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化学气体吸收过程

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第4章气体吸收

第4章气体吸收
对流扩散—分子扩散与涡流扩散的总和。 总过程速率取决于单相传质速率。
25
单相中物质的分子扩散
什么是分子扩散？在一相内部有浓度差存在时， 由于分子无规则的热运动引起的物质传递，简 称扩散。扩散的快慢用扩散通量表示
扩散通量—在单位时间内单位截面积上扩散传 递的物质量；kmol/m2 s ，用 J表示。
33
4.2.3 填料吸收塔的计算
4.2.3.1 吸收塔的物料衡算 4.2.3.2 吸收剂用量 4.2.3.3 填料层高度的计算 4.2.3.4 吸收塔的操作调节
4.3 吸收塔理论板层数的计算
34
4.2.3 填料吸收塔的计算 4.2.3.1 吸收塔的物料衡算
全塔物料衡算（逆流吸收）
Gy 1 +Lx 2 =Gy 2+ Lx 1
13
五、解吸（脱吸）
解吸：将溶质从溶剂中释放出来的操作 常用的解吸方法：升温、减压、吹气，升温和吹气通
常同时进行。 与吸收的比较
1）设备通用 2）传质理论相同。但因为传质方向不同，推动力的表 现形式改变 3）当用吹气解吸时，与吸收中最小液气比对应，存在 最小气体用量问题。
14
六、吸收剂的选择
成氨生产的氮氢混合气中的CO2和CO的净化；在接触法生 产硫酸中二氧化硫的干燥等。 ②分离气体混合物 用以得到目的产物或回收其中一些组分， 如石油裂解气的油吸收，将C2以上的组分与甲烷、氢分开； 用N－甲基吡咯烷酮作溶剂，将天然气部分氧化所得裂解 气中的乙炔分离出来；焦炉气的油吸收以回收苯等。
12
工业生产中的吸收过程
体中一个或几个组分便溶解于液体中 形成溶液，而不溶解的组分则留在气 相中，从而实现其分离。
尾气V1 吸收剂 L0
吸收依据是混合气体中各组分在同一 溶剂中溶解度的不同。

催化吸收稳定工艺流程及原理

催化吸收稳定工艺流程及原理

催化吸收稳定工艺流程及原理
催化吸收稳定工艺是一种在石油化工领域广泛采用的气体处理技术，主要用于炼油厂的气体回收和净化。

该工艺流程主要包括以下几个步骤：
1. 吸收过程：首先，从裂解装置或其他来源产生的富含烃类组分的工艺气（如催化裂化装置的干气），通过与富油吸收剂逆流接触，在吸收塔内将C3及以上烃类有效地溶解到吸收剂中。

2. 解吸过程：随后，含有被吸收烃类的富油进入解吸塔，在一定温度条件下，通过降低压力或加热，促使烃类从吸收剂中解析出来，得到富含C3、C4等轻烃的气体产品。

3. 稳定过程：对于含C5及更重组分的汽油组分，送入稳定塔进行进一步分离，通过精馏原理去除其中的C5+组分，以降低汽油蒸汽压，提高其储存和运输安全性。

整体而言，催化吸收稳定工艺通过连续的物理化学过程，实现了对裂解气和其他烃类混合气的有效分离和资源优化利用。

气体吸收

气体吸收

第二章气体吸收第一节概述2.1.1 气体吸收过程一、什么是吸收：气体吸收是用液体吸收剂吸收气体的单元操作。

二、吸收基本原理：是利用气体混合物中各组分在某一液体吸收剂中溶解度的不同，从而将其中溶解度最大的组分分离出来。

三、吸收的特点：吸收是一种组分从气相传入夜相的单向扩散传质过程。

四、传质过程：借扩散进行物质传递的过程称为传质过程。

除吸收外，蒸馏.萃取.吸收.干燥等过程，也都属于传质过程。

五、S吸收剂（溶剂）S+液相吸收液（溶液）A扩散：由于微粒（分子.原子等）的热运动而产生的物质迁移现象。

可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相间进行。

主要由于温度差和湍流运动等。

微粒从浓度较大的区域向较小的区域迁移，直到一相内各部分的浓度达到一致或两相间的浓度达到平衡为止。

扩散速度在气相最大，液相次之，固相中最小。

吸收在化工生产中的应用极为广泛，其目的主要有四点：SO制98%的硫酸）。

一、制造成品（93%的硫酸吸收3二、回收有价值的气体，（焦化厂用洗油处理焦炉气以分离其中的苯等芳香烃）。

三、去掉有害气体（如合成氨厂用氨水或其它的吸收剂除去半水煤气中的硫化氢）。

四、三废处理：（如用吸收法除净硫酸生产尾气中的二氧化硫。

）总之吸收的目的可用四个字来概括：去害兴利。

2.1.2 气体吸收的分类一、物理吸收：吸收过程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，吸收后的吸收质在溶液中是游离的或结合的很弱，当条件发生变化时，吸收质很容易从溶剂中解吸出来。

