4.2.氣液相平衡

1、第二節(jié)第二節(jié) 氣液相平衡氣液相平衡一、溶解度一、溶解度平衡狀態(tài)：平衡狀態(tài)： 在一定壓力和溫度下，使一定量的吸收劑與混合氣體在一定壓力和溫度下，使一定量的吸收劑與混合氣體充分接觸，氣相中的溶質(zhì)便向液相溶劑中轉(zhuǎn)移，經(jīng)長時(shí)充分接觸，氣相中的溶質(zhì)便向液相溶劑中轉(zhuǎn)移，經(jīng)長時(shí)間充分接觸之后，液相中溶質(zhì)組分的濃度不再增加，此間充分接觸之后，液相中溶質(zhì)組分的濃度不再增加，此時(shí)，氣液兩相達(dá)到平衡，此狀態(tài)為平衡狀態(tài)。時(shí)，氣液兩相達(dá)到平衡，此狀態(tài)為平衡狀態(tài)。飽和濃度：飽和濃度： 氣液平衡時(shí)，溶質(zhì)在液相中的濃度（溶解度）。氣液平衡時(shí)，溶質(zhì)在液相中的濃度（溶解度）。平衡分壓：平衡分壓： 氣液平衡時(shí)，氣相中溶質(zhì)的分壓。氣

2、液平衡時(shí)，氣相中溶質(zhì)的分壓。（一）平衡分壓與溶解度的關(guān)系（一）平衡分壓與溶解度的關(guān)系結(jié)論：結(jié)論：SOSO2 2在水中的平衡在水中的平衡溶解度隨氣相中溶解度隨氣相中SOSO2 2的分壓增大而的分壓增大而增大，隨溫度的減增大，隨溫度的減小而增大。小而增大。（二）不同氣體在同一吸收劑中的溶解度（二）不同氣體在同一吸收劑中的溶解度易溶氣體：易溶氣體： 溶解度大溶解度大( (溶劑為水溶劑為水) )的氣體，如的氣體，如NHNH3 3、HCLHCL等等難溶氣體：難溶氣體： 溶解度小溶解度小(溶劑為水溶劑為水)的氣體，如的氣體，如O O2 2、H H2 2等等結(jié)論：結(jié)論：要得到一定濃度的溶液，要得到一定濃度的

3、溶液，易溶氣體所需分壓低，難易溶氣體所需分壓低，難溶 氣 體 所 需 分 壓 高 ，溶 氣 體 所 需 分 壓 高 ，P PO2O2PPCO2CO2PPSO2SO2PPNH3NH3，溶解程，溶解程度度NHNH3 3SOSO2 2CO2OCO2O2 2（三）總壓對溶解度的影響（三）總壓對溶解度的影響（1 1）當(dāng)總）當(dāng)總p p、氣相中溶質(zhì)、氣相中溶質(zhì)y y 一定時(shí)，吸收溫度下降，溶解度一定時(shí)，吸收溫度下降，溶解度大幅度提高，吸收劑常常經(jīng)冷卻后進(jìn)入吸收塔。大幅度提高，吸收劑常常經(jīng)冷卻后進(jìn)入吸收塔。（2 2）在一定的溫度下，氣相中溶質(zhì)組成）在一定的溫度下，氣相中溶質(zhì)組成y y 不變，當(dāng)總壓不變，當(dāng)總壓

4、p p 增加時(shí)，在同一溶劑中溶質(zhì)的溶解度增加時(shí)，在同一溶劑中溶質(zhì)的溶解度x x 隨之增加，這將有利隨之增加，這將有利于吸收，故吸收操作通常在加壓條件下進(jìn)行。于吸收，故吸收操作通常在加壓條件下進(jìn)行。結(jié)論：結(jié)論：1. 加壓和降溫有利于吸收操作過程。加壓和降溫有利于吸收操作過程。2. 減壓和升溫則有利于解吸操作過程。減壓和升溫則有利于解吸操作過程。二、亨利定律二、亨利定律（1 1）亨利定律內(nèi)容）亨利定律內(nèi)容 總壓不高時(shí)，在一定溫度下，稀溶液總壓不高時(shí)，在一定溫度下，稀溶液上方氣相中溶質(zhì)的平衡分壓與溶質(zhì)在液相上方氣相中溶質(zhì)的平衡分壓與溶質(zhì)在液相中的摩爾分率成正比，其比例系數(shù)為亨利中的摩爾分率成正比，其

