第九章吸收1

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-----塔设备 填料塔
吸收剂
气体
溶剂
吸收尾气 吸
1
收
塔
n
混合气
被吸收气体
吸收液
逆流吸收操作示意图
板式塔
பைடு நூலகம்气体
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 离气体混合物的操作称为吸收。
溶质 A 惰性组分 B 吸收剂 S
二．亨利定律 说明： （1）不同气体的溶解度差异很大 （2）对于稀溶液，有
C
A
H
pA
亨利定律
溶解度系数， kmol/(m3Pa)
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 H 随温度变化而变化，一般地，T，H
第二节 气液相平衡
亨利定律的其他形式：
C
A
H
pA
p
A
C H
CA C
Ex A
亨利系数，Pa
亨利系数的原始表达式；E越大， 表明溶解度越小；
E随温度变化而变化， T，E
y
A
p
A
P
E P xA
mx A
相平衡常数，无因次
m越大，表明溶解度越小； m随温度、总压变化而变化， T，m，P，m
2.2相平衡与吸收过程的关系
1）判别过程的方向
例：ye = 0.94 x ye = 0.94 x=0.94 0.03
pG
相界面
与热平衡不同之处：
气相主体
pi
▲达到相平衡时，一般两相浓度
不相等。
Ci
▲达到相平衡时，传质过程仍在 进行，只不过通过相界面的某一 组分的净传质量为零，因此属动 态平衡。
空气+氨气 吸收
水 液相主体
传质方向 CL
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。
根据相律可知，
1．溶解度：对溶质组分有较大的溶解度 2．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， 3．挥发性：应不易挥发 4．粘性：粘度要低 5．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。
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
溶剂
填料
被吸收气体
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
解
收
吸
塔
塔
吸收剂再循环流程
吸收-解吸流程
第一节 概 述
五．吸收剂的选择
自由度数 F C 2
322 3
A
A+B
S
（气体） （液体）
所有独立变量：温度、总压、气相组成、溶解度等
C
A
f T , P,
pA
在几个大气压以内、温度一定条件下，
C
A
f pA
或
p
A
gC A
pA，atm
第二节 气液相平衡
1.0
O2
CO2
0.9
pA=723CA
pA=25.5CA
0.8
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。
=0.028
y=0.1> ye
吸收
y=0.1
x=0.03
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
x2
y1 x1
y2min=y2e =mx2
3）计算过程的推动力
a.吸收推动力 y y=y-ye
ye
x=xe -x
A x xe
b.解吸推动力 ye y=ye -y y x=x -xe
A xe x
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。
C
A
H
pA
19/46
0.7 难溶体系
0.6
SO2
溶解度适中体系
0.5
0.4
0.3
易溶体系
0.2
NH3
0.1
pA=0.36CA pA=0.0136CA
C
A
0
f pA
12
34
567
8 9 10 11
10nCA，kmol/m3
O2n=3，CO2n=2，SO2n=1，NH3n=0 几种气体在 20℃水中的溶解度曲线
第二节 气液相平衡