如用水吸收二氧化碳。

物理吸收是一个物理化学过程，吸收的极限取决于操作条件下吸收质在吸收剂中的溶解度、吸收速率则取决于吸收质从气相主体传递入液相主体的扩散速率。

物理吸收都是可逆的一般热效应较小。

二、化学吸收：吸收过程中吸收质与吸收剂之间发生显著的化学反应。

例如NaOH 吸收2CO 。

化学吸收时，吸收平衡主要取决于当时条件下吸收反应的化学平衡，吸收速率则取决于吸收质的扩散速率和化学发应速率，因为化学吸收降低了吸收质的浓度故吸收速率一般比同样条件下没有化学反应的物理吸收速率大。

化工原理 第五章 气体吸收

化工原理 第五章 气体吸收

Y
*
mX 1 (1 m) X
当溶液浓度很低时,上式右端分母约等于1,于是上式可简化为:
Y*=mX
20
三、 相平衡关系在吸收中的应用
（一）判断过程进行的方向
* pA pA * pA pA * pA pA
A由气相向液相传质，吸收过程 平衡状态
A由液相向气相传质，解吸过程
*或x* >x或 c * y
dc A —组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m； dz
DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。
负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿 着浓度降低的方向进行
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理想气体：
pA cA RT
dc A 1 dp A = dz RT dz
DAB dpA JA RT dz
25
吸收过程： （1）A由气相主体到相界面，气相内传递； （2）A在相界面上溶解，溶解过程； （3）A自相界面到液相主体，液相内传递。
单相内传递方式：分子扩散；对流扩散 。
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一、 分子扩散与菲克定律
分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存 在浓度差，则因分子无规则的热运动使
该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，
物系一定， E T 2）E大的，溶解度小，难溶气体 E小的，溶解度大，易溶气体
3）E的来源：实验测得；查手册
对于理想溶液，亨利常数即为纯溶质的饱和蒸汽压。亨利常数E值较大表示溶解度 较小。一般E值随温度的升高而增大，常压下压力对E值影响不大。
16
（二）亨利定律其它形式
cA 1）p H
体主体浓度线相交于一点E，则厚度zG为E到相界
面的垂直距离。
（二）气相传质速率方程

气体 吸收

气体 吸收

例10-3 调整的净现值法的应用 假定已知某公司的信息如下：
营业收入：每年为500万元，永续年金； 营业成本：为营业收入的60%； 折旧：每年为50万元； 净营运资本增加额：每年为0元； 资本支出：每年为50万元； 所得税税率为25%，全权益融资公司的资本成本
R0为2
一、亨利定律的表达式
2. p～c关系 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
p* c H
H — 溶解度系数，kmol/(m3·kPa)
一、亨利定律的表达式
3. y～x关系
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
y* mx
x* p E
c* Hp x* y
m
X* Y m
二、各系数间的关系
推导可得亨利定律表达式各系数间的关系如下：
E～H 关系 E～m 关系 H～m 关系
H EM S
m E P 1
H PM S m
溶液 密度
溶剂 S 的 摩尔质量
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
液相中溶质的实际组成为X
气体在 液体中 溶解度
pA f (xA)
平衡方程
pA ～ xA曲线 溶解度曲线
气体（A＋B）
A 溶解 A 逸出
液体 S
易溶
400 50
氨在水中的溶解度
中等溶解度
68 50
二氧化硫在水中的溶解度
难溶
0.002
50
氧在水中的溶解度
二、温度、压力对溶解度的影响
讨论
温度对溶解度的影响 压力对溶解度的影响
解度不同。
吸
收
原料气 A＋B

高中化学尾气吸收大全

高中化学尾气吸收大全

高中化学尾气吸收大全
尾气吸收是化学中非常重要的一个领域，主要用于吸收气体、处理废气和回收有价值的物质。

在高中化学中，尾气吸收主要包括以下几个方面:
1. 氢氧化钠吸收二氧化碳：二氧化碳可以溶解在水中，形成碳酸，然后用氢氧化钠溶液吸收。

氢氧化钠是一种常用的吸收剂，可以吸收二氧化碳，生成碳酸钠和水。

反应方程式为:
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
2. 硫酸吸收氮氧化物：氮氧化物可以用硫酸吸收，生成硫酸盐和水。

