1、王紅芳2022-3-23化工原理多媒體課件化工原理多媒體課件中原工學院中原工學院材料與化工學院材料與化工學院版權所有：中原工學院材料與化工學院應用化學教研室Copyright 2007 Zhongyuan University of Technology. All rights reserved.王紅芳2022-3-23王紅芳2022-3-23利利用用氣氣體體混混合合物物中中各各組組分分在在液液體體溶溶劑劑中中溶溶解解度度的的差差異異來來分分離離氣氣體體混混合合物物的的操操作作稱稱為為吸吸收收。第八章第八章 氣體吸收氣體吸收 8.1 概述概述 一、什么是吸收？一、什么是吸收？ A A+B S

2、（氣體）（氣體） （液體）（液體）王紅芳2022-3-23 8.1 概述概述二吸收的應用二吸收的應用王紅芳2022-3-23 多組分吸收多組分吸收單組分吸收單組分吸收非等溫吸收非等溫吸收等溫吸收等溫吸收化學吸收化學吸收物理吸收物理吸收三吸收分類三吸收分類 8.1 概述概述王紅芳2022-3-23 填料塔填料塔板式塔板式塔 吸收劑吸收劑 吸收尾氣吸收尾氣 吸吸 收收 塔塔 混合氣混合氣 吸收液吸收液 逆流吸收操作示意圖逆流吸收操作示意圖 氣體氣體溶劑溶劑 1 n 被吸收氣體被吸收氣體 板式塔板式塔 氣體氣體溶劑溶劑 填料填料 被吸收氣體被吸收氣體 填料塔填料塔四吸收設備、流程四吸收設備、流程 8

3、.1 概述概述1 1、吸收設備、吸收設備-塔設備塔設備 王紅芳2022-3-23（2）多多塔塔吸吸收收流流程程 （a）氣、液串聯（逆流）（b）氣體串聯、液體并聯（逆流） 多多塔塔吸吸收收流流程程2吸收流程吸收流程 8.1 概述概述王紅芳2022-3-23 吸收劑再循環流程吸收劑再循環流程 吸吸 解解 收收 吸吸 塔塔 塔塔 吸收吸收-解吸流程解吸流程（3）吸收劑在吸收塔內再循環流程）吸收劑在吸收塔內再循環流程（4）吸收）吸收-解吸流程解吸流程 8.1 概述概述王紅芳2022-3-23 8.1 概概 述述五吸收劑的選擇五吸收劑的選擇1溶解度溶解度 對溶質組分有較大的溶解度。對溶質組分有較大的溶解

4、度。2選擇性選擇性 對溶質組分有良好的選擇性。對溶質組分有良好的選擇性。 即對其它組分基本不吸收或吸收甚微。即對其它組分基本不吸收或吸收甚微。3揮發性揮發性 應不易揮發。應不易揮發。4粘性粘性粘度要低。粘度要低。5其它其它 無毒、無腐蝕性、不易燃燒、不發泡、無毒、無腐蝕性、不易燃燒、不發泡、 價廉易得，并具有化學穩定性等要求。價廉易得，并具有化學穩定性等要求。 A A+B S （氣體）（氣體） （液體）（液體）王紅芳2022-3-23 A A+B S （氣體）（氣體） （液體）（液體）根據相律可知，根據相律可知， 相平衡時相平衡時 自由度數自由度數2 CF 3223 所所有有獨獨立立變變量量：

5、溫溫度度、總總壓壓、氣氣相相組組成成、溶溶解解度度等等 AApPTfC, 在在幾幾個個大大氣氣壓壓以以內內、溫溫度度一一定定條條件件下下， AApfC 或或 AACgp 8.2 吸收過程的相平衡關系吸收過程的相平衡關系 一氣體的溶解度一氣體的溶解度 AC氣氣液液達達到到相相平平衡衡時時，液液相相中中的的溶溶質質濃濃度度稱稱為為溶溶解解度度 AC( (對雙組分氣體對雙組分氣體) ) 王紅芳2022-3-231.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 pA，atm O 2 CO2 pA=723CA pA=25.5CA SO2 NH3 pA=0.36CA pA=0

