吸收传质理论与吸收速率方程
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第六部分 吸收利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的单元操作称为吸收。
一、描述两组分混合物基本物理量1、用物质的量或质量的表示摩尔分率:在混合物中某组分的摩尔数占混合物总摩尔数的分率。
n n y A A =n n x A A =摩尔比:混合物中某组分的摩尔数与惰性组分摩尔数之比。
气相: 液相:B AA n n X =-x x X 1=摩尔浓度:单位体积混合物中某组分的摩尔数。
AA V n c =质量分率:在混合物中某组分的质量占混合物总质量的分率。
m m w A A =质量比:混合物中某组分A 的质量与惰性组分B (不参加传质的组分)的质量之比。
B A m m a A =质量浓度:单位体积混合物中某组分的质量。
AA V m G =偶尔会给质量方面的已知条件,根据定义去推导出所用的摩尔比 2、溶解度定义:平衡状态下气相中溶质分压称为平衡分压或饱和分压,液相中的溶质浓度称为平衡浓度或饱和浓度––––––溶解度。
气体在液体中的饱和浓度*A C 表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。
BAA n n Y =-yy Y 1=影响因素:在总压不大的情况下,溶解度只与温度和物质气相分压有关。
注意定义,溶解度是用于解释物质平衡状态的物理量。
分析总结:吸收剂、温度T、P 一定时,不同物质的溶解度不同。
温度、溶液的浓度一定时,溶液上方分压越大的物质越难溶。
对于同一种气体,分压一定时,温度T越高,溶解度越小。
温度T一定时,分压P越大,溶解度越大。
加压和降温对吸收操作有利。
二、亨利定律引入下的气液相物理量平衡关系总的来说,亨利定律表征的是平衡状态下,某一组分气相分压(P*)与液相该组分组成的关系。
1、当气相组成用P*表示,由于液相组成的表达形式可以为X摩尔分率、c摩尔浓度,有P*=Ex,P*=c/H注意E、H的意义单位E—亨利常数,单位与压强单位一致。
温度T上升,E值增大;在同一溶剂中,E值越大的气体越难溶。
H—溶解度系数,单位:kmol/m3·Pa或kmol/m3·atm。
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。