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第二节 吸收过程的相平衡关系 气体在液体中的溶解度 定义：在一定温度和压力下，气液相平衡时，一定量吸收剂能溶解的吸收质的最大数量。 饱和分压（平衡分压） 平衡时，吸收质在气相中的分压，p*表示； 饱和浓度（平衡浓度） 平衡时，吸收质在液相中的浓度。 对多数体系，系统的总压5×105pa，总压的变化不影响吸收质平衡分压和溶解度之间的对应关系，但是温度对溶解度的影响很大。 相组成表示法 气相组成表示——y，Y，p, P，C`M 液相组成表示——x，X,，CA，CM 亨利定律 在一定温度下，当总压不大的情况下，吸收质在稀溶液中的溶解度和它在气相中的平衡分压成正比。 讨论： （1）若吸收质在气、液两相中的浓度用摩尔分数表示： （2）若用吸收质在液相中的浓度表示： （3）若以物质的量比表示吸收在气、液相的浓度 * * t=293K CO2 NH3 10ncA, kmol/m3 pA, kPa 几种气体在水中的溶解度曲线 易溶气体、难溶气体、中等溶解气体：吸收利用在同一种吸收剂种不同吸收质溶解度的差异而将气体混合物加以分离。 20℃下SO2在水中的溶解度 101.3kPa 202.6kPa x y 氨在水中的溶解度 液相中氨的摩尔数 气相中氨的分压 60℃ 50℃ 40℃ 30℃ 讨论： （1）总压、y一定，温度下降，在同一溶剂中，溶质的溶解度x随之增加，有利于吸收 。 （2）温度、y一定，总压增加，在同一溶剂中，溶质的溶解度x随之增加，有利于吸收 。 通过溶解度曲线：气体在水中的平衡溶解度随气相中该气体的分压增大而增大，随温度的升高而降低，因此，加压降温有利于吸收过程的进行。 1.摩尔浓度——单位体积混合物中所含溶质的kmol数 CA= [ kmol/m-3] 2.摩尔分数 xA= (液相中) yA= (气相中) 3.比摩尔分数 (液相中) (气相中) 讨论（1）E值越大，表示该气体的溶解度越小，难溶解。 （2）一般E随温度的升高而增大。 【例5-1】某系统温度为10℃，总压101.3kPa，试求此条件下在与空气充分接触后的水中，每立方米水溶解了多少克氧气？ =101.3×0.21=21.27kPa 查得10℃时，氧气在水中的亨利系数E为 3.31×106kPa。（附录10） 3.57×10-4 kmol/m3 W=3.57×10-4×32×1000=11.42 g/m3 相平衡关系在吸收过程中的应用 1．判断过程进行的方向 y ? y*或x* x或 A由气相向液相传质，吸收过程 平衡状态 A由液相向气相传质，解吸过程 吸收过程： 2．指明过程进行的极限 过程极限：相平衡。 气液相平衡关系限制了气体离开吸收塔的最低浓度和吸收夜离塔时的最高浓度。 y · R y x · · P B Q x y* y* y 平衡线以上：吸收区； 以下：解吸区； 平衡线上： 平衡区 *