化工原理--夏清版配套課件(15-16學(xué)時(shí))

1、1 通過(guò)本章學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握吸收的基本概念、吸收過(guò)程的平衡關(guān)系與速率關(guān)系；掌握低濃度氣體體吸收的計(jì)算方法；了解吸收系數(shù)的獲取途徑和解吸過(guò)程的概念與計(jì)算方法。學(xué)習(xí)目的與要求第 2 2 章 吸 收22.1 概述2.1.1 吸收的原理與流程第 2 2 章 吸 收3原料氣AB吸收劑S尾氣B(含微量A)溶液S+A一、氣體吸收的原理吸收塔引入一液相（吸收劑） 各組分在吸收劑中溶解度不同。氣體混合物分離物系形成兩相體系的方法傳質(zhì)原理4二、氣體吸收的流程吸收流程吸收過(guò)程：溶質(zhì)溶解于吸收劑中 氣液兩相逆流操作解吸過(guò)程：溶質(zhì)從溶液中釋放出氣液兩相并流操作氣體吸收過(guò)程在吸收塔內(nèi)進(jìn)行。吸收解吸5具有吸收劑再生的連續(xù)吸收流

2、程62.1 概述2.1.1 吸收的原理與流程2.1.2 吸收的分類(lèi)與應(yīng)用第 2 2 章 吸 收7一、氣體吸收的分類(lèi)氣體吸收按被吸收組分?jǐn)?shù)目按有、無(wú)化學(xué)反應(yīng)按溶質(zhì)濃度的高低 低濃度吸收按溫度有、無(wú)變化 多組分吸收物理吸收化學(xué)吸收高濃度吸收等溫吸收非等溫吸收氣體吸收過(guò)程的分類(lèi)方法8二、氣體吸收的工業(yè)應(yīng)用凈化或精制氣體示例：合成氨工藝中合成氣中的凈化脫碳。示例：用水吸收氯化氫氣體制取鹽酸。 回收混合氣體中所需的組分 示例：用洗油處理焦?fàn)t煤氣以回收苯族烴。 工業(yè)廢氣的治理 示例：廢氣中含有SO2、H2S等有害氣的脫除。 氣體吸收的應(yīng)用場(chǎng)合制取某種氣體的液態(tài)產(chǎn)品92.1 概述2.1.1 吸收的原理與流程

3、2.1.2 吸收的分類(lèi)與應(yīng)用2.1.3 吸收劑的選擇第 2 2 章 吸 收10吸收劑的選擇 溶解度大： 選擇性 黏度低： 其他 吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分的溶解度要大。 好：吸收劑應(yīng)對(duì)溶質(zhì)組分有較大溶解度， 而對(duì)混合氣體中的其他組分溶解度甚微。3蒸汽壓低：吸收劑的蒸汽壓要低，即揮發(fā)度要小。吸收劑在操作溫度下的黏度要低。 ： 無(wú)毒、無(wú)腐蝕、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、價(jià)廉易得，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 吸收劑選擇的原則112.1 概述2.2 氣體吸收的相平衡關(guān)系2.2.1 氣體在液體中的溶解度第 2 2 章 吸 收12一、溶解度曲線 液體 S氣體（AB）A 溶解 A 逸出AA()pf xAx平衡方程達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)氣

4、體在液體中的溶解度氣相平衡分壓液相組成Ap 在一定溫度和壓力下，令某氣體混合物（AB）與液體 S 接觸。ApAx線曲溶解度曲線13 氨在水中的溶解度易溶14二氧化硫在水中的溶解度中等溶解度15氧在水中的溶解度難溶16二、溫度、壓力對(duì)溶解度的影響 加壓和降溫； 對(duì)同一溶質(zhì)，在相同的氣相分壓下，溶解度隨溫度的升高而減小。 對(duì)同一溶質(zhì)，在相同的溫度下，溶解度隨氣相分壓的升高而增大。 減壓和升溫。有利于吸收操作有利于解吸操作溫度的影響壓力的影響注意172.1 概述2.2 氣體吸收的相平衡關(guān)系2.2.1 氣體的溶解度2.2.2 亨利(Henry)定律第 2 2 章 吸 收18一、亨利定律的表達(dá)式 總壓不

5、高、溫度一定時(shí)稀溶液上方氣相溶質(zhì)的平衡分壓與該溶質(zhì)在液相的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。此關(guān)系成為亨利定律，即式中：E亨利系數(shù)，kPa。 溶解度亨利系數(shù)1. p x關(guān)系 iiExp 易溶氣體； 難溶氣體。E 小E 大注意19 若溶質(zhì)在氣、液相中組成分別以分壓p、物質(zhì)的量濃度 c 表示，亨利定律的形式為式中：H溶解度系數(shù)，kmol/(mkN)。溶解度溶解度系數(shù)2. p c關(guān)系 Hcpii 易溶氣體； 難溶氣體。H 大H 小一、亨利定律的表達(dá)式 注意20 若溶質(zhì)在氣、液相中組成分別以摩爾分?jǐn)?shù)y、x表示 ，亨利定律形式為式中：m 相平衡常數(shù)。溶解度相平衡常數(shù)3. y x關(guān)系 iimxy 易溶氣體； 難溶氣體。m

6、小m 大一、亨利定律的表達(dá)式 注意214. Y X關(guān)系 摩爾比定義iiixxX1液相中溶劑的摩爾數(shù)液相中溶質(zhì)的摩爾數(shù)iiiyyY1數(shù)氣相中惰性組分的摩爾氣相中溶質(zhì)的摩爾數(shù)一、亨利定律的表達(dá)式 22iiiXXx1iiiYYy1iiiiXXmYY11由以上定義得整理得對(duì)于低濃度吸收 簡(jiǎn)化得iimXYiiiXmmXY11一、亨利定律的表達(dá)式 23亨利定律表達(dá)式可改寫(xiě)為以下形式：EpxiiiiHpc myxiimYXii一、亨利定律的表達(dá)式 24二、各系數(shù)間的關(guān)系 亨利定律表達(dá)式各系數(shù)間的關(guān)系如下： SHEMpEm S1HpM m溶液密度溶劑 S 的摩爾質(zhì)量EH關(guān)系Em關(guān)系Hm關(guān)系252.1 概述2.2 氣體吸收的相平衡關(guān)系2.2.1 氣體的溶解度2.2.2 亨利定律2.2.3 相平衡關(guān)系在吸收過(guò)程中的應(yīng)用第 2 2 章 吸 收26一、判斷傳質(zhì)進(jìn)行的方向 設(shè)某瞬時(shí)，氣相中溶質(zhì)的實(shí)際組成為y，溶液中溶質(zhì)的實(shí)際組成為x。若傳質(zhì)方向由氣相到液相進(jìn)行吸收過(guò)程若傳質(zhì)方向由液相到氣相進(jìn)行解吸過(guò)程iiyyiixxiiyyiixx27二、確定傳質(zhì)的推動(dòng)力 以氣相濃度差表示的傳質(zhì)推動(dòng)力 以液相濃度差表示的傳質(zhì)推動(dòng)力iiiyyyiiixxx吸收推動(dòng)力示意圖28三、指明傳質(zhì)進(jìn)行的極限對(duì)于逆流吸收塔，塔底液相出