反应方程式为:
NO + SO2 → NO2 + SO3
3. 氢氧化钾吸收二氧化硫：二氧化硫可以溶解在水中，形成硫酸，然后用氢氧化钾溶液吸收。

氢氧化钾是一种常用的吸收剂，可以吸收二氧化硫，生成硫酸钾和水。

反应方程式为:
SO2 + 2KOH → K2SO3 + H2O
4. 活性炭吸收有机物：活性炭是一种非常有效的吸收剂，可以吸收多种有机物，如乙醇、苯和甲醛等。

活性炭吸收有机物的原理是利用其发达的孔隙结构和吸附能力，将有机物吸附在其表面。

除了上述方法外，还有许多其他的尾气吸收方法，如溶液吸收、气体吸收剂等。

在实际应用中，应根据具体情况选择适当的吸收剂和方法。

此外，尾气吸收也是环境保护的重要组成部分，对于处理废气和减少环境污染具有重要意义。

化工原理28气体吸收

化工原理28气体吸收

煤气中的芳烃,可采用洗油吸收方法回收芳烃获得粗苯.
二、吸收操作分类
*物理吸收与化学吸收 *等温吸收与非等温吸收 *单组分吸收与多组分吸收 *定态吸收与非定态吸收（过程参数是否随时间而变） 本章讨论所作的基本假定： 单组分、低浓度、连续定态逆流、等温物理吸收
三、吸收操作的经济性
吸收操作费用主要包括： ①气、液两相流经吸收设备的能量消耗； ②溶剂的挥发损失和变质损失；
=
0
dz dz dz
—d —PA = - —d P—B
dz
dz
—d C—A= - —d —CB
dz
dz
DAB = DBA = D
若选择固定的，垂直扩散方向的截面为基准，观察 扩散传质的速率。对于定态分子扩散则有
NA= JA
同理有
NB= JB
由以上讨论可知，等摩尔逆向扩散过程传质速率的大小主
要是分子扩散的贡献。
有总体流动时的传质速率： 对于B组分有： NB = JB+NBM =0
即： JB= - NBM
且
NAM
PA
——— = ———
NBM
PB
JB= -NBM = - JA
对于A组分，其传递速率 ：
即：
NA = JA + NAM = JA + NBM PA / PB NA =（1+ PA / PB）JA
NA=
dCA JA= - DAB———
dZ 式中：
JA— 组分A沿Z方向的扩散通量kmol/m2 ·s； CA— 组分A在混合物中摩尔浓度kmol/ m3 ; DAB—组分A在A、B混合中的扩散系数，m2/s 。
同理，对B组分的扩散可表示为
dCB JB= - DBA———

第8章 化工原理气体吸收

第8章 化工原理气体吸收

8.3.1双组分混合物中的分子扩散
⑴费克定律 温度、总压一定，组分A在扩散方向上任 一点处的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。
dCA J A DAB d
JA——组分A扩散速率（扩散通量）， kmol/（m2· s）；
dCA ——组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m； d DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。
பைடு நூலகம்G L
8.3.5对流传质理论
②数学模型
DG p DG 1 ( pA pAi ) p ( y yi ) 气膜 N A RT G pBm RT G yBm
式中：
pBm yBm (1 y ) m p DG DG 1 DG p 1 kG RT G pBm RT G yBm RT G (1 y )m
pB1 pA1 pA2
0 扩散距离z
z
3）等分子反方向扩散发生在蒸馏过程中。
2．单向扩散及速率方程
JA
（1）总体流动：因溶质Ａ扩散到界面溶 解于溶剂中，造成界面与主体的微小压差， NMcA/c 使得混合物向界面处的流 动。 总体流 动NM NMcB/c （2）总体流动的特点： JB 1）因分子本身扩散引起的宏观流动。 2）A、B在总体流动中方向相同，流动 速度正比于摩尔分率。 1 2
负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿 着浓度降低的方向进行。 理想气体：
pA cA RT
dc A 1 dp A = dz RT dz
DAB dpA JA RT dz
8.3.1双组分混合物中的分子扩散
对双组分混合物，总浓度 CM CA CB ＝常数
dC A dC B d d

化工原理第八章 气体吸收

化工原理第八章 气体吸收

平衡关系与上式联立可求解界面浓度 xi 与 yi 。在用作图
3
三、工业吸收过程
工业的吸收过程常在吸收塔中进行。生产中除少部分直 接获得液体产品的吸收操作外，一般的吸收过程都要求 对吸收后的溶剂进行再生，即在另一称之为解析他的设 备中进行于吸收相反的操作－解吸。因此，一个完整地 吸收分离过程一般包括吸收和解吸两部分。
2024/3/25
4
8.2 吸收过程相平衡基础
对于单组分物理吸收，组分数c=3（溶质A、惰性 气体B、溶剂S），相数（气、液），自由度数F应为
F c23223
即在温度、总压和气、液组成共四个变量中，有三个是 自变量，另一个是它们的函数。
2024/3/25
6
在一定的操作温度和压力下，溶质在液相中的溶解 度由其相中的组成决定。在总压不很高的情况下，可以 认为气体在液体中的溶解度只取决于该气体的分压pA ， 而与总压无关。于是，cA*与 pA 得函数关系可写成
ky P kG
Ky m Kx KG HKL
13
二、界面浓度的求取
当ｍ随浓度变化时，用分传质速率方程式计算更加方 便，界面浓度 xi 与 yi 存在关系有：
（1）有双膜模型理论，yi 与 xi 在平衡线上。如果平衡线以
y f (x) 表示，则 yi 。 f (xi )
（2）可导出
y yi kx x xi ky
2024/3/25
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不同的推动力所对应的不同传质系数和速率方程。
浓度组成表示法
表8—1 传质速率方程的各种形式
摩尔分率
物质得量浓度或分压
传质速率方程 总传质系数
2024/3/25
N A ky ( y yi ) kx (xi x) ky (y y*) kx (x* x)

