《化工原理》(下)第二章 吸收第一课时

4. 各亨利系数的影响因素

亨利系数E=f(物系，T) 温度T ，E ; 总压P对E影响很小 理想溶液： E=p0(饱和蒸汽压） 易溶气体E<难溶气体E

溶解度系数H =f(物系，T)
总压P对H影响很小；温度T ，H 易溶气体H>难溶气体H

相平衡常数m＝f（物系，T，P） m=E/P, P , m ; T ，m

洗油回收粗苯（含甲苯、二甲苯等）蒸气和从某
些干燥废气中回收有机溶剂蒸气等。
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某些产品的制取。如制酸工业中用水分别吸收混 合气体中的HCl、ＳＯ３和ＮＯ２制取盐酸、硫酸和 硝酸。 废气的治理。排放的废气含有对人体和环境有害 的物质，如ＳＯ２、Ｈ２Ｓ等选择适当的工艺和溶剂 进行吸收是废气治理中应用较广的方法。
T增加，Pe增加
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x一定
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4.吸收过程浓度的表示法
在吸收过程中,惰性气体不溶于液相,溶剂也没有显著
的气化现象,在任一截面上惰性气体和溶剂的摩尔流
量均不发生变化。
以惰性气体和溶剂的量为基准,分别表示溶质在气液 两相的浓度, 常将组成以摩尔比X、Y表示。
液相中溶质的mol x X 液相中溶剂的mol 1 x 气相中溶质的mol y Y 气相中惰性气体的mol 1 y
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2．亨利定律的不同形式
浓度的表示方法不同，享利定律的形式不同。 2.1 Pe~c关系
Pe
C H
c-摩尔浓度
H－溶解度系数，kmol/kN.m=f(T) 2.2 ye～x关系
m－相平衡常数，ｍ值越大，表示溶解度越小。 y, x－－气相、液相中溶质的摩尔分率
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二. 吸收基本原理： 吸收操作是将气体混合物的各个组份予以分离的单 元操作。 依据：依各组份在溶剂中的溶解度的差异实现组份 分离。 如 用水吸收空气中的氨气 吸收剂—液体-溶剂 solvent--S 水
溶质---能溶于溶剂的组分 solute
A B
氨气 空气
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惰性气体—载体,不能溶于和微溶于溶剂的组分
Y1 X 1max m Y2 min m X2
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思考题


含SO2为10％（体积）的气体混合物与浓度C为 0.020kmol.m-3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。 操作条件下两相的平衡关系为pe＝1.62C（大气 压） ，则SO2将从＿＿＿相向＿＿＿相转移， 以 气相组成表示的传质总推动力为＿＿____＿＿＿ 大气压. 用亨利系数E表达的亨利定律表达式为 _______________.在常压下,20℃时, 氨在空气中 的分压为69.6mmHg, 与之平衡的氨水浓度为10(kg NH3· (100kg)-1H2O).此时亨利系数E=________,相平 衡常数m=______.
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这样使溶剂得以再生循环使用。
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较高的反应速率
第一节 气液相平衡 Gas Liquid Equilibrium
2．1．1 气体在溶剂中的溶解度
1 . 气液相平衡 气-液相长时间充分接触，达到平衡时，其气相浓度与 液相浓度之间的关系为相平衡关系。
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2 . 溶解度曲线
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三.吸收过程分类

物理吸收: 利用混合气中各组分在溶剂中的溶解度的 差异分离气体混合物。

化学吸收: 以气体混合物各组分能否在溶剂中发生化
学反应来分离混合气体。
如碳酸钠溶液净化含CO2的气体CO2+K2CO3+H2O=2KHCO3
化学吸收操作具有高选择性，

