2009-12-1
第六章
吸收
一、气体的溶解度
二、亨利定律
三,用气液平衡关系分析吸
收过程第二节
气液相平衡
2009-12-1
一、气体的溶解度
1,气体在液体中溶解度的概念
气体在液相中的溶解度,
表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度 。
2,溶解度曲线
气体在液体中的饱和浓度 *
AC
对于单组分物理吸收, 由相律知
2??? ?cf 223 ??? 3?
2009-12-1
?
?
?
?
?
),,(
),,(
AA
AA
yPTfx
PPTfC
在总压不高, P<5atm时
?
?
?
?
?
),(
),(
AA
AA
yTfx
PTfC
一定温度下液相组成是气相组成的单值函数
)(),( AAAA yfxPfC ??
同理,
)(),( AAAA xfyCfP ????
2009-12-1
2009-12-1
2009-12-1
2009-12-1
?吸收剂, 温度 T,P 一定时, 不同物质的溶解度不同 。
?温度, 溶液的浓度一定时, 溶液上方分压越大的物质越难溶 。
?对于同一种气体, 分压一定时, 温度 T越高, 溶解度越小 。
?对于同一种气体, 温度 T一定时, 分压 P越大, 溶解度越大 。
?加压和降温对吸收操作有利 。
2009-12-1
二、亨利定律
1,亨利定律
Exp ?*
E——亨利常数, 单位与压强单位一致 。
E值取决于物系的特性及温度；温度 T上升, E值增大 ；
在同一溶剂中, E值越大的气体越难溶 。
2,亨利定律的其他表示形式
1） 用溶质 A在溶液中的摩尔浓度和气相中的分压表示的亨
利定律
2009-12-1
H
cp ?*
H——溶解度系数, 单位,kmol/m3·Pa或 kmol/m3·atm。
H是温度的函数, H值随温度升高而减小 。
易溶气体 H值大, 难溶气体 H值小 。
H与 E的关系
设溶液的密度为 3/ mkg?, 浓度为 3/ mk mo lC
总
,则
MC
??
总
SSAA xMxMM ??
2009-12-1
对于稀溶液,
SSMM ?? ??,
E
CH 总?
EM s
s??
2) 气液相中溶质的摩尔分数表示的亨利定律
mxy ?*
m—— 相平衡常数, 是温度和压强的函数 。
温度升高, 总压下降则 m值变大,
m值越大, 表明气体的溶解度越小 。
2009-12-1
m与 E的关系：
yPp ??由分压定律知,
P
py ??? *
xEp ??*由亨利定律：
xPEy ???
P
Em ?即：
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3） 用摩尔比 Y和 X分别表示气液两相组成的亨利定律
a) 摩尔比定义：
液相中溶剂的摩尔数
液相中溶质的摩尔数?X
x
x
?? 1
数气相中惰性组分的摩尔
气相中溶质的摩尔数?Y
y
y
?? 1
Y
Yy
X
Xx
???? 1,1
由,* 得mxy ? xmxYY ??? 11 **
2009-12-1
xm
mxY
)1(1
*
????
当溶液浓度很低时, X≈0,上式简化为：
mXY ?*
亨利定律的几种表达形式也可改写为
HPcEPx ?? **,
m
YX
m
yx ?? **,
2009-12-1
例,在常压及 20℃ 下, 测得氨在水中的平衡数据为：
0.5gNH3/100gH2O浓度为的稀氨水上方的平衡分压为 400Pa，
在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示, 试求亨利系
数 E,溶解度系数 H,及相平衡常数 m。 （ 氨水密度可取为
1000kg/m3）
解：
由亨利定律表达式知：
x
pE *?
18/1 0017/5.0
17/5.0
??x
00527.0?
2009-12-1
∴ 亨利系数为
x
pE ?
00527.0
400? Pa41059.7 ??
又 mxy ?*, 而
P
py ?*
51001.1
400
??
00395.0?
∴ 相平衡常数
00527.0
00395.0?m 75.0?
H
cp ?*
1000
1005.0
17/5.0
?
?c 3/293.0 mk m o l?
