【正文】 各種不同的表示方法，因此： Hery定律有不同的表示方法。 E越大，溶解度越小。溶質(zhì)或溶液不同，體系不同， E也就不同。 摩爾質(zhì)量 溶液體積＝質(zhì)量 /溶液密度 （ 2） x’ g＋ 1000 g xmol ，（ 1－ x）溶劑 167。 xA 溶質(zhì) A在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)。 氣液相平衡 二 .亨利定律 1）定義：對于稀溶液或難溶氣體，在一定溫度 t和總壓不大的情況下，溶質(zhì)在液相中的溶解度與它在氣相中的分壓呈正比，這一關(guān)系稱為亨利定律（ Hery）。 分別從這三圖中查得在 P＝ 60kPa、 t＝ 20℃ 時 NH3 、 SO2 、 O2在水中 的溶解度為： 390g / 1 000g 、 68g / 1 000g 、 / 1 000g 。 用二維坐標(biāo)繪成的氣液相平衡關(guān) 系曲線，又稱為溶解度曲線。前人做了很多的工作，故 我們可以查閱文獻(xiàn)和有關(guān)手冊得 到部分需要的氣液平衡數(shù)據(jù)。 167。 （ 4）小結(jié)：在溫度 t和總壓 P一 定的條件下，氣液相平衡時，氣 相組成是液相組成的單值函數(shù)。 氣液相平衡 氣液平衡關(guān)系的確定 （ 1）根據(jù)相律，單組分物理吸收體系的自由度 F應(yīng)為： F＝ C－ ?＋ 2＝ 3－ 2＋ 2＝ 3 式中：相數(shù) ?＝ 2 （為 G、 L） 組分?jǐn)?shù) C＝ 3（分別為 A、 B、 S） （ 2）由 F＝ 3知：三組分氣液兩 相平衡時，在溫度 t和總壓 P和氣、 液組成四個變量中，有三個是獨 立變量，另一個是它們的函數(shù)。 單組分物理吸收的氣液平衡 關(guān)系如圖 52所示。 氣液相平衡 一 . 氣液平衡關(guān)系 二 .亨利定律 三 . 過程方向判斷與過程推動力 引子： 溶質(zhì)在氣、液相間的平衡關(guān) 系是分析判斷溶質(zhì)在相間傳遞過 程中的方向、極限以及確定傳遞 過程推動力大小的依據(jù)。 概述 五 . 溶劑的選擇 ? 溶劑又稱吸收劑，選擇良好的吸收劑是設(shè)計吸收過程的重要一環(huán)； ? 選擇原則 ? 吸收劑對溶質(zhì)應(yīng)有較大的溶解度，以提高吸收速率，減少吸收劑的用量； ? 同時為了便于吸收劑的再生回用，其溶解度應(yīng)隨操作條件的改變有顯著的差異； ? 吸收劑對溶質(zhì)應(yīng)有良好的選擇性，即對于混合氣中待吸收組分的溶解度要大，對其余組分的溶解度要??； ? 溶劑的揮發(fā)性要小，即蒸氣壓低，以減少溶劑的損失量； ? 溶劑的粘度要低，這樣有利于氣、液接觸，提高吸收速率，也便于輸送； ? 無毒； ? 難燃； ? 腐蝕性?。? ? 易得價廉； ? 易于再生利用； ? 不污染環(huán)境。分別引出則可以得到粗苯產(chǎn)品，從而實現(xiàn)混合物的分離； ? 解吸后的液相成為貧油，經(jīng)過冷卻器降溫后，再進(jìn)入吸收塔循環(huán)使用； ? 如此循環(huán)往復(fù)，從而實現(xiàn)吸收和解吸的聯(lián)合操作過程。 ? 