化工原理第五章吸收(传质理论之一)超详细讲解

化工原理第五章吸收(传质理论之一)超详细讲解
上例用比摩尔分率计算： VNH3＝VB(YA1-YA2) 吸收前： YA1= yA1/yB2=yA1/(1-yA1 )=0.2/0.8=0.25 吸收后：YA2=yA2/yB2=yA2/(1-yA2)=0.05/0.95=0.053
被吸收NH3的体积： VNH3＝80*(0.25-0.053) =15.8 m3
传热过程
吸收过程
理论 将对流给热视为壁 实质 附近滞流层的热传
导过程—付立叶定
将吸收视为A穿过相界面附 近滞流双膜的分子扩散过 程—费克定律
At
T
T
t
t
A1 (T tw1 ) A2 (tw2 t )
N
DAC
DgP
RTpBg
A(
Dl (CA CS
CSl
p )
pi) A(Ci C)
作业： P185 7
§5-3 吸收速率
吸收速率决定吸收达到平衡的时间，决定吸收操作的 生产强度，是吸收设备选型和设备设计的重要依据。
一、吸收速率定义：NA= dnA/dτ 对于稳定吸收过程：NA=nA/τ mol(A)/s 吸收过程是物质的相转移过程，通过扩散方式进行。
二、扩散 1、分子扩散：物质以分子热运动方式穿过静止或滞流流 体的传递过程——特点：传递速率慢。 2 、对流扩散：物质以相对运动方式穿过湍流流体的传递 过程——特点：传递速率快。
A(Ci
C) =klA(Ci-C)
kl
DlCT
lCS
所以，可用界面附近气膜中的扩散速率：
NA=kgA(p-pi) 或液膜中的扩散速率：
计算吸收速率。
NA=klA(Ci-C)
作业： P185 12、13
六、吸收速率方程 1 气膜吸收分速率方程

吸收与解析流程简述过程

吸收与解析流程简述过程

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初三化学四种常见气体的检验和吸收

初三化学四种常见气体的检验和吸收

精选练习8 四种常见气体的检验和吸收一、2、检验的顺序：H2O→CO2→H2→CO具体步骤：用CuSO4检验水蒸气的存在→用澄清石灰水检验二氧化碳的存在→吸收二氧化碳→吸收水蒸气→通过灼热的氧化铜发生反应→再用CuSO4检验水蒸气（验证氢气的存在）→再用澄清石灰水检验二氧化碳（验证一氧化碳的存在）3、吸收的顺序：先吸收CO2，再吸收水蒸气。

二、有关练习题：1、某同学用锌粒与浓盐酸反应制取氢气，由于浓盐酸具有挥发性，制得的氢气中含有氯化氢和水蒸气。

氯化氢气体极易溶于水。

为了得到纯净而干燥的氢气，可通过下列部分装置来完成。

请根据下图回答问题：（1）写出标有①②③编号仪器的名称：①，②，③。

（2）写出锌与盐酸反应的化学方程式：；（3）氢气的发生装置应选用，收集装置应选用。

（用甲、乙、丙……表示）（4）装置连接顺序为：气体发生装置接→→ 接→ →接收集装置（用A、B、C、D表示）2右图实验装置。

(1)写出编号仪器的名称：①，②(2)(3)装置B、CB 。

C 。

(4)装置A还可以用于；（填①或②）①氯酸钾分解制氧气②大理石跟盐酸反应制二氧化碳(5)为了达到实验目的，使根据现象得出的结论更科学，上述实验装置添加酒精灯后还存在缺陷，请提出简要修改方案：。

ⅤⅠⅡ6Ⅳ3、水煤气是一种重要的工业气体燃料和化工原料，水蒸气通过炽热的煤（或焦炭）层所生成的混合气（1装置根据需要均可多次选择，并且接口序号不变）：水煤气→（）（）接（）（）接（）（）接（）（）接（）（）接（）（）→尾气（2）写出D中发生反应的化学方程式：。

