化学工程基础第5章吸收

第五章吸收主要内容吸收操作的概述；气液相平衡及吸收推动力；吸收速率方程；低浓度气体吸收过程的计算；其他类型吸收过程简介。1

1概述什么是吸收？

吸收是工业生产中用来分离混合气体的一种重要单元操作。◆原理：吸收是利用混合气中各组分在溶剂中的溶解度的差异分离气体混合物。2工业吸收主要用来达列下述几种目的：1、制取液体产品（制备某种气体的溶液）。例如用水吸收二氧化氮以制取硝酸等。2、除去有害成分以净化气体。例如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳；除去尾气中的H2S、SO2等。3、吸收气体混合物一个或几个组分，以分离气体混合物。例如合成橡胶工业以酒精吸收反应气，分离丁二烯及烃类气体。4、回收混合气体中的有用物质。例如用液态烃吸收石油裂解气中的乙烯和丙烯等。3实例：煤气生产中的苯回收流程

在炼焦和制取城市煤气生产中，焦炉煤气内含有少量的苯、甲苯类低碳氢化合物的蒸汽（约35g/m3），应予以分离。吸收解吸流程见例图1-1吸收操作流程由流程可知三点4◆吸收操作中所用的溶剂称为吸收剂（或溶剂），用S表示；能溶解的组分称为溶质或吸收质，以A表示，不被吸收的组分称为惰性气，以B表示。◆吸收操作所得到的溶液称为吸收液（成分为S和溶质A），排出的气体称为吸收尾气(主要成分为惰性气体B，还含有残余的溶质A)。

★

吸收操作的逆过程（即含溶质气体的液体，受到另一气相的作用使溶质与溶剂分离的过程）称为解吸。吸收和解吸常是一对相伴的操作，吸收用以提取所需的物质，而解吸用以分离所需的物质与吸收剂，并使吸收剂再生而循环使用。5解吸：

解吸是使溶质从溶液中脱除的过程。是吸收的逆过程。其目的为：（1）溶剂再生；（2）得到溶质。吸收和解吸构成了一个完整的流程。常用的解吸方法：升温减压吹气最为常见61-2吸收设备

吸收设备有多种形式，以塔式设备最为常用。吸收塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。7一、填料塔的结构及填料特性（一）、填料塔结构及作用1、填料层

——提供气液接触的场所。2、液体分布器

——均匀分布液体，避免发生沟流现象。3、液体再分布器

——避免壁流现象发生。4、支撑板

——支撑填料层，使气体均匀分布。5、除沫器

——防止塔顶气体出口处夹带液体。8（二）常用填料材料：陶瓷、金属、塑料堆放：整砌、乱堆环形（拉西环、鲍尔环、阶梯环）鞍形（矩鞍形、弧鞍形）波纹形（板波纹、网状波纹）形状9拉西环鲍尔环阶梯环环10板波纹丝网波纹鞍形环槽式液体分布器11三、板式塔与填料塔比较吸收塔填料塔板式塔级式接触微分接触12（一）板式塔1、适用于塔径较大；2、所需传质单元数或理论板数较多；3、热量需从塔内移除；4、适于较小液量；5、适于处理有悬浮物的液体；6、板式塔便于侧线采出。（二）填料塔1、适用于处理有腐蚀性的物料；2、填料塔压力降较小，适用于真空蒸馏；3、适用于间歇蒸馏或热敏性物料的蒸馏；4、适用于处理易发泡的液体。13板式吸收塔：气体与液体逐级逆流接触填料吸收塔：湿壁塔、降膜塔，液体呈膜状流下，通常在塔内充填有瓷环之类的填料。

在此类设备中，气体或液体中可溶组分的浓度随塔板高度的变化而呈阶梯式的变化。

在此类设备中，气体或液体中可溶组分的浓度随设备高度的变化而呈连续式变化。★这两种设备由于吸收过程浓度变化方式不同，采用的是完全不同的计算方法，需要注意加以区分。141-3、其他吸收流程多塔串联操作，适用于满足吸收要求需要的吸收塔太高时。1-4、吸收过程的分类1、物理吸收、化学吸收在吸收过程中，如果溶质与溶剂之间不发生显著的化学反应，则称为物理吸收。如用水吸收CO2、用洗油吸收芳烃等都属于物理吸收。

