文档介绍：第二章气体吸收
概述
气体吸收的平衡关系
气体吸收速率方程式
低组成气体吸收的计算
吸收系数
其它吸收与解吸
本章总结-联系图
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第二章气体吸收
概述
气体吸收过程
吸收:根据混和气体中各组分在某溶液中的溶解度(或化学反应活性)不同而将气体混合物分离的单元操作。
分离的依据:各组分溶解度的差异。
在吸收操作中,通常将混合气体中能够溶解于溶剂中的组分称为溶质,以A表示,而不溶或微溶的组分称为载体或惰性组分,以B表示;吸收所用的溶剂称为吸收剂,以S表示;经吸收后得到的溶液称为吸收液;被吸收后排出吸收塔的气体称为吸收尾气。
吸
收
塔
吸收液
A+少量S
混和气体
A+B
吸收剂
S
吸收尾气
B+少量A
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第二章气体吸收
气体吸收的分类
按溶质与溶剂间是否发生显著化学反应分:
物理吸收:如水吸收二氧化碳
化学吸收:如硫酸吸收氨
按被吸收组分数目分:
单组分吸收:如水吸收氯化氢气体
多组分吸收:如洗油处理焦炉气,苯、甲苯、二甲苯等组分均溶解
按吸收前后温度是否发生变化分:
等温吸收:
非等温吸收
按溶质在气液两相中组成大小分:
低组成吸收:摩尔分数>
高组成吸收:摩尔分数≤
本章重点讨论单组分低组成的等温物理吸收
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第二章气体吸收
气体吸收的工业应用
净化气体或精制气体。如用水脱除合成氨原料气中的CO2,用丙酮脱除石油裂解气中的乙炔等以除去气体中的有害成分,便于下一步的反应顺利进行。
制备液体产品。如用水吸收HCl气体制备盐酸,用水吸收NO2气体制硝酸,用水吸收NH3气制氨水,用稀硫酸吸收SO3制浓硫酸等均属于吸收操作。
回收有用物质。如用洗油从焦炉气中回收粗苯(苯、甲苯、二甲苯)等。
环境保护的需要。如用碱液吸收工业过程排放的废气中含有的一些有害物质如SO2、H2S、NO、HF等。
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第二章气体吸收
吸收剂的选择
完成一个吸收过程需选择合适的溶剂,对吸收剂的要求是:
溶解度大。可提高吸收速率并减少吸收剂的耗用量。
选择性好。对溶质有良好的溶解能力,而对其它组分不溶或微溶,且便于再生,否则不能实现分离的目的。
挥发度小,即在操作温度下蒸汽压小,基本不汽化。离开吸收设备的气体被吸收剂所饱和,吸收剂挥发度愈大,损失量便愈大。
粘度低。可改善吸收设备内的流动状况,从而提高传质速率和传热速率,有助于降低泵的效率,减小传质、传热阻力。
其它。来源充分,价格低廉,无毒,无腐蚀性不易燃,不发泡,化学性质稳定等。
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第二章气体吸收
气体吸收的平衡关系
气体在液体中的溶解度
在一定温度和压强下,当气体混合物与一定量的液体吸收剂接触时,溶质组分便不断进入液相中,这一过程称为溶解即吸收。而同时已被溶解的溶质也将不断摆脱液相的束缚重新回到气相,该过程称为解吸。这两个过程互为逆过程并具有各自的速率,当气液两相经过长时间的接触后,溶质的溶解速率与解吸速率达到相等时,气液两相中溶质的浓度就不再因两相间的接触而变化,这种状态称为相际动平衡,简称相平衡或平衡。平衡状态下气相中的溶质分压称为平衡分压或饱和分压,液相中的溶质组成称为平衡组成或饱和组成。
气体在液体中的溶解度,是指气体在液体中的饱和组成,常以单位质量或体积的液体所含溶质的质量来表示。
气体的溶解度标明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。
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第二章气体吸收
F=C-P+n
独立组分数:C=3 (A、B、S)
相数: P=2(气、液相)
影响因素: n=2(温度、压强)
故:自由度F=3-2+2=3,即气相组成、液相组成、温度、压力4个变量中,已知3个量,便可确定余下的1个量。
温度、压力一定:溶解度(液相组成)=f(气相组成)
总压<5×105Pa时:溶解度=f(气相组成,温度)
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第二章气体吸收
横标:气相分压;纵标:溶解度;参数:温度(总压不太高时)。
同种溶质:
温度一定:气相分压愈大,溶解度愈大
气相分压一定:温度愈低,溶解度愈大
不同溶质:溶解度一定时,易溶气体溶液上方分压小,难溶气体上方分压大
〖说明〗
加压、降温有利于吸收操作的进行
易溶气体仅需较小的分压就能达到一定溶解度
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第二章气体吸收
亨利定律
随着对相平衡关系的研究,发现很多气体在浓度较小时其溶解度曲线为通过坐标原点的直线,这一规律用亨利(Henry)定律进行描述。
1. pe=Ex
称为吸