論吸收過程的相平衡關(guān)系PPT通用課件

1、第一節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系(Gas Liquid Equilibrium)3.1.1 氣液相平衡關(guān)系3.1.2 相平衡關(guān)系在吸收過程中的應(yīng)用氣體在液體中的溶解度溶解度曲線：在一定溫度、壓力下，平衡時溶質(zhì)在氣相和液相中的濃度的關(guān)系曲線。溶解度/g(NH3)/1000g(H2O)1000500020406080100120pNH3/kPa50 oC40 oC30 oC20 oC10 oC0 oC120溶解度/g(SO2)/1000g(H2O)250200020406080100pSO2/kPa1501005012050 oC40 oC30 oC20 oC10 oC0 oC在相同條件下，NH3 在

2、水中的溶解度較 SO2 大得多。用水作吸收劑時，稱 NH3 為易溶氣體，SO2為中等溶解氣體，溶解度更小的氣體則為難溶氣體(如O2 在 30 和溶質(zhì)的分壓為 40kPa 的條件下，1kg 水中溶解的質(zhì)量僅為 0.014g)。 討論：（2）溫度和y一定，總壓增加，在同一溶劑中，溶質(zhì)的溶解度x 隨之增加，有利于吸收 。（1）p、y一定，溫度下降，在同一溶劑中，溶質(zhì)的溶解度x 隨之增加，有利于吸收 。（3）相同的總壓及摩爾分?jǐn)?shù)， cO2 cCO2 cSO2 cNH3 氧氣為難溶氣體，氨氣為易溶氣體亨利定律（Henrys law） 當(dāng)總壓不太高時，一定溫度下的稀溶液的溶解度曲線近似為直線，即溶質(zhì)在液相

3、中的溶解度與其在氣相中的分壓成正比。式中： p* 溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓，kPa； x 溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)； E 亨利系數(shù)，kPa。 亨利定律亨利系數(shù)的值隨物系的特性及溫度而異；物系一定，E 值一般隨溫度的上升而增大；E 值的大小代表了氣體在該溶劑中溶解的難易程度；在同一溶劑中，難溶氣體 E 值很大，易溶氣體 E 值很??；E 的單位與氣相分壓的壓強(qiáng)單位一致。討論：1）E 的影響因素：溶質(zhì)、溶劑、T。 物系一定，2）E 大，溶解度小，難溶氣體 E 小，溶解度大，易溶氣體3）對于理想溶液，E即為該溫度下的飽和蒸汽壓 5）E 的來源：實(shí)驗(yàn)測得；查手冊4）E 值的計(jì)算：在恒定的溫度下，對指定物系測

4、得一系列x及P*,計(jì)算（一）組成表示法 1、質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)：在混合物中某組分的質(zhì)量占混合物總 質(zhì)量的分?jǐn)?shù)。摩爾分?jǐn)?shù)：在混合物中某組分的摩爾數(shù)占混合 物總摩爾數(shù)的分?jǐn)?shù)。2. 亨利定律其他形式氣相：液相：質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系：2、質(zhì)量比與摩爾比質(zhì)量比：混合物中某組分A的質(zhì)量與惰性組分B （不參加傳質(zhì)的組分）的質(zhì)量之比。摩爾比：混合物中某組分的摩爾數(shù)與惰性組分摩 爾數(shù)之比。氣相：液相：質(zhì)量分?jǐn)?shù)與質(zhì)量比的關(guān)系：摩爾分?jǐn)?shù)與摩爾比的關(guān)系：c混合物在液相中的總摩爾濃度，kmol/m3；混合物液相的密度，kg/m3。4、氣體總壓與理想氣體中組分的分壓總壓與某組分分壓之間的關(guān)系:摩爾比與分壓之間

