《化工原理》課件 章節(jié)5-2吸收過程的氣液相平衡關(guān)系

1、第 5 章 吸 收5.2.1 氣體在液體中的溶解度5.2.2 相平衡關(guān)系在吸收過程中的應(yīng)用 5.2 吸收過程的氣液相平衡關(guān)系2022/8/245.2.1 氣體在液體中的溶解度5.2.1.1 溶解度曲線及影響平衡關(guān)系的主要因素氣體在液相中的溶解度 ：氣體在液體中的飽和濃度 表明一定條件下吸收過程可能達(dá)到的極限程度。 對(duì)于單組分物理吸收，由相律知 2022/8/24在總壓不高，P5atm時(shí) 一定溫度下液相組成是氣相組成的單值函數(shù) 2022/8/242022/8/242022/8/242022/8/24（1）溫度的影響：對(duì)于同一種氣體，分壓一定時(shí)，溫度T越高，溶解度越?。?）總壓的影響：對(duì)于同一種氣

2、體，溫度T一定時(shí)，分壓P越大，溶解度越大（3）氣體溶質(zhì)的影響：吸收劑、溫度T、P 一定時(shí)，不同物質(zhì)的溶解度不同。 （4）溶劑性質(zhì)的影響：同種氣體在不同溶劑中的溶解度截然不同。加壓和降溫對(duì)吸收操作有利。 2022/8/245.2.1.2 亨利定律 E 亨利常數(shù)，單位與壓強(qiáng)單位一致 。 E值取決于物系的特性及溫度；溫度T上升，E值增大； 在同一溶劑中，E值越大的氣體越難溶。2022/8/24H溶解度系數(shù) ，單位：kmol/m3Pa或kmol/m3atm。 H是溫度的函數(shù)，H值隨溫度升高而減小。易溶氣體H值大，難溶氣體H值小。亨利定律的其他表示形式 用溶質(zhì)A在溶液中的摩爾濃度和氣相中的分壓表示的亨利

3、定律 2022/8/24H與E的關(guān)系設(shè)溶液的密度為 ，濃度為 ，則 對(duì)于稀溶液， 2022/8/24 氣液相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)表示的亨利定律m相平衡常數(shù) ，是溫度和壓強(qiáng)的函數(shù)。 溫度升高、總壓下降則m值變大，m值越大，表明氣體的溶解度越小。 2022/8/24m與E的關(guān)系： 由分壓定律知 ：由亨利定律： 即：2022/8/24用摩爾比Y和X分別表示氣液兩相組成的亨利定律a) 摩爾比定義： 由 2022/8/24當(dāng)溶液濃度很低時(shí)，X0， 上式簡(jiǎn)化為：亨利定律的幾種表達(dá)形式也可改寫為2022/8/24例：在常壓及20下，測(cè)得氨在水中的平衡數(shù)據(jù)為：0.5gNH3/100gH2O濃度為的稀氨水上方的平衡

4、分壓為400Pa，在該濃度范圍下相平衡關(guān)系可用亨利定律表示，試求亨利系數(shù)E，溶解度系數(shù)H，及相平衡常數(shù)m。（氨水密度可取為1000kg/m3） 解：由亨利定律表達(dá)式知：2022/8/24亨利系數(shù)為 又 ，而 相平衡常數(shù) 2022/8/24溶解度系數(shù)為： 或由各系數(shù)間的關(guān)系求出其它系數(shù) 2022/8/245.2.2 相平衡關(guān)系在吸收過程中的應(yīng)用 5.2.2.1 判斷過程進(jìn)行的方向 例：在101.3kPa，20下,稀氨水的氣液相平衡關(guān)系為 ：，若含氨0.094摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣和組成 的氨水接觸,確定過程的方向。 解： 用相平衡關(guān)系確定與實(shí)際氣相組成 成平衡的液相組成 2022/8/24將其與實(shí)際組

5、成比較 ： 氣液相接觸時(shí)，氨將從氣相轉(zhuǎn)入液相，發(fā)生吸收過程。或者利用相平衡關(guān)系確定與實(shí)際液相組成成平衡的氣相組成 將其與實(shí)際組成比較： 氨從氣相轉(zhuǎn)入液相，發(fā)生吸收過程。若含氨0.02摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣和 x=0.05的氨水接觸，則 2022/8/24氣液相接觸時(shí)，氨由液相轉(zhuǎn)入氣相，發(fā)生解吸過程。此外，用氣液相平衡曲線圖也可判斷兩相接觸時(shí)的傳質(zhì)方向具體方法：已知相互接觸的氣液相的實(shí)際組成y和x，在x-y坐標(biāo)圖中確定狀態(tài)點(diǎn)，若點(diǎn)在平衡曲線上方，則發(fā)生吸收過程；若點(diǎn)在平衡曲線下方，則發(fā)生解吸過程。 2022/8/24組成為y1的混合氣 增加塔高 減少吸收劑用量 塔底 x1增加 極限 組成為：組成為y1的混合氣增加塔高 增加吸收劑用量 塔頂y2降低極限 組成為：5.2.2.2 明確過程進(jìn)行的極限 所謂過程的極限是指兩相充分接觸后，各相組成變化的最大可能性。 2022/8/245.2.