气体吸收气液相平衡市公开课一等奖省赛课获奖课件

一.Thesolubilityofgasintheliquid

AtTandP,S+mixtureofgasesofA+B,intimatecontact。伴随二者不停接触，soluteAfromgasphase→transfertoliquidphase,until液相中solute到达un-saturation。ItisdynamicbalanceatthemomentwhichconcentrationsofAareconstantwithin

L&V,thatis,theamountofmoleculesofAenteringinLphase

=

theamountofmoleculesofAescapingfromLphase.8.2.1Solubilityatequilibrium平衡溶解度§8.2Equilibriumbetweenliquidandgas～⑴limitationofgasabsorption气体吸收气液相平衡第1页从宏观上看，吸收过程终止，即气液两相到达相平衡。显然，此时A在液相中浓度最大。此浓度称为饱和浓度，或溶质A溶解度CA※.∴Definitionsolubility:

8.2.1Solubilityatequilibrium～平衡溶解度气体吸收气液相平衡第2页1.Solubilitycurve

～溶解度曲线Assume:thatonlyonecomponentistransferredbetweenphases.AccordingtothephaseruleofF=c–p+2,p=2andtherearethreecomponents,c=3.

F=3–2+2=3Therearefourvariables:Pressure,Temperature,andtheconcentrationsofcomponentAinliquidandgas.Thetemperatureandpressuremaybefixed.Oneconcentrationmaybechosenastheremainingindependentvariable.Theotherconcentrationisthendetermined.

8.2.1Solubilityatequilibrium～平衡溶解度气体吸收气液相平衡第3页8.2.1Solubilityatequilibrium～平衡溶解度溶解度曲线3种表示方式，即3种气～液平衡相图(简称相图)。气体吸收气液相平衡第4页ForexampleFig.8-4，p=101.3kpa，t=40℃,allpointsof(ye,xe)onthecurvepertainto(关于）thesametemperatureandpressure.2Factorsaffectingonsolubility∵Accordingtothephaserule,F=3∴InthefourvariablesofT,P,pAandcA,therearethreeindependentvariablesonly.where:pA～partialpressureofAingasphase.8.2.1Solubilityatequilibrium～平衡溶解度气体吸收气液相平衡第5页⑴Affectionoftemperature分析相图Fig.8-3，Forexample:atpA=20kPa，T=30℃,xA*=0.12；T=60℃,xA*=0.045.

T↑→xA*↓温度愈低，愈有利于吸收。But，在实际吸收操作时，已选择确定了某一适当吸收温度。∴8.2.1Solubilityatequilibrium～平衡溶解度气体吸收气液相平衡第6页⑵Affectionofpressure试验证实:WhenPislessthan5atm,theaffectionmaybeneglectedbypressureontheequilibriafor

system.Commonlythepressureinthesystemofabsorptionoperation<5atm.ThenxA*=f(pA)orpA*=f(xA)如Fig.8-3，atT=30℃,pA=20kPa,xA*=0.12；pA=40kPa,xA*=0.19.即：pA愈高，愈有利于吸收。8.2.1Solubilityatequilibrium～平衡溶解度气体吸收气液相平衡第7页⑶因气液平衡理论研究尚不完善，气液相平衡数据普通都是对特定物系进行试验测定。测定结果或用相图表示，或用表格表示。

8.2.1Solubilityatequilibrium～平衡溶解度气体吸收气液相平衡第8页在进行详细计算时，需要相关平衡数据。若手算，人工查图或查表；若机算，则可将图或表上相关数据进行经验回归，得到经验回归方程xA*=f(pA)orpA*=f(xA)提供于计算机使用。⑷Conclusions:

a.系统压力不太高时等温吸收，可认为气体在液体中溶解度只取决于该气体分压；b.吸收操作适宜条件：低温高压。8.2.1Solubilityatequilibrium～平衡溶解度气体吸收气液相平衡第9页3DifferencesofsolubilityofgasesinliquidO2:OxygenCO2:CarbonDioxideSO2:SulphurDioxideNH3:Ammonia

