混合气体 （A+B)
吸收尾气
吸 收 塔
吸收的依据：
混合物各组分在某种溶 剂中溶解度的差异。
溶质 惰性气体
吸收液 （A+S)
吸收操作示意图 3
一、气体操作的应用
（1）制备液体产品。 例如：用水吸收NO2制造HNO3.
（2）分离混合气体，是最主要的应用。 例如：用硫酸回收焦炉气中的NH3
（3）气体净化、处理工业废气，除去有害组分。 例如：用水脱除合成氨原料气中的CO2
57
（二）气相传质速率方程
NA

D RTZG
p pBm
( pAG

pAi )
N A kG ( pAG pAi )
Dp kG RTzG pBm
NA

(
pAG
1
pAi )

气膜传质推动力 气膜传质阻力
kG
kG——以分压差表示推动力的气膜传质系数，
单位kmol/（m2·s·kPa）。
DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。
37
分子扩散两种形式：
①等摩尔逆向扩散; ②组分A通过静止组分B的扩散。
38
二、等摩尔逆向扩散
A扩散的量nA=B扩散的量nB
TP
JA
pA1
pB1 1
JB
TP
pA2 2 pB2
p
pA1
pB2
pB1
pA2
39
等摩尔逆向扩散：任一截面处两个组分的扩散速率 大小相等，方向相反。
气相 主体y
相界面
液相 主体x
y y *时 y y *时
吸收
推动力( y y*)
解吸
推动力( y * y)
扩散 传质 扩散
用气相组成表示的推动力
25
气相 主体y
相界面
液相 主体x
吸收
x* x时
推动力(x * x)
解吸
x* x时
推动力(x x*)
扩散 传质 扩散
用液相组成表示的推动力
因溶质Ａ扩散到界面 溶解于溶剂中，造成 界面与主体的微小压 差，使得混合物整体 向界面流动。
NBM J B
N A N AM J A
44
A单方向扩散时的传质速率方程
在气相扩散:
NA

Dp ln RTZ
pB2 pB1
或
NA

D RTZ
p pBm
( pA1

pA2 )
pBm
pB2 pB1 ln pB2
L

x1,max

x1*

y1 m
（2）吸收尾气的最小组成y2,min
L y2,min y2* mx2
V，y2 V，y1
L，x2
L，x1
30
【例5-2】 书P192
31
作业
• P231 5-9
32
第三节 吸收过程的传质速率
一、 分子扩散与菲克定律 二、 等摩尔逆向扩散 三、 组分A通过静止组分B的扩散 四、 分子扩散系数 五、 单相内对流传质 六、 两相间的双模理论 七、 总传质速率方程
33
吸收过程：
（1）A由气相主体到相界面，气相内传递； （2）A在相界面上溶解，溶解过程； （3）A自相界面到液相主体，液相内传递。
相界面与气相或液相之间的传质称为对流传质，
包括： 分子扩散 和 湍流扩散
34
分子扩散
在静止或层流流体内部，若某一组 分存在浓度差，因微观的分子无规 则热运动使该组分从浓度高处扩散 到浓度低处的现象。
pB1
45
在液相扩散：
NA

