【正文】 質）有 較大的溶解度 ?② 對混合氣體中其他組分的溶解度要小 — 較高的選擇性 ?③ 溶質在溶劑中的溶解度應對 溫度的變化 比較 敏感 ，即低溫下溶解度大，隨著溫度升高，溶解度應迅速下降 — 被吸收的氣體容易解吸，溶劑再生方便。 二、吸收的目的和依據： 目的： ① 回收或捕獲氣體混合物中有用物質，制取產品； ② 除去工藝氣體中的有害成分，使氣體凈化，以便進一步加工處理。 ?吸收質或溶質 (solute)： 混合氣體中的溶解組分 ?惰性氣體 (inert gas)或載體： 不溶或難溶組分 ?吸收劑 (absorbent)： 吸收操作中所用的溶劑 ?吸收液 (strong liquor)： 吸收操作后得到的溶液 ， 主要成分為溶質和溶劑 。 吸收劑 氣體 y x 界面 氣相主體 液相主體 相界面 氣相擴散 液相擴散 yi xi 氣體吸收是混合氣體中某些組分在氣液相界面上溶解 、在氣相和液相內由濃度差推動的傳質過程。這就是吸收。 焦化廠洗氨塔 在焦化廠，焦爐氣中含有多種氣體，如 CO,CO2,H2,NH3，苯等氣體。 切洋蔥 開碳酸飲料 當我們打開碳酸飲料瓶口時，就有氣體沖出。為了減輕刺眼傷害，常在旁邊放一盆水，可以減輕眼傷害。這就是吸收的例子。氣 體 吸 收 Gas Absorption 第五章 有毒有害氣體吸收凈化法 這一講我們討論吸收，什么叫吸收操作呢？做有機、無機實驗時，我們常用 洗氣瓶 ，洗去氣體中的某個成份。如果要除去含酸的氣體，我們在洗氣瓶中裝上堿液。 家庭主婦切洋蔥時，常拌有刺眼氣體產生。這就是刺眼氣體溶解于水，這就是吸收。這是氣體的反溶解，這就是碳酸氣的解吸。工廠用清水噴淋溶解氨氣，將氨氣回收為氨水。這是工廠的氨洗塔。 第一節(jié) 吸收法概述 一、吸收概念 利用 適當液體 吸收（溶解）氣體混合物中的 有關組分 （有的還發(fā)生化學反應），以分離氣體混合物的一種操作。 ?吸收尾氣 (dilute gas)： 吸收后排出的氣體， 主要成分為惰性氣體和少量的溶質 。 依據：氣體混合物中各組分在溶劑中溶解度不同 例如分離氨氣＋空氣的混合物，可選擇水做溶劑，因為氨水在水中的溶解度最大，而空氣幾乎不溶于水。 ?④ 蒸汽壓要低， 不易揮發(fā) — 減少溶劑在吸收和再生過程的損失；避免在氣體中引入新的雜質。 ?⑦ 應盡可能滿足 價廉、易得、無毒、不易燃燒等 經濟和安全條件。 ?三大 ? 對 A和 B的溶解度差異要大 ? 對 A的溶解度要大 ? 對 A的溶解度在條件改變時變化要大 ?三小 ? 揮發(fā)性小 ? 粘度小 ? 腐蝕小 ?技術經濟性 四 物理吸收和化學吸收 ? ① 物理吸收 ：吸收時溶質與溶劑不發(fā)生明顯的化學反應，如洗油吸收苯，水吸收 CO SO2等。如 CO2在水中的溶解度甚低，但若用 K2CO3水溶液吸收 CO2，則在液相中發(fā)生下列反應： K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3 從而使 K2CO3水溶液具有較高的吸收 CO2的能力。若該反應不可逆，溶劑將難以再生和循環(huán)使用 較高的反應數率。 原料氣 A＋ B 吸收劑 S 尾氣 B(含微量 A) 溶液 S+A 氣體 吸收的原理 吸 收 塔 形成兩相體系的方法 引入一液相（吸收劑） 各組分在吸收劑中溶解度不同。 吸收 解吸 ?吸收操作流程： ? 由流程圖可見，采用吸收操作實現氣體混合物的分離必須解決下列問題： ? ① 選擇 合適的溶劑 ，使能選擇性比溶解某個（或某些）被分離組份； ? ② 提供 適當的傳質設備 （多位填料塔，也有板式塔）以實現氣液兩相的接觸，使被分離組分得以從氣相轉移到液相（吸收）或相反（解吸）； ? ③ 溶劑的再生 ，即脫除溶解于其中的被分離組分以便循環(huán)使用。 ? 總之，一個完整的吸收分離過程一般包括吸收和解吸兩個組成部分。 板式塔 填料塔 濕壁塔 、 降膜塔 微分接觸 ： 氣 、 液兩相的濃度呈連續(xù)變化 ?，F將氣體吸收中的傳質過程與傳熱過程相對照來研究兩個問題： ? (1)、 氣體吸收過程的推動力 是什么？（傳熱過程的推動力：溫差） ? (2)、若氣液兩相能充分完全的接觸，則 吸收過程的極限 是什么？（傳熱過程的極限： T=t） ?預備知識補充：氣液相組成表示方法 ：混合物中組分 A的物質的量占混合物總物質的量的分數。 ?對兩組分（ A和 B）的混合液，則有： ?式中： mA、 mB、 m分別表示組分 A、組分 B和混合物的質量 kg mma AA ?mma BB ?1?? BA aa：（以 A組分為例） BBAAAAA MaMaMax??BBAAAAAMxMxMxa???習慣上液相摩爾分數用 x表示，氣相摩爾分數用 y表示。 ?由道爾頓分壓定律： pi=pt*yi 其中： pt總壓； pii組分分壓； yii組分摩爾濃度 ?！總壓一定時，分壓分數與摩爾分數數值相當。 ? 令： CA、 CB、 CC表示 A、 B、 C的質量濃度； cA、cB、 cC表示 A、 B、 C的摩爾濃度： VGC ii /?Vncii/?（三）比摩爾分數和比質量分數 ?某組分的質量或者摩爾數與此項中除此組分外的質量或摩爾數之比。 2 吸收過程： ?吸收過程進行的方向與極限取決于溶質 (氣體 )在氣液兩相中的平衡關系。 P＝ p*時，處于氣液平衡狀態(tài) 3 溶解度 氣液達到平衡時，吸收劑吸收的氣體量已達到最大限度時，每立方米吸收劑能吸收的極限氣體量 (即平衡狀態(tài)下液相中吸收質濃度 )。 ?任何氣體與液體接觸后，都會產生溶解。 ?易溶和難溶是相對同一種吸收劑而言。 溶解度/[g(NH3)/1000g(H2O)] 1000 500 0 20 40 60 80 100 120 pNH3/kPa 50 oC 40 oC 30 oC 20 oC 10 oC 0 oC 120 溶解度/[g(SO2)/1000g(H2O)] 250 200 0 20 40 60 80 100 pSO2/kPa 150 100 50 50 oC 40 oC 30 oC 20 oC 10 oC 0 oC 在相同條件下 ， NH3 在水中的溶解度較 SO2 大得多 。 1 . 0 0 . 9 0 . 8 0 . 7 0 . 6 0 . 5 0 . 4 0. 3 0 . 2 0 . 1 pA，atm O 2 C O2 S O2 N H3