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∴ 溶解度系数为：
400
293.0?H Pamk m o l ??? ? 34 /1033.7
或由各系数间的关系求出其它系数
s
s
EMH
??
181059.7
1000
4 ??? Pamk m o l ???
? 34 /1032.7
P
Em ?
3
4
1033.1 0 1
1059.7
?
?? 749.0?
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三、用气液平衡关系分析吸收过程
1,判断过程的方向
例,在 101.3kPa,20℃ 下,稀氨水的气液相平衡关系为,
xy 94.0* ?, 若含氨 0.094摩尔分数的混合气和组成 05.0?Ax
的氨水接触,确定过程的方向 。
解,用相平衡关系确定与实际气相组成 094.0?y
成平衡的液相组成
94.0/* yx ? 1.0?
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将其与实际组成比较, 1.005.0 * ??? xx
∴ 气液相接触时, 氨将从气相转入液相, 发生吸收过程 。
或者利用相平衡关系确定与实际液相组成成平衡的气相组成
xy 94.0* ? 05.094.0 ?? 047.0?
将其与实际组成比较,0 4 7.00 9 4.0 * ??? yy
∴ 氨从气相转入液相, 发生吸收过程 。
若含氨 0.02摩尔分数的混合气和 x=0.05的氨水接触, 则
0 2 1.094.0/02.094.0/* ??? yx
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0 2 1.005.0 * ??? xx
气液相接触时, 氨由液相转入气相, 发生解吸过程 。
此外, 用气液相平衡曲线图也可判断两相接触时的传质方向
具体方法：
已知相互接触的气液相的
实际组成 y和 x,在 x-y坐标
图中确定状态点, 若点在
平衡曲线上方, 则发生吸
收过程；若点在平衡曲线
下方, 则发生解吸过程 。
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2,计算过程的推动力
当气液相的组成均用摩尔分数表示时, 吸收的推动力可
表示为：
：*yy ? 以气相组成差表示的吸收推动力；
：xx ?* 以液相组成差表示的吸收推动力 。
3,确定过程的极限
所谓过程的极限是指两相充分接触后, 各相组成变化的
最大可能性 。
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组成为 y1的混合气 增加塔高减少吸收剂用量 塔底 x1增加 极限
m
yxx 1*
1m a x1 ??
组成为：
组成为 y1的混合气 增加塔高
增加吸收剂用量 塔顶 y2降低 极限
组成为：
2*2m i n2 mxyy ??
第六章
吸收
一、气体的溶解度
二、亨利定律
三,用气液平衡关系分析吸
收过程第二节
气液相平衡
2009-12-1
一、气体的溶解度
1,气体在液体中溶解度的概念
气体在液相中的溶解度,
表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度 。
2,溶解度曲线
气体在液体中的饱和浓度 *
AC
对于单组分物理吸收, 由相律知
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2009-12-1
?
?
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在总压不高, P<5atm时
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一定温度下液相组成是气相组成的单值函数
)(),( AAAA yfxPfC ??
同理,
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?吸收剂, 温度 T,P 一定时, 不同物质的溶解度不同 。
?温度, 溶液的浓度一定时, 溶液上方分压越大的物质越难溶 。
?对于同一种气体, 分压一定时, 温度 T越高, 溶解度越小 。
?对于同一种气体, 温度 T一定时, 分压 P越大, 溶解度越大 。
?加压和降温对吸收操作有利 。
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二、亨利定律
1,亨利定律
Exp ?*
E——亨利常数, 单位与压强单位一致 。
E值取决于物系的特性及温度；温度 T上升, E值增大 ；
在同一溶剂中, E值越大的气体越难溶 。
2,亨利定律的其他表示形式
1） 用溶质 A在溶液中的摩尔浓度和气相中的分压表示的亨
利定律
2009-12-1
H
cp ?*
H——溶解度系数, 单位,kmol/m3·Pa或 kmol/m3·atm。
H是温度的函数, H值随温度升高而减小 。
易溶气体 H值大, 难溶气体 H值小 。
H与 E的关系
设溶液的密度为 3/ mkg?, 浓度为 3/ mk mo lC
总
,则
MC
??