在吸收塔內(nèi)：焦?fàn)t煤氣與洗油（焦化廠副產(chǎn)品，數(shù)十種 C、H化合物的混合物）逆流接觸，氣相中粗苯蒸汽被洗油吸收，脫苯煤氣從吸收塔頂排出；吸收粗苯后的洗油，稱為富油； ? 在解吸塔內(nèi)：利用過熱蒸汽對其解吸，在解吸塔頂排出的氣相為過熱水蒸汽和粗苯蒸汽混合物； ? 相分離器的原理是兩種液體不互溶，且密度有差異。 概述 ? 吸收與解吸聯(lián)合操作 圖 51 吸收與解吸聯(lián)合操作 167。 ? 解吸：從溶液中釋放出溶解吸收的溶質(zhì)氣體的操作，稱為～ ? 解吸的方法： ? 加熱，因溫度升高，溶解度降低； ? 減壓，因壓力降低，溶解度降低； ? 惰性氣體與溶液逆流接觸，一般采用過熱蒸汽，一方面由于較高溫度，另一方面由于惰性氣體可以降低溶質(zhì)氣體的分壓，從而帶出溶質(zhì)氣體。 167。 ? 吸收劑或溶劑：吸收中所用的能夠溶解某一組分的物質(zhì)稱為～ ， 用 S表示 ， eg：水； ? 吸收液：吸收操作中溶劑吸收了溶質(zhì)氣體后所得的溶液稱為～ ， 用 S+A表示 。 概述 ? 氣體吸收過程的特點 ? 需加入另一物質(zhì)，使該物質(zhì)與原均相混合物接觸構(gòu)成并存的兩相； ? 判斷是否發(fā)生組分的相際轉(zhuǎn)移？可以假想：每一相中各組分的濃度都均勻一致，若轉(zhuǎn)移的組分在兩相中的濃度偏離 平衡態(tài)越遠(yuǎn)，則該組分的轉(zhuǎn)移速率越大； ? 當(dāng)轉(zhuǎn)移的組分在兩相中呈 平衡態(tài) ，則該組分的轉(zhuǎn)移速率為零。 ? 過程的推動力為：濃度差 ?C ? 過程簡介 以 NH3和 air用水吸收為例： ? 示意圖如右側(cè)圖一所示 ? 過程 1) NH3易溶解于水中，其濃度為 C0，而 air難溶于水，液，而 air幾乎不溶于水中； 液面處濃度 C主體濃度 C0，故 NH3由氣相主體向氣液界面轉(zhuǎn)移； 2)界面處液相中 NH3濃度 CL 液相主體濃度 CL0 ，故在液相中從界面向深處移動； 3)隨著吸收的進(jìn)行，氣相中 NH3濃度減少， 液相中 NH3濃度增加，推動力 ?C減少； 4)當(dāng)氣液相達(dá)到平衡時， ?C＝ 0， NH3的轉(zhuǎn)移速率＝ 0。 ? 前面提到的傳質(zhì)分離過程中，重點是要講述平衡分離過程，是組分在兩相間的分配不同（平衡）來實現(xiàn)分離。 167。 ? 制備某種氣體的溶液： HCl（ g)＋ H2 OHCl(L) 3 NO2＋ H2O==2HNO3＋ NO SO2 SO3 ＋ H2O H2 SO4 一般采用 % H2 SO4吸收成為 98% 105% H2 SO4 。 ? 氣體凈化：合成氨原料氣中含有 CO、 CO2 、 CO2 S、 H2 S等有害氣體 ， 易使 。 ? 氣體吸收在工業(yè)及環(huán)保中的應(yīng)用 ? 回收產(chǎn)品：用洗油（焦化廠副產(chǎn)品，數(shù)十種 C、 H化合物的混合物）吸收焦?fàn)t煤氣中的苯、甲苯、二甲苯。 167。 ? 氣體混合物的分離方法： ? 膜分離 主要依靠篩分作用，尺寸差異 ； ? 精餾 主要依據(jù)沸點差異， eg：空分得到 N2和 O2 ； ? 吸附分離 主要依靠篩分作用，尺寸差異 ；也有絡(luò)合作用， eg： Cu＋ － CO； ? 吸收 主要依靠混合物中各組分在某種溶劑中的溶解度的不同得到分離目的。 概述 二 . 