4、利用下列图示装置制取纯净、干燥的氢气，并用氢气还原氧化铜来测定铜的相对原子质量。

（1）装置的连接顺序是：9接（）接（）接（）接（）接（）接（）接（）；（2）装置Ⅰ的作是（3）装置Ⅱ的作用是（4）装置Ⅲ中观察到的实验现象是（5）加热CuO之前必须进行的操作是5、某混合气体中可能含有CO2、CO、H2和O2中的一种或几种，依次通过澄清石灰水、灼热的氧化铜和无水硫酸铜时，依次出现石灰水变浑浊、氧化铜变红色、无水硫酸铜变蓝色的现象，由此推断：（1）原混合气体中一定含有，（2）原混合气体中一定没有，可能含有。

二氧化碳的吸收化学方程式

二氧化碳的吸收化学方程式

二氧化碳的吸收化学方程式二氧化碳（CO2）作为地球大气层中一种重要的温室气体，其浓度的变化对全球气候产生着深远的影响。

为了理解和控制这种影响，科学家们研究了多种方法来吸收和储存二氧化碳。

其中，化学吸收方法因其高效性和适用性而受到广泛关注。

本文将详细探讨二氧化碳的化学吸收过程，并给出相关的化学方程式。

一、二氧化碳的化学吸收化学吸收是通过化学反应将气体从气流中去除的方法。

在二氧化碳的化学吸收中，通常使用碱性溶液作为吸收剂，如氢氧化钠（NaOH）、氢氧化钙（Ca(OH)2）或氨水（NH3·H2O）等。

这些碱性溶液能够与二氧化碳发生化学反应，生成相应的盐和水。

二、二氧化碳与氢氧化钠的反应氢氧化钠是一种强碱，与二氧化碳反应时能够生成碳酸钠和水。

具体的化学方程式如下：2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O这个反应是一个典型的酸碱中和反应。

在这个过程中，氢氧化钠的氢氧根离子（OH-）与二氧化碳分子发生反应，生成碳酸根离子（CO32-）和水分子。

随着反应的进行，碳酸钠的浓度逐渐增加，从而实现二氧化碳的吸收。

三、二氧化碳与氢氧化钙的反应氢氧化钙也是一种常用的二氧化碳吸收剂。

它与二氧化碳反应时能够生成碳酸钙和水。

具体的化学方程式如下：Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O这个反应同样是一个酸碱中和反应。

在这个过程中，氢氧化钙的氢氧根离子与二氧化碳分子发生反应，生成碳酸钙沉淀和水分子。

由于碳酸钙不溶于水，因此这个反应常用于实验室中检测二氧化碳的存在。

在工业应用中，通过控制反应条件可以实现二氧化碳的高效吸收。

四、二氧化碳与氨水的反应氨水作为一种弱碱，同样可以与二氧化碳发生反应。

具体的化学方程式如下：2NH3·H2O + CO2 → (NH4)2CO3 + H2O在这个反应中，氨水的氨分子（NH3）与二氧化碳分子发生反应，生成碳酸铵和水分子。

碳酸铵是一种可溶性盐，因此这个反应可以实现二氧化碳的有效吸收。

化学气体吸收过程

化学气体吸收过程

化学气体吸收过程化学气体吸收过程化学气体吸收是一种常见的化学工程处理技术，常用于去除废气中的有毒有害气体，以及净化生产过程中的废气和废水，使其达到环境和安全要求。

化学气体吸收可以通过化学反应将气体转化为无害的物质，也可以将气体固定在吸收剂中，避免其释放到大气中造成污染。

本文将介绍化学气体吸收过程的基本原理、分类、影响因素、吸收剂及应用。

一、基本原理化学气体吸收是一种气液相的质量传递过程，即气体分子在被液体吸收剂接触后被相互作用吸附或溶解到溶液中的过程。

在化学气体吸收过程中，气体分子在其与吸收剂接触的过程中，会出现发生化学反应的可能性，从而转化为固体、液体或气体形式被吸收。

因此，化学气体吸收包含了物理吸附、化学吸附、化学反应和物化反应等多种吸收方式。

二、分类化学气体吸收根据吸收剂的不同可分为物理吸收、化学吸收和氧化吸收等几种方式。

1. 物理吸收物理吸收是通过物理机制使有害气体与液体吸收剂接触，并通过吸收剂的溶解作用来吸收气体。

一般是在吸收剂表面形成单分子层，所需吸收剂量较大，吸收条件较严格。

常用的物理吸收剂包括水、乙醇、乙二醇、甲醇和石油醚等。

2. 化学吸收化学吸收是指有毒气体在吸收剂中发生化学反应转化为无毒无害物质的过程。

化学吸收的运动学限制比物理吸收小，吸收能力较大，一般选择环境稳定的物质作为吸收剂。

常用的化学吸收剂包括碱式氢氧化物、浓酸、氨水、多羟基化合物等。

3. 氧化吸收氧化吸收是指通过氧化作用将有毒气体转化为无毒气体的过程。

氧化吸收使用较多的是一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物的吸收。

常用的氧化吸收剂包括過酸和過氧化氫等。

三、影响因素化学气体吸收过程的效果不仅受吸收剂的选择和气体的组成影响，还受到以下因素的影响：1. 温度一般情况下，温度升高会使气体分子在液体表面的扩散速度增快，从而提高了吸收剂的吸收能力。

