氣體吸收概述

氣體吸收概述第1頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容一.氣體吸收概述1.一般介紹2.吸收過(guò)程二.氣液相平衡原理1.相律2.氣液相平衡關(guān)系3.吸收劑的選擇作業(yè)：習(xí)題34-1；34-5三.例題第2頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一.氣體吸收概述1.一般介紹吸收過(guò)程在化工生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用。2.吸收過(guò)程a.氣液接觸方式：逐級(jí)接觸、連續(xù)微分接觸b.吸收操作流程：并流、逆流c.吸收過(guò)程示例第3頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第4頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.吸收劑的選擇1）溶解度大2）選擇性好3）操作溫度下的蒸汽壓低，不易揮發(fā)4）粘度低5）再生容易6）盡可能無(wú)毒、不易燃、腐蝕性小、價(jià)格低廉第5頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二.氣液相平衡原理1.相律對(duì)于氣體吸收來(lái)說(shuō)：C＝3：氣體溶質(zhì)、氣體惰性組分、吸收劑Φ＝2：氣相、液相F＝3溫度、壓力、氣相組成PA、液相組成cA*第6頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）一定溫度下，氣體溶解度隨氣相分壓增加而增大；3）稀溶液的溶解度曲線(xiàn)為直線(xiàn)。2.氣液相平衡關(guān)系a.溶解度曲線(xiàn)1）同樣溫度、壓力下，不同物質(zhì)的溶解度不同；加壓對(duì)吸收過(guò)程有利。第7頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月隨溫度的升高，氣相濃度增加，液相濃度降低。第8頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月b.亨利定律稀溶液的溶解度關(guān)系可以用Henry定律表示：式中，實(shí)驗(yàn)證明:a）對(duì)稀溶液而言，E只是溫度的函數(shù)，溫度上升，E增加，溶解度下降；b）難溶氣體的E大，易溶氣體的E小。第9頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月c.Henry定律的其他形式a)p-c關(guān)系b)y-x關(guān)系H稱(chēng)為溶解度系數(shù)，kmol/(m3·Pa)m為相平衡常數(shù)，無(wú)量綱c)Y-X關(guān)系隨著吸收過(guò)程的進(jìn)行，氣相的總摩爾量下降，液相總摩爾量增加；氣相惰性組分和吸收劑的量可以認(rèn)為不變，因此在吸收計(jì)算中一般采用摩爾比。第10頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)溶液濃度很稀時(shí)，分母中的（1-m）XA項(xiàng)可以忽略，有：d.平衡關(guān)系式的轉(zhuǎn)換利用15min自行推導(dǎo)：E~H,E~m,。第11頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月e.吸收過(guò)程的方向、極限氣液相平衡時(shí)，相間凈傳質(zhì)為零，據(jù)此可以確定吸收過(guò)程的方向、極限。a）吸收過(guò)程的方向：趨向氣液平衡當(dāng)yA>yA*（或xA*>xA）時(shí)，即氣相溶質(zhì)濃度大于與液相溶質(zhì)濃度相平衡的氣相溶質(zhì)濃度時(shí)，溶質(zhì)從氣相被液相吸收,為吸收過(guò)程。相反為解吸過(guò)程。b）吸收過(guò)程的極限：達(dá)到氣液相平衡，即yA＝y(tǒng)A*（或xA*＝xA）第12頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.溫度和壓力對(duì)Henry系數(shù)的影響20℃濃度為0.02(摩爾分率)的稀氨水平衡分壓為1.666kPa，氨水上方的總壓強(qiáng)為2.026×105Pa(絕對(duì))。試求：⑴氨的Henry系數(shù)E、H和m各為多少？⑵若氨水濃度、上方總壓與上例相同，而氨水溫度升至50℃，已知此時(shí)氨水上方氨平衡分壓為5.838kPa，各Henry系數(shù)有何變化？例題：第13頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：⑴由pe=Ex可得：E=pe/x=1.666/0.02=83.3kPa⑵取1kmol氨水為基準(zhǔn)，其中含0.98kmol水和0.02kmol氨，總摩爾體積為：第14頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氨水的總摩爾濃度為:氨的摩爾濃度c=cMx由pe=c/H可得：H=0.667kmol/kN.m第15頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣相中氨的摩爾分率為：或第16頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵若氨水濃度、上方總壓與上例相同，而氨水溫度升至50℃，已知此時(shí)氨水上方氨平衡分壓為5.838kPa，各Henry系數(shù)有何變化？根據(jù)定義可得：

Henry系數(shù)E、H只取決于溫度，而相平衡常數(shù)m還與總壓強(qiáng)有關(guān)。因此，當(dāng)提到m時(shí)，必須指明系統(tǒng)的總壓強(qiáng)第17頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由氣液相平衡關(guān)系和物料衡算關(guān)系聯(lián)立求解，可求出CO2在水中的極限濃度和剩余氣體總壓。2.CO2在水中極限濃度及剩余氣體壓強(qiáng)在常壓(101.3kPa)和25℃下，1m3CO2-空氣混合氣體(CO2體積分率為20%)與1m3清水在2m3的密閉容器中接觸傳質(zhì)。假設(shè)空氣不溶于水中，試求CO2在水中的極限濃度(摩爾分率)及剩余氣體的總壓。已知操作條件下氣液平衡關(guān)系服從Henry定律，Henry系數(shù)E=1.662×105kPa。解：氣液平衡方程：p*=1.662×105x①物料衡算：第18頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣相中失去的CO2為：液相中獲得CO2為：則0.00818-0.0000404p*=55.56x②聯(lián)立①、②，可得：x=6.67×10-5(即為CO2在水中極限濃度)

p*=11.1kPa剩余氣體總壓為：p余=0.8P+p*=0.8×101.33+11.1=92.16kPa第19頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月討論：Δp=p-p*=0.2×101.33-0=20.3kPa隨吸收過(guò)程進(jìn)行，推動(dòng)力減小，直至平衡時(shí)，液相達(dá)到最大濃度，此時(shí)推動(dòng)力為