如图,由试验测得T=293K下

SO2,CO2,NH3andO2

在水中溶解度曲线。显然，在一定温度和分压下，不一样气体得溶解度相差很大。8.2.1Solubilityatequilibrium气体吸收气液相平衡第10页8.2.1SolubilityatequilibriumForexample:atPi=20kpaCO2*=0.00028kmol/m3,CCO2*=0.0078kmol/m3,CSO2*=0.337kmol/m3,CNH3*=14.71kmol/m3.气体吸收气液相平衡第11页一、Thesolubilityofgasintheliquid

3DifferencesofsolubilityofgasesinliquidphaseCCO2*/CO2*=28倍，CNH3*/CSO2*＝43倍∴依据气体在水中溶解度大小，可把气体大致分为以下四类：

难溶气体～O2难溶于水,非常难以吸收；较难溶气体～CO2居中↑，较难吸收；

较易溶气体～SO2居中↓,较易吸收；易溶气体～NH3易溶于水，非常轻易吸收。

8.2.1Solubilityatequilibrium～平衡溶解度气体吸收气液相平衡第12页二、Henry’slaw～亨利定律

1Henry’slaw～稀溶液(？)下溶解度Fordilutesolution,namely,在原点附近，

Straightlinethroughpointo由Fig.8-3：pe

=Ex

(8-1)

Fig.9-3：pe=HCA(8-2)

Fig.8-4：ye=mx(8-3)上3式中E、H和m是溶解度曲线在O点附近斜率，即以不一样单位表示亨利常数。∵H因次是pa/(kmol/m3)orpa/(kg/m3)，∴H也称为溶解度系数；

∵E因次是pa∴也称E为Henryefficient；

∵m无因次

∴又称m为相平衡常数。8.2.1Solubilityatequilibrium～平衡溶解度气体吸收气液相平衡第13页1Henry’slaw～亨利定律

经验回归方程pA*=f(xA):

O2:pA*=73300CO2

CO2:pA*=2580CCO2

SO2:pA*=36.5CSO2

NH3:pA*=1.38CNH38.2.1Solubilityatequilibrium～平衡溶解度气体吸收气液相平衡第14页二、Henry’slaw～亨利定律2RelationshipsamongE,Handm

∵Where：CM=totalmoleconcentration[kmol(A+S)/m3Solution]∴E=HCM,m=E/P3FeatureofE,Handm⑴T↑→E,Handm↑(Seep366Table2)⑵在同一溶剂中，E↑→愈难溶。∴byE可定量判断吸收过程难易程度。8.2.1Solubilityatequilibrium～平衡溶解度气体吸收气液相平衡第15页

4Henry’slawsuitsforsomeconditions

⑴适合常压或靠近常压下难溶气体;

⑵对易溶气体只适宜于低浓度;⑶气相组份分压→常压。5用比摩尔分率表示亨利定律比摩尔分率：L～phase:X=CAL/Cs

V～phase:Y=CAG/CBObviously,x=X/（1+X）,y=Y/(1+Y)Substitutethemintoy=mx:溶液很稀时,Xveryverysmall,1+(1-m)X→1∴Ye=mX～在吸收计算中使用最为广泛。8.2.1Solubilityatequilibrium～平衡溶解度气体吸收气液相平衡第16页一、判别过程方向

例:atP=101.3kpa,T=20℃,ye＝0.94x.x=0.05Dilutesolutionammonia与y=0.1

mixtureofNH3+airIntimatecontact。

此时,absorptionorde-absorption?Howtodetermine?Accordingtophasediagram.或依据气相传质推进力：y

＞

ye

或依据液相传质推进力：x＜xe,ye＝0.94×0.05=0.047<y=0.1

Absorption§8.2.2相平衡与吸收过程关系吸收or解吸?气体吸收气液相平衡第17页一、判别过程方向x=0.1Dilutesolutionammonia与y=0.05

mixtureofNH3+airIntimatecontact。Accordingtophasediagram.或依据气相传质推进力：y＜ye或依据液相传质推进力：x＞xeye＝0.94×0.1=0.094>y=0.05

Stripping§8.2.2相平衡与吸收过程关系吸收or

解吸?气体吸收气液相平衡第18页Conclusion:ify>ye