D Z
c cBm
(cA1
cA2 )
cBm

cB2 cB1 ln cB2
cB1
cBm

pBm RT
cA

pA RT
p c
RT
46
讨论
1）因为p/pBm>1, 单方向扩散的传质速率NA 比等摩尔逆向扩散的传质速率NA大。
2） p 、c ——漂流因子，无因次。
pBm cBm
12
（二）不同气体在同一吸收剂中的溶解度 （1）
几x*N种H3气体x在S*O水2 中的x溶C*O解2 度曲xO*线2
13
• （2）不同气体用同一吸收剂吸收，所得溶液浓度相 同时，易溶气体在溶液上方的平衡分压低，而难溶 气体在溶液上方的平衡分压大。
14
（三）总压对溶解度的影响
yA P pA x*A
48
四、分子扩散系数
扩散系数的意义：单位浓度梯度下的扩散系数，反映 某组分在一定介质中的扩散能力，是物质特性常 数之一；D，m2/s。
D的影响因素：介质种类、T、P、浓度 D的来源：查手册；半经验公式；测定
49
（1）在气相中扩散的D
范围：0.1～1.0cm2/s
经验公式
D f (T，p) D T 1.5 p
（4）挥发性小；
（5）再生容易(解吸)；
（6）粘度低；
（7）化学稳定性高；
（8）腐蚀性低；
（9）无毒、易得、价廉等。
选择原则：经济、合理。
8
第二节 气液相平衡
一、 平衡溶解度 二、 亨利定律 三、 气液相平衡关系在吸收中的应用
9
一、平衡溶解度
气液平衡状态：
进入液相的溶质数量 = 逸出液相的溶质数量
湍流扩散（涡流扩散）：当流体流动或搅拌时， 由于流体质点的宏观随机运动（湍流），使组分 从浓度高处向浓度低处移动的现象。
52
分子扩散
在静止或层流流体内部，若某一组 分存在浓度差，因微观的分子无规 则热运动使该组分从浓度高处扩散 到浓度低处的现象。
湍流扩散
当流体运动或搅拌时，由于流体质 点的宏观随机运动（湍流），使该 组分从浓度高处传递至浓度低处的 现象。
2）T↑，E ↑
3）E的来源：实验测得；查手册
18
（二）其它形式的亨利定律
1)
p
* A

cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa） cA——摩尔浓度，kmol/m3；
E与H的关系： H c E
19
H的讨论：1）H大，溶解度大，易溶气体 2）P对H影响小，
T H
20
2) y * mx
用J表示， 单位为kmol/(m2·s)。 传质速率
费克定律： 温度、总压一定，组分A在扩散方向上任一点
处的扩散速率与该处A的浓度梯度成正比。
理想气体，有：
JA

DAB
dcA dz
或
JA


DAB RT
dpA dz
JA——组分A扩散速率（扩散通量）， kmol/（m2·s）；
dcA / dz —组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m；
漂流因子意义：其大小反映了整体移动对传质速率
的影响程度，其值为总体流动使传质速率较单纯的
分子扩散增大的倍数。
p 1 pBm
c 1 cBm
47
漂流因子的影响因素： a.气相中A浓度高时，漂流因数大，总体流动的影响大。
b.气相中A低浓度时，漂流因数近似等于1，总体流动的 影响小。
3）单向扩散体现在吸收过程中。
54
（一）单相内对流传质的有效膜模型 单相内对流传质过程
热流体
冷流体
T TW
tW t
zT zt
对流传热有效膜模型
气相
液相
pAG E
pAi cAi cAL
zG zL
对流传质有效膜模型
55
1）靠近相界面处层流内层：传质机理仅为分 子扩散，溶质A的浓度梯度较大，pA随z的 变化较陡。
2）湍流主体：涡流扩散远远大于分子扩散， 溶质浓度均一化，pA随z的变化近似为水 平线。
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。
p
* A

Ex
p
* A
——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。
17
E的讨论：
1）E大的，溶解度小，难溶气体 E小的，溶解度大，易溶气体
26
相平衡关系在吸收中的应用： （一）判断过程进行的方向
pA

p
* A
pA pA* pA pA*
A由气相向液相传质，吸收过程 平衡状态 A由液相向气相传质，解吸过程
吸收过程：
y

y*或x*
>x或
c
* A

cA
27
（二）确定过程的推动力
（1）吸收过程推动力的表达式：pA

p
* A
y －y* 或 x*－x 或 cA* cA
平衡分压：平衡时气相中溶质的分压，又叫饱和分压。 溶解度：平衡时溶质在液相中的饱和浓度。
10
溶解度的表示方法：
kg溶质／kg溶剂 kmol溶质／kmol溶剂 摩尔分率x*
溶解度(x)=f（P、T、y( p* )）；
11
（一）平衡分压、温度与溶解度的关系
p*A T x*A
氨在水中的溶解度
湍流扩散
当流体运动或搅拌时，由于流体质 点的宏观随机运动（湍流），使该 组分从浓度高处传递至浓度低处的 现象。
35
一、 分子扩散与菲克定律
分子扩散：在静止或层流流体内部，若某一组分存
在浓度差，因微观的分子热运动使该组 分由浓度高处扩散到浓度低处的现象。
A