如果溶质与溶剂发生显著的化学反应，则称为化学吸收。如用硫酸吸收氨；用碱液吸收CO2等都属化学吸收。152、单组分吸收、多组分吸收若混合气体中只有一个组分进入液相，则称为单组分吸收。

如果混合气体中有两个或更多组分进入液相，则称为多组分吸收。主要讨论单组份、低浓度、等温、连续的物理吸收过程。3、等温吸收、非等温吸收气体溶解于液体中，在有些情况下会放出相当大的溶解热和反应热，吸收过程进行中温度会升高，这样的吸收过程称为非等温吸收。

若溶质在混合气中的浓度相当低，溶剂的用量较大时，吸收过程进行中温度变化不大，这样的吸收过程称为等温吸收。162吸收过程气液相平衡在恒定温度和压力下，气液两相接触时将发生气体溶质向液相转移，使其在液相中的浓度增加，当长期充分接触之后，液相中溶质浓度不再增加达到饱和，这种状态称为相际动态平衡，简称相平衡或平衡。

吸收过程与传热过程比较类似但又有所区别，吸收过程是气液相间的物质传递，传递的推动力来源于不是两相的浓度差而是气液相之间的相平衡关系差异。因此我们必须研究气液两相之间的相平衡。172、摩尔分数xA=nA/n xB=nB/n xA+xB=1由质量分数求摩尔分数一、相组成表示法（A+B混合物）★两者的关系由摩尔分数求质量分数1、质量分数wA=mA/m wB=mB/m wA+wB=118▲气体混合物的相组成（2） 气相：3、摩尔比:用X或Y表示（1） 液相：将x改为y19二、什么是气液相平衡？

吸收过程进行时，必定存在一定的推动力，这一推动力与体系的平衡关系有关。混合气体和溶剂在一定温度和压力下，经长期充分接触后，达到一种动态平衡，即：吸收速率=解吸速率。这种状态被称为气液相平衡。

当吸收速率=解吸速率[mol/(m2·s)]，气液两相达到相平衡，此时，溶质在溶液中的浓度用溶解度或平衡浓度x*、c*来表示；溶质在气相中的浓度用平衡分压P*来表示。T↗→溶解度↙

P↗→溶解度↗∴低温高压有利于吸收，高温低压有利于解吸。20图5—3氨气在水中的平衡溶解度2-1溶解度曲线从图中可看出，一般情况下气体的溶解度随温度升高，气体的溶解度降低。例如，气相中氨的分压为60kPa，在100C时，溶解度约为510g/1000gH2O，在400C时，溶解度约为220g/1000gH2O。21图5—4101.3kPa下SO2在水中的溶解度22由上两图可知，同一种物质，在相同的温度下，气体的溶解度随着该组分在气相中的分压增大而增大；在相同的平衡分压下，气体的溶解度随着温度的升高而减小。加压和降温可以提高气体的溶解度，故加压和降温有利于吸收操作。反之，升温和减压则有利于解吸过程

不同气体在同一溶剂中的溶解度有很大差异。

欲得到一定浓度的溶液，易溶气体所需的分压较低，而难溶气体所需的分压则很高。。232-2亨利定律：1、亨利定律：××××××××—溶质分子体系：一定温度；混合气体总压不高（P<5atm，气相可视作理想气体）；稀溶液（可视作理想溶液）。•—惰性气体分子2425组成的表述有多种方法气相中:分压pA,摩尔分数yA，摩尔比Y液相中:摩尔浓度cA(kmol/m3),摩尔分数xA，摩尔比X

质量分率w,质量比(例如100gNH3/100g水)

