按组分的相对溶解度的大小

其他类型的吸收操作知识点编号：ZYKC20112902020801回顾1含氨空气能用水进行分离，含氨空气的净化装置，如图1所示。图1含氨混合气体的净化装置问题1在这个装置中，混合气体有几个组分？吸收剂水和氨有无化学反应？回答——混合气体有两个组分，分别是溶质A氨气和惰性组分B空气；水和溶质A没有发生明显的化学反应，氨极易溶于水。问题2气体溶解于液体中，会产生溶解热，在实际吸收过程中，若吸收质在吸收剂中的浓度很低，或吸收剂用量很大时，液相的温度会不会发生明显变化？回答——不会。回顾2吸收的依据是气体混合物中各组分的溶解度的不同。问题3工业生产中要处理的混合气是否只有两个组分，举例说明。回答——工业生产中要处理的混合气一般存在多个组分，如合成氨变换气中就有除H2、N2外的其它气体CO2、H2S等。一、吸收操作分类吸收过程可以有许多分类方法：1.按组分的相对溶解度的大小(1)单组分吸收气体吸收过程中只有一个组分在吸收剂中具有显著的溶解度，其它组分的溶解度均小到可以忽略不计；(2)多组分吸收气体混合物中具有显著溶解度的组分不止一个。2.吸收过程有无化学反应(1)物理吸收(2)化学吸收3.吸收过程温度变化是否显著(1)等温吸收(2)非等温吸收4.按吸收质的量(1)高浓度吸收(2)低浓度吸收问题4空气中混有少量氨气，用水吸收是属于上述吸收分类中的哪几类？回答——属于单组分吸收、物理吸收、等温吸收、低浓度吸收。问题5判断(1)用洗油吸收焦炉气中的苯、甲苯等蒸气属于单组分吸收过程。()(2)纯氨气通入密闭的容器中溶于水是等温吸收。()1.多组分吸收的概念混合气中有两个或两个以上的组分在吸收剂中溶解度都比较大的吸收过程为多组分吸收。例如石油裂解气得到的气态烃混合物用摩尔质量较大的液态烃作溶剂进行吸收时，除H2和CH4基本上不被吸收外，其余含两个以上碳的烃类气体都能不同程度地被吸收；还有用洗油吸收焦炉气时，其中的苯、甲苯、二甲苯蒸气都可能被吸收。例1在吸收塔中进行多组分吸收时，吸收质是否同时被吸收？——不是，根据溶解度和吸收质的浓度有差异。2.多组分吸收的特点组分间相互影响,相平衡关系较为复杂，传递性质复杂，温度分布复杂；各组分在液相的溶解度关系均符合亨利定律。例2对于低浓度气体吸收，可以忽略吸收质间的相互干扰，所以可以分别对各组分进行单独计算。其相平衡关系和操作线方程与单组分吸收相似。相平衡方程，可以表示为________。（）二、多组分吸收〖新课展开〗在多组分吸收中，吸收率只是针对其中一个组分而言，这个组分被称之为关键组分，可以通过关键组分的相关数据进行计算。所以，尽管多组分吸收，但在实际计算时，也可以看作是单组分吸收。例3某惰性气体（H2和N2）中含有少量的CO2和H2S等气体，用水洗涤可以有效去除CO2和H2S等气体杂质，因为CO2和H2S气体在水中的溶解度远大于H2和N2，又因为混合气中有两个组分在吸收剂中溶解度都比较大，因此该吸收过程为多组分吸收。练习1单项选择题用洗油吸收焦炉气中的苯、甲苯、二甲苯蒸气属于________过程。A.非等温吸收B.多组分吸收C.高浓度吸收D.以上都不是判断题多组分吸收在实际计算时，也可以看作是单组分吸收。（）。二、多组分吸收〖新课展开〗1.非等温吸收的概念例4吸收过程中，由于吸收质在溶解过程中会产生溶解热或者在化学反应时会产生化学反应热，使得吸收塔内的温度会发生变化，从而导致吸收平衡关系发生变化，这种吸收称为非等温吸收。问题6在吸收过程中，温度发生变化吸收平衡关系会发生变化，那么对吸收率会有影响吗？回答—会，因为温度变化，溶解度就会变化。例5非等温吸收吸收塔内的温度是逐渐升高的。因为被吸收气体溶解于液体时，常常伴随有热效应，当发生化学反应时还会有反应热，其结果是使液相的温度逐渐升高。三、非等温吸收〖新课展开〗2．非等温吸收流程从提高效益的角度考虑，生产中应尽量控制吸收在近似等温的情况下进行。通常在吸收塔的设备内或设备外设置冷却器，以控制过程温度不发生较大变化。问题7一般当设备内温度升高到超过正常的范围，应该怎么处理？回答—移走热量。从吸收设备中移去热量的方法有：(1)循环冷却，采用循环冷却的吸收流程，如图2所示。