化工原理第八章第一节、第二节

2020/2/141第八章气体吸收通过本章学习，应掌握吸收的基本概念和吸收过程的平衡关系与速率关系；掌握低组成气体吸收的计算方法；了解吸收系数的获取途径和解吸过程的概念与计算方法；掌握填料塔的结构、填料的类型、填料塔的流体力学性能与操作特性。学习目的与要求第八章气体吸收8.1概述8.2吸收过程的相平衡关系8.3吸收过程的速率关系8.4低组成气体吸收的计算8.5吸收系数8.6其他吸收与解吸8.7填料塔2020/2/1438.1吸收过程概述8.1.1吸收的原理与流程第八章气体吸收2020/2/144原料气A＋B吸收剂S尾气B(含微量A)溶液S+A一、气体吸收的原理吸收塔形成两相体系的方法引入一液相（吸收剂）各组分在吸收剂中溶解度不同。分离物系气体混合物传质原理2020/2/145二、气体吸收的流程吸收过程吸收过程：溶质溶解于吸收剂中逆流操作解吸过程：溶质从溶液中释放出并流操作气体吸收过程在吸收塔中进行。吸收解吸2020/2/146具有吸收剂再生的连续吸收流程2020/2/1478.1吸收过程概述8.1.1吸收的原理与流程8.1.2气体吸收的分类与应用第八章气体吸收2020/2/148一、气体吸收的分类气体吸收按被吸收组分数目单组分吸收按吸收有无化反按溶质组成的高低低组成吸收多组分吸收物理吸收化学吸收高组成吸收气体吸收过程的分类方法√√√2020/2/149一、气体吸收的分类气体吸收按气液接触方式常规吸收按吸收的温度变化膜基吸收等温吸收非等温吸收本章讨论重点单组分低组成的常规等温物理吸收过程。√√2020/2/1410二、气体吸收的工业应用净化或精制气体示例：合成氨工艺中合成气中的净化脱碳。示例：用水吸收氯化氢气体制取盐酸。回收混合气体中所需的组分示例：用洗油处理焦炉气以回收芳烃。工业废气的治理示例：废气中含有SO2、H2S等有害气的脱除。气体吸收的应用场合制取某种气体的液态产品2020/2/14118.1吸收过程概述8.1.1吸收的原理与流程8.1.2气体吸收的分类与应用8.1.3吸收剂的选择第八章气体吸收2020/2/1412吸收剂的选择吸收剂选择的原则溶解度选择性挥发度黏度其它吸收剂对溶质组分的溶解度要大。吸收剂应对溶质组分有较大溶解度，而对混合气体中的其它组分溶解度甚微。吸收剂的蒸汽压要低，即挥发度要小。吸收剂在操作温度下的黏度要低。无毒、无腐蚀、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得，且化学性质稳定。2020/2/14138.1吸收过程概述8.2吸收过程的相平衡关系8.2.1气体在液体中的溶解度第八章气体吸收2020/2/1414一、溶解度曲线液体S气体（A＋B）A溶解A逸出)(AAxfpAx平衡方程达平衡状态时气体在液体中的溶解度～气相分压液相组成Ap在一定温度和压力下，令某气体混合物（A＋B）与液体S接触。Ap曲线Ax溶解度曲线2020/2/1415氨在水中的溶解度40050易溶2020/2/1416二氧化硫在水中的溶解度5068中等溶解度2020/2/1417氧在水中的溶解度500.002难溶2020/2/1418二、温度和压力对溶解度的影响温度的影响加压和降温对同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度的升高而减小。对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分压的升高而增大。压力的影响注意减压和升温有利于吸收操作有利于解吸操作2020/2/14198.1吸收过程概述8.2吸收过程的相平衡关系8.2.1气体在液体中的溶解度8.2.2亨利定律第八章气体吸收2020/2/1420一、亨利定律的表达式若溶质在气、液相中的组成分别以分压p、摩尔分数x表示，亨利定律为E—亨利系数，kPa溶解度亨利系数～1.p～x关系Exp易溶气体注意难溶气体E小E大2020/2/1421若溶质在气、液相中的组成分别以分压p、摩尔浓度c表示，亨利定律为H—溶解度系数，kmol/(m3·kPa)溶解度溶解度系数～2.p～c关系Hcp*一、亨利定律的表达式易溶气体注意难溶气体H大H小2020/2/1422若溶质在气、液相中的组成分别以摩尔分数y、x表示，亨利定律为m—相平衡常数溶解度相平衡常数～3.y～x关系mxy*一、亨利定律的表达式易溶气体注意难溶气体m小m大2020/2/1423xXX1yYY1XXmYY1*1*由得整理得对于低组成吸收1mX1简化得mXY*一、亨利定律的表达式XmmXY11*4.Y～X关系2020/2/1424亨利定律表达式可改写为以下形式：Epx*Hpc*myx*mYX*一、亨利定律的表达式2020/2/1425二、各系数的换算关系推导可得亨利定律表达式各系数间的关系如下：HEMS总pEmmMpHS1总E～H关系E～m关系H～m关系溶液密度溶剂S的摩尔质量2020/2/14268.1吸收过程概述8.2吸收过程的相平衡关系8.2.1气体在液体中的溶解度8.2.2亨利定律8.2.3相平衡关系在吸收中的应用第八章气体吸收2020/2/1427一、判断传质进行的方向设某瞬时，气相中溶质的实际组成为y，溶液中溶质的实际组成为x。若传质方向由气相到液相进行吸收过程若传质方向由液相到气相进行解吸过程*yy*xx*yy*xx2020/2/1428二、确定传质的推动力以气相表示的传质推动力以液相表示的传质推动力*yyyxxx*吸收推动力示意图*x*y*yyyxxx*y*=mx2020/2/1429三、指明传质进行的极限对于逆流吸收塔液相出口最大组成气相出口最低组成X2X1Y1Y2min2Ymax1X2*2mXYmYX1*12020/2/1430作业题书上习题:1、2