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气体吸收概述与气-液相平衡 * 质量传递篇—气体吸收第二十七讲 概述与气-液相平衡 一、概述 （二）吸收过程 （一）一般介绍 2. 工业吸收过程 （三）吸收剂的选择 （五）吸收单元操作的教学思路 1. 气、液相间的接触方式 二、气液相平衡原理 （一）相律 （二）气-液相平衡关系 1. 溶解度曲线 2. 亨利定律 3. Henry定律的其它形式 4. 平衡关系式的变换 （三）吸收过程的方向、极限与推动力 （四）吸收操作的经济性 吸收是依据不同组分在溶剂中溶解度的不同，让混合气体与适当的液体溶剂相接触，使气体中的一个或几个组分溶解于溶剂中形成溶液，难以溶解的组分保留在气相中，从而达到混合气体初步分离的操作。 目 的 含溶质混合气 + 液体溶剂 根据溶解度差异 脱溶质混合气 + 含溶质的溶液 ①气液组分间是否发生化学反应 ②吸收过程热效应是否显著 ③混合气体浓度高低 ④被吸收组分数 物理吸收 化学吸收 等温吸收 非等温吸收 低浓度吸收 高浓度吸收 单组分吸收 多组分吸收 吸收分类 主要讨论： 单组分、低浓度、 等温、物理吸收。 1.净化原料气 2.回收有用组分 3.制取某些产品 4.治理废气 一、概述 （一）一般介绍 梯级接触式（逐级式）——板式塔 连续接触式（微分式）——填料塔 接触方式 （二）吸收过程 1. 吸收过程中气、液相间接触方式 由于气液在两类装置中的接触方式不同，在工程计算中，采用两种不同的计算方法—平衡级数法与传质速率法。 2. 工业吸收过程 一个完整的吸收过程往往包括吸收与解吸两个部分。当然，如果溶剂吸收溶质后的溶液就是过程产品，就不需要解吸了。同时可知，为实现气体吸收过程，需要解决的问题是： ①?选择合适的溶剂（吸收剂）； ②?溶剂的再生，这项费用往往占整个吸收操作费用的很大比例； ③?设计或选用合适的传质设备。 （三）吸收剂的选择 吸收剂对吸收操作的效果影响很大，对以分离为目的的吸收操作，应按如下原则选取吸收剂： 1.?对分离组分有较大的溶解度； 2.?对分离组分有较好的选择性； 3.?在操作温度下，具有较低的蒸汽压，以减少吸收操作中的吸收剂损失； 4.?在操作温度下，具有较低的粘度，以利于气、液良好接触和便于输送； 5.?吸收溶质后的吸收剂容易再生，或者溶质解吸方便； 6.?尽可能无毒、不燃烧、腐蚀性小，且价廉易得。 （四）吸收操作的经济性 1. 气、液两相流经吸收设备的能量消耗； 2. 溶剂的挥发损失和变质损失； 3. 溶剂的再生费用，如解吸操作费。 再生费用所占的比例最大 常用的解吸方法有升温、减压、吹气，其中升温与吹气特别是升温与吹气同时使用最为常见。溶剂在吸收与解吸设备之间循环，其间的加热与冷却、泄压与加压必消耗较多的能量。 （五）吸收单元操作的教学思路 在以下各传质单元操作的讨论中，仍将遵循绪论中明确过的阐述方式，即：过程分析—过程描述—过程及设备计算。为突出基本原理、基本观点和基本方法，吸收单元操作的讨论将主要以双组分低浓度气体在填料塔中的吸收过程为例展开，并在适当场合简要介绍其他吸收过程（如高浓度气体吸收、化学吸收等）中的特殊问题及其处理方法，同时介绍吸收过程在板式塔中进行时的计算方法。 在“传质原理”中讨论过的“双膜模型理论”对吸收过程机理的理解具有重要意义，那里关于相间传质速率的结论完全适用于吸收过程。在吸收过程的数学描述中，利用这些结论并加以扩充。也就是说，吸收过程的分析与描述是以“双膜模型理论”为基础的。 由于吸收过程进行的方向、极限、推动力以及吸收速率方程的表达形式都与气液相平衡关系直接相关，为此，吸收单元操作的讨论从相平衡原理开始。 如果溶剂的溶解能力差，离开吸收设备的溶剂中溶质浓度低，则所需的溶剂循环量必大，再生时的能量消耗也大。同样，若溶剂的溶解能力对温度变化不敏感．所需解吸温度较高，溶剂再生的能耗也将增大 ? 传热过程 吸收过程 传递过程 冷热流体间的热量传递 气液相间的质量传递 被传递着 热量 质量（物质） 传递方向 高温→低温 高浓度→低浓度 过程极限 温度相等 浓度相等 过程推动力 温度差 浓度差 二、气液相平衡原理 从传热原理及传质原理的学习中知道，二者的传递过程很相似。下表对照列出了传热过程与吸收过程的有关特征项，作为讨论气液相平衡原理的引子。 对单组分物理吸收过程， （溶质、惰性气体、吸收剂）、 ，由式（27-1）： 。即在温度、压力以及气、液相组成四个变量中，有三个变量是自变量，另一个是它们的函数。从实验知道，在几个大气压范围内，压力对平衡关系的影响可以忽略，而温度的影响较大。因此在一定温度下，有如下函数关系： 溶质A与溶