5、的關(guān)系:摩爾濃度與分壓之間的關(guān)系:pA=PyAH溶解度系數(shù)， kmol/（m3kPa） cA摩爾濃度，kmol/m3； （二） 亨利定律其他形式根據(jù)組分組成的表示方法不同，亨利定律又可以表示成如下的形式：H 與E 的關(guān)系： H 的討論：1）H 大，溶解度大，易溶氣體。 2）p 對H 影響小。 3）（2） m相平衡常數(shù)，無因次。m與E 的關(guān)系 ：m 的討論：1）m 大，溶解度小，難溶氣體。 2）在低濃度氣體吸收計(jì)算中，通常采用基準(zhǔn)不變的比摩爾分?jǐn)?shù) Y（ 或 X ）表示組成。 比摩爾分?jǐn)?shù)表示組成的平衡關(guān)系 X 溶質(zhì)在液相中的比摩爾分?jǐn)?shù)；Y * 與X 呈平衡的氣相中溶質(zhì)的比摩爾分?jǐn)?shù)。當(dāng) m 趨近 1

6、 或當(dāng) X 很小時（3） 相對于氣相濃度 y 而言，液相濃度欠飽和(xy*)，溶質(zhì) A 由氣相向液相轉(zhuǎn)移。傳質(zhì)過程的方向 氣、液相濃度(y,x)在平衡線上方(P點(diǎn))：yxoy*=f(x)Pyxy*結(jié)論：若系統(tǒng)氣、液相濃度(y,x)在平衡線上方，則體系將發(fā)生從氣相到液相的傳質(zhì)，即吸收過程。x*釋放溶質(zhì)吸收溶質(zhì)3.1.2 相平衡關(guān)系在吸收過程中的應(yīng)用相對于氣相濃度而言實(shí)際液相濃度過飽和(xx*)，故液相有釋放溶質(zhì) A 的能力。相對于液相濃度 x 而言氣相濃度為欠飽和(yy*)，溶質(zhì) A 由液相向氣相轉(zhuǎn)移。傳質(zhì)過程的方向氣、液相濃度(y,x)在平衡線下方(Q點(diǎn))：yxoy*=f(x)Qyxy*結(jié)論：

7、若系統(tǒng)氣、液相濃度(y,x)在平衡線下方，則體系將發(fā)生從液相到氣相的傳質(zhì)，即解吸過程。x*釋放溶質(zhì)吸收溶質(zhì)相對于氣相濃度而言液相濃度為平衡濃度(x=x*)，故液相不釋放或吸收溶質(zhì) A。相對于液相濃度 x 而言氣相濃度為平衡濃度(y=y*)，溶質(zhì) A 不發(fā)生轉(zhuǎn)移。傳質(zhì)過程的方向氣、液相濃度(y,x)處于平衡線上(R點(diǎn))：yxoy*=f(x)Ryxy*結(jié)論：若系統(tǒng)氣、液相濃度(y,x)處于平衡線上，則體系從宏觀上講將不會發(fā)生相際間的傳質(zhì)，即系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。x*傳質(zhì)過程的限度 對吸收而言：若保持液相濃度 x 不變，氣相濃度 y 最低只能降到與之相平衡的濃度 y*，即 ymin=y*=mx；若保持氣相濃度 y 不變，則液相濃度 x 最高也只能升高到與氣相濃度 y 相平衡的濃度 x*，即 xmax=x*=y/m。yxoy*=f(x)Pyxy*x*傳質(zhì)過程的限度 對解吸而言：若保持液相濃度 x 不變，氣相濃度 y 最高只能升到與之相平衡的濃度 y*，即 ymax=y*；若保持氣相濃度 y 不變，則液相濃度 x 最高也只能降到與氣相濃度 y 相平衡的濃度 x*，即 xmin=x*。yxoy*=f(x)Qyxy*x*傳質(zhì)推動力的表示方法可以不同，但效果一樣。 (x*-x)：以液相摩爾分?jǐn)?shù)差表示的傳質(zhì)推動力。 對吸收過程：(y-y*)：以氣相摩爾分?jǐn)?shù)差表示的傳質(zhì)推動