任务二：工艺参数的确定综述.pptx

项目二 吸收技术 化工产品分离精制与控制 任务二：工艺参数的确定 吸收传质机理 吸收过程的相平衡关系 气体吸收速率方程 摩尔比 摩尔比与摩尔分数的关系 吸收操作中气液相的量会改变，如何变化？ 气体吸收是物质自气相到液相的转移，这是一种传质过程。 如果把氨气和水共同封存在容器中，令体系的压力和温度维持一定，随着时间的进行会发生什么变化？ 吸收过程的相平衡关系 一、气液相平衡 传质速率逐渐减慢到0 在一定温度和压力下，令某气体混合物（A＋B）与液体 S 接触。溶质便向液相转移，直至液相中溶质达到饱和浓度为止，这种状态称为相际动态平衡，简称相平衡或平衡。 气相中溶质的分压称为平衡分压或饱和分压； 液相中的溶质浓度称为平衡浓度或饱和浓度，也就是气体在液体中的溶解度，习惯上以单位或体积的液体中所含溶质的质量或物质的量来表示。ρA、cA 溶解度是一定条件下吸收过程可以达到的极限程度。 在温度和压力一定的条件下，平衡时的气、液相组成具有一一对应关系，溶质组分在两相中的组成符合相平衡关系，组成关系用曲线表示——溶解度曲线。 一、气液相平衡 吸收过程的相平衡关系 平衡分压 液相组成 溶解度曲线 ～ 一、气液相平衡 达平衡状态时 平衡方程 气相分压 饱和浓度（溶解度） 吸收过程的相平衡关系 溶解度曲线：由实验测定的溶解度绘制的曲线，溶解度与物系种类、温度、压力有关。 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 50 oC 40 oC 30 oC 20 oC 10 oC 0 oC 氨在水中的溶解度 二氧化硫在水中的溶解度 一、气液相平衡 吸收过程的相平衡关系 在相同条件下，不同气体溶解度有很大差别。溶解度很小的气体称为难溶气体，溶解度很大的气体称为易溶气体，介于之间的为溶解度适中的气体。 一、气液相平衡 氧气在水中的溶解度 吸收过程的相平衡关系 温度的影响 加压和降温 对同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度的升高而减小。 对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分压的升高而增大。 分压的影响 注意 减压和升温 有利于吸 收操作 有利于解吸操作 溶解度的影响因素 吸收过程的相平衡关系 一、气液相平衡 当总压不高（不超过0.5MPa）时，一定温度下稀溶液的溶解度曲线近似为直线，即气液两相的浓度成正比，这种关系称为亨利定律。 1. p ～ x关系 （二）亨利定律 E 的单位与气相分压的压强单位一致 亨利系数的值随物系的特性及温度而异； 在同一溶剂中，难溶气体 E 值很大，易溶气体 E 值很小； 物系一定，E 值一般随温度的上升而增大。 吸收过程的相平衡关系 溶液上方溶质的平衡分压与其在液相中的摩尔分数成正比。 若溶质在气、液相中的组成分别以分压p、摩尔浓度 c 表示，亨利定律为 H — 溶解度系数，kmol/(m3·kPa) 溶解度系数 溶解度 ～ 2. p ～ c关系 易溶气体 注意 难溶气体 H 大 H 小 （二）亨利定律 吸收过程的相平衡关系 若溶质在气、液相中的组成分别以摩尔分数y、x表示 ，亨利定律为 m — 相平衡常数 溶解度 相平衡常数 ～ 3. y ～ x关系 易溶气体 注意 难溶气体 m 小 m 大 （二）亨利定律 吸收过程的相平衡关系 由 得 整理得 对于低组成吸收 简化得 4. Y ～ X关系 （二）亨利定律 吸收过程的相平衡关系 亨利定律既可以用来根据液相组成计算与之平衡的气相组成，也可用来根据气相组成计算与之平衡的液相组成。因此，亨利定律可改写为： （二）亨利定律 吸收过程的相平衡关系 推导可得亨利定律表达式各系数间的关系如下： E～H 关系 E～m 关系 H～m 关系 各系数的换算关系 吸收过程的相平衡关系 作业1 在总压101.3KPa及20℃下，液相中氨的浓度为0.582kmol*m-3时，气相中氨的平衡分压为800Pa，若此组成符合相平衡关系，试求其H，E，m值。 1.判断传质进行的方向 传质方向由气相到液相进行吸收过程 传质方向由液相到气相进行解吸过程 吸收过程的相平衡关系 二、相平衡关系在吸收过程中的应用 相对于气相浓度 y 而言，液相浓度欠饱和(xx*)，故液相有吸收溶质 A 的能力。 相对于液相浓度 x 而言，气相浓度为过饱和(yy*)，溶质 A 由气相向液相转移。 气、液相浓度(y,x)在平衡线上方(P点)： y x o y*=f(x) P y x y* 若系统气、液相浓度(y,