环境工程原理第五章1.ppt

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1、第五章吸收第一节概述一、传质过程1.传质分离过程：依靠物质从一相到另一相传递过程，叫传质分离过程。2.传质分离过程的依据：依据混合物中各组分在两相间平衡分配不同。（1）气体吸收选择一定的溶剂（外界引入第二相）造成两相，处理气体混合物，因溶解和不溶解而分离不同气体。该溶剂称为吸收剂；吸收组分称为吸收质或溶质；未吸收的组分称惰性成分。反过程为解吸。（2）液体蒸馏对于液体混合物加热，使混合物内部造成两相，利用不同组分挥发性的差异，使得液体混合物得以分离。（3）固体干燥对含一定湿分的固体提供一定的热量，使溶剂汽化，利用湿分压差，使湿分从固体表面或内部转移到气相，从而将含

2、湿分的固体物料得以净化。（4）其他如：液-液萃取；结晶；吸附与脱附；膜分离。需解决：选择合适的溶剂（吸收剂）合适的设备溶剂的再生二、气体吸收过程1.气体吸收的目的（1）分离混合气体以获得一定的组分。（2）除去有害组分以净化或精制气体。（3）制备某种气体的溶液。（4）工业废气的治理。2.吸收的依据混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。3．吸收过程及设备4．吸收流程吸收与解吸流程含苯煤气脱苯煤气洗油（吸收剂）苯水过热蒸汽加热器冷却器吸收液吸收尾气5．吸收分类（1）物理吸收和化学吸收（2）单组分吸收和多组分吸收（3）等温吸收和非等温吸收（4）高浓度吸收和低浓度吸收6．

3、吸收剂的选择要求（1）溶解度大；（2）选择性高；（3）再生容易；（4）挥发性小；（5）粘度低；（6）化学稳定性高；（7）腐蚀性低；（8）无毒、无害、价廉等。选择原则：经济、合理。第二节气液相平衡一、气体在液体中的溶解度平衡状态：一定压力和温度，一定量的吸收剂与混合气体充分接触，气相中的溶质向溶剂中转移，长期充分接触后，液相中溶质组分的浓度不再增加，此时，气液两相达到平衡。平衡溶解度，溶解度（饱和浓度）：平衡时溶质在液相中的浓度。平衡分压（饱和分压）：平衡时气相中溶质的分压。溶解度曲线：平衡分压与溶解度之间的关系曲线氨在水中的溶解度液相中氨的摩尔数气相中氨的分压2

4、0℃下SO2在水中的溶解度101.3kPa202.6kPaxy60℃50℃40℃30℃讨论：（1）总压、y一定，温度下降，在同一溶剂中，溶质的溶解度x随之增加，有利于吸收。（2）温度、y一定，总压增加，在同一溶剂中，溶质的溶解度x随之增加，有利于吸收。（3）相同的总压及量分数，cO2

5、。二、亨利定律——溶质在气相中的平衡分压，kPa；x——溶质在液相中的量分数；E——亨利常数，单位同压强单位。（5-1）讨论：1）E的影响因素：溶质、溶剂、T物系一定，2）分压一定，E大的，溶解度小，难溶气体；E小的，溶解度大，易溶气体。3）E的来源：实验测得；查手册（206页表5-1）H的讨论：1）H大，溶解度大，易溶气体2）P对H影响小，3）2、亨利定律其它形式1）H——溶解度系数，kmol/（m3·kPa）cA——量浓度，kmol/m3；H与E的关系：（5-2）（5-9）2）m——相平衡常数，无因次。m与E的关系：m的讨论：1）m大，溶解度小，难溶气体2）

6、y*：溶质在气相中的平衡量分数x：溶质在液相中的平衡量分数（5-3）（5-8）3）Y*：溶质在气相的摩尔比；X：溶质在液相的摩尔比（5-9）代入（5-3）例1、P=101.325kPa，20℃，1000kg水溶解15kgNH3，溶液上方NH3的平衡分压为1.2kPa。求E、H和m解：（一）判断过程进行的方向yy*或x*>x或A由气相向液相传质，吸收过程平衡状态A由液相向气相传质，解吸过程三、相平衡与吸收过程的关系A·Pyx*··BCxyy*y*y传质推动力：y-y*或x*-x或传质推动力：y*-y或x-x*或xx*(*表示平衡状态）（二）指明过程进行的极限过程

7、极限：相平衡。1）逆流吸收，塔高无限，G，yaG，ybL，xaL，xb2）逆流吸收，塔高无限，吸收剂用量很大，塔顶尾气的ya不会无限降低，为吸收剂入口组成的平衡气相组成。吸收剂用量很小，吸收液组成xb不会无限增大，为塔底气体入口组成的平衡液相组成。★吸收剂用量塔顶尾气yɑ塔底吸收液xb★吸收效果好：yɑ小；xb大。（三）确定过程的推动力1)吸收过程推动力的表达式y-y*或x*-x或2）在x～y图上·APyy*xx*例2、20℃，P=0.1MPa，含CO20.1的空气与含CO20.00002的水接触，问CO2的传质方向及推动力；若水为含CO20.0002，又如何。

8、解：查表5-1，E=14