第五章气体的吸收课件.ppt
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- 第五 气体 吸收 课件
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1、2023-2-55 5 5 气体的吸收气体的吸收气体的吸收气体的吸收气体的吸收气体的吸收 一、化工生产中的吸收操作一、化工生产中的吸收操作 在无机化工产品、石油化工产品的生产以及环在无机化工产品、石油化工产品的生产以及环境中废气处理等方面,吸收都有广泛的应用。境中废气处理等方面,吸收都有广泛的应用。(1 1)选用适当的液体作溶剂吸收气体中的物质制)选用适当的液体作溶剂吸收气体中的物质制取液体产品。取液体产品。(2 2)除去气体混合物中的无用组分或有害成分。)除去气体混合物中的无用组分或有害成分。(3 3)从气体混合物中回收有用组分,减少物料损)从气体混合物中回收有用组分,减少物料损失。失。(4
2、 4)工业废气的治理。)工业废气的治理。2023-2-5气体吸收过程的相关概念气体吸收过程的相关概念 吸收过程吸收过程是利用混合气中各组分在溶液中溶解是利用混合气中各组分在溶液中溶解度的差异而使气体混合物各组分分离的单元操作。度的差异而使气体混合物各组分分离的单元操作。吸收操作的吸收操作的依据依据:混合物各组分在某溶剂中溶:混合物各组分在某溶剂中溶解度的差异。解度的差异。吸收操作所用的溶剂称为吸收操作所用的溶剂称为吸收剂吸收剂,被溶解吸,被溶解吸收的组分称为收的组分称为吸收质吸收质,不被吸收的组分称为,不被吸收的组分称为惰性组惰性组分分,分别以,分别以S、A、B表示。吸收操作所得的溶液称表示。
3、吸收操作所得的溶液称为为吸收液吸收液。吸收操作中排出的气体称为。吸收操作中排出的气体称为吸收尾气吸收尾气。2023-2-5吸收操作流程吸收操作流程 工业生产中的吸收过程通常包括工业生产中的吸收过程通常包括吸收与解吸吸收与解吸两部分。两部分。如用洗油回收焦炉煤气中少量的苯,如图所示。如用洗油回收焦炉煤气中少量的苯,如图所示。2023-2-5吸收剂选择原则:吸收剂选择原则:对吸收质有较大的溶解度;对吸收质有较大的溶解度;对所处理气体对所处理气体必须有较高的选择性;必须有较高的选择性;吸收质在吸收剂中的溶吸收质在吸收剂中的溶解度随温度的变化有较大的差异,以便吸收剂再解度随温度的变化有较大的差异,以便
4、吸收剂再生;生;蒸气压低;蒸气压低;性质稳定、价廉、无毒性质稳定、价廉、无毒 从上述吸收和解吸流程看到,吸收一般采用从上述吸收和解吸流程看到,吸收一般采用逆流操作,即液体由塔顶淋下,气体从塔底通入,逆流操作,即液体由塔顶淋下,气体从塔底通入,这样可保持全塔的平均传质推动力为最大,与传这样可保持全塔的平均传质推动力为最大,与传热时两流体以逆流流动的平均温差最大的原理相热时两流体以逆流流动的平均温差最大的原理相同。同。2023-2-5二、吸收的理论基础二、吸收的理论基础二、吸收的理论基础二、吸收的理论基础二、吸收的理论基础二、吸收的理论基础 在一定的温度和压力条件下,气、液两相经过充分接在一定的温
5、度和压力条件下,气、液两相经过充分接触,使溶质从气相转移到液相并在液相中溶解。对于单组触,使溶质从气相转移到液相并在液相中溶解。对于单组分物理吸收过程,其系统的独立组分数分物理吸收过程,其系统的独立组分数C3(溶质(溶质A、惰、惰性组分性组分B和吸收剂和吸收剂S),相数),相数2。根据相律求得自由度。根据相律求得自由度F为:为:FC-+23-2+23 上式说明三组分组成的气液两相达到平衡时,在温度上式说明三组分组成的气液两相达到平衡时,在温度、总压、气、液相组成四个变量中,有三个独立变量。那、总压、气、液相组成四个变量中,有三个独立变量。那么,在温度和总压一定时,气相组成可构成液相组成的单么,
6、在温度和总压一定时,气相组成可构成液相组成的单值函数,即值函数,即 气相组成气相组成f(液相组成)(液相组成)2023-2-5二、吸收的理论基础二、吸收的理论基础二、吸收的理论基础二、吸收的理论基础二、吸收的理论基础二、吸收的理论基础 1、溶解度曲线、溶解度曲线 在一定温度和总压下,吸收质在吸收剂中溶解,达到在一定温度和总压下,吸收质在吸收剂中溶解,达到饱和。此时,吸收质在气相中的分压称饱和。此时,吸收质在气相中的分压称平衡分压平衡分压,在液相,在液相中的组成称中的组成称平衡浓度平衡浓度,简称,简称溶解度溶解度。溶质在。溶质在气液相平衡状气液相平衡状态下态下的的组成关系组成关系用曲线形式表示,
7、称用曲线形式表示,称溶解度曲线溶解度曲线。2023-2-5由各曲线图可知:由各曲线图可知:pA=f(xA);yA=f(xA);pA=f(cA)由图由图5-4可知,可知,对于同一种气体,温度对于同一种气体,温度T一定时,分压一定时,分压P越大,溶解度越大;越大,溶解度越大;对于同一种气体,分压一定时,温度对于同一种气体,分压一定时,温度T越高,溶解度越小。越高,溶解度越小。由图由图5-5可知,易溶气体在溶液上方的平衡分压小,即要得到一定浓度可知,易溶气体在溶液上方的平衡分压小,即要得到一定浓度溶液,易溶气体所需分压较低。溶液,易溶气体所需分压较低。加压和降温对吸收操作有利。加压和降温对吸收操作有
8、利。2023-2-5 多数气体物质溶解形成稀溶液的溶解度曲线可看成是通多数气体物质溶解形成稀溶液的溶解度曲线可看成是通过坐标原点的直线。这种气液相平衡关系可用享利定律来描过坐标原点的直线。这种气液相平衡关系可用享利定律来描述:述:p*A溶质溶质A在气相中的平衡分压,在气相中的平衡分压,Pa;xA溶质溶质A在液相中的摩尔分数;在液相中的摩尔分数;E亨利常数,单位与压强单位一致亨利常数,单位与压强单位一致。E值取决于物系值取决于物系的特性及温度;的特性及温度;温度温度T上升,上升,E值增大;值增大;E不随总压而变。不随总压而变。在同一溶剂中,在同一溶剂中,E值越大的气体越难溶值越大的气体越难溶。2
9、 亨利定律亨利定律 AAExp *2023-2-5HcpAA*cA液相中溶质液相中溶质A的物质的量浓度,的物质的量浓度,mol/m3 H溶解度系数溶解度系数,单位:单位:mol/m3Pa或或mol/m3atm。H是温度的函数,是温度的函数,随温度升高而减小随温度升高而减小,不随压强而变。,不随压强而变。易溶气体易溶气体H值大,难溶气体值大,难溶气体H值小值小。亨利定律的其他表示形式:亨利定律的其他表示形式:用溶质用溶质A在溶液中的摩尔浓度和气相中的分压表示在溶液中的摩尔浓度和气相中的分压表示的亨利定律:的亨利定律:2023-2-5 用用摩尔分数表示气液相中溶质的组成的亨利定律:摩尔分数表示气液
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