化学反应满足以下条件: 可逆性
推动力＝实际组成－平衡组成
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（3）判断过程进行的极限
过程进行的极限：最终达平衡， 平衡浓度为极限状态 吸收过程极限y降至最小为ye, 解吸过程x′降至最小为xe′。
Y2
X2
（4）相平衡限制了离开吸收塔时的
气相最低浓度Y2min和 液相最高浓度X1max Y1 X1
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易溶气体m<难溶气体m
2.1.3 相平衡在吸收过程中的应用
1． 判断过程进行的方向 因自发进行过程总是趋向体系的平衡方向的，如图 中A、B点所示。 A点: y>ye; x<xe
溶质向液体转移:
吸收过程 B点: y<ye; x>xe 溶质向气相转移 解吸过程
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3.溶解度的影响因素
溶质的性质：不同的气体在溶剂中的溶解度不同
易溶气体，难溶气体
分压对溶解度的影响：当Pe增加，x 增加。(T 一定) 总压对溶解度的影响：在溶质组份分压不变时，若P
变化不大，不影响溶解度。即总压不影响pe、x之间 的关系
温度对溶解度的影响： T增加，x下降，(Pe一定)
2.3 Ye～X关系
mX Ye mX 1 (1 m )X
Y,X－－气相、液相中溶质的摩尔比
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3．亨利系数E 、 H、m之间的关系

E，H 之间的关系：
对于稀溶液：则溶质浓度较低，溶液可近似视为 纯溶剂：故有
H
E, m之间的关系:

EM s
E m P
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2． 确定传质过程的推动力
组成为 y，x的气液相接触，传质推动力如图所示： A点： y y ye； x xe x B点：
表示吸收推动力。
y ye y x x xe
表示解吸推动力。
若气、液相浓度分别以p,c 表示， 则推动力为
p p pe
c ce c
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2.1.2 相平衡关系
1. 亨利定律 相平衡关系与体系的温度、压力以及物性相关，对采 用稀溶液吸收混合气中低浓度溶质组分时，其溶解度 曲线通过原点，并为一直线。 用亨利定律描述。
Pe=Ex
Pe-溶质组分在气相的平衡分压，Pa; x-溶质组分在液相的组成，摩尔分数； E-亨利系数，kPa/(kmol· 3)。 m
在一定温度和压力下，混合气体与其溶剂达到相平衡 时，溶质组分在两相中组成呈一定的对应关系,常以
溶解度表示。
溶解度：气液平衡时，溶质在液相中的浓度。
pe f ( x )
平衡分压 : pe－平衡时，混合气中溶质组分的分压,Pa; x-液相中溶质组分的摩尔分数。
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三. 典型吸收解吸流程
解吸的目的：回收溶质、溶剂的再生―使之循环使用
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采用吸收操作实现气体混合物分离必须解决的问 题：

选择合适的溶剂（吸收剂）
选择性地溶解某一组分（或某些组分）（一的传质
尽可能增大两相的接触面积与湍动程度。根据这个原 则，吸收设备大致可分成两大类：即板式塔和填料塔
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选择合适的溶剂。吸收剂的性能是吸收操作良
好与否的关键，选择时要从以下几方面来考虑：
１.对被吸收的组分要有较大的溶解度，且有较好的选择性。 ２.要有较低的蒸气压，以减少吸收过程中溶剂的挥发损失。
３.要有较好的化学稳定性，以免使用过程中变质。
４.腐蚀性要小,以减小设备费用和维修费。 ５.粘度要低，以利于传质及输送；比热要小，使再生时的耗热 量较小；不易燃，以利于安全生产。 ６.吸收后的溶剂应易于再生。
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在常压下,测定水中溶质A的摩尔浓度为 0.56Kmol/m3,此时气相中A的平衡摩尔分率为0.02, 则此物系的相平衡常数m=______。当其他条件不 变，而总压增加一倍时，相平衡常数m=_____，此 时的亨利系数E=_____，而溶解度系数H≈______。 在总压p=500KN/m² ，温度t=27℃下使含 CO23.0％（体积％）的气体与含CO2370g/m³ 的水相接触，试判断是发生吸收还是解吸？并计算 以CO2的分压差表示传质总推动力。 已知：在操作条件下，亨利系数E=1.73×105KN/m² 。水溶液的密度可取1000Kg/ m³ ，CO2的分子量44。
第二章 吸
收
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本章基本内容
① 吸收过程中气液相平衡
② 吸收过程的传质机理* ③ 吸收过程传质模型及传质速率表达* ④ 吸收操作的物料衡算（重点）
⑤ 填料层高度的计算方法（重点）
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概 述


一. 吸收生产中的应用
分离和净化原料气。原料气在加工以前，其中无 用的或有害的成分都要预先除去。如合成氨所用 的原料气中分离出ＣＯ２、ＣＯ等杂质。 分离和吸收气体中的有用组分。从焦炉煤气中以