论吸收过程的相平衡关系课件

第一节吸收过程的相平衡关系(GasLiquidEquilibrium)3.1.1气液相平衡关系3.1.2相平衡关系在吸收过程中的应用第一节吸收过程的相平衡关系气体在液体中的溶解度溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液相中的浓度的关系曲线。溶解度/[g(NH3)/1000g(H2O)]1000500020406080100120pNH3/kPa50oC40oC30oC20oC10oC0oC120溶解度/[g(SO2)/1000g(H2O)]250200020406080100pSO2/kPa1501005012050oC40oC30oC20oC10oC0oC在相同条件下，NH3在水中的溶解度较SO2大得多。用水作吸收剂时，称NH3为易溶气体，SO2为中等溶解气体，溶解度更小的气体则为难溶气体(如O2在30℃和溶质的分压为40kPa的条件下，1kg水中溶解的质量仅为0.014g)。气体在液体中的溶解度溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶讨论：（2）温度和y一定，总压增加，在同一溶剂中，溶质的溶解度x随之增加，有利于吸收。（1）p、y一定，温度下降，在同一溶剂中，溶质的溶解度x随之增加，有利于吸收。（3）相同的总压及摩尔分数，

cO2

<cCO2

<cSO2

<cNH3

氧气为难溶气体，氨气为易溶气体讨论：（2）温度和y一定，总压增加，在同一溶剂中，溶质的溶解亨利定律（Henry’slaw）

当总压不太高时，一定温度下的稀溶液的溶解度曲线近似为直线，即溶质在液相中的溶解度与其在气相中的分压成正比。式中：p*——溶质在气相中的平衡分压，kPa；x——溶质在液相中的摩尔分数；E——亨利系数，kPa。——亨利定律亨利系数的值随物系的特性及温度而异；物系一定，E值一般随温度的上升而增大；E值的大小代表了气体在该溶剂中溶解的难易程度；在同一溶剂中，难溶气体E值很大，易溶气体E值很小；E的单位与气相分压的压强单位一致。亨利定律（Henry’slaw）当总压不太高时，一定温度讨论：1）E的影响因素：溶质、溶剂、T。物系一定，2）E大，溶解度小，难溶气体E小，溶解度大，易溶气体3）对于理想溶液，E即为该温度下的饱和蒸汽压5）E的来源：实验测得；查手册4）E值的计算：在恒定的温度下，对指定物系测得一系列x及P*,计算讨论：1）E的影响因素：溶质、溶剂、T。2）E大，溶解度（一）组成表示法1、质量分数与摩尔分数质量分数：在混合物中某组分的质量占混合物总质量的分数。摩尔分数：在混合物中某组分的摩尔数占混合物总摩尔数的分数。2.亨利定律其他形式（一）组成表示法1、质量分数与摩尔分数质量分数：在混合物中气相：液相：质量分数与摩尔分数的关系：气相：液相：质量分数与摩尔分数的关系：2、质量比与摩尔比质量比：混合物中某组分A的质量与惰性组分B（不参加传质的组分）的质量之比。摩尔比：混合物中某组分的摩尔数与惰性组分摩尔数之比。气相：液相：2、质量比与摩尔比质量比：混合物中某组分A的质量与惰性组分B质量分数与质量比的关系：摩尔分数与摩尔比的关系：质量分数与质量比的关系：摩尔分数与摩尔比的关系：c—混合物在液相中的总摩尔浓度，kmol/m3；—混合物液相的密度，kg/m3。4、气体总压与理想气体中组分的分压总压与某组分分压之间的关系:摩尔比与分压之间的关系:摩尔浓度与分压之间的关系:pA=PyAc—混合物在液相中的总摩尔浓度，kmol/m3；4、气体总压H——溶解度系数，kmol/（m3·kPa）cA——摩尔浓度，kmol/m3；

（二）亨利定律其他形式根据组分组成的表示方法不同，亨利定律又可以表示成如下的形式：H——溶解度系数，kmol/（m3·kPa）H与E的关系：H的讨论：1）H大，溶解度大，易溶气体。2）p对H影响小。3）H与E的关系：H的讨论：1）H大，溶解度大，易溶气（2）

m——相平衡常数，无因次。m与E的关系：m的讨论：1）m大，溶解度小，难溶气体。2）（2）

m——相平衡常数，无因次。m与E的关系：m的在低浓度气体吸收计算中，通常采用基准不变的比摩尔分数

Y（或X）表示组成。比摩尔分数表示组成的平衡关系X——溶质在液相中的比摩尔分数；Y*——与X呈平衡的气相中溶质的比摩尔分数。当m趋近1或当X很小时（3）

在低浓度气体吸收计算中，通常采用基准不变的比摩尔分数Y（相对于气相浓度y而言，液相浓度欠饱和(x<x*)，故液相有吸收溶质A的能力。相对于液相浓度x而言，气相浓度为过饱和(y>y*)，溶质A由气相向液相转移。传质过程的方向

