气体吸收

第二章? 气体吸收? ? 第一节???概述? ?????????气体吸收过程? 一、什么是吸收：气体吸收是用液体吸收剂吸收气体的单元操作。? 二、吸收基本原理：是利用气体混合物中各组分在某一液体吸收剂中溶解度的不同，从而将其中溶 解度最大的组分分离出来。? 三、吸收的特点：吸收是一种组分从气相传入夜相的单向扩散传质过程。? 四、 传质过程： 借扩散进行物质传递的过程称为传质过程。 除吸收外， 蒸馏? 萃取? 吸收? 干燥等过程， 也都属于传质过程。? 五、解吸：吸收的逆过程，即从溶液中把吸收质脱出去的过程，称为解吸。? 吸 收 塔混合气体 （A+B) 吸收剂 （s） 吸收尾气 吸收液 （A+S) 吸收操作示意图 BA 气相 吸收质（溶质）A 惰性气体（载体）B S 吸收剂（溶剂） AS 液相 吸收液（溶液）? ????扩散：由于微粒（分子? 原子等）的热运动而产生的物质迁移现象。可由一种或多种物质在气、 液或固相的同一相内或不同相间进行。主要由于温度差和湍流运动等。微粒从浓度较大的区域向较 小的区域迁移，直到一相内各部分的浓度达到一致或两相间的浓度达到平衡为止。扩散速度在气相 最大，液相次之，固相中最小。? ????吸收在化工生产中的应用极为广泛，其目的主要有四点：? 一、制造成品（???的硫酸吸收 3 SO 制???的硫酸）。? 二、回收有价值的气体，（焦化厂用洗油处理焦炉气以分离其中的苯等芳香烃）。? 三、去掉有害气体（如合成氨厂用氨水或其它的吸收剂除去半水煤气中的硫化氢）。? 四、三废处理：（如用吸收法除净硫酸生产尾气中的二氧化硫。）? ????总之吸收的目的可用四个字来概括：去害兴利。? ? ???????气体吸收的分类? 一、物理吸收：吸收过程中吸收质只是简单地从气相溶入液相，吸收质与吸收剂间没有显著的化学 反应或只有微弱的化学反应，吸收后的吸收质在溶液中是游离的或结合的很弱，当条件发生变 化时，吸收质很容易从溶剂中解吸出来。如用水吸收二氧化碳。? 物理吸收是一个物理化学过程，吸收的极限取决于操作条件下吸收质在吸收剂中的溶解度、吸 收速率则取决于吸收质从气相主体传递入液相主体的扩散速率。物理吸收都是可逆的一般热效 应较小。? 二、化学吸收：吸收过程中吸收质与吸收剂之间发生显著的化学反应。例如NaOH吸收 2 CO ? 。? ????化学吸收时，吸收平衡主要取决于当时条件下吸收反应的化学平衡，吸收速率则取决于吸收质 的扩散速率和化学发应速率，因为化学吸收降低了吸收质的浓度故吸收速率一般比同样条件下 没有化学反应的物理吸收速率大。? 三、单组分吸收与多组分吸收? 四、等温吸收和非等温吸收? 五、低浓度吸收与高浓度吸收（溶质在气液两相中的浓度不高，譬如摩尔分率不超过0?1 ）。? 本章只讨论低浓度、单组分、等亿、温、物理吸收。? ? ???????吸收的方法和流程简述? ? 一、方法? ?????1?喷淋吸收??液体是分散相，气体是连续相。? ?????2?鼓泡吸收??气体是分散相，液体是连续相。? ?????3?膜式吸收??液体是分散相，气体是连续相。? ? 二? 流程? 1£ 单程吸收? 2£ 循环吸收????????????均指液体? 3£ 吸收与解吸结合? 三、吸收解决的问题? 高压水（12-30at) 净化气 变换气 水洗塔 合成氨原料气经CO变换后  222 (HCOOHCO气） ，含有30% 2 CO ，本处用12~30[at]高 压水与变换气逆流接触将 2 CO 溶解在水中（2% 2 CO 存在于净化气中） ，从吸收塔底部出来的水可与一 个高压水泵及电机相联的涡轮，通过涡轮转动水泵以回收能量。 上图我们要解决以下问题： 1. 气液相组成是如何表示的？吸收操作的极限是什么？气液平衡关系如何表示？ 2? 吸收速率方程如何表示？如何强化吸收？? 3? 液气比是多少？? ?? 吸收塔，塔径计算。? ?? 吸收塔塔高计算。? 现在我们就以上述问题为序，逐一加以介绍。? ? ? 第二节? 气体吸收的平衡关系? ? ??????气体在液体中的溶解度? ? 一、质量分率：这是一相的组分质量对该相的总质量只之比 G G ai i  ? ???????????????????????????????????????????气相；????????????????液相；? ??????????????????????????????????????  i a 表示i组分的质量分率；? ?????????????????????????????????????? i G ? 表示i组分的质量数  g k ；? ???????????????????????????????????G—表示i组分所在相的各组分的总质量数  g k 。? 液相        G G a G G a S s A A ???? SA GGG ??????? 1   G G G GG aaSA SA ?? 同理??????????????气相??????????????? 1  bA aa ? 二、摩尔定律：这是一相的组分摩尔数，对该相的总摩尔数之比。? ?????????? n n xi i  ?????????? n n yi i  ? 式中：???? i x—表示液相i组分的摩尔分率；? ???? i n—表示液相i组分的摩尔数；? n—表示i组分所在液相中的各组分总摩尔数；? i y—表示气相i组分的摩尔分率；? i n—表示气相i组分的摩尔数；? n —表示i组分所在气相中的各组分总摩尔数。 液相： n n xA A  n n xS S  SA nnn 1 SA xx 气相： n n yA A  n n yB B  BA nnn 1 BA yy 两者之间的关系：如对液相取 1  g k 的质量为基准则   g kG1 A A A A A A A M a M Ga M G n 同理 S S S M a n  BA nnn     M a M a M a M a M a n n xA A S S A A A A A A ? ? ? 空气 ? ?????? ? 通式：   i i i i i i M a M a n n x   ii ii i Mx Mx a 由此可见，吸收过程中气相中的吸收质传入液相。气相量与液相量不断发生相应的变化，如何 使计算简化？表示简单呢？ 三.比摩尔分率： 组分的摩尔数与溶剂或载体的摩尔数之比。 用X、Y表示液相与气相的比摩尔分率。 即分子不动，分母中扣去所有溶质后相比的结果。本质上是气相以惰性气体为分母，液相以溶剂为 分母，因为二者在吸收过程中均为不变的量。 液相 x x n nn n n nn n n n X A A A A S A       1摩尔溶剂 摩尔溶质 1 表示溶液 n n X X n nn n n nn n n n x S SA S A SA AA   