化工原理(天大版---下冊第二章吸收(已修改)
2024-12-20 07:52 本頁面
【正文】 第二章 吸收 ? 吸收定義 利用組成混合氣體各組分在溶劑中溶解度不同，來分離氣體混合物的操作，稱為吸收操作。 ? 溶質(zhì) A ? 惰性組分 B ? 溶劑 S ? 吸收溶液 ? 吸收尾氣 ? 吸收操作示意圖 ? 吸收在工業(yè)上的用途 ? 分離混合氣體以回收所需的組分 ? 除去有害組分以凈化氣體 ? 制備某種氣體的溶液 ? 工業(yè)廢氣的治理 ? 吸收的分類 ? 按有無化學(xué)反應(yīng) ?物理吸收 ?化學(xué)吸收 ? 按溶質(zhì)氣體的數(shù)目 ?分單組分吸收 ?多組分吸收 ? 按有無明顯熱效應(yīng)， ?等溫吸收 ?非等溫吸收 ?吸收與蒸餾的不同 ? 原理不同 ? 蒸餾可獲得較純的產(chǎn)品，而吸收則不能 211 氣體的溶解度 211 氣體的溶解度 ?相平衡 ? 平衡分壓（飽和分壓） ? 平衡濃度（飽和濃度） ? 氣體的溶解度： 指氣體在液相中的飽和濃度，用單位質(zhì)量（或體積）的液體中所含溶質(zhì)的質(zhì)量來表示 ? 溫度 ? 該溶質(zhì)在氣相中的濃度（分壓） ? 物系的特性 ?在相同溫度和分壓下，不同物質(zhì)的溶 解度有很大差異 ?欲得到一定濃度的溶液，易溶氣體所需 分壓較低，而對難溶氣體所需分壓較高 ?對同一種溶質(zhì)，溶解度隨 T?而 ?， 隨 分壓 ?而 ? ?T ? 、 分壓 ?有利于吸收，而 T ?而 分 壓 ?，有利于脫吸 2l2 亨利定律 ?亨利定律 : 當(dāng)總壓不高 (不超過 5xl05Pa)時，在恒定的溫度下，稀溶液上方的氣體溶質(zhì)平衡分壓與該溶質(zhì)在液相中的濃度之間存在如下的關(guān)系 1. pixi關(guān)系 ii Ex*p ?Pi*：溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓， kPa xi ：溶質(zhì)在液相中的摩爾分率 E：亨利系數(shù)，其單位與壓強(qiáng)單位一致 ?與物系的特性、 T、溶質(zhì)的分壓有關(guān) ?亨利系數(shù) ?當(dāng)溶質(zhì)分壓不超過 1x105Pa，恒定溫度下 E值可視為常數(shù) ?T?， E ? ?在同一溶劑中，難溶氣體的 E值很大，而易溶氣體的 E值很小 ?對理想溶液，亨利定律與拉烏爾定律一致， E=P176。 2l2 亨利定律 2. Pici關(guān)系 Hc*p ii ? ci：單位體積溶液中溶質(zhì)的摩爾數(shù)， Kmol/m3 Pi*：氣相中溶質(zhì)的平衡分壓， kPa H：溶解度系數(shù)， kmol／ (kNm) ?溶解度系數(shù) H與亨利系數(shù) E的關(guān)系 若溶液的濃度為 ckmo1(A)／ m3，密度為 ?kg／ m3， 則 1 m3溶液中所含的溶質(zhì) A為 c kmol，溶劑 S為（ ?cMA） /MS kmol sAiiiiMMcccx??? ? )MM(c McAsisi??? ?Exp ?* )MM(c MEcAsisi ??? ?)MM(cEMH Asi s??? ?1? sEMH ?1?T ? ， H ? ?在同一溶劑中，易溶氣體 的 H值很大，而難溶氣體 的 H值很小 sEMH ??2l2 亨利定律 3. xi— yi關(guān)系 i*i mxy ?xi：液相中溶質(zhì)的摩爾分率 yi*：與該液相成平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾分率 m：相平衡常數(shù)，或分配系數(shù)，無因次 若系統(tǒng)總壓為 P： ii Pyp ?*Py*p ii ?ii Ex*p ?又 ii Ex*Py ??ii xPE*y ??PEm ???m與物系的特性、 T、 P有關(guān) ?m值越大，則表明該氣體的溶解度愈小 ?T ? ， P ?， m ?，不利于吸收 2l2 亨利定律 4. XiYi關(guān)系 iii xxX??? 1液相中溶劑的摩爾數(shù)液相中溶質(zhì)的摩爾數(shù)iii yyY??? 1數(shù)氣相中惰性組分的摩爾氣相中溶質(zhì)的摩爾數(shù)iii XXx?? 1 iii YYy?? 1i*i mxy ?iiii XXm*Y*Y ??? 11iii X)m(mX*Y??? 11 在 Yi— Xi坐標(biāo)系中的圖形總是曲線 當(dāng)溶液濃度很低時， ii mX*Y ?213 吸收劑的選擇 ? 溶解度 ? 選擇性 ? 揮發(fā)度 ? 粘性 ? 其它 ? 無毒性 ? 無腐蝕性 ? 不易燃 ? 不發(fā)泡 ? 冰點(diǎn)低 ? 價廉易得 ? 具有化學(xué)穩(wěn)定性 1. 判斷傳質(zhì)進(jìn)行的方向 氣液相平衡關(guān)系為 y*i=mxi 或 xi*=yi/m y y*i或 xixi*進(jìn)行吸收 反之 ， 解吸 （ 或脫吸 ） 2. 確定傳質(zhì)的推動力 yi2min≥y*i2=m xi2 xi1max≤x*i1=yi1/m y 2 x 2 E y y A P M N x y* O x x* y 1 x 1 圖 5 7 吸收推動力示意圖 以氣相組成差表示的推動力為 Δyi = yi y*i 以液相組成差表示的推動力為 Δxi = x*i xi 以氣相分壓差表示的推動力為 Δpi = pi p*i 以液相組成表示的推動力為 Δci = c*i ci 3. 指明傳質(zhì)過程進(jìn)行的極限 傳質(zhì)機(jī)理與吸收速率 ? 擴(kuò)散通量 zAABA dcdcDJ ??JA：物質(zhì) A在 z方向上的分子擴(kuò)散通量， kmo1/（ m2s） dcA/dcz：物質(zhì) A的濃度梯度， kmol／ m4 DAB：物質(zhì) A在介質(zhì) B中的分子擴(kuò)散系數(shù)， m2/s 菲克 (Fick)定律 當(dāng)系統(tǒng)總壓不高且各處溫度均勻 常數(shù)?? RTPc 常數(shù)??? BA cccdzdcdzdc BA ??BA JJ ??根據(jù)菲克定律： zAABA dcdcDJ ??zBBAB dcdcDJ ??BAAB DD ?222 氣相中的穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散 1. 等分子反方向擴(kuò)散 pA1 pB1 P pA2 pB2 P A B pA1pA2 pB1pB2 定態(tài)擴(kuò)散 傳質(zhì)速率（傳質(zhì)通量）：單位時間內(nèi)通過單位面積的 A的物質(zhì)的量 zAAA dcdcDJN ???dzdPRTD A??定態(tài)過程中，通過連通管內(nèi)各截面的 NA都相等，為一常數(shù) 為常數(shù)dzdPA?? ? 210 AAPP AzA dPRT
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