气、液相浓度(y,x)在平衡线上方(P点)：yxoy*=f(x)Pyxy*结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线上方，则体系将发生从气相到液相的传质，即吸收过程。x*释放溶质吸收溶质3.1.2相平衡关系在吸收过程中的应用相对于气相浓度y而言，液相浓度欠饱和(x<x*)，故液相相对于气相浓度而言实际液相浓度过饱和(x>x*)，故液相有释放溶质A的能力。相对于液相浓度x而言气相浓度为欠饱和(y<y*)，溶质A由液相向气相转移。传质过程的方向气、液相浓度(y,x)在平衡线下方(Q点)：yxoy*=f(x)Qyxy*结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线下方，则体系将发生从液相到气相的传质，即解吸过程。x*释放溶质吸收溶质相对于气相浓度而言实际液相浓度过饱和(x>x*)，故液相有释相对于气相浓度而言液相浓度为平衡浓度(x=x*)，故液相不释放或吸收溶质A。相对于液相浓度x而言气相浓度为平衡浓度(y=y*)，溶质A不发生转移。传质过程的方向气、液相浓度(y,x)处于平衡线上(R点)：yxoy*=f(x)Ryxy*结论：若系统气、液相浓度(y,x)处于平衡线上，则体系从宏观上讲将不会发生相际间的传质，即系统处于平衡状态。x*相对于气相浓度而言液相浓度为平衡浓度(x=x*)，故液相不释传质过程的限度对吸收而言：若保持液相浓度x不变，气相浓度y最低只能降到与之相平衡的浓度y*，即ymin=y*=mx；若保持气相浓度y不变，则液相浓度x最高也只能升高到与气相浓度y相平衡的浓度x*，即xmax=x*=y/m。yxoy*=f(x)Pyxy*x*传质过程的限度对吸收而言：yxoy*=f(x)Pyxy*x传质过程的限度对解吸而言：若保持液相浓度x不变，气相浓度y最高只能升到与之相平衡的浓度y*，即ymax=y*；若保持气相浓度y不变，则液相浓度x最高也只能降到与气相浓度y相平衡的浓度x*，即xmin=x*。yxoy*=f(x)Qyxy*x*传质过程的限度对解吸而言：yxoy*=f(x)Qyxy*x传质推动力的表示方法可以不同，但效果一样。(x*-x)：以液相摩尔分数差表示的传质推动力。对吸收过程：(y-y*)：以气相摩尔分数差表示的传质推动力；传质过程的推动力未达平衡的两相接触会发生相际间传质(吸收或解吸)，离平衡浓度越远，过程传质推动力越大，传质过程进行越快。方法：用气相或液相浓度远离平衡的程度来表征气液相际传质过程的推动力。yxoy*=f(x)Pyxy*x*（y-y*）（x*-x）传质推动力的表示方法可以不同，但效果一样。(x*-x)：以第一节吸收过程的相平衡关系(GasLiquidEquilibrium)3.1.1气液相平衡关系3.1.2相平衡关系在吸收过程中的应用第一节吸收过程的相平衡关系气体在液体中的溶解度溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液相中的浓度的关系曲线。溶解度/[g(NH3)/1000g(H2O)]1000500020406080100120pNH3/kPa50oC40oC30oC20oC10oC0oC120溶解度/[g(SO2)/1000g(H2O)]250200020406080100pSO2/kPa1501005012050oC40oC30oC20oC10oC0oC在相同条件下，NH3在水中的溶解度较SO2大得多。用水作吸收剂时，称NH3为易溶气体，SO2为中等溶解气体，溶解度更小的气体则为难溶气体(如O2在30℃和溶质的分压为40kPa的条件下，1kg水中溶解的质量仅为0.014g)。气体在液体中的溶解度溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶讨论：（2）温度和y一定，总压增加，在同一溶剂中，溶质的溶解度x随之增加，有利于吸收。（1）p、y一定，温度下降，在同一溶剂中，溶质的溶解度x随之增加，有利于吸收。（3）相同的总压及摩尔分数，

