化工原理81气体的吸收-1课件

1第八章气体吸收§8.1吸收原理教学目的：课型：重点：了解吸收操作的基本过程、吸收的类型以及选择吸收剂的基本原则。掌握气液相平衡的基本原理，以及亨利定律吸收的类型及吸收剂的选择亨利定律及其适用条件理论2二氧化碳分子量的测定在CO2气体生成过程中有硫化氢、酸雾、水汽产生38.1吸收(absorption)＆吸收:利用气体混合物中各组分在吸收剂中的溶解度不同来分离气体混合物的操作。属于典型的传质过程(masstransferprocess)4吸收操作系统＆气相(gasphase)液相(liquidphase)吸收剂S(absorbent)可溶性组分A(solute)惰性组分B(inertconstituents)AA吸收解吸A相界(phaseboundary)5吸收的应用制取成品:如用水吸收甲醛蒸汽可以制取医用商品福尔马林；用硫酸吸收三氧化硫以制取浓硫酸等。从气体中回收有用的组分：如用洗油从炼焦炉气中回收苯；用水回收合成氨厂放空气体中的氨气等。吸收气体中的有害物质，保护环境：如硫酸厂用吸收除去废气中的二氧化硫；过磷酸钙厂用吸收除去废气中含氟气体等。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。6吸收的类型物理吸收(physicalabsorption)：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，吸收质在溶液中是游离的或结合得很弱。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(dissolvability)。物理化学过程外界条件的影响：压强加压有利于吸收温度降低温度可以增大吸收质的溶解度，但吸收质分子的扩散速率减慢。reversibleprocess吸收速率取决于吸收质从气相主体传递进入液相主体的扩散速率(diffusionrate)。7化学吸收(chemicalabsorption)：吸收质和吸收剂之间发生显著的化学反应。吸收的类型吸收的平衡取决于当时条件下吸收反应的化学平衡吸收的速率取决于吸收质的扩散速率或化学反应的反应速率。常伴有较大的热效应如果吸收反应不可逆，解吸就不能发生化学吸收的推动力比较大8混合气体中只有一个组分进入液相多组分吸收：混合气体中有两个或多个组分进入液相单组分吸收：吸收时气液相温度不发生明显变化非等温吸收：吸收时气液相温度发生明显变化等温吸收：吸收质在气液两相中摩尔分数均小于0.1高浓度吸收：吸收质在气相中浓度大(0.1)，且被吸收的数量多低浓度吸收：吸收的类型9吸收剂的选择吸收操作的关键吸收剂应有良好的选择性；当吸收剂需要回收或要求吸收剂不污染被吸收的气体时，其蒸气压应尽量低；尽可能选用无毒、难燃、腐蚀性小的吸收剂；吸收剂的粘度要较低，便于输送和有利于气液接触；化学性质稳定，以免变质和在过程中析出污垢，影响操作；价廉易得，容易再生或再次利用；操作或处理过程中不污染环境；10吸收操作的条件吸收剂吸收液填料气体混合物尾气采用连续操作，以有利于稳定生产和调节控制操作条件。气液间逆流吸收，以有利于吸收完全并获得较大的吸收推动力。增大气液两相接触面积。增大相际的湍动程度，降低传质阻力。＆＆＆＆提高吸收速率，应采取以下操作方式：11吸收的相平衡(phaseequilibrium)气相液相SABAA吸收解吸A相平衡？？12亨利定律（Henry’slaw）在一定温度下，对于稀溶液，当气液两相达到平衡时，吸收质在液相中的浓度与它在气相中的分压成正比。用吸收质在溶液中的摩尔分数x表示：Exp**p——平衡时吸收质在气相中的平衡分压，pax——平衡溶液中吸收质的摩尔分率E——亨利系数(Henry’sconstant)，与p单位一致，其值随温度升高而升高。13亨利定律用溶液中吸收质的物质的量浓度c（mol.L-1）表示:cHp1*H——溶解度系数，kmol.m-3.pa-1，其值随温度升高而降低。HxMMxEs1)1(对稀溶液(x≌0)：c=c0x=xMrHxMMxEs1)1(xHMEs1s14亨利定律用吸收质在两相中的摩尔分数表示：根据道尔顿分压定律y=p*/p，则亨利定律为mxxPEppy/*y——平衡条件下气相中吸收质的摩尔分数P——混合气的总压，pam——相平衡系数15摩尔分数：sAAmolmolxll)()(溶液的物质的量量液相中吸收质的物质的BAAmolmolygg)()(混合气的物质的量量气相中吸收质的物质的不变摩尔比(molarratio)摩尔比：SAXlBAYgyyY1xxX116用摩尔比表示的相平衡关系XmmXY)1(1mXY用摩尔比表示亨利定律：对稀溶液，X值较小，上式简化为：NOTE：亨利定律只适用于稀溶液，如常压下难溶或少溶气体的吸收。17亨利定律（Henry’slaw）用吸收质在溶液中的摩尔分数x表示：*pEx用溶液中吸收质的物质的量浓度c（mol.L-1）表示:1*pcH用摩尔比（或分数）表示亨利定律：mXY在一定温度下，对于稀溶液，当气液两相达到平衡时，吸收质在液相中的浓度与它在气相中的分压成正比。mxy或18相平衡关系在吸收过程中的应用1．判断过程进行的方向:讨论:例含NH310%(摩尔分数)的气体与含NH35%液体接触，平衡关系为yA*=0.94ｘＡ，问NH3被吸收还是被解吸？发生吸收过程的充分必要条件是：yy*或xx*19塔无限高、溶剂量很小的情况下，；myxx*max,1112．指明过程进行的极限:2*2min2,mxyy02x0min,2y无限高的塔内，大量的吸收剂和较小气体流量，当时，，理论上实现气相溶质的全部吸收。x1y1y2x220pA－p*A为以气相分压差表示的吸收过程推动力；c*A－cA为以液相摩尔浓度差表示的吸收过程推动力。*yyxx*3．确定过程的推动力为以气相中溶质摩尔分率差表示吸收过程的推动力；为以液相中溶质的摩尔分率差表示吸收过程的推动力；21练习：CO2的分压为5.07104Pa的混合气分别与CO2浓度为0.01kmolm-3的水溶液和浓度为0.05kmolm-3的水溶液接触，系统温度均为20C，平衡关系为：pA*=1.62105xA(kPa)试求:1、判断传质的方向；2、上述两种情况下的推动力pA和CA。22气体在液体中的溶解度√溶解度很小——亨利常数E的值很大（E≌1×109pa），如用水吸收氢、氧、一氧化碳等很难得到高浓度的溶液。√√溶解度中等——亨利系数E值在1×107pa的数量级，如二氧化碳、氯和硫化氢等。溶解度很大——这类气体组分的E值不大，如氨和氯化氢等。根据气液平衡关系：p*=Ex