对于一定的气体和一定的溶剂，亨利系数随温度而变化。一般说来，温度上升则E值增大，体现了气体溶解度随温度升高而减少的变化趋势。在同一溶剂中，难溶气体的E值很大，而易溶气体的E值则很小。亨利系数的数值越小，表明可溶组分的溶解度越大，或者说溶剂的溶解能力越大。26若将亨利定律表示成溶质在液相中的体积摩尔浓度c与其在气相中的平衡分压p*之间的关系，则可写成如下形式，即：p*=c/H（4—2）或c*=pH式中c——单位体积溶液中溶质的摩尔数，kmol/m3；H——溶解度系数，kmol/m·kN。p*——气相中溶质的平衡分压，kPa。在一定温度下，易溶气体的溶解度系数H值很大，难溶气体的溶解度系数H值很小；且H值一般随温度升高而减小。27若溶质在液相和气相中的浓度分别用摩尔分率x及y表示，亨利定律可写成如下形式，即：y*=mx或x*=y/m

式中y*——平衡时可吸收组分在气相中的摩尔分率；x

——液相中溶质的摩尔分率；m——相平衡常数，无因次。

以上三式中，比例系数E、H、m为以不同单位表示的亨利常数。282、亨利定律各系数间的关系：三个系数E、H、m之间的换算关系为：

m=E/P（4-4）

H=ρ

/

E·Ms

（4-5）式中P——混合气的总压，kPa；

Ms——溶剂的分子量；

ρ——溶剂的密度，kg/m3。

E——亨利系数，式（4—5）中单位为Pa；式（4—4）中单位与总压P相同。结论：吸收宜采用溶解能力强、选择性好的溶剂。提高操作压力，降低操作温度，对吸收有利；升温和减压则有利于解吸操作。29如果溶液的组成用摩尔比分率X表示，气相组成也用摩尔比分率Y表示，则可以通过摩尔比的定义：

由上两式推导可知：代入式：y*=mx而得到：Y*/（1＋Y*）=mX/（1＋X）30整理后得到亨利定律的又一种表达式：上式是由亨利定律导出的，此式在Y～X直角坐标系中的图形总是曲线；但是，当溶液浓度很低时，即稀溶液时（X很小），上式可以近似地表示为：Y*=mX或X*=Y/m

式中Y*——平衡时可吸收组分在气相中的摩尔比分率，kmol组分/kmol载体；X——溶液中可吸收组分的摩尔比分率，kmol组分/kmol溶剂。311atm下，浓度为0.02（摩尔分数）的稀氨水在20℃时氨的平衡分压为1.666kPa，其相平衡关系服从亨利定律，氨水密度可近似取1000kg/m3。求：E、m、H。例：解：322-3相平衡与吸收过程的关系：1、过程方向的判定：●当p>P*=E·x(orx<xe)时，过程为吸收过程。●当p<P*=E·x(orx>xe)时，过程为解吸过程。332、过程的推动力—浓度差的计算：●以气相分压差表示的吸收过程的推动力：⊿p=p-P*●以液相浓度差表示的吸收过程的推动力：⊿x=x*-x(⊿y=y–y*)(⊿c=c*–c)

实质上，吸收还是解吸主要取决于溶质在气相中的分压与其液相的平衡分压间的关系而定。

平衡是过程的极限，只有不平衡的两相互相接触才会发生气体的吸收或解吸。因此，实际浓度偏离平衡浓度越远，过程推动力越大，过程的速率也越快。在吸收的过程中我们经常：343、确定过程的极限：吸收塔混合气体,p1气,p2,min液,x2出塔气体浓度最低值：p2,min离塔液体浓度最高值：x1,maxP2,min=E·x2液,x1,max实际生产中：p2>p2,minx1<x2,max受相平衡关系的限制35用煤油从苯–空气混合气体中吸收苯，入塔气体中含苯2%（体积），吸收后浓度降为0.01%（体积），入塔煤油中含苯0.02%（摩尔分数）。操作温度为50℃，压力为200kN/m2，操作条件下相平衡关系为P*=80xkN/m2。求：（1）塔顶处气相推动力；（2）若改善操作条件，提高吸收率，则出口液体浓度极限是多少？例：吸收塔混合气体,p1气,p2液,x2液,x13637

吸收传质机理◆过程的方向、极限—相平衡◆过程的速率—？×××××××填料表面气液界面溶质分子运动过程气相主体→界面（扩散）界面上溶解（溶解）界面→液相主体（扩散）★吸收包括三个步骤38合理简化：

