气体吸收概述.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,气体吸收概述,&,相平衡原理,Introduction of Gas Adsorption&,Gas-Liquid,Equlibrium,气体吸收,主 要 内 容,一.,气体吸收概述,1.,一般介绍,2.,吸收过程,二.,气液相平衡原理,1.,相律,2.,气液相平衡关系,3.,吸收剂的选择,作业：,习题34-1,；,34-5,三.,例题,一.,气体吸收概述,1.,一般介绍,吸收过程在化工生产、环境保护中的应用。,2.,吸收过程,a.,气液接触方式：逐级接触、连续微分接触,b.,吸收操作流程：并流、逆流,c.吸收过程示例,3.,吸收剂的选择,1,）溶解度大,2,）选择性好,3,）操作温度下的蒸汽压低，不易挥发,4,）粘度低,5,）再生容易,6,）尽可能无毒、不易燃、腐蚀性小、价格低廉,二.,气液相平衡原理,1.,相律,对于气体吸收来说：,C3,：,气体溶质、气体惰性组分、吸收剂,2,：,气相、液相,F3,温度、压力、气相组成,P,A,、,液相组成,c,A,*,2,）一定温度下，气体溶解度随气相分压增加而增大；,3,）稀溶液的溶解度曲线为直线。,2.,气液相平衡关系,a.,溶解度曲线,1,）同样温度、压力下，不同物质的溶解度不同；,加压对吸收过程有利。,随温度的升高，气相浓度增加，液相浓度降低。,b.,亨利定律,稀溶液的溶解度关系可以用,Henry,定律表示：,式中，,实验证明,:,a）,对稀溶液而言，,E,只是温度的函数，温度上升，,E,增加，溶解度下降；,b）,难溶气体的,E,大，易溶气体的,E,小。,c.Henry,定律的其他形式,a)p-c,关系,b)y-x,关系,H,称为溶解度系数，,kmol/(m,3,Pa),m,为相平衡常数，无量纲,c)Y-X,关系,随着吸收过程的进行，气相的总摩尔量下降，液相总摩尔量增加；气相惰性组分和吸收剂的量可以认为不变，因此在吸收计算中一般采用摩尔比。,当,溶液浓度很稀时，分母中的（,1-,m）X,A,项可以忽略，有：,d.,平衡关系式的转换,利用,15,min,自行推导：,EH,Em,。,e.,吸收过程的方向、极限,气液相平衡时，相间净传质为零，据此可以确定吸收过程的方向、极限。,a）,吸收过程的方向：趋向气液平衡,当,y,A,y,A,*（,或,x,A,*,x,A,）,时，即气相溶质浓度大于与液相溶质浓度相平衡的气相溶质浓度时，溶质从气相被液相吸收,为吸收过程,。,相反为解吸过程,。,b）,吸收过程的极限：达到气液相平衡，即,y,A,y,A,*（,或,x,A,*,x,A,）,1.,温度和压力对,Henry,系数的影响,20浓度为0.02(摩尔分率)的稀氨水平衡分压为1.666,kPa,，,氨水上方的总压强为2.02610,5,Pa(绝对)。试求：,氨的,Henry,系数,E,、,H,和,m,各为多少？,若氨水浓度、上方总压与上例相同，而氨水温度升至,50，已知此时氨水上方氨平衡分压为5.838,kPa,，,各,Henry,系数有何变化？,例题：,解：,由,p,e,=,Ex,可得：,E,=,p,e,/,x,=1.666/0.02=83.3kPa,取1,kmol,氨水为基准，其中含,0.98,kmol,水和,0.02,kmol,氨，,总摩尔体积为：,氨水的总摩尔浓度为:,氨的摩尔浓度,c,=,c,M,x,由,p,e,=,c/H,可得,：,H,=0.667,kmol,/,kN,.m,气相中氨的摩尔分率为：,或,若氨水浓度、上方总压与上例相同，而氨水温度升至,50，已知此时氨水上方氨平衡分压为5.838,kPa,，,各,Henry,系数有何变化？,根据定义可得：,Henry,系数,E,、,H,只取决于温度，而相平衡常数,m,还与总,压强有关。因此，当提到,m,时，必须指明系统的总压强,由气液相平衡关系和物料衡算关系联立求解，可求出,CO,2,在水中的极限浓度和剩余气体总压。,2.CO,2,在水中极限浓度及剩余气体压强,在常压(101.3,kPa,),和25,下，1,m,3,CO,2,-,空气混合气体(,CO,2,体,积分率为20%)与1,m,3,清水在,2,m,3,的密闭容器中接触传质。,假设空气不溶于水中，试求,CO,2,在水中的极限浓度,(摩尔分,率)及剩余气体的总压,。,已知操作条件下气液平衡关系服从,Henry,定律，,Henry,系数,E,=1.66210,5,kPa。,解：,气液平衡方程：,p,*=1.66210,5,x,物料衡算：,气相中失去的,CO,2,为：,液相中获得,CO,2,为：,则,0.00818-0.0000404,p,*=55.56,x,联立、，可得：,x,=6.6710,-5,(,即为,CO,2,在水中极限浓度),p,*=11.1kPa,剩余气体总压为：,p,余,=0.8,P+,p,*=0.8101.33+11.1=92.16kPa,讨论：,p,=,p,-,p,*=0.2101.33-0=20.3,kPa,随吸收过程进行，推动力减小，直至平衡时，液相达到最,大浓度，此时推动力为零。,气液开始接触时，吸收推动力最大，为：,本 节 小 结,1.,了解吸收过程的一般流程。,2.,掌握相平衡的几种不同表达式及其相互转化。,3.,掌握吸收过程的方向和极限。,