吸收2.ppt

第八章 吸 收,一、气体的溶解度 二、亨利定律 三、用气液平衡关系分析吸收过程,第二节 气液相平衡,8.2.1. 气液相平衡关系,1溶解度曲线,平衡状态：一定压力和温度下，一定量的吸收剂与混合气体接触，气相中的溶质向溶剂中转移，长期充分接触后，液相中溶质组分的浓度不再增加，此时，气液两相达到平衡。,饱和浓度：平衡时溶质在液相中的浓度。,2、气体在液体中溶解度 气体在液相中的溶解度 ：,表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。,3、溶解度曲线,气体在液体中的饱和浓度,对于单组分物理吸收，是A、B、C三组分构成的气液两相物系:,在总压不高，P5atm时 ：,一定温度下液相组成是气相组成的单值函数:,同理：,因此，溶质在液相中的溶解度决定于温度、压力以及它在气相中的组成。,60,50,40,30,分压一定时，温度T 越高，溶解度越小,温度T 一定时，分压P越大，溶解度越大,T、P 一定时，在同一溶剂中不同气体的溶解度不同； 一定温度下，对同样浓度的溶液，易溶气体溶液上方分压小 ，难溶气体上方的分压大； 同一种气体，分压一定时，温度T 越高，溶解度越小； 对于同一种气体，温度T 一定时，分压P越大，溶解度越大；,加压和降温对吸收操作有利,二、亨利定律,亨利定律：在一定温度下，稀溶液上方气相中溶质的平衡分压与液相中溶质的摩尔分数成正比，其表达式为，,E 值取决于物系的特性及温度，温度T上升，E值增大； 在同一溶剂中，E值越大的气体越难溶。,E 亨利常数，单位与压强单位一致。,（2）亨利定律其它形式,1）用溶质A在溶液中的摩尔浓度和气相中的分压表示的 亨利定律,H 与 E 的关系：,对于稀溶液，,设溶液的密度为,，浓度为,，则,: 溶液的平均摩尔质量 kg/kmol,2) 以气液相中溶质的摩尔分数表示的亨利定律,m 相平衡常数，是温度和压强的函数。 温度升高、总压下降则 m 值变大， m 值越大，表明气体的溶解度越小。,M 与 E 的关系 ：,M 的讨论：1）m 大，溶解度小，难溶气体 2）,3）用摩尔比Y 和X 分别表示气液两相组成的亨利定律 a) 摩尔比定义：,由,当溶液浓度很低时，X0， 上式简化为：,亨利定律的几种表达形式也可改写为：,【例】某体系温度为10、总压101.3kPa，试求此条件下在与空气充分接触后的水中，每立方米水溶解了多少克氧气？,=101.3×0.21=21.27kPa,(10时，氧气在水中的亨利系数E为 3.31×106 kPa。),3.57×10-4kmol/m3,W=3.57×10-4×32×1000=11.42g/m3,例：在常压及20下，测得氨在水中的平衡数据为：0.5gNH3/100gH2O，稀氨水上方的平衡分压为400Pa，在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示，试求亨利系数E，相平衡常数m及溶解度系数H 。（氨水密度可取为1000kg/m3） 解：,由亨利定律表达式知：,（1）E,亨利系数为,又,，而,（2）相平衡常数 m,（3）H,溶解度系数为：,或由各系数间的关系求出其它系数,三. 相平衡关系在吸收过程中的应用,1判断过程进行的方向,y y* 或 x* x 或,A由气相向液相传质，吸收过程,平衡状态,A由液相向气相传质，解吸过程,吸收过程：,1、判断过程的方向,例：在101.3 kPa，20下, 稀氨水的气液相平衡关系为 ：,，若含氨0.094摩尔分数的混合气和组成,的氨水接触， 确定过程的方向。 解：,将其与实际组成比较 ：,气液相接触时，氨将从气相转入液相，发生吸收过程。 或者利用相平衡关系确定与实际液相组成成平衡的气相组成,将其与实际组成比较：,氨从气相转入液相，发生吸收过程。,若含氨0.02摩尔分数的混合气和 x=0.05的氨水接触，则,气液相接触时，氨由液相转入气相，发生解吸过程。 此外，用气液相平衡曲线图也可判断两相接触时的传质方向 具体方法：,已知相互接触的气液相的实际组成y和x，在x-y坐标图中确定状态点，若点在平衡曲线上方，则发生吸收过程；若点在平衡曲线下方，则发生解吸过程。,2）在xy图上,2、计算过程的推动力,当气液相的组成均用摩尔分数表示时，吸收的推动力可表示为：,以气相组成差表示的吸收推动力；,以液相组成差表示的吸收推动力。,3、确定过程的极限,所谓过程的极限是指两相充分接触后，各相组成变化的最大可能性。,组成为y1的混合气,塔底 x1增加,组成为：,组成为y1的混合气,塔顶y2降低,组成为：,1）逆流吸收，塔高无限，,2）逆流吸收，塔高无限，,作 业,1,2,3,4,