浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 1/20
幻灯片 1目录
§ 8.1 概述
§ 8.2 气液相平衡
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 2/20
利用 气体混合物 中各组分在液体溶剂中 溶解度的差异 来分离气体混合物的 操作 称为吸收。
溶质 A
惰性组分 B
吸收剂 S
第八章 气体吸收
§ 8.1 概述一,什么是吸收？
A
A + B S
（气体） （液体）
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 3/20
1,制取产品例如，用 9 8 % 的硫酸吸收 SO
3
气体制取 9 8 % 硫酸，
用水吸收氯化氢制取 3 1 % 的工业盐酸，
用氨水吸收 CO
2
生产碳酸氢铵等。
2,从气体中回收有用的组分例如，用硫酸从煤气中回收氨生成硫胺；
用洗油从煤气中回收粗苯等。
3,除去有害组分以净化气体主要包括原料气净化和尾气、废气的净化以保护环境。
例如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳，
燃煤锅炉烟气、冶炼废气等脱 SO
2
等。
§ 8.1 概述二,吸收目的浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 4/20
多组分吸收单组分吸收非等温吸收等温吸收化学吸收物理吸收三,吸收分类
§ 8.1 概述浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 5/20
填料塔板式塔吸收剂吸收尾气吸收塔混合气吸收液逆流吸收操作示意图气体 溶剂
1
n
被吸收气体板式塔气体 溶剂填料被吸收气体填料塔四,吸收设备,流程
§ 8.1 概述
1、吸收设备 -----塔设备浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 6/20
（ 1 ）单一吸收塔流程
（ 2 ）多塔吸收流程
（ a ）气、液串联 （逆流） （ b ）气体串联、液体并联 （逆流）
多塔吸收流程
2,吸收流程
§ 8.1 概述浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 7/20
吸收剂再循环流程吸 解收 吸塔 塔吸收 - 解吸流程
（ 3） 吸收剂在吸收塔内再循环流程
（ 4） 吸收 -解吸流程
§ 8.1 概述浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 8/20
§ 8.1 概 述五,吸收剂的选择
1,溶解度 对溶质组分有较大的溶解度
2,选择性 对溶质组分有良好的选择性,
即对其它组分基本不吸收或吸收甚微,
3,挥发性 应不易挥发
4,粘性 粘度要低
5,其它 无毒,无腐蚀性,不易燃烧,不发泡,
价廉易得,并具有化学稳定性等要求 。
A
A + B S
（气体） （液体）
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 9/20
A
A + B S
（气体） （液体）根据相律可知,相平衡时自由度数 2CF
3223
所有独立变量：温度、总压、气相组成、溶解度等
AA pPTfC,,
在几个大气压以内、温度一定条件下，
AA pfC 或AA Cgp
（溶解平衡）§ 8.2 气液相平衡一,溶解度
AC
气液达到相平衡时，液相中的溶质浓度称为 溶解度?AC
(对双组分气体 )
AA pfC 或
AA Cgp
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
p
A
，
atm
O
2
C O
2
p
A
=7 2 3 C
A
p
A
=2 5,5 C
A
S O
2
N H
3
p
A
=0,3 6 C
A
p
A
=0,0 1 3 6 C
A
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1
10
n
C
A
,k m ol / m
3
O
2
n = 3,CO
2
n = 2,SO
2
n = 1,NH
3
n = 0
几 种气体在 20 ℃ 水中的 溶解度曲线难溶体系易溶体系溶解度适中体系浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 11/20
说明,（ 1）不同气体的溶解度差异很大
AA pHC
溶解度系数,k m o l / ( m 3?P a )
（ 2）对于稀溶液，有亨利定律是物性,通常由实验测定 。 可从有关手册中查得 。
H越大,表明溶解度越大,越易溶
H随温度变化而变化,一般地,T?,H?
§ 8.2 气液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 12/20
C
C
H
Cp A
A
AEx?