但当温度过高时，吸收剂中的某些元素可能会溶解，对系统产生不利影响。

2. 流量气体流量是化学气体吸收过程中的另一个重要参数。

化工原理-气体吸收_图文

化工原理-气体吸收_图文
• 在一定温度下达到平衡时，溶液的浓度随气体压力的增加 而增加。如果要使一种气体在溶液中里达到某一特定的浓 度，必须在溶液上方维持较高的平衡压力。
• 气体的溶解度与温度有关，一般来说，温度下降则气体的 溶解度增高。
溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液 相中的浓度的关系曲线。例：图2-2，2-3，2-4。
本章以分析单组分的等温物理吸收为重点，以便掌握最基本 的原理。
• 气体吸收是物质自气相到液相的转移，这是一种传质过程。 • 混合气体中某一组分能否进入溶液里，既取决于该组分的分压，
也取决于溶液里该组分的平衡蒸汽压。如果混合气体中该气体的 分压大于溶液的平衡蒸汽压，这个组分便可自气相转移至液相， 即被吸收。由于转移的结果，溶液里这个组分的浓度便增高，它 的平衡蒸汽压也随着增高，到最后，可以增高到等于它在气相中 的分压，传质过程于是停止，这时称为气液两相达到平衡。 • 反之，如果溶液中的某一组分的平衡蒸汽压大于混合气体中该组 分的分压，这个组分便要从溶液中释放出来，即从液相转移到气 相，这种情况称为解吸（或脱吸）。 • 所以根据两相的平衡关系可以判断传质过程的方向与极限，而且 ，两相的浓度距离平衡愈远，则传质的推动力愈大，传质速率也 愈大。 • 吸收操作的分析，应该从气液两相的平衡关系与传质速率关系着 手，本章各节即如此展开讨论。
y
相对于气相浓度而言实
际液相浓度过饱和
(x>x*)，故液相有释放
o
溶质 A 的能力。
y*=f(x)
吸收溶质
Q
释放溶质
x* x x
结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线下方，则体系将 发生从液相到气相的传质，即解吸过程。
传质过程的方向
气、液相浓度(y,x)处于

6.1吸收过程概述与气液平衡关系

6.1吸收过程概述与气液平衡关系

p∗ = Ex
(1)
E — 亨利系数，kPa。
易溶气体E小，难溶气体 E大。 溶解度 ～ 亨利系数
东南大学环境工程系《化工原理》课件
(2) p ～c关系
若溶质在气、液相中的组成以分压p 、
摩尔浓度c表示，
p∗ = c
(2)
H
H — 溶解度系。 溶解度 ～ 溶解度系数
表示气、液相组成，计算很不方便。
¾ 混合气体（液体）中，惰性组分（溶剂）摩尔 数不变——引入以惰性组分（溶剂）为基准的 摩尔比来表示气、液相的组成。
摩尔比的定义：
X
=
液相中溶质的摩尔数＝ x 液相中溶剂的摩尔数 1 − x
Y
=
气相中溶质的摩尔数 ＝ y 气相中惰性组分的摩尔数 1 − y
东南大学环境工程系《化工原理》课件
东南大学环境工程系《化工原理》课件
不发泡、冰点低、价廉易得，且化学性质稳定。
二、吸收过程的气液平衡关系
1. 气体在液体中的溶解度 ¾ 溶解度：指气体在液体中的饱和浓度。
一定T、p下，用一定量的吸收剂与混合气体 接触，气相中的溶质便向液相溶剂中转移，直 至液相中溶质组成达到饱和为止。 ¾ 溶解度曲线
由溶解度曲线看出：
① 在同一溶剂（水）中，相同的温度和溶质分压 下，不同气体的溶解度差别很大：氨在水中的 溶解度最大，氧最小。这表明：氨易溶于水， 氧难溶于水，而二氧化硫居中。
亨利定律表达式各系数之间的关系：
E～H关系： H = ρ
(7)
EM S
E～m关系： m = E
(8)
P
H～m关系：
H= ρ 1
PM S m
(9)
三、用气液平衡关系分析吸收过程

