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1、第五章 吸 收气体吸收的原理 混合气体中各组分在某液体溶剂中的溶解度混合气体中各组分在某液体溶剂中的溶解度不同。不同。5 吸 收气体吸收的工业应用 (1)(1)制取某种气体的液态产品。制取某种气体的液态产品。 (2)(2)回收混合气体中所需的组分。回收混合气体中所需的组分。 (3)(3)净化或精制气体。净化或精制气体。 (4)(4)工业废气的治理。工业废气的治理。 5 吸 收吸收设备 吸收塔吸收塔（填料塔和板式塔）（填料塔和板式塔） 操作方式操作方式并流并流逆流逆流吸收塔5 吸 收吸收流程吸收与解吸流程吸收与解吸流程含苯煤气含苯煤气脱苯煤气脱苯煤气洗油洗油苯苯水水过热蒸汽过热蒸汽加加热热器器冷
2、冷却却器器5 吸 收吸收过程的分类 5 吸 收(1) (1) 物理吸收与化学吸收物理吸收与化学吸收 (2) (2) 单组分吸收与多组分吸收单组分吸收与多组分吸收 (3) (3) 非等温吸收与等温吸收非等温吸收与等温吸收 (4) (4) 低浓度吸收与高浓度吸收低浓度吸收与高浓度吸收 本章讨论本章讨论单组分低浓度的等温物理吸收单组分低浓度的等温物理吸收过程，过程，对于其它条件下的吸收过程，可参考有关书籍。对于其它条件下的吸收过程，可参考有关书籍。 吸收剂的选择 (1)(1)吸收剂对溶质应具有较大的溶解度；吸收剂对溶质应具有较大的溶解度；(2)(2)吸收剂对溶质应具有良好的选择性；吸收剂对溶质应具有
3、良好的选择性；(3)(3)混合气中溶质的浓度不同，应选用不同的吸收剂；混合气中溶质的浓度不同，应选用不同的吸收剂；(4)(4)溶剂的挥发度要小，以减少吸收过程中的挥发损失；溶剂的挥发度要小，以减少吸收过程中的挥发损失；(5)(5)若吸收液不是产品，其中的吸收剂应容易解吸而再生，若吸收液不是产品，其中的吸收剂应容易解吸而再生，循环使用；循环使用；(6)(6)吸收剂的黏度要小，有利于气液两相接触良好，提高吸收剂的黏度要小，有利于气液两相接触良好，提高传质速率；传质速率；(7)(7)吸收剂应具有化学稳定性、不易燃、无腐蚀性、无毒、吸收剂应具有化学稳定性、不易燃、无腐蚀性、无毒、易得、价廉等特点。易得
4、、价廉等特点。5 吸 收教学内容5 吸 收(1) (1) 吸收过程的气液相平衡吸收过程的气液相平衡(2) (2) 吸收过程的传质机理和速率方程吸收过程的传质机理和速率方程(3) (3) 吸收塔的计算（物料衡算、吸收剂用量、吸收塔的计算（物料衡算、吸收剂用量、 填料层高度、塔径）填料层高度、塔径）(4) (4) 填料塔的结构与性能（了解）填料塔的结构与性能（了解）5.1 气液相平衡平衡溶解度平衡溶解度亨利定律亨利定律气液相平衡在吸收中的应用气液相平衡在吸收中的应用主要内容：5.1.1 平衡溶解度平衡分压平衡分压气液两相平衡时，气相中溶质的分压。气液两相平衡时，气相中溶质的分压。（饱和分压）（饱和
5、分压）溶解度溶解度气液两相平衡时，液相中溶质的浓度。气液两相平衡时，液相中溶质的浓度。表示一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。表示一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。（溶质在液相中的平衡溶解度，饱和浓度）（溶质在液相中的平衡溶解度，饱和浓度）液体气体溶质A溶解溶质A挥发相界面相界面对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分压的升高而增大。压的升高而增大。 在同一溶剂中，相同的温度和溶质分压下，不同在同一溶剂中，相同的温度和溶质分压下，不同气体的溶解度差别很大。气体的溶解度差别很大。 对同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温对同一溶质，在相同的气相