亨利系数,Pa
A
A
A xP
E
P
py Amx?
相平衡常数，无因次亨利定律的其他形式：
E越大,表明溶解度越小；
E随温度变化而变化,T?，
E?，
m越大,表明溶解度越小；
m随温度,总压变化而变化,
T?,m?,P?,m?
§ 8.2 气液相平衡 AA pHC
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 13/20
气膜 液膜
p
G
p
i
传质方向
C
i
气相主体 液相主体
C
L
G
L
z
距离双膜模型组成
G
iG
iGGAG
k
pp
ppkN
1
L
Li
LiLAL
k
CCCCkN
1
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程
L
Li
G
iG
A
k
CC
k
pp
N
11
x
i
y
i
A
k
xx
k
yyN
11
类似地：
------分吸收速率方程分传质阻力分推动力?
NAG NAL
NAG= NAL
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 14/20
假设气液相平衡关系满足亨利定律，则
LL HpC
又根据 膜模型的假定，可知 ii HpC?
L
Li
G
iG
A
k
CC
k
pp
N
11
L
Li
Hk
pp
1
LG
LG
Hkk
pp
11?
G
LG
K
pp
1
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程
----以分压差为推动力的 气相总吸收速率方程气膜 液膜
p
G
p
i
传质方向
C
i
气相主体 液相主体
C
L
G
L
z
距离双膜模型组成总传质阻力总推动力?
LGG HkkK
111
Lp
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 15/20
类似地,
LG
LG
A
kk
H
CC
N
1
L
LG
K
CC
1
xy
A
k
m
k
yy
N
1
xy
A
kmk
xx
N
11
yK
yy
1
xK
xx
1
气膜 液膜
p
G
p
i
传质方向
C
i
气相主体 液相主体
C
L
G
L
z
距离双膜模型组成§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程
------以摩尔浓度差为推动力的 气相总吸收速率方程
-----以摩尔分率差为推动力的 气相总吸收速率方程
GG HpC
mxy
myx
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 16/20
吸收速率方程的分析,
1,关于传质推动力
P E
p
G
P
O C
L
C
传质推动力的图示操作点操作点 P 离平衡线越近，
则总推动力就越小
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程
ip
ic
液相总传质推动力气相总传质推动力气相分传质推动力液相分传质推动力
Lp
Gc
L
Li
G
iG
A
k
CC
k
ppN
11
G
LG
K
pp
1
L
LG
K
CC
1
气膜 液膜
p
G
p
i
传质方向
C
i
气相主体 液相主体
C
L
G
L
z
距离双膜模型组成浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 17/20
2,关于传质阻力
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程气膜 液膜
p
G
p
i
传质方向
C
i
气相主体 液相主体
C
L
G
L
z
距离双膜模型组成
xyy k
m
kK
11
mkkK yxx
111
LGG HkkK
111
LGL kk
H
K
11
xy k
m
k
1
LG Hkk
11
气膜控制 （ 易溶体系 ）,
故
GG kK
11?
yy kK
11?
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 18/20
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程气膜 液膜
p
G
p
i
传质方向
C
i
气相主体 液相主体
C
L
L
G
z
距离双膜模型组成
yx mkk
11
GL k
H
k
1
液膜控制 （ 难溶体系 ）,
故
LL kK
11?
xx kK
11?
