溶液溶剂或吸收剂S：吸收所用液体(2)溶质或吸收质A：能溶解的气体组分形成溶液(3)惰性气体或载体B：不能溶解的气体组分2.解吸：使溶质从溶液中逸出的传质过程，该过程既可使溶剂再生，又可使溶质回收。2008-2-28二、分类物理吸收，H2O吸收CO2√化学吸收，NaOH溶液吸收CO2单组分吸收，H2O吸收乙醇√多组分吸收，液态烃吸收气态烃等温吸收，H2O吸收丙酮√非等温吸收，H2O吸收SO3低浓度吸收高浓度吸收2008-2-2

2、8三、用途1．回收混合气体中的有用物质，用硫酸吸收焦炉气中的氨。2．除去有害成分以净化气体，用铜氨液吸收合成气中的CO。3．制取液体产品，用H2O吸收SO3制取H2SO4。四、吸收与精馏的区别1．精馏在混合物系内部产生两相，而吸收则是从混合物系外界引入另一相。2．精馏可直接获得较纯的组分，而吸收不能直接获得较纯的组分。3．精馏中进行双向传质，而吸收中进行单向传质。2008-2-282-1-1气体吸收的相平衡关系一、气体的溶解度1、气体在液体中溶解度的概念溶解度：气液两相达到相平衡时，溶质在液相中的浓度，记为CA、x、X。*气体在

3、液相中的溶解度：气体在液体中的饱和浓度CA表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。2．平衡分压：气液两相达到相平衡时，溶质在气相中的分压，记为pA*、y*、Y*。2008-2-28二、溶解度曲线对于单组分物理吸收，由相律知fc23223CAf(T,P,PA)xf(T,P,y)AACAf(T,PA)在总压不高，P<5atm时xf(T,y)AA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，Pf(C),yf(x)AAAA2008-2-28•吸收剂、温度T、P

4、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。•加压和降温对吸收操作有利。2008-2-282-1-2亨利定律1、亨利定律在一定的温度和压力（不太高）下，稀溶液中溶质在气相中的平衡分压与其在液相中的溶解度成正比，即：*pEx式中p*——溶质在气相中的平衡分压，kN/m2；x——溶质在液相中的摩尔分率；E——亨利系数，kN/m2；2、亨利定律的其他表示形式1）用溶质A在溶液中的摩尔

5、浓度ci和气相中的分压pi*表示的亨利定律C*ApA2008-2-28H式中CA——溶质在液相中的摩尔浓度，kmol/m3；H——溶解度系数，kmol/(mkN)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。33设溶液的密度为kg/m，浓度为C总kmol/m，则C总MMMAxAMSxS对于稀溶液，MMS,SC总sHEMsE2008-2-282)气液相中溶质的摩尔分数xi和yi表示的亨利定律*ymxm—相平衡常数，是温度和压强的函数。温度升高、总压下降则m值变大，m值越大，表明

6、气体的溶解度越小。2008-2-28m与E的关系：由分压定律知：pPy*pyP*由亨利定律：pExEyxPE即：mP2008-2-283）用摩尔比Yi和Xi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xX液相中溶剂的摩尔数1x气相中溶质的摩尔数yY气相中惰性组分的摩尔数1yXYx,y1X1Y**YX由ymx得,m*1Y1X2008-2-28*mXxY(比较:y）1(1m)X1(1)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

7、表达形式也可改写为*P*x,cHPE*y*Yx,Xmm2008-2-282-1-3吸收剂的选择溶解度大选择性好蒸汽压低，挥发损失小稳定性好，不易变质易于再生粘度低，功耗小无毒、无腐蚀、不易燃、不发泡、冰点低、价廉易得2008-2-28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

8、0.5/17x0.005270.5/17100/182008-2-28p400∴亨利系数为E7.59104Pax0.00527**p400又ymx，而y50.00395P1.01100.00395∴相平衡常数m0.750.00527*