第三章吸收

对于大多数气体的稀溶液，气体在水溶液中 的溶解度与平衡分压 p*正比。即：
c =Hp*
(1)
式中：c --- 液相中吸收质的浓度， kmol.m-3；
p*--- 与液相平衡的气相中吸收质的分压，
Pa或MPa；
H --- 常数，称为溶解度系数， kmol.m-3.
Pa-1或kmol.m-3.MPa-1，其值随温度升
式中；x---液相中吸收质的摩尔分率， mol(吸收
质)/mol( 溶液 )；
y*---与液相平衡的气相中吸收质的摩尔分
率， mol(吸收质 )/mol( 混合气体 )；
E---亨利系数， Pa或MPa；
m---相平衡系数， (无量纲)。 对于服从亨利定律的物系，只要知道在一定 温度下的溶解度系数 (或亨利系数 )，就可以确定 在该温度下的气液平衡关系。
相主体的扩散速率。
特点： 物理吸收是可逆的，热效应较小。
加压有利于吸收，减压则有利于解吸；降低 温度可以增大吸收质的溶解度，但温度过低，吸 收质分子的扩散速率减慢，有可能减慢吸收速率。
2、化学吸收； 化学吸收是在吸收过程中，吸收质与吸收剂
之间发生化学反应。
例如：用硫酸吸收氨时，氨与硫酸作用生成硫酸 铵；
§5 填料吸收塔的计算
一、吸收塔的物料衡算 二、吸收剂的用量 三、填料塔直径的计算 四、吸收推动力的计算 五、填料高度的计算
§6 典型吸收设备
一、吸收设备的主要类型 二、典型吸收设备性能比较
三、填料吸收塔
第三章 吸收
本章要求掌握吸收的原理以及吸收剂用量和吸收 塔尺寸的计算。
§1 概述
一、吸收及其在化工生产中的应用：
第三章 吸收
§1 概述
一、吸收及其在化工生产中的应用 二、吸收操作的类型 三、吸收剂的选择 四、吸收方法和流程简述
§2 吸收相平衡
一、吸收的相平衡和气体的溶解度
二、相组成的表示方法及其换算
§3 吸收速率
一、吸收过程的机理 二、吸收速率方程式
§4 强化吸收的途径
一、提高吸收传质系数 二、增大吸收推动力 三、增大气液接触面积
(1) 制取成品： 用水吸收氯化氢以制取盐酸；用硫酸 (98.3%)
吸收三氧化硫以制取浓硫酸等。 (2) 从气体中回收有用的组分和分离气体混合物：
用洗油从炼焦炉气回收苯；用油吸收石油裂 解气中 C2以上组分，使之与氢和甲烷分离；由乙
烯直接氧化来制环氧乙烷时用水吸收反应后气体 中的环氧乙烷等。
(3) 吸收气体中的有害物质以净化气体： 合成氨、基本有机合成中用吸收除去原料气
高而降低。
亨利定律：在一定的温度和压强不高的条件下，
多数气体的溶解度和它的平衡分压成正比。
适用范围 ：
溶解度小或与溶剂不发生化学反应的气体； 对于易溶解或较易溶解的气体，只能用于液相浓 度甚低的情况（如上图中 NH3、SO2的虚线）。
亨利定律还有多种表示方式：
p* = Ex
(2)
y* = mx
(3)
中的硫化氢等对反应有害的物质；合成氨工业中 用铜氨液吸收除去原料气中的一氧化碳等。
(4) 作为生产的辅助环节： 氨碱法生产中用饱和盐水吸收氨以制备原料
氨卤等。
(5) 作为环境保护和职业保健的重要手段： 硫酸厂用吸收除去废气中二氧化碳；过磷酸
钙厂用吸收除去废气中含氟气体等。二、吸收操作的类型：1 Nhomakorabea物理吸收：
三、吸收剂的选择：
吸收剂的选择是吸收操作的关键，选用时应 考虑下列原则： （1）吸收剂应有良好的选择性。 （2）当吸收剂需要回收或要求不污染被吸收的气体 时，吸收剂的蒸气压应尽量低。 （3）尽可能选用无毒、难燃、腐蚀性小的吸收剂。 （4）吸收剂的粘度要求低，以便于输送和有利于气 液接触。 （5）易于取得，价格低廉，容易再生或再次利用。 （6）过程或处理中不污染环境。
用苛性钠溶液脱除气体中的硫化氢时，反应 生成硫化钠。
化学吸收时，吸收的平衡主要取决于当时条 件下吸收反应的化学平衡，吸收的速率则取决于 吸收质的扩散速率或化学反应的反应速率，其中 最慢的为过程的控制阶段。 特点：
化学吸收时常伴有较大的热效应。 如果吸收反应是不可逆的，解吸就不可能发 生。
本章主要介绍物理吸收过程。
气液两相的相平衡关系，即当时条件下吸收 质在溶液中的溶解度，决定吸收的极限，也就是 决定系统的吸收率和所得溶液的浓度。
一、吸收的相平衡和气体的溶解度：
当气液两相在一定温度和压强条件下达到平 衡时，溶液已被吸收质所饱和，此时气体吸收质 在溶液中的浓度，就是吸收质在该条件下的溶解 度。
不同温度和压强下 CO2在水中的溶解度 [标m3.m-3(H2O)]
四、吸收方法和流程简述：
为扩大气、液接触面积，进行吸收的方法主 要有： （1）喷淋吸收： （2）鼓泡吸收： （3）膜式吸收：
吸收塔内一般采用逆流操作，象传热一样， 有利于吸收完全并获得较大的吸收推动力。
吸收操作的流程主要有： （1）单程吸收：
（2）循环吸收：
（3)吸收与解吸结合：
§2 吸收相平衡
应用于较高压强时，如 506kPa(5大气压)以上， 亨利定律中的分压应以逸度来代替。
温度／℃ 压强／MPa
0.1013
0 1.713
10 1.194
20 0.878
30 0.665
0.5065
8.65
5.34
3.930
3.360
1.013
15.78
10.20
7.820
6.610
1.5195
21.67
15.14
11.52
9.680
由表中可以看出： 气体的溶解度随温度的升 高而降低，随气体分压的升高而增大。
吸收是用液体吸收剂吸收气体的单元操作。 吸收过程中，利用混合气中各组分在液体中有 不同溶解度的特点，选择合适的液体对混合气中的 组分进行选择性的吸收，以达到从混合气中分离出 纯的组分或使气体净制的目的。
被液体吸收的组分称为吸收质，难溶性组分 称为惰性组分，而用于吸收的液体则称为吸收剂。
吸收的逆过程，即从溶液中把吸收质脱除的 过程称为解吸。 吸收的应用：
物理吸收中，吸收质只是简单地从气相溶入 液相，吸收质与吸收剂间没有显著的化学反应或 只有微弱的化学反应。吸收后吸收质在溶液中是 游离的或结合很弱，条件稍有改变，解吸即可发 生。
例如：用吸收油（洗油）吸收焦炉气中的苯；
用水吸收二氧化碳或氨。
物理吸收是一个物理化学过程，吸收的极限 取决于当时条件下吸收质在吸收剂中的溶解度， 吸收速率主要取决于吸收质从气相主体传递入液