化工原理气体吸收ppt

气体吸收

1.向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO2气体，经充分接触后，测得水中的CO2平衡浓度为2.875×10kmol/m，鼓泡器内总压为101.3kPa，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m。试求亨利系数E、溶解度系数H及相平衡常数m。 解：

查得u30℃，水的ps?4.2kPa p稀溶液：c?*A－2

3

3

?p?ps?101.3?4.2?97.1kPa

1000?55.56kmol/m3 18?MS?cA2.875?10?2??5.17?10?4 x?c55.56p*97.15?1.876?10kPa E?A?x5.17?10?4 H?cAp*A2.875?10?2??2.96?10?4kmol/(kPa?m3)

97.1E1.876?105?1854 m??p101.32．在总压101.3kPa，温度30℃的条件下, SO2摩尔分率为0.3的混合气体与SO2摩尔分率为0.01的水

溶液相接触，试问：

（1） 从液相分析SO2的传质方向；

（2） 从气相分析，其他条件不变，温度降到0℃时SO2的传质方向；

（3） 其他条件不变，从气相分析，总压提高到2

9.吸收

9.1概述

利用不同组分在溶剂中溶解度的差异，分离气体混合物的过程，称为吸收； 能被溶解的组分——溶质A； 不能被溶解的组分——惰性组分（载体）B；

所用溶剂——吸收剂S。吸收液(S?A)。

一．工业生产中的吸收过程

1．工业上的应用

（1） 原料气的净化：如煤气中的H2S除去。

（2） 有用组分的回收：如合成氨厂的放空气中用水回收氨。

（3） 某些产品的制取：将气体中需要的成份以指定的溶剂吸收出来，成为液态的产品或半

成品，如：从含HCｌ气体中盐酸

(4) 废气的治理：如含SO2，NO，NO2等废气中，要除去这些有害成份。

2．吸收的分类 (1) 按性质划分

物理吸收：溶质不发生明显的化学反应，如水吸收CO2，SO2等。

化学吸收：溶质与溶剂或溶液中其它物质进行化学反应。（如用NaOH吸收 CO2） (2) 温度是否变化

等温吸收：当溶剂用量很大，温升不明显时 非等温吸收：

(3) 被吸收组分数目分

单组分吸收：只吸收一种组分 多组分吸收

二．吸收过程的极限及方向

极限：气液两相呈平衡状态；

方向或推动力：一相浓度与同另一相浓度呈平衡的该相浓度之差；

比如：溶质A在气相中的分压为PA，液相中溶质

第八章 吸收

第一节 概述

一、基本概念：

吸收：是利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的一个单元操作。

二、吸收过程如下三、吸收操作的应用 四、吸收操作分类 五、吸收：

溶质A由气相转入液相；

脱吸传质：

溶质A由液相转入气相；

除了制取溶液产品等少数情况只需单独进行吸收外，一般都需要对吸收后的溶液继续脱吸，使溶剂再生，能够循环使用，同时也得到有价值的溶质。 六、吸收与解吸的操作流程

吸收剂的选择： 溶解度大，选择性好

第二节 吸收的基本理论

溶解度曲线： 溶质的平衡气、液相含量分别用分压和浓度表示时，平衡曲线又称为溶解度曲线； 1 温度低对吸收有利 2 压力高对吸收有利

图9－3 293K时几种气体在水中的溶解度曲线

亨利定律

在一定的温度和平衡状态下，稀溶液中气体溶质在气相中的平衡分压与其在液相中的摩尔分率成正比；用公式表示； p*=Ex

1 亨利系数E与温度有关，T↑E↑ ，溶解度↓，对吸收不利。 2 易溶气体E〈〈 难溶气体E

溶质在液相中的含量用摩尔浓度表示时（x=cA/C)：

P*=cA/H 易溶气体H >

1. 依据溶解度曲线所表现的规律性可以得知，___________压力和___________温度对吸收

操作有利，因为可以增加气体的溶解度；反之，___________压力和___________温度则有利于脱吸过程。（提高，降低）

2. 某高度无穷大的连续逆流吸收塔，吸收剂为纯溶剂，入塔气体的体积浓度为 7 %，相

平衡关系式为Y*=2X，问：吸收率为100%时，液气比（摩尔）为____________；吸收率为75%时，液气比（摩尔）为_____________。

1) 对一定气体和一定溶剂，一般来说，亨利系数E随温度升高而 ，溶解度系

数H随温度升高而 ；在同种溶剂中，难溶气体的E值 易溶气体的E值，难溶气体的H值 易溶气体的H值。

2) 若气体处理量V已确定，减少吸收剂用量L，吸收操作线斜率变小，结果使出塔

吸收液浓度 ，吸收推动力 。若塔底流出的吸收液与刚进塔的混合气达到平衡，此时吸收过程的推动力变为 ，此种状况下吸收操作线斜率称为 。

二、选择（10分）

１、对于易溶气体，H值__________，KG_________

第八章 气体吸收

1. 在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH3)/1 000 g(H2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E、相平衡常数m及溶解度系数H。

