第五章吸收 (2).ppt

第五章吸收
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（b）从气体中回收有用的组分
例如，用硫酸从煤气中回收氨生成硫***；
用洗油从煤气中回收粗苯等。
（c）除去有害组分以净化气体
主要包括原料系数
溶解度系数的数值随物系而变，同时也是温度的函数。对一定的溶质和溶剂，H值随温度升高而减小。易溶气体有很大的H值，难溶气体的H值很小。
对于稀溶液，H值可由下式近似估算，即：
式中，ρ — 溶液的密度，kg／m3；
Ms — 溶剂的摩尔质量
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(c) 以y与x表示平衡关系
若溶质在气相与液相中的组成分别用物质的量的分数y与x表示，亨利定律又可写成如下形式：
y*＝mx               
式中，y—与液相成平衡的气相中溶质物质的量的分数；
m—相平衡常数，又称为分配系数，无因次
上式可由（a）式中两边除以系统的总压P得到，即：
令
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（d）以X及Y表示平衡关系
在吸收计算中，为方便起见，常采用物质的量之比Y与X分别表示气、液两相的组成。
物质的量之比定义为：
X = 液相中溶质的物质的量／液相中溶剂的物质的量＝
Y = 气相中溶质的物质的量／气相中惰性组分物质的量＝
由上两式可得：
当溶液很稀时， （c）式又可近似表示为：
Y*＝mX  
上式表明，当液相中溶质含量足够低时，平衡关系在X-Y坐标图中也可近似的表示成一条通过原点的直线，其斜率为m。
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亨利定律的各种表达式既可由液相组成计算平衡的气相组成，也可反过来根据气相组成来计算平衡的液相组成，因此，前述的亨利定律各种表达式可分别改写如下：
x*＝p/E                 
c*＝H/p          
x*=y/m                
X*=Y/m
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相平衡关系在吸收操作中的应用
（1）选择吸收剂和确定适宜的操作条件
性能优良的吸收剂和适宜的操作条件综合体现在相平衡常数m值上。溶剂对溶质的溶解度大，加压和降温均可使m值降低，有利于吸收操作。
（2）判断过程进行方向
根据气、液两相的实际组成与相应条件下平衡组成的比较，可判断过程进行的方向。
若气相的实际组成Y大于与液相呈平衡关系的组成Y*（＝mX），则为吸收过程；反之，若Y*>Y，则为脱吸过程：Y=Y*，系统处于相际平衡状态。
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（3）计算过程推动力 气相或液相的实际组成与相应条件下的平衡组成的差值表示传质的推动力。对于吸收过程，传质的推动力为Y-Y*或X*-X；脱吸过程的推动力则表示为Y*-Y或X-X*。
（4）确定过程进行的极限
平衡状态即到过程进行的极限。对于逆流操作的吸收塔，无论吸收塔有多高，吸收利用量有多大，吸收尾气中溶质组成Y2的最低极限是与入塔吸收剂组成呈平衡，即mX2；吸收液的最大组成X1不可能高于入塔气相组成Y1呈平衡的液相组成，即不高于Y1/m（X*）。
总之，相平衡限定了被净化气体离开吸收塔的最低组成和吸收液离开塔时的最高组成。
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相平衡关系在吸收操作中的应用在Y－X坐标图上表达更为清晰，如图2-5。 气相组成在平衡线上方（点A1），进行吸收过程；气相组成在平衡线下方（点A2），则为脱吸操作。吸收过程的推动力为Y1－Y*或X1*－Xc，脱吸的推动力为Y*－Y或Xc－Xc*。吸收液的最高组成为X1*；尾气的最低组成为Y2*。
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第三节 吸收过程机理
单相传质
当不平衡的气液两相接触时，若y>y*，则溶质从气相向液相传递，为吸收过程，该过程包括以下三个步骤：
（1）溶质（吸附质）由气相主体向相界面传递，即在单一相（气相）内传递物质；
（2）溶质在气液相界面上的溶解，由气相转入液相，即在相界面上发生溶解过程；
（3）溶质自气液相界面向液相主体传递，即在单一相（液相）内传递物质。
从传质角度考虑，上述三个步骤可以概括为吸附质（溶质）在单相中扩散和相际间扩散。
不论溶质在气相或液相，它在单一相里的传递有两种基本形式，一是分子扩散，二是对流传质（涡流扩散）。
第二十三