总
SSAA xMxMM ??
2009-12-1
对于稀溶液,
SSMM ?? ??,
E
CH 总?
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2) 气液相中溶质的摩尔分数表示的亨利定律
mxy ?*
m—— 相平衡常数, 是温度和压强的函数 。
温度升高, 总压下降则 m值变大,
m值越大, 表明气体的溶解度越小 。
2009-12-1
m与 E的关系：
yPp ??由分压定律知,
P
py ??? *
xEp ??*由亨利定律：
xPEy ???
P
Em ?即：
2009-12-1
3） 用摩尔比 Y和 X分别表示气液两相组成的亨利定律
a) 摩尔比定义：
液相中溶剂的摩尔数
液相中溶质的摩尔数?X
x
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?? 1
数气相中惰性组分的摩尔
气相中溶质的摩尔数?Y
y
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由,* 得mxy ? xmxYY ??? 11 **
2009-12-1
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当溶液浓度很低时, X≈0,上式简化为：
mXY ?*
亨利定律的几种表达形式也可改写为
HPcEPx ?? **,
m
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m
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2009-12-1
例,在常压及 20℃ 下, 测得氨在水中的平衡数据为：
0.5gNH3/100gH2O浓度为的稀氨水上方的平衡分压为 400Pa，
在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示, 试求亨利系
数 E,溶解度系数 H,及相平衡常数 m。 （ 氨水密度可取为
1000kg/m3）
解：
由亨利定律表达式知：
x
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18/1 0017/5.0
17/5.0
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∴ 亨利系数为
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又 mxy ?*, 而
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51001.1
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∴ 相平衡常数
00527.0
00395.0?m 75.0?
H
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17/5.0
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2009-12-1
∴ 溶解度系数为：
400
293.0?H Pamk m o l ??? ? 34 /1033.7
或由各系数间的关系求出其它系数
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4 ??? Pamk m o l ???
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三、用气液平衡关系分析吸收过程
1,判断过程的方向
例,在 101.3kPa,20℃ 下,稀氨水的气液相平衡关系为,
xy 94.0* ?, 若含氨 0.094摩尔分数的混合气和组成 05.0?Ax
的氨水接触,确定过程的方向 。
解,用相平衡关系确定与实际气相组成 094.0?y
成平衡的液相组成
94.0/* yx ? 1.0?
2009-12-1
将其与实际组成比较, 1.005.0 * ??? xx
∴ 气液相接触时, 氨将从气相转入液相, 发生吸收过程 。
或者利用相平衡关系确定与实际液相组成成平衡的气相组成
xy 94.0* ? 05.094.0 ?? 047.0?
将其与实际组成比较,0 4 7.00 9 4.0 * ??? yy
∴ 氨从气相转入液相, 发生吸收过程 。
若含氨 0.02摩尔分数的混合气和 x=0.05的氨水接触, 则
0 2 1.094.0/02.094.0/* ??? yx
2009-12-1
0 2 1.005.0 * ??? xx
气液相接触时, 氨由液相转入气相, 发生解吸过程 。
此外, 用气液相平衡曲线图也可判断两相接触时的传质方向
具体方法：
已知相互接触的气液相的
实际组成 y和 x,在 x-y坐标
图中确定状态点, 若点在
平衡曲线上方, 则发生吸
收过程；若点在平衡曲线
下方, 则发生解吸过程 。
2009-12-1
2,计算过程的推动力
当气液相的组成均用摩尔分数表示时, 吸收的推动力可
表示为：
：*yy ? 以气相组成差表示的吸收推动力；
：xx ?* 以液相组成差表示的吸收推动力 。
3,确定过程的极限
所谓过程的极限是指两相充分接触后, 各相组成变化的
最大可能性 。
2009-12-1
组成为 y1的混合气 增加塔高减少吸收剂用量 塔底 x1增加 极限
m
yxx 1*
1m a x1 ??
组成为：
组成为 y1的混合气 增加塔高
增加吸收剂用量 塔顶 y2降低 极限
组成为：
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