氣液相平衡分析

1、解決方案示范文本 | Excellent Model Text 資料編碼：CYKJ-FW-360編號：_氣液相平衡分析審核：_時間：_單位：_氣液相平衡分析用戶指南：該解決方案資料適用于為完成某項目而進行的活動或努力工作過程的方案制定，通過完善工作思路，在正常運行中起到指導(dǎo)作用，包括確定問題目標和影響范圍、分析問題并提出解決方案和建議、成本計劃和可行性分析、實施和跟進?？赏ㄟ^修改使用，也可以直接沿用本模板進行快速編輯。在吸收操作中，氣體總量和溶液總量都隨吸收的進行而改變，但惰性氣體和吸收劑的量則始終保持不變，因此，常采用物質(zhì)的量比表示相的組成，以簡化吸收過程的計算。物質(zhì)的量比是指混合物中一組分

2、物質(zhì)的量與另一組分物質(zhì)的量的比值，用X或y表示。吸收液中吸收質(zhì)A對吸收劑S的物質(zhì)的量比(摩爾比)可以表示為XAnAns (111)物質(zhì)的量比與摩爾分數(shù)的換算關(guān)系為XA工A(1一XA) (112)式中  XA吸收液中組分A對組分S的物質(zhì)的量比；nA，ns組分A與S的物質(zhì)的量，kmol；XA吸收液中組分A的摩爾分數(shù)。混合氣體中吸收質(zhì)A對惰性組分月的物質(zhì)的量比可以表示為 式中  YA混合氣中組分A對組分B的物質(zhì)的量比；nA，nR組分A與B的物質(zhì)的量，kmolyA混合氣中組分A的摩爾分數(shù)。在一定溫度和壓力下，混合氣體與液相接觸時，溶質(zhì)便從氣相向液相轉(zhuǎn)移，而溶于液相內(nèi)的溶質(zhì)

3、又會從溶劑中逸出返回氣相。隨著溶質(zhì)在液相中的濃度逐漸增加，溶質(zhì)返回氣相的量也逐漸增大，當單位時間內(nèi)溶于液相中的溶質(zhì)量與從液相返回氣相的溶質(zhì)量相等時，氣相和液相的量及組成均不再改變，達到動態(tài)平衡。它是吸收過程的極限，它們之間的關(guān)系稱為相平衡關(guān)系。在一定溫度下，當氣相總壓力不高時，稀溶液中溶質(zhì)的平衡濃度和該氣體的平衡分壓的平衡關(guān)系可用亨利定律表示為 對于給定物系，亨利系數(shù)正隨溫度升高而增大。在同一溶劑中，易溶氣體的正值很小，而難溶氣體的正值很大。常見物系的亨利系數(shù)可從附錄中查到。由于氣液兩相組成各可采用不同的表示法，因而亨利定律有不同的表達形式。 對于一定的物系，相平衡常數(shù)與溫

4、度和壓力有關(guān)，溫度越高，m越大；壓力越高，m越小。易溶性氣體的m值小，難溶性氣體的m值大。對于極稀溶液，式(115)可以簡化為 安全控制條件選擇(1)吸收平衡線分析  吸收平衡線是表明吸收中氣液相平衡關(guān)系的圖線。在吸收操作過程中，通常用X-Y圖表示。將Y*與X的關(guān)系繪在X-Y圖上，得通過原點的一條曲線，稱為吸收平衡線，如圖1l2所示。對于極稀溶液，式(116)  所表明的平衡線是一條過圓點的直線，其斜率為m，如圖1l3所示。 (2)溶解度影響  吸收是利用各組分溶解度不同而分離氣體混合物的操作，因此氣體溶解度的大小直接影響吸收操作。對于同一物系

5、，氣體的溶解度與溫度和壓力有關(guān)。溫度升高，氣體的溶解度減小。因此，降低溫度對吸收有利，但由于低于常溫操作時，需要制冷系統(tǒng)，所以，工業(yè)吸收多在常溫下操作。當吸收過程放熱明顯時，應(yīng)該采取冷卻措施。壓力升高，氣體的溶解度增加。因此，增加壓力對吸收有利，但在壓力增高的同時，動力消耗就會隨之增大，對設(shè)備的要求也會隨之提高，而且總壓對吸收的影響相對較弱。所以，工業(yè)吸收多在常壓下操作，除非在常壓下溶解度太小，或工藝本身就是高壓系統(tǒng)，才采用加壓吸收。(3)相平衡關(guān)系判定  當氣體混合物與溶液相接觸時，吸收過程能否發(fā)生，以及過程進行的限度，可由相平衡關(guān)系判定，如圖114所示。當溶質(zhì)在氣相中實際分壓大于

6、溶質(zhì)的平衡分壓時，即P>P*時，發(fā)生吸收過程。從相圖上看，實際狀態(tài)點位于平衡曲線上方。隨著吸收過程的進行，氣相中被吸收組分的含量不斷降低，溶液濃度不斷上升，其平衡分壓也隨著上升，當氣相中溶質(zhì)的實際分壓等于溶質(zhì)的平衡分壓時，吸收達到平衡，吸收速率為零。從相圖上看，實際狀態(tài)點落在平衡曲線上。二氧化碳在氣相中的實際分壓為Ppty1200X0.0560kPa二氧化碳在氣相中的平衡分壓則由亨利定律求取。由于溶液很稀，其摩爾質(zhì)量及密度認為與水相同。查附錄得水在303K時，密度為996kgm3，摩爾質(zhì)量為18kgmol，二氧化碳的摩爾質(zhì)量為44kgkmol。P*Ex1.88X10sX(144)(99618)773kPa由于P*>P，故二氧化碳必由液相傳遞到氣相，進行解吸。 前面的分析表明，當物系的狀態(tài)點處于平衡線