上述过程中，第二步即界面上发生的溶解过程很容易进行，其阻力极小。因此，通常认为截面上气、液两相的溶质浓度满足平衡关系，即我们可以认为在气、液两相截面上总保持两相的平衡。

总过程速率将由两个单相即气相与液相内的传质速率所决定。39一、质量传递机理：根据物质在单相中的传递机理分：●分子扩散（靠分子运动）：静止、层流●对流扩散：湍流对流传质的速率>>分子扩散的速率

流体内部存在某一组分的浓度差，分子的微观运动使组分由浓度高处传递至浓度较低处。

物质通过湍流流体的转移，扩散物质不仅靠分子本身的扩散作用，并且借助于湍流流体的携带作用而转移，而且后一种作用是主要的。40二、对流传质理论流动流体与相界面之间的物质传递称为对流传质。×××××××气液界面×××××××层流膜zpA1pAi有效膜理论：zc41双膜理论论点：

●气液两相接触时，两相间有一稳定相界面，两侧分别存在着呈层流的稳定膜层——气膜和液膜，溶质必须以分子扩散的方式连续通过这两个膜层。（膜层厚度随流速而定）●相界面上气液两相互为平衡。●膜层以外的主体内，由于湍流而使溶质浓度均匀，浓度梯度全部集中在两个膜层内。4243

通过上述三个假定，吸收过程简化成为经过气液两膜的分子扩散过程，吸收过程的主要阻力集中于这两层膜中，膜层之外的阻力忽略不计，吸收过程的推动力主要来源于气相的分压差和液相的浓度差。双膜理论对于那些具有固定传质界面的吸收设备而言，具有重要的指导意义，为我们的设计计算提供了重要的依据。443吸收速率方程一、对流传质速率方程：1、气相与界面的传质速率kG——以气相分压差为传质推动力的气膜传质分系数，mol/(m2·s·Pa)上式即为以(p－p*)为推动力的吸收速率方程式。ky——以摩尔分数差为传质推动力的气膜传质分系数，mol/(m2·s)上式即为以(y－yi)为总推动力的吸收速率方程式。452、液相与界面的传质速率kL——以液相物质的量浓度差为传质推动力的液膜传质系数，m·s-1kx——以摩尔分数差为传质推动力的液膜传质系数，m·s-1

46二、吸收总传质速率方程：进一步推导可知：47进一步推导可知：48★传质速率方程的各种表达方式4950◆对易溶气体,m很小，则1/ky》m/kx，Ky≈ky，气膜阻力远大于液膜阻力,称为气膜控制过程。增加气相流率Ky增大.

（如水吸收NH3或HCl）◆对难溶气体,m很大，则1/kx》1/(mky)，KL≈kL，液相阻力远大于气膜阻力，称为液膜控制过程。（如水吸收O2或CO2）◆对中等溶解度的气体吸收，当汽、液两相的传质阻力具有相近的数量级，两者都不能忽略，总传质速率由双膜控制。（如水吸收SO2）★液膜控制和气膜控制51传质速率及界面浓度的求取

在总压为101.3kPa、温度为303K用水吸收混合气中的氨，操作条件下的气液平衡关系为y=1.20x。已知气相传质系数ky=5.31×10-4kmol/sm2，液相传质系数kx=5.33×10-3kmol/sm2，并在塔的某一截面上测得氨的气相浓度y=0.05，液相浓度x=0.012（均为摩尔分数）。试求该截面上的传质速率及气液界面上的两相的浓度。52解：53求解截面上两相的浓度，必须联立求解以下两式可得：54

从计算结果可以看出，界面气相浓度与气相主体浓度相差较大，界面液相浓度与液相主体浓度比较接近。55

4低浓度气体吸收过程计算讨论对象板式塔填料塔精馏章节讨论研究对象流向选择：◆在两相进、出口浓度相同的情况下，逆流时的对数平均推动力大于并流；◆逆流操作液体下流时会受到上升气体的曳力，这种曳力过大会影响液体的流速和气体的流速。

