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气体吸收概述 相平衡原理 IntroductionofGasAdsorption Gas LiquidEqulibrium 气体吸收 主要内容 一 气体吸收概述 1 一般介绍 2 吸收过程 二 气液相平衡原理 1 相律 2 气液相平衡关系 3 吸收剂的选择 作业 习题34 1 34 5 三 例题 一 气体吸收概述 1 一般介绍 吸收过程在化工生产 环境保护中的应用 2 吸收过程 a 气液接触方式 逐级接触 连续微分接触 b 吸收操作流程 并流 逆流 c 吸收过程示例 3 吸收剂的选择 1 溶解度大2 选择性好3 操作温度下的蒸汽压低 不易挥发4 粘度低5 再生容易6 尽可能无毒 不易燃 腐蚀性小 价格低廉 二 气液相平衡原理 1 相律 对于气体吸收来说 C 3 气体溶质 气体惰性组分 吸收剂 2 气相 液相 F 3 温度 压力 气相组成PA 液相组成cA 2 一定温度下 气体溶解度随气相分压增加而增大 3 稀溶液的溶解度曲线为直线 2 气液相平衡关系 a 溶解度曲线 1 同样温度 压力下 不同物质的溶解度不同 加压对吸收过程有利 随温度的升高 气相浓度增加 液相浓度降低 b 亨利定律 稀溶液的溶解度关系可以用Henry定律表示 式中 实验证明 a 对稀溶液而言 E只是温度的函数 温度上升 E增加 溶解度下降 b 难溶气体的E大 易溶气体的E小 c Henry定律的其他形式 a p c关系 b y x关系 H称为溶解度系数 kmol m3 Pa m为相平衡常数 无量纲 c Y X关系 随着吸收过程的进行 气相的总摩尔量下降 液相总摩尔量增加 气相惰性组分和吸收剂的量可以认为不变 因此在吸收计算中一般采用摩尔比 当溶液浓度很稀时 分母中的 1 m XA项可以忽略 有 d 平衡关系式的转换 利用15min自行推导 E H E m e 吸收过程的方向 极限 气液相平衡时 相间净传质为零 据此可以确定吸收过程的方向 极限 a 吸收过程的方向 趋向气液平衡 当yA yA 或xA xA 时 即气相溶质浓度大于与液相溶质浓度相平衡的气相溶质浓度时 溶质从气相被液相吸收 为吸收过程 相反为解吸过程 b 吸收过程的极限 达到气液相平衡 即yA yA 或xA xA 1 温度和压力对Henry系数的影响 20 浓度为0 02 摩尔分率 的稀氨水平衡分压为1 666kPa 氨水上方的总压强为2 026 105Pa 绝对 试求 氨的Henry系数E H和m各为多少 若氨水浓度 上方总压与上例相同 而氨水温度升至50 已知此时氨水上方氨平衡分压为5 838kPa 各Henry系数有何变化 例题 解 由pe Ex可得 E pe x 1 666 0 02 83 3kPa 取1kmol氨水为基准 其中含0 98kmol水和0 02kmol氨 总摩尔体积为 氨水的总摩尔浓度为 氨的摩尔浓度c cMx 由pe c H可得 H 0 667kmol kN m 气相中氨的摩尔分率为 或 若氨水浓度 上方总压与上例相同 而氨水温度升至50 已知此时氨水上方氨平衡分压为5 838kPa 各Henry系数有何变化 根据定义可得 Henry系数E H只取决于温度 而相平衡常数m还与总压强有关 因此 当提到m时 必须指明系统的总压强 由气液相平衡关系和物料衡算关系联立求解 可求出CO2在水中的极限浓度和剩余气体总压 2 CO2在水中极限浓度及剩余气体压强 在常压 101 3kPa 和25 下 1m3CO2 空气混合气体 CO2体积分率为20 与1m3清水在2m3的密闭容器中接触传质 假设空气不溶于水中 试求CO2在水中的极限浓度 摩尔分率 及剩余气体的总压 已知操作条件下气液平衡关系服从Henry定律 Henry系数E 1 662 105kPa 解 气液平衡方程 p 1 662 105x 物料衡算 气相中失去的CO2为 液相中获得CO2为 则0 00818 0 0000404p 55 56x 联立 可得 x 6 67 10 5 即为CO2在水中极限浓度 p 11 1kPa 剩余气体总压为 p余 0 8P p 0 8 101 33 11 1 92 16kPa 讨论 p p p 0 2 101 33 0 20 3kPa 随吸收过程进行 推动力减小 直至平衡