6、.0136CA 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10nCA，kmol/m3 O2n=3，CO2n=2，SO2n=1，NH3n=0 幾幾種種氣氣體體在在 20水水中中的的溶溶解解度度曲曲線線 AApfC 或或 AACgp 難溶體系易溶體系溶解度適中體系王紅芳2022-3-23王紅芳2022-3-23王紅芳2022-3-23王紅芳2022-3-23u吸收劑、溫度吸收劑、溫度T、P 一定時，一定時，不同物質的溶不同物質的溶 解度不同。解度不同。u溫度、溶液的濃度一定時，溫度、溶液的濃度一定時，溶液上方分壓越溶液上方分壓越 大的物質越難溶大的物質越難溶。u對于同一種氣體，分壓一定時

7、，對于同一種氣體，分壓一定時，溫度溫度T越高越高 ，溶解度越小，溶解度越小。u對于同一種氣體，溫度對于同一種氣體，溫度T一定時，一定時，分壓分壓P越越 大，溶解度越大大，溶解度越大。u加壓和降溫對吸收操作有利加壓和降溫對吸收操作有利。 王紅芳2022-3-23二、亨利定律二、亨利定律1、亨利定律、亨利定律 Exp * E亨利常數，單位與壓強單位一致亨利常數，單位與壓強單位一致 。 E值取決于物系的特性及溫度；溫度值取決于物系的特性及溫度；溫度T，E 在同一溶劑中，在同一溶劑中，E值越大的氣體越難溶值越大的氣體越難溶。2、亨利定律的其他表示形式、亨利定律的其他表示形式 1）用溶質）用溶質A在溶液

8、中的摩爾濃度和氣相中的分壓在溶液中的摩爾濃度和氣相中的分壓表示的亨利定律表示的亨利定律 王紅芳2022-3-23Hcp *H溶解度系數溶解度系數 ，單位：，單位：kmol/m3Pa或或kmol/m3atm H是溫度的函數，是溫度的函數，T ，H 。易溶氣體易溶氣體H值大，難溶氣體值大，難溶氣體H值小值小。H與與E的關系的關系設溶液的密度為設溶液的密度為 3/kg m，濃度為，濃度為 3/ mkmolC總，則，則 MC總SSAAxMxMM王紅芳2022-3-23對于稀溶液，對于稀溶液， SSMM,ECH總EMss 2) 氣液相中溶質的摩爾分數表示的亨利定律氣液相中溶質的摩爾分數表示的亨利定律mx

9、y *m相平衡常數相平衡常數 ，是溫度和壓強的函數。是溫度和壓強的函數。 T m ，P m 。m值越大，表明氣體的溶解度越小。值越大，表明氣體的溶解度越小。 王紅芳2022-3-23m與與E的關系：的關系： pPy總由分壓定律知由分壓定律知 ：*pyP總xEp*由亨利定律：由亨利定律： EyxP總EmP總即：即：王紅芳2022-3-233）用摩爾比）用摩爾比Y和和X分別表示氣液兩相組成的亨利定律分別表示氣液兩相組成的亨利定律a) 摩爾比定義：摩爾比定義： 液相中溶劑的摩爾數液相中溶質的摩爾數Xxx1數氣相中惰性組分的摩爾氣相中溶質的摩爾數Yyy1YYyXXx1,1由由 ,*得mxy xmxYY

10、11*王紅芳2022-3-23xmmxY)1 (1*當溶液濃度很低時，當溶液濃度很低時，X0， 上式簡化為：上式簡化為：mXY*亨利定律的幾種表達形式也可改寫為亨利定律的幾種表達形式也可改寫為HPcEPx* ,mYXmyx* , 王紅芳2022-3-23例例：在常壓及在常壓及20下，測得氨在水中的平衡數據為：下，測得氨在水中的平衡數據為：0.5gNH3/100gH2O濃度為的稀氨水上方的平衡分壓為濃度為的稀氨水上方的平衡分壓為400Pa，在該濃度范圍下相平衡關系可用亨利定律表，在該濃度范圍下相平衡關系可用亨利定律表示，試求亨利系數示，試求亨利系數E，溶解度系數，溶解度系數H，及相平衡常數，及相