为使过程具有最大的推动力，一般吸收过程都采用逆流操作。56一、物料衡算与操作线方程：V—惰性气体的摩尔流率，kmol/h；Y1—气体入口浓度（摩尔比）；

Y2—气体出口浓度（摩尔比）；L—液体的摩尔流率，kmol/h；X1—液体入口浓度（摩尔比）；X2—液体出口浓度（摩尔比）。1、物料衡算：单位时间气体释放的溶质的量：V(Y1–Y2)单位时间液体吸收的溶质的量：L(X1–X2)∴V(Y1–Y2)=L(X1–X2)前提条件：气体和液体的量不变化吸收塔V,Y1V,Y2L,X2L,X157V,Ｙ1L,Ｘ1mnV,ＹL,Ｘ2、操作线方程：在任一截面m-n与塔底间作物料衡算：V(Ｙ1–Ｙ)=L(X1–X)表明：稳定操作时，任意截面上的Y～X线性方程。YY1Y20XABX1X2相平衡线Ye=f(X)操作线LX-VY=LX1+VY158☆吸收操作线描述了塔的任意截面上气液两相浓度之间的的关系。☆操作线上任意一点代表的是塔内某一截面上气、液组成的大小。☆吸收过程气相中的溶质的分压总是大于液相中溶质的平衡分压，所以在图中操作线总是在平衡线的上方。59★分离要求的表达方法吸收目的为除去气体中的有害物：直接规定吸收后气体中的有害溶质的残余浓度Y2。吸收目的为回收有用物质：规定了溶质的回收率。60吸收剂性能是吸收操作良好与否的关键，评价吸收剂性能优劣的依据是：

(1)对需要吸收的组分要有较大的溶解度。

(2)对所处理的气体要有较好的选择性。即对溶质的溶解度要大，而对惰性气体几乎不溶解。

(3)要有较低的蒸汽压，以减少吸收过程中溶剂的挥发损失。要有较好的化学稳定性，以免使用过程中变质。(4)吸收后的溶剂应易于再生。操作温度下的粘度要低。此外，溶剂应有较低的粘度，不易起泡，还应尽可能满足来源丰富、价格低廉、无毒、不易燃烧等经济和安全条件。吸收剂的选择：61吸收剂用量的确定：Ｖ,Y1Ｖ,Y2X2,

L=?X1=?吸收塔1、为何要确定L？①吸收剂流率与设备费及操作费的关系：

吸收剂流率L是影响吸收操作的重要因素之一，它将直接影响设备尺寸（Ｚ、D）以及操作费用。62YY1Y20XABX1X2相平衡线Ye=f(X)操作线DC●设计时，qV一定（生产任务一定）：

操作线的斜率（L/V）取决于吸收剂用量L的多少。吸收剂的单位耗用量or液气比。AC线：L↗→(L/V)↗→(Xe-X)↗→吸收推动力↗→NA

↗→设备尺寸↙→设备费用↙；但溶剂再生费用↗，动力消耗↗→操作费用↗。AD线：L↙→(L/V)↙→(Xe-X)↙→吸收推动力↙→NA

↙→设备尺寸↗→设备费用↗；但溶剂再生费用↙，动力消耗↙→操作费用↙。63②吸收剂进口浓度的选择及其最高允许浓度

设计时所选择的吸收剂进口浓度过高，吸收过程推动力减小，所需吸收塔高度增加。若选择的进口浓度过低，使则对吸收剂的再生提出了过高的要求，再生设备和再生费用增大，因此吸收剂的进口溶质浓度（X2）的选择存在一个最优化的问题，需要通过多方案的计算和比较来确定。

在塔顶部位，与气相浓度Y2成平衡的液相浓度X2e。显然所选择的吸收剂进口溶质浓度（X2）必须低于X2e才能达到规定的分离要求。所以，X2e是最高允许浓度。YY20AX2eYe=mX操作线X*2=Y2/mX64③最小液气比(L/V)min：AD线：L↙↙→(L/V)↙→D点上，L=Lmin，X=Xe，⊿X=0，吸收推动力=0，吸收所需接触面积为无穷大，此时所需的L最小，其液气比称为最小液气比(L/V)min

。（4）怎样确定Lmin

？当Ｙe=mＸ（体系服从亨利定律）：YY1Y20ABX1X2Y*=mX操作线DX*1=Y1/mX65当Ｙe≠mX（体系不服从亨利定律）：读取D＇点坐标（X1＇

，Y1＇）YY1Y20AX2操作线DX1＇Y*=f(X)Y1＇D＇XYY1Y20ABX1X2Y*=f(X)操作线DX*1X662、如何确定L？①求出(L/V)min;②