cO2

<cCO2

<cSO2

<cNH3

氧气为难溶气体，氨气为易溶气体讨论：（2）温度和y一定，总压增加，在同一溶剂中，溶质的溶解亨利定律（Henry’slaw）

当总压不太高时，一定温度下的稀溶液的溶解度曲线近似为直线，即溶质在液相中的溶解度与其在气相中的分压成正比。式中：p*——溶质在气相中的平衡分压，kPa；x——溶质在液相中的摩尔分数；E——亨利系数，kPa。——亨利定律亨利系数的值随物系的特性及温度而异；物系一定，E值一般随温度的上升而增大；E值的大小代表了气体在该溶剂中溶解的难易程度；在同一溶剂中，难溶气体E值很大，易溶气体E值很小；E的单位与气相分压的压强单位一致。亨利定律（Henry’slaw）当总压不太高时，一定温度讨论：1）E的影响因素：溶质、溶剂、T。物系一定，2）E大，溶解度小，难溶气体E小，溶解度大，易溶气体3）对于理想溶液，E即为该温度下的饱和蒸汽压5）E的来源：实验测得；查手册4）E值的计算：在恒定的温度下，对指定物系测得一系列x及P*,计算讨论：1）E的影响因素：溶质、溶剂、T。2）E大，溶解度（一）组成表示法1、质量分数与摩尔分数质量分数：在混合物中某组分的质量占混合物总质量的分数。摩尔分数：在混合物中某组分的摩尔数占混合物总摩尔数的分数。2.亨利定律其他形式（一）组成表示法1、质量分数与摩尔分数质量分数：在混合物中气相：液相：质量分数与摩尔分数的关系：气相：液相：质量分数与摩尔分数的关系：2、质量比与摩尔比质量比：混合物中某组分A的质量与惰性组分B（不参加传质的组分）的质量之比。摩尔比：混合物中某组分的摩尔数与惰性组分摩尔数之比。气相：液相：2、质量比与摩尔比质量比：混合物中某组分A的质量与惰性组分B质量分数与质量比的关系：摩尔分数与摩尔比的关系：质量分数与质量比的关系：摩尔分数与摩尔比的关系：c—混合物在液相中的总摩尔浓度，kmol/m3；—混合物液相的密度，kg/m3。4、气体总压与理想气体中组分的分压总压与某组分分压之间的关系:摩尔比与分压之间的关系:摩尔浓度与分压之间的关系:pA=PyAc—混合物在液相中的总摩尔浓度，kmol/m3；4、气体总压H——溶解度系数，kmol/（m3·kPa）cA——摩尔浓度，kmol/m3；

（二）亨利定律其他形式根据组分组成的表示方法不同，亨利定律又可以表示成如下的形式：H——溶解度系数，kmol/（m3·kPa）H与E的关系：H的讨论：1）H大，溶解度大，易溶气体。2）p对H影响小。3）H与E的关系：H的讨论：1）H大，溶解度大，易溶气（2）

m——相平衡常数，无因次。m与E的关系：m的讨论：1）m大，溶解度小，难溶气体。2）（2）

m——相平衡常数，无因次。m与E的关系：m的在低浓度气体吸收计算中，通常采用基准不变的比摩尔分数

Y（或X）表示组成。比摩尔分数表示组成的平衡关系X——溶质在液相中的比摩尔分数；Y*——与X呈平衡的气相中溶质的比摩尔分数。当m趋近1或当X很小时（3）

在低浓度气体吸收计算中，通常采用基准不变的比摩尔分数Y（相对于气相浓度y而言，液相浓度欠饱和(x<x*)，故液相有吸收溶质A的能力。相对于液相浓度x而言，气相浓度为过饱和(y>y*)，溶质A由气相向液相转移。传质过程的方向

气、液相浓度(y,x)在平衡线上方(P点)：yxoy*=f(x)Pyxy*结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线上方，则体系将发生从气相到液相的传质，即吸收过程。x*释放溶质吸收溶质3.1.2相平衡关系在吸收过程中的应用相对于气相浓度y而言，液相浓度欠饱和(x<x*)，故液相相对于气相浓度而言实际液相浓度过饱和(x>x*)，故液相有释放溶质A的能力。相对于液相浓度x而言气相浓度为欠饱和(y<y*)，溶质A由液相向气相转移。传质过程的方向气、液相浓度(y,x)在平衡线下方(Q点)：yxoy*=f(x)Qyxy*结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线下方，则体系将发生从液相到气相的传质，即解吸过程。x*释放溶质吸收溶质相对于气相浓度而言实际液相浓度过饱和(x>x*)，故液相有释相对于气相浓度而言液相浓度为平衡浓度(x=x*)，故液相不释放或吸收溶质A。相对于液相浓度x而言气相浓度为平衡浓度(y=y*)，溶质A不发生转移。传质过程的方向气、液相浓度(y,x)处于平衡线上(R点)：yxoy*=f(x)Ry