5、比例系數(shù)為亨利系數(shù)。系數(shù)。 Exp *A討論： E的影響因素：溶質(zhì)、溶劑、T 物系一定， ET 在一定的氣相平衡分壓下，E，x，溶解度，難溶氣體。E，x，溶解度，易溶氣體。 溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓，kPa；x 溶質(zhì)在液相中的摩爾分率； E 亨利常數(shù)，單位同壓強(qiáng)單位。Exp *A*Ap1 1）HcpA*A（2 2）亨利定律其它表示方式）亨利定律其它表示方式H 溶解度系數(shù)，kmol溶質(zhì)/（kPa m3溶液） cA 溶液中溶質(zhì)的濃度，kmol溶質(zhì)/m3溶液； H 的討論：1.H，cA，易溶氣體 2.P 對 H 影響較小 HT 3.溫度對H的影響：kmolkgMmkgMckmolkgMmkgMcss/

6、,/,/3SS3溶劑的摩爾質(zhì)量溶劑的密度，對于稀溶液溶液的平均摩爾質(zhì)量溶液的密度，SSEMHH 與E 的關(guān)系： xHcccHcpA*AEcH m m的討論：的討論：在一定的氣相平衡摩爾分?jǐn)?shù)下， m，x，溶解度，難溶氣體。 m，x，溶解度，易溶氣體。 mT mp2 2）mxy *y y* *溶質(zhì)在氣相中的平衡摩爾分?jǐn)?shù)；溶質(zhì)在氣相中的平衡摩爾分?jǐn)?shù)； m m 相平衡常數(shù)，無因次。相平衡常數(shù)，無因次。M M 與與 E E的關(guān)系：的關(guān)系：總壓。ppEmmxxpEyExpyp*AmXY*3 3）mXYXXmmXYmxyYYyXXxxxXyyY*)1 (1*)*(1,111很小時(shí)，可表示為：當(dāng)液相組成帶入的

7、量（摩爾數(shù)）液相中惰性氣體的物質(zhì)（摩爾數(shù)）液相中溶質(zhì)的物質(zhì)的量的量（摩爾數(shù)）氣相中惰性氣體的物質(zhì)（摩爾數(shù)）氣相中溶質(zhì)的物質(zhì)的量摩爾比的定義：。溶劑的摩爾質(zhì)量，；溶劑的密度，；溶液溶質(zhì)溶解度系數(shù)，；總壓，；亨利系數(shù)，汽液相平衡常數(shù)；式中：之間的關(guān)系：及、kmolkgMmkgmkPakmolHkPapkPaEmHMmpEmHEssss/)/(33三、汽液相平衡在吸收中的應(yīng)用三、汽液相平衡在吸收中的應(yīng)用（一）溶質(zhì)的傳質(zhì)方向與傳質(zhì)推動力（一）溶質(zhì)的傳質(zhì)方向與傳質(zhì)推動力吸收解吸（二）吸收塔的吸收液及尾氣的極限濃度（二）吸收塔的吸收液及尾氣的極限濃度1.1.吸收液的最大組成吸收液的最大組成吸收塔很高、吸收

8、劑用量很小時(shí)，最大組成吸收塔很高、吸收劑用量很小時(shí)，最大組成 為塔底混合氣入口組成為塔底混合氣入口組成y y1 1的平衡液相組成的平衡液相組成 ，即，即max1xmax1xmyxx/1*1max1*1xG，y2G，y1L，x2L，x12.2.吸收尾氣的最小組成吸收尾氣的最小組成吸收塔很高、吸收劑用量很大時(shí)，最小極限組吸收塔很高、吸收劑用量很大時(shí)，最小極限組成成 為吸收劑入口組成為吸收劑入口組成x x2 2的平衡氣相組成的平衡氣相組成, ,即即min2y2*2min2mxyy*2ymin2yG，y2G，y1L，x2L，x1【例】【例】在溫度在溫度2020、總壓、總壓0.1MPa0.1MPa下，含有下，含有C