《化工原理》課件 章節(jié)5-2吸收過程的氣液相平衡關系

1、第 5 章 吸 收5.2.1 氣體在液體中的溶解度5.2.2 相平衡關系在吸收過程中的應用 5.2 吸收過程的氣液相平衡關系2022/8/245.2.1 氣體在液體中的溶解度5.2.1.1 溶解度曲線及影響平衡關系的主要因素氣體在液相中的溶解度 ：氣體在液體中的飽和濃度 表明一定條件下吸收過程可能達到的極限程度。 對于單組分物理吸收，由相律知 2022/8/24在總壓不高，P5atm時 一定溫度下液相組成是氣相組成的單值函數 2022/8/242022/8/242022/8/242022/8/24（1）溫度的影響：對于同一種氣體，分壓一定時，溫度T越高，溶解度越?。?）總壓的影響：對于同一種氣

2、體，溫度T一定時，分壓P越大，溶解度越大（3）氣體溶質的影響：吸收劑、溫度T、P 一定時，不同物質的溶解度不同。 （4）溶劑性質的影響：同種氣體在不同溶劑中的溶解度截然不同。加壓和降溫對吸收操作有利。 2022/8/245.2.1.2 亨利定律 E 亨利常數，單位與壓強單位一致 。 E值取決于物系的特性及溫度；溫度T上升，E值增大； 在同一溶劑中，E值越大的氣體越難溶。2022/8/24H溶解度系數 ，單位：kmol/m3Pa或kmol/m3atm。 H是溫度的函數，H值隨溫度升高而減小。易溶氣體H值大，難溶氣體H值小。亨利定律的其他表示形式 用溶質A在溶液中的摩爾濃度和氣相中的分壓表示的亨利

3、定律 2022/8/24H與E的關系設溶液的密度為 ，濃度為 ，則 對于稀溶液， 2022/8/24 氣液相中溶質的摩爾分數表示的亨利定律m相平衡常數 ，是溫度和壓強的函數。 溫度升高、總壓下降則m值變大，m值越大，表明氣體的溶解度越小。 2022/8/24m與E的關系： 由分壓定律知 ：由亨利定律： 即：2022/8/24用摩爾比Y和X分別表示氣液兩相組成的亨利定律a) 摩爾比定義： 由 2022/8/24當溶液濃度很低時，X0， 上式簡化為：亨利定律的幾種表達形式也可改寫為2022/8/24例：在常壓及20下，測得氨在水中的平衡數據為：0.5gNH3/100gH2O濃度為的稀氨水上方的平衡

4、分壓為400Pa，在該濃度范圍下相平衡關系可用亨利定律表示，試求亨利系數E，溶解度系數H，及相平衡常數m。（氨水密度可取為1000kg/m3） 解：由亨利定律表達式知：2022/8/24亨利系數為 又 ，而 相平衡常數 2022/8/24溶解度系數為： 或由各系數間的關系求出其它系數 2022/8/245.2.2 相平衡關系在吸收過程中的應用 5.2.2.1 判斷過程進行的方向 例：在101.3kPa，20下,稀氨水的氣液相平衡關系為 ：，若含氨0.094摩爾分數的混合氣和組成 的氨水接觸,確定過程的方向。 解： 用相平衡關系確定與實際氣相組成 成平衡的液相組成 2022/8/24將其與實際組

5、成比較 ： 氣液相接觸時，氨將從氣相轉入液相，發(fā)生吸收過程。或者利用相平衡關系確定與實際液相組成成平衡的氣相組成 將其與實際組成比較： 氨從氣相轉入液相，發(fā)生吸收過程。若含氨0.02摩爾分數的混合氣和 x=0.05的氨水接觸，則 2022/8/24氣液相接觸時，氨由液相轉入氣相，發(fā)生解吸過程。此外，用氣液相平衡曲線圖也可判斷兩相接觸時的傳質方向具體方法：已知相互接觸的氣液相的實際組成y和x，在x-y坐標圖中確定狀態(tài)點，若點在平衡曲線上方，則發(fā)生吸收過程；若點在平衡曲線下方，則發(fā)生解吸過程。 2022/8/24組成為y1的混合氣 增加塔高 減少吸收劑用量 塔底 x1增加 極限 組成為：組成為y1的混合氣增加塔高 增加吸收劑用量 塔頂y2降低極限 組成為：5.2.2.2 明確過程進行的極限 所謂過程的極限是指兩相充分接觸后，各相組成變化的最大可能性。 2022/8/245.2.