化工单元操作基础知识讲座之五气体吸收剖析.ppt

阿拉善职业技术学院 2014-6-20 《化工单元操作》 基础知识讲座 之 气体吸收 第五部分 气体的吸收 在化工生产中，通常会遇到均相物系混合物的分离问题，即将这些混合物分离为较净或几乎纯态的物质。利用原物系中各组分间某种物性的差异，从而将均相物系形成一个两相物质，达到分离的目的。物质在相间的转移过程称为物质传递过程（简称传质过程）。化学工业中常见的传质过程有蒸馏、吸收、干燥、萃取和吸附等单元操作。 均相物 系分离 传质分离：引入添加剂（物质或能量）的分离，包括气体吸收、精馏、萃取、干燥、浸取 速率分离：某种力场作用下速率差异实现混合物的分离、包括反渗透、渗析、膜分离 第五部分 气体的吸收 一、气体吸收相关概念 1.定义：利用气体中各组分在液相中溶解度的差异而分离气体混合的操作称为吸收。 2.依据：气体混合物中各组分在溶剂中的溶解度不同，使混合气得以分离。 3.几个概念 ⑴所用液体称为吸收剂（或溶剂）。 ⑵气体中被溶解的组分称为吸收质或溶质。 ⑶不被溶解的组分称为惰性气体或载体。 ⑷吸收操作所得的液体称为溶液（主要成分是吸收剂和溶质）。 ⑸剩余气体为尾气，主要成分为惰性气体，还有残余的吸收质。 ⑹解吸（脱吸）：——与吸收相反的操作，溶质：液相 ? 气相 第五部分 气体的吸收 二、气体吸收分类 1、按吸收方式分为：物理吸收和化学吸收，在吸收的过程中，如果溶剂中的气体不与溶剂发生明显的化学反应，所进行的操作称为物理吸收，如用水吸收CO2等。若气体溶解后与溶剂或预先溶于溶剂里的其它物质进行化学反应，则称为化学吸收。如用NaOH溶液吸收CO2、SO2等。 2、按组分数分为：单组分吸收和多组分吸收。如制取盐酸、硫酸等为单组分吸收，回收苯、治理NO等为多组分吸收。 3、按温度变化分为：等温吸收和非等温吸收。 我们讨论低浓度、单组分的等温、物理吸收的原理与设备。 第五部分 气体的吸收 三、气体吸收在工业中的应用 1、分离和净化原料气：原料气在加工以前，其中无用的或有害的成分都要预先除去。如从合成氨所用的原料气中分离出CO2、CO、H2S等杂质。 2、某些产品的制取：如制酸工业中用水分别吸收混合气体中的HCl、SO3-和NO2制取盐酸、硫酸和硝酸。 3、废气的治理：生产过程中排放的废气往往含有对人体和环境有害的物质，如SO2、H2S等这类环境保护问题已愈来愈受重视。选择适当的工艺和溶剂进行吸收是废气治理中应用较广的方法。 第五部分 气体的吸收 四、气体吸收操作实现的条件 1、选择适宜的吸收剂是实现吸收操作的必要条件 2、利用混合气中各组分在相同条件下具有不同的溶解度是实现吸收操作的基本依据，传质推动力为浓度差。 3、气液两相必须充分接触，要有足够的接触面积，才能完成吸收任务，达到分离效果。 4、吸收和解吸联合操作，可使吸收剂再生而重复利用，降低生产成本。冷却与加压有利于吸收的进行，加热与减压，有利于解吸的进行。（因温度升高、压力降低均可使溶解度降低） 第五部分 气体的吸收 五、吸收剂的选择（对吸收剂的要求） 1、对被吸收的组分要有较大的溶解度，且有较好的选择性。即对溶质的溶解度要大，而对惰性气体几乎不溶解。 2、要有较低的蒸气压，以减少吸收过程中溶剂的挥发损失。 3、要有较好的化学稳定性，以免使用过程中变质。 4、腐蚀性要小,以减小设备费用和维修费。 5、粘度要低，以利于传质及输送；比热要小，使再生时的耗热量较小、不易燃，无毒、利于安全生产。 6、吸收后的溶剂应易于再生。 对可供选的溶剂应作经济评价后作出合理的选择 第五部分 气体的吸收 六、吸收与解吸工艺过程认识 第五部分 气体的吸收 七、吸收过程相平衡 1、相平衡关系：在一定的温度与压力下，使某一定量的可溶性气体溶质与一定量的液体溶剂在密闭的容器内相接触，溶质便向溶剂转移。经过足够长的时间后，在任何瞬间，气体进入液体的分子数与从液体中逸出并返回到气体中的分子数相等，宏观上过程象停止一样，这种状况称为相际动平衡，简称气液相平衡。 2、平衡分压：在气液相平衡状态下，溶液上方气相中溶质的压力称为当时条件下的平衡分压。 3、相平衡关系表达式：在一定温度下，当气相总压不太高时，稀溶液的相平衡关表示为： p*=E·x，称为享利定律。 p*—平衡时溶质在气相中的平衡分压Kpa x—平衡时溶质在液相中的摩尔分率 E—亨利系数， Kpa 第五部分 气体的吸收 七、吸收过程相平衡 4、亨利定律适用情况 ⑴总压P不高，一定温度t ，稀溶液。 ⑵难溶气体。 ⑶易溶气体低浓度范围。 5.亨利定律的应用 判别过程的方向： ① y y* 或 x x* 为吸收过程（pp* 吸收） ② y y* 或 x x*为解吸过程（ p p* 解