再取(L/V)=(1.1～2.0)(L/V)min。在20℃，1atm下，用清水分离氨-空气的混合气体，混合气体中氨的分压为1330Pa，经吸收后氨的分压降为7Pa，混合气体的处理量为1020kg/h，操作条件下平衡关系为Ｙ*=0.755Ｘ。若适宜的吸收剂用量为最小用量的2倍，求所需吸收剂用量及离塔氨水的浓度。例：V,Y1V,Y2X2,

L=?X1=?吸收塔67解：686970三、解吸1、解吸方法汽提解吸法减压解吸加热解吸加热-减压解吸2、汽提解吸法的计算71例：含苯2mol%的煤气用平均分子量为260的洗油在一填料塔中做逆流吸收以回收其中的苯，煤气的流率为1200kmol/h。塔顶进入的洗油中含苯0.5mol%，洗油的流率为最少用量的1.3倍。吸收塔在1atm、27℃下操作，此时的气液平衡关系为Y=0.125X。富油由吸收塔底出口经加热后送入解吸塔塔顶，在解吸塔中送入过热水蒸气使富油脱苯，脱苯后的贫油由解吸塔塔底排出冷却后再进入吸收塔使用，水蒸气的用量为最少用量的1.2倍。解吸塔在1atm、120℃下操作，此时的气液平衡关系为Y*=3.16X。求：洗油的循环流率和过热蒸汽耗量72解（1）737475四、塔径的计算五、吸收塔高的计算76（一）填料层高度的计算：（低浓度气体）1、基本计算式：计算目的：传质面积=？生产任务：X2，V，Y1→Y2，NAV,Y1V,Y2X2,

LX1mnYXY+dYX+dXdZ

对通过虚线范围高度的溶质进行物料衡算：单位时间内：气体释放溶质的量=V·dY；液体吸收溶质的量=L·dX。∴V·dY=L·dX=NA·dA=dGA77对于dZ内：V·dY=NA·aΩdZ=KY(Y–Y*)dZ·αΩdA—dZ层内所具有的气液接触面积，m2。Ω—塔的截面积，m2。a—每m3填料的有效传质面积，m2/m3

。L·dX=NA·aΩdZ=Kx(X*-X)dZ·αΩ78对于稳定的吸收操作，V,L,Ω,α,KY,KX一定：α与比表面积αt不同，受填料的特性、设备及流动状况影响，实验难测，一般KY

与α

或KX

与α一起给出。KY

α

，KX

α—气（液）相体积传质系数，kmol/m3·s792、传质单元高度H与传质单元数N：（1）定义：80∴填料层高度为：传质单元高度×传质单元数Z=HOG·NOGZ=HOL·NOL（2）H、N的意义：●N：所含变量只与物质的相平衡以及进出口的浓度条件有关，与设备的形式和设备中的操作条件（如流速）无关。(Y1–Y2)↙(分离要求不高，易分离）积分值↙，N↙(Y1–Y2)↗(分离要求高，难分离）积分值↗，N↗N反映了分离的难易程度。81★H：与设备的型式、设备中的操作条件有关在L、V一定时，Z与Ky

α

或Kxα成反比。KY

α·Ω或KX

α·Ω↗，即设备效能↗，则Z↙。具体数值需要通过实验确定。H反映了设备的效能，表示完成一个传质单元所需的塔高。3、NOG、NOL的计算：数值积分法①对数平均推动力法；脱吸因数法；这里只介绍对数平均推动力法；②③82对数平均推动力法（服从亨利定律Ye=mX）：⊿Y=Y–Y*=AX+B-mX=(A-m)(Y-B)/A+B⊿Y～Y是直线关系。V,Y1V,Y2L,X2L,X1吸收塔YY1Y20ABX1X2Ye=mX操作线Ye,1Ye,2⊿Y1⊿Y2Y=AX+BX8384同理：85在填料吸收塔中，用清水吸收甲醇-空气混合气体中的甲醇蒸汽，在1atm，27℃下进行操作，混合气体流量为1200m3/h，塔底处空塔气速为0.4m/s，混合气体中甲醇的浓度为100g甲醇/m3空气，甲醇回收率为95%，水的用量为1215kg/h，体积吸收总系数KG·α=0.987kmol/(m3·h·kPa)，操作条件下气液平衡关系为Y=1.1X。试计算所需的填料层高度。例：V,Y1V,Y2X2,

