第九章吸收1

吸收剂再循环流程
吸收-解吸流程 吸收 解吸流程
第一节 概 述
五．吸收剂的选择 1．溶解度：对溶质组分有较大的溶解度 ．溶解度： 2．选择性：对溶质组分有良好的选择性， ．选择性：对溶质组分有良好的选择性， 即对其它组分基本不吸收或吸收甚微， 即对其它组分基本不吸收或吸收甚微， 3．挥发性：应不易挥发 ．挥发性： 4．粘性：粘度要低 ．粘性： 5．其它：无毒、无腐蚀性、不易燃烧、不发泡、 ．其它：无毒、无腐蚀性、不易燃烧、不发泡、 价廉易得，并具有化学稳定性等要求。 价廉易得，并具有化学稳定性等要求。
气相主体
pi
液相主体 传质方向
Ci CL 空气+氨气 空气 氨气 吸收
第二节 气液相平衡
一．溶解度
气液达到相平衡时，液相中的溶质浓度称为溶解度。 中的溶质浓度称为溶解度 气液达到相平衡时 ， 液相中的溶质浓度称为 溶解度
根据相律可知， 根据相律可知， 自由度数 F = C − φ + 2
A A+B （ 体 气 ） S （ 体 液 ）
第二节 吸收基本理论
第二节 吸收基本理论 相平衡 --------相际间传质的最终状态 相际间传质的最终状态
pG 相界面 水
与热平衡不同之处： 与热平衡不同之处： 达到相平衡时， ▲ 达到相平衡时 ， 一般两相浓度 不相等。 不相等。 达到相平衡时， ▲ 达到相平衡时 ， 传质过程仍在 进行， 进行 ， 只不过通过相界面的某一 组分的净传质量为零， 组分的净传质量为零 ， 因此属动 态平衡。 态平衡。
第二节 气液相平衡
亨利定律的其他形式： 亨利定律的其他形式：
C C A p = = Ex A H C
∗ A
C = H pA
亨利系数的原始表达式； 越大 越大， 亨利系数的原始表达式； E越大， 表明溶解度越小； 表明溶解度越小； E随温度变化而变化， T↑，E↑ 随温度变化而变化， ↑ 随温度变化而变化 ↑
= 3−2+2 = 3
所有独立变量： 温度、 总压、 气相组成、 所有独立变量 ： 温度 、 总压 、 气相组成 、 溶解度等
∗ C A = f (T , P, p A )
在几个大气压以内、温度一定条件下， 在几个大气压以内、温度一定条件下，
∗ C A = f ( p A ) 或 p ∗ = g (C A ) A
∗ CA = H pA
19/46
溶质 A 惰性组分 B 吸收剂 S
第一节 概 述
二．吸收的目的
1．制取产品 ． 例如，用 98%的硫酸吸收 SO3 气体制取 98%硫酸， 用水吸收氯化氢制取 31%的工业盐酸， 用氨水吸收 CO2 生产碳酸氢铵等。 2．从气体中回收有用的组分 ． 例如，用硫酸从煤气中回收氨生成硫胺； 用洗油从煤气中回收粗苯等。 3．除去有害组分以净化气体 ． 主要包括原料气净化和尾气、废气的净化以保护环境。 例如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳， 燃煤锅炉烟气、冶炼废气等脱 SO2 等。
第一节 概 述
三．吸收的分类
物理吸收 化学吸收 等温吸收 非等温吸收 单组分吸收 多组分吸收
第一节 概 述
四．吸收的设备和流程
板式塔 1．吸收设备 ．吸收设备-----塔设备 填料塔 塔设备
吸收剂 吸收尾气
气体
溶剂
气体
溶剂
吸 收 塔 混合气
1
填料
n
被吸收气体
吸收液
第二节 气液相平衡
1 .0 0 .9 0 .8
O 2 pA=723C A
CO2 p A = 2 5 .5 C A
pA， atm
0 .7 0 .6 0 .5 0 .4 0 .3 0 .2 0 .1
难溶体系
SO 2
溶解度适中体系
NH3 p A = 0 .3 6 C A p A = 0 .0 1 3 6 C A
x2 y1 x1 y2min=y2e =mx2
3）计算过程的推动力 ）
a.吸收推动力 a.吸收推动力 ∆y=y-ye ∆x=xe -x
y ye x xe A
b.解吸推动力 y 解 e ∆y=ye -y y ∆x=x -xe
xe x
A
例题1.在总压101.3kpa及20℃下，液相 中氨的浓度为0.582kmol/m3，此时气相 中氨的平衡分压为800Pa，在此浓度范围 内相平衡关系满足亨利定律，试求溶解 度系数，亨利系数及相平衡常数。
6 7 8 9
易溶体系
0
1
2
3
4
5
10
11
∗ C A = f ( pA )
1 0 n C A ， k m o l/m 3
O 2 n = 3 ， C O 2 n = 2 ， S O 2 n = 1 ， N H 3 n = 0 几 种 气 体 在 20℃ 水 中 的 溶 解 度 曲 线
第二节 气液相平衡
二．亨利定律 ） 说明： 说明： （1）不同气体的溶解度差异很大 （2）对于稀溶液，有 ）对于稀溶液，
∗ CA = kmol/(m3⋅Pa)
是物性，通常由实验测定。可从有关手册中查得。 是物性，通常由实验测定。可从有关手册中查得。 H 越大，表明溶解度越大，越易溶 越大，表明溶解度越大， H 随温度变化而变化，一般地，T↑，H↓ 随温度变化而变化，一般地， ↑ ↓
被吸收气体
逆流吸收操作示意图
板式塔
填料塔
第一节 概 述
2．吸收流程 ．
（ 1） 单一吸收塔流程 ） （2）多塔吸收流程 ）
（a）气、液串联（逆流）
（b）气体串联、液体并联（逆流）
多塔吸收流程
第一节 概 述
（3）吸收剂在吸收塔内再循环流程 ） （4）吸收 解吸流程 ）吸收-解吸流程
吸 收 塔
解 吸 塔
1）判别过程的方向 ） 例：ye = 0.94 x Q ye = 0.94 x=0.94 × 0.03 =0.028 y=0.1> ye ∴ 吸收
x=0.03 y=0.1
2）指明过程的极限 ） ① x1max?
y2
溶剂
x2 y1 x1 x1max =x1e =y1 /m
②. y2min?
y2
溶剂
第九章 吸收
第一节 概 述 一．吸收的含义 二．吸收的目的 三．吸收的分类 四．吸收的设备和流程 五．吸收剂的选择
第二节 气液相平衡 一、溶解度 二、亨利定律
第一节 概 述
一、吸收的含义
利用气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的差异来分 利用气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的差异来分 气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的差异 离气体混合物的操作称为吸收。 操作称为吸收 离气体混合物的操作称为吸收。
∗ A
亨利系数，Pa
p∗ E ∗ A yA = = x A = mx A P P
m越大，表明溶解度越小； 越大，表明溶解度越小； 越大 m随温度、总压变化而变化， 随温度、总压变化而变化， 随温度 T↑，m↑，P↑，m↓ ↑ ↑ ↑ ↓
相平衡常数，无因次
2.2相平衡与吸收过程的关系 相平衡与吸收过程的关系