xyy k
m
kK
11
mkkK yxx
111
LGG HkkK
111
LGL kk
H
K
11
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 19/20
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程双膜控制：
气膜阻力和液膜阻力均不可忽略,称其为 双膜控制 。
气膜 液膜
p
G
p
i
传质方向
C
i
气相主体 液相主体
C
L
G
L
z
距离双膜模型组成
xyy k
m
kK
11
mkkK yxx
111
LGG HkkK
111
LGL kk
H
K
11
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 20/20
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程影响传质阻力的因素：
气液流动状况如 降膜湿壁塔,圆盘塔等：
kG?G0.75,kL?L0.7，
填料塔：
kL?L0.75?0.95
操作条件 （ 温度,压力 ）
物性 （ 扩散系数,粘度等 ）
xyy k
m
kK
11
mkkK yxx
111
LGG HkkK
111
LGL kk
H
K
11
气膜 液膜
p
G
p
i
传质方向
C
i
气相主体 液相主体
C
L
G
L
z
距离双膜模型组成
幻灯片 1目录
§ 8.1 概述
§ 8.2 气液相平衡
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 2/20
利用 气体混合物 中各组分在液体溶剂中 溶解度的差异 来分离气体混合物的 操作 称为吸收。
溶质 A
惰性组分 B
吸收剂 S
第八章 气体吸收
§ 8.1 概述一,什么是吸收？
A
A + B S
（气体） （液体）
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 3/20
1,制取产品例如，用 9 8 % 的硫酸吸收 SO
3
气体制取 9 8 % 硫酸，
用水吸收氯化氢制取 3 1 % 的工业盐酸，
用氨水吸收 CO
2
生产碳酸氢铵等。
2,从气体中回收有用的组分例如，用硫酸从煤气中回收氨生成硫胺；
用洗油从煤气中回收粗苯等。
3,除去有害组分以净化气体主要包括原料气净化和尾气、废气的净化以保护环境。
例如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳，
燃煤锅炉烟气、冶炼废气等脱 SO
2
等。
§ 8.1 概述二,吸收目的浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 4/20
多组分吸收单组分吸收非等温吸收等温吸收化学吸收物理吸收三,吸收分类
§ 8.1 概述浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 5/20
填料塔板式塔吸收剂吸收尾气吸收塔混合气吸收液逆流吸收操作示意图气体 溶剂
1
n
被吸收气体板式塔气体 溶剂填料被吸收气体填料塔四,吸收设备,流程
§ 8.1 概述
1、吸收设备 -----塔设备浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 6/20
（ 1 ）单一吸收塔流程
（ 2 ）多塔吸收流程
（ a ）气、液串联 （逆流） （ b ）气体串联、液体并联 （逆流）
多塔吸收流程
2,吸收流程
§ 8.1 概述浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 7/20
吸收剂再循环流程吸 解收 吸塔 塔吸收 - 解吸流程
（ 3） 吸收剂在吸收塔内再循环流程
（ 4） 吸收 -解吸流程
§ 8.1 概述浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 8/20
§ 8.1 概 述五,吸收剂的选择
1,溶解度 对溶质组分有较大的溶解度
2,选择性 对溶质组分有良好的选择性,
即对其它组分基本不吸收或吸收甚微,
3,挥发性 应不易挥发
4,粘性 粘度要低
5,其它 无毒,无腐蚀性,不易燃烧,不发泡,
价廉易得,并具有化学稳定性等要求 。
A
A + B S
（气体） （液体）
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 9/20
A
A + B S
（气体） （液体）根据相律可知,相平衡时自由度数 2CF
3223
所有独立变量：温度、总压、气相组成、溶解度等
AA pPTfC,,
在几个大气压以内、温度一定条件下，
AA pfC 或AA Cgp
（溶解平衡）§ 8.2 气液相平衡一,溶解度
AC
气液达到相平衡时，液相中的溶质浓度称为 溶解度?AC
(对双组分气体 )
AA pfC 或
AA Cgp
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
p
A
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2
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A
=7 2 3 C
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=2 5,5 C
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A
=0,3 6 C
A
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A
=0,0 1 3 6 C
A
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1
10
n
C
A
,k m ol / m
3
O
2
n = 3,CO
2
n = 2,SO
2
n = 1,NH
3
n = 0
几 种气体在 20 ℃ 水中的 溶解度曲线难溶体系易溶体系溶解度适中体系浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 11/20
说明,（ 1）不同气体的溶解度差异很大
AA pHC
溶解度系数,k m o l / ( m 3?P a )
（ 2）对于稀溶液，有亨利定律是物性,通常由实验测定 。 可从有关手册中查得 。
H越大,表明溶解度越大,越易溶
H随温度变化而变化,一般地,T?,H?
