氣液相平衡分析

1、編號(hào)： SM-ZD-77807氣液相平衡分析Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as tocoordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.編制： _審核： _批準(zhǔn)： _本文檔下載后可任意修改FS 精編解決方案| SOLUTION TEMPLATE氣液相平衡分析簡(jiǎn)介：該方案資料適用于公司或組織通過(guò)合理化地制定計(jì)劃，達(dá)成上下級(jí)或不同的人員之間形成統(tǒng)一的行動(dòng)方針，明確執(zhí)行目標(biāo)，工作

2、內(nèi)容，執(zhí)行方式，執(zhí)行進(jìn)度，從而使整體計(jì)劃目標(biāo)統(tǒng)一，行動(dòng)協(xié)調(diào)，過(guò)程有條不紊。文檔可直接下載或修改，使用時(shí)請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀內(nèi)容。在吸收操作中，氣體總量和溶液總量都隨吸收的進(jìn)行而改變，但惰性氣體和吸收劑的量則始終保持不變，因此，常采用物質(zhì)的量比表示相的組成，以簡(jiǎn)化吸收過(guò)程的計(jì)算。物質(zhì)的量比是指混合物中一組分物質(zhì)的量與另一組分物質(zhì)的量的比值，用X 或 y 表示。吸收液中吸收質(zhì)A 對(duì)吸收劑S 的物質(zhì)的量比 ( 摩爾比 )可以表示為XA nA ns (11 1)物質(zhì)的量比與摩爾分?jǐn)?shù)的換算關(guān)系為XA 工 A(1 一 XA) (11 2)式中XA 吸收液中組分A 對(duì)組分 S 的物質(zhì)的量比；nA ， ns 組分A 與

3、 S 的物質(zhì)的量， kmol ；XA 吸收液中組分A 的摩爾分?jǐn)?shù)?；旌蠚怏w中吸收質(zhì)A 對(duì)惰性組分月的物質(zhì)的量比可以第2頁(yè)/總6頁(yè)FS 精編解決方案| SOLUTION TEMPLATE表示為式中YA混合氣中組分A 對(duì)組分 B 的物質(zhì)的量比；nA ， nR 組分A 與 B 的物質(zhì)的量， kmolyA 混合氣中組分A 的摩爾分?jǐn)?shù)。在一定溫度和壓力下，混合氣體與液相接觸時(shí)，溶質(zhì)便從氣相向液相轉(zhuǎn)移，而溶于液相內(nèi)的溶質(zhì)又會(huì)從溶劑中逸出返回氣相。隨著溶質(zhì)在液相中的濃度逐漸增加，溶質(zhì)返回氣相的量也逐漸增大，當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)溶于液相中的溶質(zhì)量與從液相返回氣相的溶質(zhì)量相等時(shí)，氣相和液相的量及組成均不再改變，達(dá)到動(dòng)態(tài)

4、平衡。它是吸收過(guò)程的極限，它們之間的關(guān)系稱為相平衡關(guān)系。在一定溫度下，當(dāng)氣相總壓力不高時(shí)，稀溶液中溶質(zhì)的平衡濃度和該氣體的平衡分壓的平衡關(guān)系可用亨利定律表示為對(duì)于給定物系，亨利系數(shù)正隨溫度升高而增大。在同一溶劑中，易溶氣體的正值很小，而難溶氣體的正值很大。常第3頁(yè)/總6頁(yè)FS 精編解決方案| SOLUTION TEMPLATE見(jiàn)物系的亨利系數(shù)可從附錄中查到。由于氣液兩相組成各可采用不同的表示法，因而亨利定律有不同的表達(dá)形式。對(duì)于一定的物系，相平衡常數(shù)與溫度和壓力有關(guān)，溫度越高，m 越大；壓力越高， m 越小。易溶性氣體的m 值小，難溶性氣體的m 值大。對(duì)于極稀溶液，式(11 5) 可以簡(jiǎn)化為安

5、全控制條件選擇(1) 吸收平衡線分析吸收平衡線是表明吸收中氣液相平衡關(guān)系的圖線。在吸收操作過(guò)程中，通常用X-Y 圖表示。將 Y*與 X 的關(guān)系繪在 X-Y 圖上，得通過(guò)原點(diǎn)的一條曲線，稱為吸收平衡線， 如圖 1l 2 所示。對(duì)于極稀溶液， 式 (11 6)所表明的平衡線是一條過(guò)圓點(diǎn)的直線，其斜率為m ，如圖 1l 3 所示。(2) 溶解度影響 吸收是利用各組分溶解度不同而分離氣體混合物的操作，因此氣體溶解度的大小直接影響吸收操第4頁(yè)/總6頁(yè)FS 精編解決方案| SOLUTION TEMPLATE作。對(duì)于同一物系，氣體的溶解度與溫度和壓力有關(guān)。溫度升高，氣體的溶解度減小。因此，降低溫度對(duì)吸收有利

6、，但由于低于常溫操作時(shí)，需要制冷系統(tǒng)，所以，工業(yè)吸收多在常溫下操作。當(dāng)吸收過(guò)程放熱明顯時(shí)，應(yīng)該采取冷卻措施。壓力升高，氣體的溶解度增加。因此，增加壓力對(duì)吸收有利，但在壓力增高的同時(shí)，動(dòng)力消耗就會(huì)隨之增大，對(duì)設(shè)備的要求也會(huì)隨之提高，而且總壓對(duì)吸收的影響相對(duì)較弱。所以，工業(yè)吸收多在常壓下操作，除非在常壓下溶解度太小，或工藝本身就是高壓系統(tǒng)，才采用加壓吸收。(3) 相平衡關(guān)系判定當(dāng)氣體混合物與溶液相接觸時(shí)，吸收過(guò)程能否發(fā)生，以及過(guò)程進(jìn)行的限度，可由相平衡關(guān)系判定，如圖 11 4 所示。當(dāng)溶質(zhì)在氣相中實(shí)際分壓大于溶質(zhì)的平衡分壓時(shí)，即PP* 時(shí)，發(fā)生吸收過(guò)程。 從相圖上看， 實(shí)際狀態(tài)點(diǎn)位于平衡曲線上方。

7、隨著吸收過(guò)程的進(jìn)行，氣相中被吸收組分的含量不斷降低，溶液濃度不斷上升，其平衡分壓也隨著上升，當(dāng)氣相中溶質(zhì)的實(shí)際分壓等于溶質(zhì)的平衡分壓時(shí)，吸收達(dá)到平衡，吸第5頁(yè)/總6頁(yè)FS 精編解決方案| SOLUTION TEMPLATE收速率為零。從相圖上看，實(shí)際狀態(tài)點(diǎn)落在平衡曲線上。二氧化碳在氣相中的實(shí)際分壓為P pty 1200X0.05 60kPa二氧化碳在氣相中的平衡分壓則由亨利定律求取。由于溶液很稀，其摩爾質(zhì)量及密度認(rèn)為與水相同。查附錄得水在303K 時(shí)，密度為996kg m3 ，摩爾質(zhì)量為18kg mol ，二氧化碳的摩爾質(zhì)量為44kg kmol 。P* Ex 1.88X10sX(1 44) (996 18) 77 3kPa由于P*P ，故二氧化碳必由液相傳遞到氣相，進(jìn)行解吸。前面的分析表明，當(dāng)物系的狀態(tài)點(diǎn)處于平衡線的上方時(shí)，發(fā)生吸收過(guò)程。顯