〖新课展开〗三、非等温吸收图2采用循环冷却的吸收流程(2)内部冷却，采用内部冷却的吸收流程，如图3所示。在吸收塔内部安装冷却装置,移去热量，多用于板式塔。图3在填料塔内置冷却器练习2判断题(1)填料塔多采用循环冷却的吸收流程。（）(2)空气中含有大量氨气，该混合气用水吸收是属于等温吸收过程。（）1.化学吸收的概念化学吸收是指吸收质与吸收剂发生化学反应并生成新物质的过程，实际生产中的许多吸收过程都属于化学吸收。例6用氨水吸收硫酸工艺尾气中的SO2，副产亚硫酸铵〔（NH4）2SO3〕的过程就是化学吸收。2.化学吸收的优点(1)化学反应提高了吸收的选择性；(2)加快吸收速率，设备容积减小，设备投资费用下降；(3)反应增加了溶质在液相中的溶解度，吸收剂用量减小；(4)反应降低了溶质在气相中的平衡分压，可较彻底地除去气相中很少量的有害气体。四、化学吸收〖新课展开〗3.化学吸收的缺点解吸困难，解吸能耗增大。若反应为不可逆，反应剂不能循环使用，用途就大受限制。化学吸收时：溶质从气相主体到气液相界面的传质机理和传质系数并未受影响，与物理吸收相同；到液相中的溶质量相对于气、液相流率也较小，因此流经吸收塔的气、液相流率均可视为常数。问题8化学吸收过程中有物理吸收吗？回答——有，但主要以化学吸收为主。问题9单项选择题用本菲尔溶液（K2CO3溶液）吸收CO2是（）吸收过程。选择（）A.物理吸收B.化学吸收C.高浓度吸收D.以上都不是〖新课展开〗四、化学吸收在吸收过程中，若溶质在气液两相中的摩尔分率均较低（通常不超过0.1），这种吸收称为低浓度吸收；反之，则称为高浓度吸收。由于气相中溶质浓度较低，传递到液相中的溶质量相对于气、液相流率也较小，因此流经吸收塔的气、液相流率均可视为常数。五、高浓度吸收和低浓度吸收〖新课展开〗〖课堂巩固〗练习单项选择题化学吸收解吸_______。A.困难B.容易C.一般D.以上都不是判断题硫酸水溶液吸收SO3生成硫酸是化学吸收。（）〖课堂小结〗1.吸收操作分类按组分的相对溶解度的大小——单组分吸收，多组分吸收；吸收过程有无化学反应——物理吸收，化学吸收；吸收过程温度变化是否显著——等温吸收，非等温吸收；按吸收质的量——高浓度吸收低浓度吸收；2.多组分吸收（1）多组分吸收的概念混合气中有两个或两个以上的组分在吸收剂中溶解度都比较大的吸收过程为多组分吸收；（2）多组分吸收的特点组分间相互影响,相平衡关系较为复杂，传递性质复杂，温度分布复杂；各组分在液相的溶解度关系均符合亨利定律；3．非等温吸收（1）非等温吸收的概念吸收过程中，由于吸收质在溶解过程中会产生溶解热或者在化学反应时会产生化学反应热，使得吸收塔内的温度会发生变化，从而导致吸收平衡关系发生变化，这种吸收称为非等温吸收；（2）非等温吸收流程从吸收设备中移去热量的方法有：循环冷却，采用循环冷却的吸收流程；内部冷却，采用内部冷却的吸收流程；中间冷却，采用中间冷却的吸收流程；〖课堂小结〗4．化学吸收（1）化学吸收的概念是指吸收质与吸收剂发生化学反应并生成新物质的过程，实际生产中的许多吸收过程都属于化学吸收。（2）化学吸收的优点化学反应提高了吸收的选择性；加快吸收速率，设备容积减小，设备投资费用下降；反应增加了溶质在液相中的溶解度，吸收剂用量减小；反应降低了溶质在气相中的平衡分压，可较彻底地除去气相中很少量的有害气体；（3）化学吸收的缺点解吸困难，解吸能耗增大。若反应为不可逆，反应剂不能循环使用，用途就大受限制。5．高浓度吸收和低浓度吸收在吸收过程中，若溶质在气液两相中的摩尔分率均较低（通常不超过0.1），这种吸收称为低浓度吸收；反之，则称为高浓度吸收。由于气相中溶质浓度较低，传递到液相中的溶质量相对于气、液相流率也较小，因此流经吸收塔的气、液相流率均可视为常数。〖作业布置〗1.单项选择(1)硫酸生产过程中，尾气中含有少量的SO2，一般采用方法进行脱除。选择()A.NaOH水溶液吸收B.NaCl水溶液吸收C.氨水吸收D.清水吸收2.判断(1)用水吸收HCl是物理吸收。()(2)因为氨是极易被水吸收的，所以当发生跑氨时，应喷大量水，形成水雾对其进行稀释。()谢谢！