【文章內(nèi)容簡介】 多個組分進入液相。 ? 例如：合成氨原料氣中含有氮氣、氫氣一氧化碳和二氧化碳等幾個組分，其中唯有二氧化碳在水中有較顯著的溶解，因此稱為單組分的吸收。 2 吸收 ? 非等溫吸收：氣體溶解在液體中，常伴隨著熱效應，當發(fā)生化學反應時，還會有反應熱，其結果是使液相溫度逐漸升高。 ? 等溫吸收：若熱效應很小或被吸收的組分在氣相中濃度很低而吸收劑的用量相對很大時，溫度升高并不顯著可認為是等溫吸收。 2 吸收 ? 三、吸收 過程進行的條件 ? 吸收過程進行的方向與限度取決于溶質(zhì)在氣液兩相中的平衡關系。 ? 氣相中溶質(zhì)的實際分壓高于與液相成平衡的溶質(zhì)分壓時，溶質(zhì)便由氣相向液相中轉(zhuǎn)移，稱為吸收過程。 ? 氣相中溶質(zhì)的實際分壓低于與液相成平衡的溶質(zhì)分壓時，溶質(zhì)便由液相向氣相中轉(zhuǎn)移，稱為解吸（脫吸）過程。 ? 本章重點介紹低濃度單組分等溫物理吸收的原理和計算。 拉烏爾定律 ? 液相為理想溶液，遵循拉烏爾定律： ? 式中 p—— 溶液上方組分的平衡分壓 ， Pa； ? —— 在溶液溫度下純組分的飽和蒸氣壓 ， Pa； ? X —— 溶液中組分的摩爾分率 。 ? 下標 A表示易揮發(fā)組分， B表示難揮發(fā)組分。 AAA xpp ??? ?ABBBB xpxpp ??? 1???p道爾頓分壓定律 ? 氣相為理想氣體，遵循道爾頓分壓定律。 ? yA氣相中的組分 A的摩爾分率； ? P溶液上方的總壓。 Ppy AA ?氣相組成的表示方法 組成 符號 單位 分壓 pA Pa或 kPa 摩爾分率 yA kmol吸收質(zhì) /kmol混合氣體 摩爾比 YA kmol吸收質(zhì) /kmol惰性組分 液相組成的表示方法 組成 符號 單位 摩爾濃度 cA kmol吸收質(zhì) /m3溶液 摩爾分率 xA kmol吸收質(zhì) /kmol溶液 摩爾比 XA kmol吸收質(zhì) /kmol吸收劑 1 氣體在液體中的溶解度 ? 平衡濃度 （ 飽和濃度 ） ：在恒定的溫度與壓強下 ，使一定量的液體與混合氣體接觸 ， 溶質(zhì)便向液相轉(zhuǎn)移 ， 直至液相中溶質(zhì)達到飽和 ， 濃度不再增加為止 。這種狀態(tài)稱為相際動平衡 ， 簡稱相平衡或平衡 。 ? 平衡狀態(tài)下氣相中的溶質(zhì)分壓稱為 平衡分壓 或 飽和分壓 ， 液相中的溶質(zhì)濃度稱為 平衡濃度 或飽和濃度 。 ? 氣體在液體中的溶解度表明在一定條件下吸收過程可能達到的極限程度 。 ? 氣體溶質(zhì)在一定液體中的溶解度與整個物質(zhì)的溫度 、壓強及該溶質(zhì)在氣相中的濃度密切相關 。 平衡分壓與溶解度間的關系用曲線表示，這些曲線稱為溶解度曲線。 溶解度曲線得到的結論 ? 在相同的溫度下，氨在水中的溶解度很大，氧在水中的溶解度極小。 ? 對于同樣濃度的溶液，易溶氣體在溶液上方的分壓小，難溶氣體在溶液上方的分壓大。換言之，如欲得到一定濃度的溶液，對易溶氣體所需的分壓較低，而對難溶氣體所需的分壓則很高。 ? 對于同一種溶質(zhì)來說，溶解度隨溫度的升高而減小，加壓和降溫對吸收操作有利。因為加壓和降溫可以提高氣體的溶解度。 2亨利定律 ? 當總壓不高（不超過 5*105Pa）時，在恒定溫度下，稀溶液上方的氣體溶質(zhì)平衡分壓與該溶質(zhì)在液相中的濃度成正比。 2亨利定律 ? 一 、 px關系 ? ? p*— 溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓； ? x— 溶質(zhì)在液相中的摩爾分率； ? E— 亨利系數(shù)，其數(shù)值隨物系的特性及溫度而異。 (kPa) ? 對于理想溶液，亨利系數(shù)即為該溫度下純?nèi)苜|(zhì)的飽和蒸氣壓。 ? 對于一定的氣體和一定的溶劑 ， 亨利系數(shù)隨溫度變化而變化 。 一般說來 ， 溫度上升則 E值增大 ， 這體現(xiàn)著氣體溶解度隨溫度升高而減少的變化趨勢 。 在同一溶劑中 ， 難溶氣體的 E值很大 ， 而易溶氣體的 E值則很小 。 Exp * ? 2亨利定律 ? 二 、 pc關系 ? ? p*— 氣相中溶質(zhì)的平衡分壓， kPa； ? c— 單位體積溶液中溶質(zhì)的摩爾數(shù)， kmol/m3； ? H— 溶解度系數(shù)， kmol/(kNm)。 ? E與 H的關系 ? 溶解度系數(shù)也是溫度的函數(shù)。對于一定的溶質(zhì)和溶劑， H值隨溫度升高而減少；易溶氣體的 H值很大，難溶氣體的 H很小。 Hcp * ?SEMH ?? 2亨利定律 ? 三 、 xy的關系 ? y*— 與該液相成平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾分率； ? x— 液相中溶質(zhì)的摩爾分率； ? m— 相平衡常數(shù)，或分配系數(shù)，無因次； ? P— 系統(tǒng)的總壓； ? 相平衡常數(shù) m也是由實驗得出 。 對于一定的物系 ， 它是溫度和壓強的函數(shù) 。 由 m的數(shù)值大小同樣可以比較不同氣體溶解度的大小 ， m值愈小 ， 則表明該氣體的溶解度愈小 。 溫度升高 、 總壓下降則 m值變大 ， 不利于吸收操作 。 mxy * ?PEm ? 2亨利定律 ? 四 、 X— Y的關系 ? 摩爾比定義： ? ? 表明當液相中溶質(zhì)濃度足夠低時，平衡關系在 X— Y圖中也近似地表示成一條通過原點的直線，斜率為 m。 xxX??? 1液相中溶劑的摩爾數(shù)液相中溶質(zhì)的摩爾數(shù)yyY??? 1氣相中溶劑的摩爾數(shù)氣相中溶質(zhì)的摩爾數(shù)mXY * ? 2亨利定律 ? 亨利定律的各種表達式所描述的都是互成平衡的氣液兩相組成間的關系，它們既可用來根據(jù)液相組成計算平衡時的氣相組成，同樣可用來根據(jù)氣相組成計算平衡時的液相組成。例 73。 Epx * ?Hpc * ?my*x ?mYX * ? 4 相平衡與吸收過程的關系 ? （ 1）相平衡指明傳質(zhì)的過程方向 不平衡的汽液兩相接觸后所發(fā)生的傳質(zhì)過程是吸收還是解吸，要視溶質(zhì)在氣相中的分壓與其液相的平衡分壓間的關系而定。若溶質(zhì)在氣相中的分壓大于其液相的平衡分壓，就會發(fā)生吸收過程，直至達到平衡狀態(tài)為止；反之若氣相中的分壓小于其液相中的平衡分壓，溶液中的溶質(zhì)就會解吸出來，重又返回到氣相中，直至汽液達到平衡狀態(tài)。 ? （ 2）相平衡是過程的極限 4 相平衡與吸收過程的關系 ? （ 3）相平衡關系可判斷吸收過程推動力大小。例 74。 5 吸收劑的選擇 ? 評價吸收劑的依據(jù) （ 1）對需吸收的組分要有較大的溶解度；（ 2）對所處理的氣體要有較好的選擇性；（ 3）要有較低的蒸汽壓，以減少吸收過程中的溶劑的揮發(fā)損失；（ 4）吸收后的溶劑應易于再生。（ 5）在操作溫度下，具有較低的粘度，以利于汽液良好接觸及便于運輸。 GiiGiBmGAkppppkpppR T zDPN1)()(??????LiiLiSmLAkcccckccczCDN1)()(??????? 三、 吸收速率方程 吸收過程中的 吸收速率 是指單位時間內(nèi)，在單位面積上被吸收的溶質(zhì)量。表明吸收速率與吸收推動力之間