LX1吸收塔86解：878889其他吸收

一、化学吸收1、化学吸收的特点

溶质的组成沿扩散途径的变化情况不仅与其自身的扩散速率有关，而且与液相中活泼组分的反相扩散速率、化学反应速率以及反应物的扩散速率有关。2、化学吸收速率加快的原因◆反应消耗了进入液相中的吸收质，使吸收质的有效溶解度显著增加而平衡分压降低，从而增大了吸收过程的推动力。◆由于部分溶质在液膜内扩散途中就因化学反应而消耗，使过程阻力减少，吸收系数增大。90二、高组成气体吸收1、气液两相的摩尔流量沿塔高有较大的变化。2、吸收过程有显著的热效应。3、吸收系数不是常数。三、多组分吸收1、定义：气体混合物中,若有两个以上的组份被吸收剂吸收,称为多组份吸收。

2、多组份吸收的特点：

组份间相互影响,相平衡关系较为复杂，传递性质复杂；各组份在液相的溶解度关系均符合亨利定律，则操作线方程数目与气体中的组份数相同，各组份的操作线方程具有相同的斜率；

91吸收操作实例分析一、逆流与并流操作比较例：逆流与并流操作的液气比计算解:由平衡关系得相平衡常数为①逆流操作时,气体出口与吸收剂入口皆位于塔顶,故操作线的一端(Y2,，X2）的位置已经确定，当吸收剂的用量为最小时，操作线将在塔底与平衡线相交，即xe1=y1/m。

在总压为3.039×105(绝压），温度为20℃下用纯水吸收混合气中的SO2，SO2的初始含量为0.05(摩尔分数),要求在处理后的气体中SO2的含量不超过1%(体积分数).已知在常压下20℃时的平衡关系为y=13.9x,试求逆流与并流时的最小液气比各为多少?92

②并流操作时,气体与液体入口皆位于塔顶,故操作线的一端(Y1,，X2）的位置已经确定，当吸收剂的用量为最小时，L/Vmin=17.5793二、吸收剂用量对吸收过程的影响◆吸收剂用量对气体极限残余浓度的影响例：用纯水逆流吸收混合物中的SO2气体（其余组分可视为惰性成分），混合物中的SO2

的初始含量为5%（体积分数），在操作条件下相平衡关系是y=5.0x，试分别计算4和6时气体的极限出口含量。解：当吸收塔为无限高，气体出口含量达到极限值，此时操作线与平衡线相交。对于逆流操作，操作线与平衡线相交的位置取决于L/V与m的相对大小。当L/V〈m时，操作线与平衡线相交于塔底，当L/V〉m时，操作线与平衡线相交于塔顶。1）当L/V=4时，操作线与平衡线相交于塔底。液体出口最大含量为：94气体的极限出口含量为：2）当L/V=6时，操作线与平衡线相交于塔顶。气体出口含量为：95ye2=mx2Ye2=mX2★从以上可知，当L/V〈m时，气体极限残余浓度随L/V的增大而减少；当L/V〉m时，气体极限残余浓度只取决于吸收剂的初始含量，而与吸收剂的用量无关。96气体的吸收基本概念：定义：利用混合气体中各组分在某种溶剂中具有不同的溶解度，使其中一个或多个组分，由气相转移至液相的单元操作。机理：双膜理论推动力：气相浓度差Y=Y-Y*液相浓度差X=X*-XY=Y*过程达到极限Y>Y*吸收过程Y<Y*解吸过程97基本计算吸收速率方程全塔物衡G=V（Y1-Y2）=L（X1-X2）吸收剂用量L的求取：Ｌ=（1.2~2）Ｌmin塔径D的求取填料层高度Z的求取Z=HOGNOG98一、简答题：1．吸收操作随冬、夏气候变