化工原理下2-1气体吸收的相平衡关系

化工原理下2-1气体吸收的相平衡关系
* 4
6
Y Y , 能发生吸收 推动力为 ,
*
Y Y * 0.266 0.133 0.113
1000kg / m 3 H EM S 4.81 106 kPa 0.018kg / m ol 0.0116m ol/(m 3 kPa)

c pH 21.3kPa 0.0116 /(m kPa) 0.247mol/ m mol
Y 0.266 6 X 5.6 10 4 m 4.75 10
*
X * X , 能发生吸收 推动力为 , X * X (5.6 2.81) 106 2.79106
小结 • 判断传质的方向，不能简单地把气液相的浓 度进行对比，而把某相的实际浓度和另一相 “换算”的平衡浓度相比较。 • 由于气、液相的浓度表示方式多样，传质过 程的推动力的表达方式多样。 • 在图上，要能够直观地理解推动力。
整理得：

mX Y 1 (1 m) X

当溶液组成很低时，（1－m)X <<1，简化为：
Y mX

小结：亨利定律的表达式 pi pi Exi xi E
ci p H
i
ci Hpi
y mxi
Yi mX i
20
i

xi
yi m
Yi m
X i
②难溶气体。
E大
2. p～c 关系
若溶质在气、液相中的组成分别以分压 p、摩尔 浓度c表示，则亨利定律可写成：
c p H
式中 c：溶液中溶质的体积摩尔浓度，kmol/m3； p*：气相中溶质的平衡分压，kPa； H：溶解度系数，kmol/(m3· kPa)。 注意 溶解度 ～ 溶解度系数 H大 ① 易溶气体； ② 难溶气体。 H小
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化学气体吸收过程
一、化学吸收过程分析
化学吸收是指吸收过程中吸收质与吸收剂有明显化学反应的吸
收过程。

对于化学吸收，溶质从气相主体到气液界面的传质机理与
物理吸收完全相同，其复杂之处在于液相内的传质。

溶质在由界面
向液相主体扩散的过程中，将与吸收剂或液相中的其他活泼组分发
生化学反应。

因此，溶质的组成沿扩散途径的变化情况不仅与其自
身的扩散速率有关，而且与液相中活泼组分的反向扩散速率、化学
反应速率以及反应产物的扩散速率等因素有关。

由于溶质在液相内发生化学反应，溶质在液相中呈现物理溶解
态和化合态两种方式，而溶质的平衡分压仅与液相中物理态的溶质
有关。

因此，化学反应消耗了进入液相中的吸收质，使吸收质的有
效溶解度显着增加而平衡分压降低，从而增大了吸收过程的推动力；同时，由于部分溶质在液膜内扩散的途中即因化学反应而消耗，使
过程阻力减小，吸收系数增大。

所以，发生化学反应总会使吸收速
率得到不同程度的提高。

工业吸收操作多数是化学吸收，这是因为：
①化学反应提高了吸收的选择性；
②加快吸收速率，从而减少设备容积；
③反应增加了溶质在液相的溶解度，减少吸收剂用量；
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。

如图11—9所示的是合成氨原料气(含C0230％左右)的净化过程，精制过程要除去C02，而得到的CO：气体又是制取尿素、碳酸氢铵
和干冰的原料，为此，采用醇胺法的吸收与解吸联合流程。