11、平衡常數m。（氨水密度可取為。（氨水密度可取為1000kg/m3） 解：解：由亨利定律表達式知：由亨利定律表達式知：xpE*18/10017/5 . 017/5 . 0 x00527. 0王紅芳2022-3-23亨利系數為亨利系數為 xpE 00527. 0400Pa41059. 7又又 mxy *，而而 Ppy *51001. 140000395. 0相平衡常數相平衡常數 00527. 000395. 0m75. 0Hcp *10001005 . 017/5 . 0c3/293. 0mkmol王紅芳2022-3-23溶解度系數為：溶解度系數為： 400293. 0HPamkmol34/103

12、3. 7或由各系數間的關系求出其它系數或由各系數間的關系求出其它系數 ssEMH181059. 710004Pamkmol34/1032. 7PEm 341033.1011059. 7749. 0王紅芳2022-3-23補充知識補充知識王紅芳2022-3-23相對于氣相濃度相對于氣相濃度 y 而言，而言，液相濃度欠飽和液相濃度欠飽和(xy*)，溶質，溶質 A 由氣相由氣相向液相轉移。向液相轉移。氣液相際傳質過程的方向、限度及推動力氣液相際傳質過程的方向、限度及推動力 氣、液相濃度氣、液相濃度(y,x)在平在平衡線上方衡線上方(P點點)：yxoy*=f(x)Pyxy*結論：結論：若系統氣、液相濃

13、度若系統氣、液相濃度(y,x)在平衡線上方，則體系將在平衡線上方，則體系將發生從氣相到液相的傳質，即吸收過程。發生從氣相到液相的傳質，即吸收過程。x*釋放溶質吸收溶質王紅芳2022-3-23相對于氣相濃度而言相對于氣相濃度而言實際液相濃度過飽和實際液相濃度過飽和(xx*)，故液相有釋放，故液相有釋放溶質溶質 A 的能力。的能力。相對于液相濃度相對于液相濃度 x 而言而言氣 相 濃 度 為 欠 飽 和氣 相 濃 度 為 欠 飽 和(y L2 L1 1 0 u, m/s 填填料料層層的的 pu 關關系系（雙雙對對數數坐坐標標系系） L-噴淋量大大（空塔氣速）（空塔氣速）王紅芳2022-3-232、

14、液泛、液泛埃埃克克特特（Eckert）通通用用關關聯聯圖圖王紅芳2022-3-233、潤濕性能、潤濕性能 液體的噴淋密度液體的噴淋密度 ：單位時間內單位塔截面上噴淋的液體體積。單位時間內單位塔截面上噴淋的液體體積。 潤濕速率潤濕速率 ：在塔的截面上，單位長度的填料周邊上液體的體在塔的截面上，單位長度的填料周邊上液體的體積流量。積流量。 最小噴淋密度與最小潤濕速率的關系：最小噴淋密度與最小潤濕速率的關系： minmin()WtULa王紅芳2022-3-23三、填料塔的附件三、填料塔的附件 1、填料支承裝置、填料支承裝置 王紅芳2022-3-23王紅芳2022-3-232、液體分布裝置、液體分布裝

15、置管式噴淋器管式噴淋器 蓮蓬頭式噴淋器蓮蓬頭式噴淋器 盤式分布器盤式分布器 多孔管式分布器多孔管式分布器 槽式分布器槽式分布器 各種分布器的結構及優缺點各種分布器的結構及優缺點王紅芳2022-3-23王紅芳2022-3-23王紅芳2022-3-233、液體再分布裝置、液體再分布裝置 王紅芳2022-3-234、除沫裝置、除沫裝置 王紅芳2022-3-23王紅芳2022-3-23王紅芳2022-3-23第八章小結第八章小結一概念一概念吸收推動力（總的、氣相側、液相側）、吸收推動力（總的、氣相側、液相側）、吸收阻力（氣相側、液相側、總的）吸收阻力（氣相側、液相側、總的）影響吸收阻力的因素、影響吸收阻力的因素、傳質單