28 第八章 气体吸收2.pptx

第1页：第二节气液相平衡

第二节气液相平衡

一、气液相平衡关系1、平衡溶解度溶解度:气、液两相达平衡状态时，溶质在液相中的浓度。

F＝C－φ＋2=3－2+2=3第二节气液相平衡在一定温度下，气、液两相长期或充分接触以后，两相趋于平衡，此时溶质在两相中的溶解度服从某种确定的关系，即相平衡关系，此相平衡可以以不同的方式来表示。

第2页：两个独立变量便可以确定

两个独立变量便可以确定

（这里相数ϖ=2，组分数c=2）∴F=2两个独立变量便可以确定这系统的状态，规定了温度T和液相中摩尔分率x，便可确定NH3的平衡分压Pe，平衡关系可表示为Pe=f(t,x)比如把氨气和水共同封存在容器里，应用相律来分析

第3页：溶解度

溶解度

氨在水中的溶解度t，气体的溶解度增大，即温度低有利于吸收。

第4页：溶解度

溶解度

在一般的吸收设备中，组分c=3（溶质、惰性组分、吸收剂）f=3-2+2=3ϖ=2Pe=φ(t,x,P)通常总压不太高时（P＜5atm），总压对平衡关系的影响可忽略y=P分P总总压不同，分压就不同，结论：不同总压下y～x溶解度曲线的位置不同，即在y～x图上一定要注明总压。

第5页：溶解度

溶解度

20℃下SO2在水中的溶解度

第6页：溶解度

溶解度

几种气体在水中的溶解度曲线t=293KCO2NH3pA,kPa10ncA,kmol/m3几种气体在水中的溶解度曲线

第7页：溶解度

溶解度

讨论：1总压、y一定，温度下降，在同一溶剂中，溶质的溶解度x随之增加，有利于吸收。

2温度、y一定，总压增加，在同一溶剂中，溶质的溶解度x随之增加，有利于吸收。

（3）相同的总压及摩尔分率，cO2<cCO2<cSO2<cNH3氧气等为难溶气体，氨气等为易溶气体

第8页：亨利定律

亨利定律

2．亨利定律（1）亨利定律内容总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔分率成正比，其比例系数为亨利系数。Pe=Expe——溶质在气相中的平衡分压，kPa；x——溶质在液相中的摩尔分率；E——亨利常数，单位同压强单位。

第9页：溶解度

溶解度

讨论：1）E的影响因素：溶质、溶剂、T物系一定，T↑⇒E↑2）E大的，溶解度小，难溶气体E小的，溶解度大，易溶气体3）E的来源：实验测得；查手册

第10页：亨利定律

亨利定律

（2）亨利定律其它形式1）Pe=HCC—摩尔浓度，kmol/m3；H—亨利常数，KN·M/kmolCMCH与E的关系：Pe=Ex⇒Pe=E⋅CM—混合液的总摩尔浓度kmol/m3E=HCM

第11页：溶解度

溶解度

ssmMsρρ≈CM==ρmMmMx+M(1−x)—混合液的密度，Mm—混合液的平均分子量ρmE=HρSMSH的讨论：①H大，溶解度小，难溶气体②P对H影响小，T ↓⇒H↓

第12页：溶解度

溶解度

ye=mxm与E的关系：m——相平衡常数，无因次。PPe=Exye=mx⇒Pe=mxm=EPm的讨论：1）m大，溶解度小，难溶气体↑m⇒↑2）T↑m⇒p↓

第13页：试求此条件

试求此条件

【例5-1】某系统温度为10℃，总压101.3kPa，试求此条件下在与空气充分接触后的水中，每立方米水溶解了多少克氧气？

p*A=py=101.3×0.21=21.27kPa查得10℃时，氧气在水中的亨利系数E为3.31×106kPa。

第14页：试求此条件（续）

试求此条件（续）

EMSρSH=SAEMc*=ρSpA=1000×21.273.31×106×18Ac*=3.57×10-4kmol/m3W=3.57×10-4×32×1000=11.42g/m3C*A=HpA

第15页：两相接触时部分氨将会从气相转

两相接触时部分氨将会从气相转

二、相平衡与吸收过程的关系y=0.1X=0.05y>yex<xe吸收1、判断过程进行的方向，（吸收还是解吸）1atm，20℃下，稀MH3水的相平衡方程式为ye=0.94x含氨y=10％和x=0.05的氨水接触ye=0.94×0.05=0.047y=0.1＞ye=0.047两相接触时部分氨将会从气相转入液相。

实际发生的是吸收过程。

第16页：两相接触发生的是吸收过程

两相接触发生的是吸收过程

X=0.05y=0.05y<yex>xe解吸m0.94x=y=0.1=0.106ex=0.05＜xe=0.106，两相接触发生的是吸收过程。

若y=0.05，x=0.1气液两相接触ye=0.94×0.1=0.094y0.05y<ye发生解吸过程xe=m=0.94=0.053x>xe

第17页：时发生的是吸收过程时发

时发生的是吸收过程时发

生的是解吸过程y>yex<xey<yex>xePyyyex·A·B·Cxyey

第18页：传质过程进行的终点

传质过程进行的终点

①若减L，x1即使H很高，L很小时，x1也不会无限增大，传质过程进行的终点是x1只能达到与气相浓度y1相平衡的浓度x1e，即x1max=x1e=2、过程进行的极限（终点）2y1y&gt;y22ex1&lt;x1ey1221212121xLG(y−y)=L(x−x)⇒x=G(y−y)+xmy1②若G很小L很大时，即使H很高，y2也不会无限制的降低，y2的极限浓度等于x2相平衡浓度，即y2max=y2e=mx2

第19页：平衡线

平衡线

3、计算过程的推动力相接触的气、液两相的溶质摩尔分率分别是y、x，Axxe平衡线yyeyx图8-8吸收推动力该处的吸收推动力即是：以气相浓度表示时为以液相浓度表示时为y−ye=y−mxxe−x=y/m−xⅠⅡI区—吸收II区—解吸

第20页：以气相浓度差表示的解吸推动力

以气相浓度差表示的解吸推动力

（ye-y）—以气相浓度差表示的解吸推动力（x-xe）—以液相浓度差表示的解吸推动力