§ 8.2 气液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 12/20
C
C
H
Cp A
A
AEx?
亨利系数,Pa
A
A
A xP
E
P
py Amx?
相平衡常数，无因次亨利定律的其他形式：
E越大,表明溶解度越小；
E随温度变化而变化,T?，
E?，
m越大,表明溶解度越小；
m随温度,总压变化而变化,
T?,m?,P?,m?
§ 8.2 气液相平衡 AA pHC
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 13/20
气膜 液膜
p
G
p
i
传质方向
C
i
气相主体 液相主体
C
L
G
L
z
距离双膜模型组成
G
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pp
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1
L
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CCCCkN
1
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程
L
Li
G
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A
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CC
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N
11
x
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y
i
A
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类似地：
------分吸收速率方程分传质阻力分推动力?
NAG NAL
NAG= NAL
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 14/20
假设气液相平衡关系满足亨利定律，则
LL HpC
又根据 膜模型的假定，可知 ii HpC?
L
Li
G
iG
A
k
CC
k
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N
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L
Li
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pp
1
LG
LG
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11?
G
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1
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程
----以分压差为推动力的 气相总吸收速率方程气膜 液膜
p
G
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i
传质方向
C
i
气相主体 液相主体
C
L
G
L
z
距离双膜模型组成总传质阻力总推动力?
LGG HkkK
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Lp
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 15/20
类似地,
LG
LG
A
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1
L
LG
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xy
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p
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传质方向
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气相主体 液相主体
C
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G
L
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距离双膜模型组成§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程
------以摩尔浓度差为推动力的 气相总吸收速率方程
-----以摩尔分率差为推动力的 气相总吸收速率方程
GG HpC
mxy
myx
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 16/20
吸收速率方程的分析,
1,关于传质推动力
P E
p
G
P
O C
L
C
传质推动力的图示操作点操作点 P 离平衡线越近，
则总推动力就越小
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程
ip
ic
液相总传质推动力气相总传质推动力气相分传质推动力液相分传质推动力
Lp
Gc
L
Li
G
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A
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传质方向
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气相主体 液相主体
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距离双膜模型组成浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 17/20
2,关于传质阻力
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程气膜 液膜
p
G
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传质方向
C
i
气相主体 液相主体
C
L
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距离双膜模型组成
xyy k
m
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mkkK yxx
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LGG HkkK
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LGL kk
H
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LG Hkk
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气膜控制 （ 易溶体系 ）,
故
GG kK
11?
yy kK
11?
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 18/20
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程气膜 液膜
p
G
p
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传质方向
C
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气相主体 液相主体
C
L
L
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距离双膜模型组成
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GL k
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液膜控制 （ 难溶体系 ）,
故
LL kK
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xx kK
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LGG HkkK
111
LGL kk
H
K
11
浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 19/20
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程双膜控制：
气膜阻力和液膜阻力均不可忽略,称其为 双膜控制 。
气膜 液膜
p
G
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传质方向
C
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气相主体 液相主体
C
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距离双膜模型组成
xyy k
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LGG HkkK
111
LGL kk
H
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浙江大学本科生课程化工原理 第八章 气体吸收 20/20
§ 8.3 吸收过程模型及吸收速率方程影响传质阻力的因素：
气液流动状况如 降膜湿壁塔,圆盘塔等：
kG?G0.75,kL?L0.7，
填料塔：
kL?L0.75?0.95
操作条件 （ 温度,压力 ）
物性 （ 扩散系数,粘度等 ）
xyy k
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气膜 液膜
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传质方向
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气相主体 液相主体
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距离双膜模型组成
