第5章吸收-传质与分离过程的基本概念及吸收系数

第五章 吸 收§5.1 概述气体吸收是典型的扩散传质过程。

气相（吸附质）：由可溶于吸收剂的气体组分和吸收操作系统包括两个相：不溶或难溶于吸收剂的惰性组分组成。

液相：液体吸收剂。

对吸收操作的吸收率、吸收条件、吸收设备类型的选择都起决定性的作用。

吸收过程：利用混合气中各组分在吸收剂中有不同溶解度的特点，选择合宜的吸收剂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，或得到指定浓度的溶液或使气体净制的目的。

吸收的应用：(1)制取成品：如用NaOH溶液吸收Cl2制取NaClO3，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：如用水吸收氯磺酸生产尾气回收HCl，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：如用水吸收AC发泡剂缩合工段和氯化工段的尾气以除去HCl气体；合成氨工业中用铜氨液吸收除去原料气体中的一氧化碳等。

(4)作为生产的辅助环节：如氨碱法生产中用饱和盐水吸收氨以制备原料氨盐水等。

(5)作为环境保护和职业保健的重要手段：如硫酸厂用吸收除去废气中二氧化硫；过磷酸钙厂用吸收除去废气中含氟气体等。

在净化这类废气时有时还可以回收有用的副产品。

1 吸收的类型吸收包括两种类型。

（1）物理吸收：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，条件稍有改变，解吸即可发生。

例如用吸收油吸收焦炉气中的苯，用水吸收氯化氢、二氧化碳或氨等。

特点：①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进入液相主体的扩散速率。

②是可逆的，热效应一般较小。

③加压有利于吸收，减压则有利于解吸；降低温度可以有限度地增大吸收质的溶解度，提高吸收速率，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。

第五章 吸收 相组成的换算【5-1】 空气和2的混合气体中，2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102y Y y ===--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解3, 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？解 摩尔分数//117=0．010*******／18x =+浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982skg m ρ=代替。

溶液中3的量为 /311017n kmol -=⨯溶液的体积 /.33101109982 V m -=⨯溶液中3的浓度//.33311017==0．581／101109982n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 3998200105058218s sc x kmol m M ρ==⨯=．．／ 3与水的摩尔比的计算//1170010610018X ==． 或 ..00105001061100105x X x ===--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。

吸收率的定义为122111Y Y Y Y Y η-===-被吸收的溶质量原料气中溶质量解 原料气中3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11)10101111101y Yy ===-- 吸收器出口混合气中3的摩尔比为 () (2)11109011100111Y Y η=-=-⨯=（）摩尔分数 (22)200111=0010981100111Y yY ==++ 气液相平衡【5-4】 l00g 水中溶解lg 3NH ，查得20℃时溶液上方3NH 的平衡分压为798。

此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3kmol m kPa ⋅]和相平衡常数m 。

第五章：吸收 概述气液相平衡吸收过程的传质速率吸收塔的计算填料塔第一节：概述一、吸收吸收的定义：吸收是利用气态均相混合物中各组分在吸收剂中溶解度的差异来实现分离的单元操作。

吸收的目的：I.回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品II.除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理III.除去工业放空尾气中的有害气体，以免环境污染。

二、工业吸收了解工业生产中吸收及解吸过程、所需条件和典型设备例子工业上从合成氨原料混合气体中回收CO2乙醇胺脱硫法•需要解决的问题1.选择合适的溶剂2.提供适当的传质设备3.溶剂的再生三、溶剂的选择1.对溶质较大的溶解度；2.良好的选择性；3.温度变化的敏感性；4.蒸汽压要低；5.良好的化学稳定性；6.较低的黏度且不易生泡；7.廉价、无毒、易得、不易燃烧等经济和安全条件。

四、吸收的分类按有无化学反应：物理吸收和化学吸收按溶质气体的浓度：低浓度和高浓度吸收按溶质气体组分的数目：单组分和多组分吸收按有无热效应：等温和非等温吸收本章只讨论低浓度、单组分、等温的物理吸收过程。

五、吸收操作的经济性（费用）气液两相流经设备的能量损耗；溶剂的挥发及变质损失；溶剂的再生费用。

√六、吸收设备第二节：气液相平衡一、平衡溶解度恒温、恒压下，相互接触的气液两相的浓度不变时，气液两相之间的浓度关系。

气液两相组成的浓度分别用物质的摩尔分数来表示，即y= n i /Σn y 、x= n i /Σn x：气液两相中惰性组分的量不变,溶质与惰性组分摩尔比。

yy Y −=1xx X −=11.气体的溶解度气体在溶液中的溶解平衡是一个动态平衡，该平衡的存在是有条件的；平衡时气相中溶质的分压——平衡分压（或饱和分压），液相中溶质的浓度——平衡浓度（或饱和浓度），也即是气体在溶液中的溶解度；气体的溶解度是一定条件下吸收进行的极限程度；温度和压力对吸收操作有重要的影响；加压和降温对吸收有利；升温和降压对解吸有利。