6、分压下，溶解度随温度的升高而减小。度的升高而减小。 由溶解度曲线所显示的规律性可看出，由溶解度曲线所显示的规律性可看出，加压加压和降温有利于吸收操作和降温有利于吸收操作。反之，减压和升温则有。反之，减压和升温则有利于解吸操作。利于解吸操作。5.1.1 平衡溶解度5.1.2 亨利定律 当总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方当总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方气相中溶质的平衡分压与液相中溶质的摩尔分数气相中溶质的平衡分压与液相中溶质的摩尔分数成正比。其表达式为成正比。其表达式为 式中式中 为亨利系数，单位为亨利系数，单位：kPa。其值随物其值随物系而变化，易溶气体的值较小，难溶气体的值较系而变化
7、，易溶气体的值较小，难溶气体的值较大。对一定的物系，温度升高，其值增大。大。对一定的物系，温度升高，其值增大。亨利定律：亨利定律的其他不同表达形式 关系关系 式中式中 液相中溶质的浓度液相中溶质的浓度，kmol溶质溶质/m3溶液溶液 溶解度系数溶解度系数，kmol溶质溶质/(kPam3溶液溶液) 溶解度系数溶解度系数H可视为一定温度下溶质气体分压为可视为一定温度下溶质气体分压为1kPa时液相的平衡浓度时液相的平衡浓度。故故H越大，液相的平衡溶解越大，液相的平衡溶解度越大。度越大。H随温度升高而减小。随温度升高而减小。 5.1.2 亨利定律 关系关系 式中式中 溶质在气相中的平衡摩尔分数溶质在气
8、相中的平衡摩尔分数； 相平衡常数相平衡常数。 在一定的气相平衡摩尔分数下，在一定的气相平衡摩尔分数下，m值越小，值越小，液相中溶质的摩尔分数越大，即溶质的溶解度大。液相中溶质的摩尔分数越大，即溶质的溶解度大。故故易溶气体的易溶气体的m值小，难溶气体的值小，难溶气体的m值大。值大。 m随随温度升高而增大。温度升高而增大。 5.1.2 亨利定律亨利定律的其他不同表达形式 关系关系 当液相组成当液相组成 很小时很小时，有有5.1.2 亨利定律亨利定律的其他不同表达形式稀溶液 关系 关系5.1.2 亨利定律亨利定律各系数间的关系 三者的关系5.1.2 亨利定律亨利定律各系数间的关系 例5-1 总压为1
9、01.325kPa、温度为20时，1000kg水中溶解15kgNH3，此时溶液上方气相中NH3的平衡分压为1.2kPa。试求此时的亨利系数E、溶解度系数H、相平衡常数m及气相中NH3的组成Y。解：液相中NH3的摩尔分数5.1.2 亨利定律5.1.3 气液相平衡在吸收中的应用(1)溶质的传质方向和传质推动力5.1.3 气液相平衡在吸收中的应用(1)溶质的传质方向和传质推动力例5-2 在温度20、总压0.1MPa下，含有CO20.1（摩尔分数）的空气与含有CO20.00002的水溶液接触，试判断CO2的传质方向，并计算传质推动力。 解：查得CO2水溶液的亨利系数故相平衡常数于是所以，CO2由气相向
10、液相传递。传质推动力5.1.3 气液相平衡在吸收中的应用(2)吸收塔的吸收液及尾气的极限浓度 吸收液的最大组成吸收液的最大组成 吸收尾气的最小组成吸收尾气的最小组成5.1.3 气液相平衡在吸收中的应用利用气液相平衡关系可判断吸收过程进行的方向利用气液相平衡关系可判断吸收过程进行的方向。 为吸收过程为吸收过程为解吸过程为解吸过程利用气液相平衡关系可计算过程的推动力利用气液相平衡关系可计算过程的推动力。 以气相组成表示传质推动力以气相组成表示传质推动力以液相组成表示传质推动力以液相组成表示传质推动力判断过程进行的极限（平衡）判断过程进行的极限（平衡）。 5.1.3 气液相平衡在吸收中的应用5.1 气液相平衡掌握吸收操作的基本原理；掌握吸收操作的基本原理；了解吸收操作在化工中的应用；了解吸收操作在化工中的应用；熟悉常见的吸收设备；熟悉常见的吸收设备；了解吸收过程的分类；了解吸收过程的分类；了解吸收剂的选择原则；了解吸收剂的选择原则；掌握平衡溶解度的概念及影响因素；掌握平衡溶解度的概念及影响因素；掌握亨利定律的不同表达式、各系数的影响因掌握亨利定律的不同表达式、各系数的影响因素及相互间的关系；素及相互间的关系；掌握气液相平衡在吸收中的应用。掌握气液相平衡在吸收中的应用。本节小结本节小结 作业：作业：P231 5-9 5.1 气液相平衡