解：水溶液中氨的摩尔分数为

76.617 x??0.075 76.61000?1718由 p*?Ex 亨利系数为 E?p*15.0?kPa?200.0kPa x0.075E200.0??1.974 pt101.3 相平衡常数为

m?由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40 ℃时水的密度为 ??992.2kg/m3 溶解度系数为 H??EMS

2. 在温度为25 ℃及总压为101.3 kPa的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化

5?992.2kmol/(m3?kPa)?0.276kmol/(m3?kPa)

200.0?18碳为350 g/m3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数E?1.66?10k

基本概念 1、亨利定律

2、气膜控制与液膜控制

三、请回答下列问题（10分）

1．根据双膜理论，两相间的传质阻力主要集中在什么地方？增加气液两相主体的湍动程度，传质速率将会如何变化？

相界面两侧的液膜和气膜中；增大

吸 收

2．对于高浓度气体吸收，为什么不能用脱吸因子法或对数平均推动力法，而必须用图解积分或数值积分的方法进行吸收过程计算？

因为脱吸因子法和对数平均推动力法都是基于稀溶液的相平衡线为直线的假设，而对于高浓度气体吸收，该假设不再成立，所以这两种方法不再适用，必须针对相平衡曲线运用数值积分或图解积分的方法进行吸收过程的相关计算。 4．简要叙述吸收中双膜理论的提出者及其三个基本要点。

双膜模型由惠特曼（Whiteman）于1923年提出，为最早提出的一种传质模型。 （1分） 惠特曼把两流体间的对流传质过程设想成图片2-10所示的模式，其基本要点如下：

①当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳定的相界面，界面的两侧各有一个很薄的停滞膜，气相一侧的称为“气膜”，液相一侧的称为“液膜”，溶质A经过两膜层的传质方式为分子扩散。 （2分）

②在气液相界面处，气液两相

第二章 吸收习题解答

1从手册中查得101.33KPa、25℃时,若100g水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m3·kPa))及相平衡常数m。 解: (1) 求H 由PNH3??CNH3H.求算.

已知:PNH3??0.987kPa.相应的溶液浓度CNH3可用如下方法算出:

以100g水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为

1000kg/m3.则:

1CNH3?17?0.582kmol/m3100?1 1000CNH30.5823?H???0.590kmol/(m?kPa)?PNH30.987yNH3??mNH3xNH3P1(2).求m.由17xNH3??0.01051100?1718yNH3?0.00974m???0.928xNH30.0105yNH3??PNH3??0.987?0.00974101.33

2: 101.33kpa、1O℃时,氧气在水中的溶解度可用po2=3.31×106x表示。式中:Po2为氧在气相中的分压,kPa、x为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧.

第二章 吸收习题解答

1从手册中查得101.33KPa、25℃时,若100g水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m3·kPa))及相平衡常数m。 解: (1) 求H 由PNH3??CNH3H.求算.

已知:PNH3??0.987kPa.相应的溶液浓度CNH3可用如下方法算出:

以100g水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为

1000kg/m3.则:

1CNH3?17?0.582kmol/m3100?1 1000CNH30.5823?H???0.590kmol/(m?kPa)?PNH30.987yNH3??mNH3xNH3P1(2).求m.由17xNH3??0.01051100?1718yNH3?0.00974m???0.928xNH30.0105yNH3??PNH3??0.987?0.00974101.33

2: 101.33kpa、1O℃时,氧气在水中的溶解度可用po2=3.31×106x表示。式中:Po2为氧在气相中的分压,kPa、x为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧.

6．吸收

一、单选题

1．用纯溶剂吸收混合气中的溶质。逆流操作，平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度y1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y2和吸收率?的变化为：（ ）。C （A）y2上升，?下降 （B）y2下降，?上升 （C）y2上升，?不变 （D）y2上升，?变化不确定

2．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则气相总传质单元数（ ）。 B

A 增加 B减少 C不变 D不定

3．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口气体组成将（ ）。 A

A 增加 B减少 C不变 D不定

4．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口液体组成（ ）。 A

A 增加 B减少 C不变 D不定

5．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元数将（ ）。 C

A 增加 B减少 C不变 D不定

6．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质

吸收一章习题及答案

一、填空题

1、用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的速率方程为____________________，以传质总系数表达的速率方程为___________________________。 NA = ky (y-yi) NA = Ky (y-ye)

2、吸收速度取决于_______________，因此，要提高气－液两流体相对运动速率，可以_______________来增大吸收速率。

双膜的扩散速率 减少气膜、液膜厚度

3、由于吸收过程气相中的溶质分压总 _________ 液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的_________。增加吸收剂用量，操作线的斜率_________，则操作线向_________平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－ye）_________。 大于 上方 增大 远离 增大

4、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2，入塔气体浓度y = 0.06，要求出塔气体浓度y2 = 0.006，则最小液气比为_________。 1.80

5、在气体流量，气相