化工原理課件：5-1 氣液相平衡

1、第五章 吸 收氣體吸收的原理 混合氣體中各組分在某液體溶劑中的溶解度不同。5 吸 收氣體吸收的工業(yè)應用 (1)制取某種氣體的液態(tài)產品。 (2)回收混合氣體中所需的組分。 (3)凈化或精制氣體。 (4)工業(yè)廢氣的治理。 5 吸 收吸收設備 吸收塔（填料塔和板式塔） 操作方式并流逆流吸收塔5 吸 收吸收流程吸收與解吸流程含苯煤氣脫苯煤氣洗油苯水過熱蒸汽加熱器冷卻器5 吸 收吸收過程的分類 5 吸 收(1) 物理吸收與化學吸收 (2) 單組分吸收與多組分吸收 (3) 非等溫吸收與等溫吸收 (4) 低濃度吸收與高濃度吸收 本章討論單組分低濃度的等溫物理吸收過程，對于其它條件下的吸收過程，可參考有關書籍

2、。 吸收劑的選擇 吸收劑對溶質應具有較大的溶解度；吸收劑對溶質應具有良好的選擇性；混合氣中溶質的濃度不同，應選用不同的吸收劑；溶劑的揮發(fā)度要小，以減少吸收過程中的揮發(fā)損失；若吸收液不是產品，其中的吸收劑應容易解吸而再生，循環(huán)使用；吸收劑的黏度要小，有利于氣液兩相接觸良好，提高傳質速率；吸收劑應具有化學穩(wěn)定性、不易燃、無腐蝕性、無毒、易得、價廉等特點。5 吸 收教學內容5 吸 收(1) 吸收過程的氣液相平衡(2) 吸收過程的傳質機理和速率方程(3) 吸收塔的計算（物料衡算、吸收劑用量、 填料層高度、塔徑）(4) 填料塔的結構與性能（了解）5.1 氣液相平衡平衡溶解度亨利定律氣液相平衡在吸收中的應

3、用主要內容：5.1.1 平衡溶解度平衡分壓氣液兩相平衡時，氣相中溶質的分壓。（飽和分壓）溶解度氣液兩相平衡時，液相中溶質的濃度。表示一定條件下吸收過程可能達到的極限程度。（溶質在液相中的平衡溶解度，飽和濃度）液體氣體溶質A溶解溶質A揮發(fā)相界面對同一溶質，在相同的溫度下，溶解度隨氣相分壓的升高而增大。 在同一溶劑中，相同的溫度和溶質分壓下，不同氣體的溶解度差別很大。 對同一溶質，在相同的氣相分壓下，溶解度隨溫度的升高而減小。 由溶解度曲線所顯示的規(guī)律性可看出，加壓和降溫有利于吸收操作。反之，減壓和升溫則有利于解吸操作。5.1.1 平衡溶解度5.1.2 亨利定律 當總壓不高時，在一定溫度下，稀溶液

4、上方氣相中溶質的平衡分壓與液相中溶質的摩爾分數(shù)成正比。其表達式為 式中 為亨利系數(shù)，單位：kPa。其值隨物系而變化，易溶氣體的值較小，難溶氣體的值較大。對一定的物系，溫度升高，其值增大。亨利定律：亨利定律的其他不同表達形式 關系 式中 液相中溶質的濃度，kmol溶質/m3溶液 溶解度系數(shù)，kmol溶質/(kPam3溶液) 溶解度系數(shù)H可視為一定溫度下溶質氣體分壓為1kPa時液相的平衡濃度。故H越大，液相的平衡溶解度越大。H隨溫度升高而減小。 5.1.2 亨利定律 關系 式中 溶質在氣相中的平衡摩爾分數(shù)； 相平衡常數(shù)。 在一定的氣相平衡摩爾分數(shù)下，m值越小，液相中溶質的摩爾分數(shù)越大，即溶質的溶解

5、度大。故易溶氣體的m值小，難溶氣體的m值大。 m隨溫度升高而增大。 5.1.2 亨利定律亨利定律的其他不同表達形式 關系 當液相組成 很小時，有5.1.2 亨利定律亨利定律的其他不同表達形式稀溶液 關系 關系5.1.2 亨利定律亨利定律各系數(shù)間的關系 三者的關系5.1.2 亨利定律亨利定律各系數(shù)間的關系 例5-1 總壓為101.325kPa、溫度為20時，1000kg水中溶解15kgNH3，此時溶液上方氣相中NH3的平衡分壓為1.2kPa。試求此時的亨利系數(shù)E、溶解度系數(shù)H、相平衡常數(shù)m及氣相中NH3的組成Y。解：液相中NH3的摩爾分數(shù)5.1.2 亨利定律5.1.3 氣液相平衡在吸收中的應用(

6、1)溶質的傳質方向和傳質推動力5.1.3 氣液相平衡在吸收中的應用(1)溶質的傳質方向和傳質推動力例5-2 在溫度20、總壓0.1MPa下，含有CO20.1（摩爾分數(shù)）的空氣與含有CO20.00002的水溶液接觸，試判斷CO2的傳質方向，并計算傳質推動力。 解：查得CO2水溶液的亨利系數(shù)故相平衡常數(shù)于是所以，CO2由氣相向液相傳遞。傳質推動力5.1.3 氣液相平衡在吸收中的應用(2)吸收塔的吸收液及尾氣的極限濃度 吸收液的最大組成 吸收尾氣的最小組成5.1.3 氣液相平衡在吸收中的應用利用氣液相平衡關系可判斷吸收過程進行的方向。 為吸收過程為解吸過程利用氣液相平衡關系可計算過程的推動力。 以氣相組成表示傳質推動力以液相組成表示傳質推動力判斷過程進行的極限（平衡）。 5.1.3 氣液相平衡在吸收中的應用5.1 氣液相平衡掌握吸收操作的基本原理；了解吸收操作在化工中的應用；熟悉常見的吸收設備；了解吸收過程的