将合成
氨原料气从底部进入吸收塔，塔顶喷乙醇胺液体，乙醇胺吸收了COz 后从塔底排出，从塔顶排出的气体中含C02可降到o．2％一0．5％。

将吸收塔底排出的含乙醇胺溶液用泵送至加热器，加热(130°C左右)后从解吸塔顶喷淋下来，塔底通入水蒸气，乙醇在高温、低压(约
300kPa)下自溶液中解吸。

从解吸塔顶排出的气体经冷却、冷凝后得
到可用的COz。

解吸塔底排出的溶液经冷却降温(约50°C)、加压
(约1800kPa)后仍作为吸收剂。

这样吸收剂可循环使用，溶质气体得到回收。

二、高含量气体吸收
当进塔混合气体中吸收质含量高于10％时，工程上常称为高含
量气体吸收。

由于吸收质的含量较高，在吸收过程中吸收质从气相
向液相的转移量较大，因此，高含量气体吸收有自己的特点。

(1)气液两相的摩尔流量沿塔高有较大的变化吸收过程中，塔内
不同截面处混合气摩尔流量和吸收剂摩尔流量是不相同的，沿塔高
有显着变化，不能再视为常数。

但惰性气摩尔流量沿塔高基本不变，若不考虑吸收剂的挥发性，纯吸收剂的摩尔流量亦为常数。

(2)吸收过程有显着的热效应由于被吸收的溶质较多，产生的溶
解热也较多。

若吸收过程的液气比较小或者是吸收塔的散热效果不
好，将会使吸收液温度明显地升高，此时气体吸收为非等温吸收。

但若溶质的溶解热不大、吸收的液气比较大或吸收塔的散热效果较好，此时气体吸收仍可视为等温吸收。

(3)吸收系数不是常数由于受气速的影响，吸收系数从塔底至塔顶是逐渐减小的。

但当塔内不同截面气液相摩尔流量的变化不超过10时，吸收系数可取塔顶与塔底吸收系统的平均值，并视为常数进行有关计算。

如图11—10所示的是用于处理高含量挥发酚废水的两段填料汽提塔。

废水经换热器加热到100°C后，送到汽提段，由汽提塔顶部淋下，在汽提段内与105℃的蒸汽逆流接触，废水中的挥发酚向气相传递，被蒸汽带到塔外，成为含酚蒸汽。

汽提后的废水含酚浓度可降到400mg／L以下，经水封管并经换热器降温后送到下一处理工序进一步处理。

含酚蒸汽用鼓风机送到再生段，与102°C的含量10％NaOH溶液进行逆流接触，经化学吸收生成酚钠盐回收其中的酚，净化后的蒸汽进入汽提段循环使用。

为了提高酚钠盐的含量，循环碱液往往回流到再生段，待饱和后再回收酚。

三、多组分吸收
多组分吸收过程中，由于其他组分的存在使得吸收质在气液两
相中的平衡关系发生了变化，所以，多组分吸收的计算较单组分吸
收过程复杂。

但是，对于喷淋量很大的低含量气体吸收，可以忽略
吸收质间的相互干扰，其平衡关系仍可认为服从亨利定律。

因而可
分别对各吸收质组分进行单独计算。

不同吸收质组分的相平衡常数
不相同，在进、出吸收设备的气体中各组分的含量也不相同，因此，每一吸收质组分都有平衡线和操作线。

关键组分是指在吸收操作中必须首先保证其吸收率达到预定指
标的组分。

如处理石油裂解气中的油吸收塔，其主要目的是回收裂
解气中的乙烯，乙烯即为此过程的关键组分，生产上一般要求乙烯
的回收率达98％一99％，这是必须保证达到的。

因此，此过程虽属
多组分吸收，但在计算时，则可视为用油吸收混合气中乙烯的单组
分吸收过程。

在多组分吸收过程中，为了提高吸收液中溶质的含量，可以采
用吸收蒸出流程。

如图11—11所示为用油吸收分离裂解气，该塔的
上部是吸收塔，下部是汽提塔，裂解气由塔的中部进入，用C4馏分作吸收液，吸收裂解气中的Cl—C3馏分，吸收液通过下塔段蒸出甲烷、氢等气体，使塔釜得到纯度较高的C2—C3馏分。

塔釜吸收液进入C2、C3分离塔，达到分离目的。

四、解吸过程
解吸又称脱吸，是脱除吸收剂中已被吸收的溶质，而使溶质从液相逸出到气相的过程。

在生产中解吸过程有两个目的：
①获得所需较纯的气体溶质；
②使溶剂得以再生，返回吸收塔循环使用，经济上更合理。

在工业生产中，经常采用吸收—解吸联合操作。

如图11—12所示的是用Na2CO3水溶液净化除去气体中的H2S。

从吸收塔底部引出的溶液用泵送人解吸塔，再用空气进行解吸，经解吸后的溶液(吸收剂)用泵回送至吸收塔顶部喷淋。

此流程中，吸收与解吸均在常温下进行。

解吸是溶质从液相转入气相的过程，因此，解吸的必要条件是气相溶质的实际分压户(或y)必须小于液相中溶质的平衡分压P*(或y*)，其差值即为解吸过程的推动力。

工业上常采用的解吸方法有以下几种。

(1)加热解吸加热溶液升温或增大溶液中溶质的平衡分压，减小溶质的溶解度，则必有部分溶质从液相中释放出来，从而有利于溶质与溶剂的分离。

如采用“热力脱氧”法处理锅炉用水，就是通过加热使溶解氧从水中逸出。

(2)减压解吸若将原来处于较高压力的溶液进行减压，则因总压降低后气相中溶质的分压也相应降低，溶质从吸收液中释放出来。

溶质被解吸的程度取决于解吸的最终压力和温度。

(3)在惰性气体中解吸将溶液加热后送至解吸塔顶使与塔底部通
入的惰性气体(或水蒸气)进行逆流接触，由于人塔惰性气体中溶质
的分压P＝0，有利于解吸过程进行。

按逆流方式操作的解吸过程类似于逆流吸收。

吸收液从解吸塔
的塔顶喷淋而下，惰性气体(空气、水蒸气或其他气体)从底部通人
自下而上流动。

气液两相在逆流接触的过程中，溶质将不断地由液
相转移到气相混于惰性气体中从塔顶送出，经解吸后的溶液从塔底
引出如图11—12所示。

若溶质为不凝性气体或溶质冷凝液不溶于水，则可通过蒸汽冷凝的方法获得纯度较高的溶质组分。

如用水蒸气解
吸溶解了苯与甲苯的洗油溶液，便可把苯与甲苯从冷凝液中分离出来。

解吸塔的浓端在顶部，稀端在底部，正好与吸收相反。

(4)采用精馏方法溶质溶于溶剂中，所得的溶液可通过精馏的方
法将溶质与溶剂分开，达到回收溶质、又得新鲜的吸收剂循环使用
的目的。