吸收與傳質(zhì) 引子 ? 均相混合物分離特點： 主要依靠物質(zhì)的分子、渦流傳遞特性來實現(xiàn)混合物中各組分的分離。 其特點為：須引兩股流，分段形成兩相接觸。 其特點為：只須引一股流，兩相接觸即可。 eg： 在醫(yī)藥上中成藥的提取，可以通過膜過程對此進(jìn)行濃縮。 eg：合成氨原料氣中含有 CO、 CO2 等有害氣體 ， 易使 ，現(xiàn)一般采用銅氨液洗滌法、深冷分離法和甲烷化法，這些方法在經(jīng)濟(jì)性、選擇性等方面都在不同程度上存在著缺點，吸附分離，特別是 PSA方法是新的發(fā)展方向。eg：從礦石中提取有用金屬；從工廠排放的廢料中，回收有價值的物質(zhì)，除去污染環(huán)境的物質(zhì)；另外在醫(yī)藥上中成藥的提取 etc。 167。 ? 一般分為四類： ? 分離：將混合物中各組分完全分開，得到各個純組分或若干種產(chǎn)品。 ? 在一般化工生產(chǎn)中主要應(yīng)用平衡分離過程。 ? 速率分離過程：根據(jù)混合物中各組分在某種力場的作用下擴(kuò)散速度不同的性質(zhì)來實現(xiàn)混合物的分離，這類方法稱為～。 概述 傳質(zhì)分離過程的分類 ? 平衡分離過程：根據(jù)混合物中諸組分在兩相間的平衡分配不同來實現(xiàn)混合物的分離，這類方法稱為～。如：濕物料的干燥，也是依靠水分傳遞到氣相來達(dá)到分離目的。 ? 混合物的分類： a）非均相混合物，其分離主要依靠 力學(xué)的 ，即質(zhì)點運動與流體力學(xué)原理進(jìn)行分離，已在第三章中進(jìn)行了討論； b）均相混合物，其分離特點主要依靠物質(zhì)的傳遞（分子傳遞和渦流傳遞）特性來實現(xiàn)混合物中各組分的分離。第五章 氣體吸收 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 氣液相平衡 第三節(jié) 分子擴(kuò)散 第四節(jié) 對流傳質(zhì) 第五節(jié) 在填料塔低濃度氣體吸收過程的計算 第六節(jié) 氣體解吸 第七節(jié) 高濃度氣體吸收 167。 概述 一 . 傳質(zhì)分離過程簡介 二 . 吸收與傳質(zhì) 三 . 物理吸收和化學(xué)吸收 四 . 吸收與解吸 五 . 溶劑的選擇 一 . 傳質(zhì)分離過程簡介 傳質(zhì)分離過程的研究對象 ? 混合物的分離是化工類生產(chǎn)中的重要過程。 ? 對 b）均相混合物的分離稱為傳質(zhì)分離過程 ? 另外，對干燥和浸取等一類過程也列入傳質(zhì)分離過程。 167。例如：蒸餾、吸收、萃取、吸附、干燥 etc。例如：氣體擴(kuò)散、電泳、噴嘴擴(kuò)散 etc。 根據(jù)生產(chǎn)目的來分類 ? 化工生產(chǎn)中遇到的混合物多種多樣的，它們可以是 g、 l、s，可以均相，可以非均相，其中各組分的性質(zhì)可以相差很大，也可以是十分相似，各組分的含量可以相差很大，也可以相差不大（處一個量級）分離目的也不盡相同。 eg： airN2 、 O2 、各種稀有氣體；原油 汽油、煤油、柴油 etc。 概述 ? 提取和回收：從 混合物中提取某種或某幾種有用的組分。 ? 純化：除去混合物中少量雜質(zhì)。 ? 濃縮：將含有組分少的稀溶液增濃，稱為～。 根據(jù)組分在兩相間的分配差大小來分： ? 相配很大：吸收、萃取、浸取、干燥蒸餾、吸附 etc。 ? 相配不大：精餾、回流萃取分餾吸附 etc。 167。 ? 氣體混合物分離特點：總是根據(jù)混合物中各組分間某種物理化學(xué)性質(zhì)差異而進(jìn)行的。 eg： 用水吸收混合氣體中的NH3能使 NH air加以分離，并回收 NH3 ，其原因為：它們在水中的溶解度差異很大，將它們通入水中， NH3很容易溶解于水中， 形成氨水溶液，而 air幾乎不溶于水中。 概述 吸收 ? 定義：氣體溶解于液體的過程，稱之為～。 ※ 有機(jī)合成八大基礎(chǔ)原料：三苯、三?。? 1,3丁二稀、乙稀、丙?。?、一萘一炔。 對微量 CO、 CO2現(xiàn)一般采用銅氨液洗滌法、深冷分離法和甲烷化法，但凈化度和能耗高，目前正開發(fā)絡(luò)合變壓吸附（ PSA）的技術(shù)是‘無熱源技術(shù)’，是非常節(jié)能的發(fā)展方向。 ? 實際過程往往同時兼有凈化和回收雙重目的。 概述 傳質(zhì) ? 氣體吸收是傳質(zhì)分離過程。 ? 氣體吸收過程包含有組分從一相到另一相的轉(zhuǎn)移。 167。 ? 相關(guān)術(shù)語介紹 ? 溶質(zhì)氣體或吸收質(zhì)：混合氣體中容易溶解的組份稱為～，用A表示， eg： NH3 ； ? 惰性成分或載體：混合氣體中很難溶解的組份稱為～ ，用 B表示 ， eg：空氣 （ air)。 ? 吸收尾氣：吸收操作中排除的氣體稱為～ ， 用 （ A） +B表示 ? 單組分吸收：溶質(zhì)氣體為單組分的吸收過程 ， 稱為～ ? 單組分吸收：溶質(zhì)氣體為多組分的吸收過程 ， 稱為～ 。 概述 三 . 物理吸收和化學(xué)吸收 ? 物理吸收 ? 定義： 溶質(zhì)氣體溶于液相中不發(fā)生顯著化學(xué)反應(yīng)的吸收過程，稱之為～ ? 例如： CO2 ＋ H2O＝ H2 CO3 HCl（ g）＋ H2O＝ HCl（ L） 丙酮（ g）＋ H2O＝丙酮（ L） ? 化學(xué)吸收 ? 定義： 液相中有某種組分，能夠與溶質(zhì)氣體（溶解于 L）進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的吸收過程，促進(jìn)了吸收過程的進(jìn)行速率； ? 例如： Na2 CO3 （ K2CO3) ＋ CO2 ＋ H2O = Na2HCO3 （ KHCO3 ) 四 . 吸收與解吸 ? 一個完整的吸收分離過程一般包括 吸收和解吸 兩部分。 167。 概述 ? 從焦?fàn)t煤氣中回收粗苯（苯、甲苯、二甲苯等）的生產(chǎn)流程圖如圖 51所示。 ? 在相分離器內(nèi)：過熱水蒸汽和粗苯蒸汽混合物冷凝后因兩種凝液不互溶，并依據(jù)密度不同而分層，粗苯在上，水在下。 167。 167。 一 . 氣液平衡關(guān)系 本節(jié)只討論單組分物理吸收 的氣液平衡關(guān)系，即： 氣相中只有溶質(zhì) A 和惰性氣體 B兩個組分，液相中只有溶質(zhì) A和 吸收劑（溶劑） S 兩個組分。 圖 52 單組分物理吸收氣液平衡 167。 （ 3）約束條件說明： G : yA ＋ yB ＝ 1 L : XA ＋ XS ＝ 1 所以 :P、 t、 yA 、 XA中知道三個 , 氣、液平衡就確定了。 （ 5