探究气液平衡关系

3.2.3.1　等温吸收的平衡关系

吸收剂的操作温度、操作压力一旦确定后,就可决定气体的溶解度,即气液平衡关系,当压力不太高时,气体溶解度大小仅随物系、温度而变,在手册或书本中查到的溶解度曲线是指气液两相达到平衡时的两相浓度的关系曲线,或称平衡曲线。

当气液平衡关系服从亨利定律时,气液平衡关系常以一定温度下的亨利常数的数值来表示,在一般《化工原理》教科书的附录中都载有某些气体在水中的亨利系数随温度变化的表格,可查阅使用。

溶解度大的气体一般不遵循亨利定律,气液平衡关系常以表格或绘成曲线表示,可查阅参考文献[10,11,12]。

在吸收塔的计算中,气液相组成常用摩尔分数y和x表示,则平衡关系用ye=mx表示。

3.2.3.2　非等温吸收的平衡线(www.xing528.com)

气体的吸收常为放热反应,若在吸收过程中不将此项热量移出,在吸收过程中必定使液体温度升高。其温度变化可按下式计算。

式中,φ为溶质的溶解热(如果是蒸汽,则应包括冷凝水),kJ/mol;cL为溶液的摩尔比热容,kJ/(mol·K)。

由上式可算出液体组成由于x=0升高至x=x出时的温度变化,并由此求出在温度tn及x=xi时相应的平衡气体组成ye,由一系列的xi和ye值即可绘出在非等温吸收时的平衡线。

式中,φ为溶质的溶解热(如果是蒸汽,则应包括冷凝水),kJ/mol;cL为溶液的摩尔比热容,kJ/(mol·K)。

由上式可算出液体组成由于x=0升高至x=x出时的温度变化,并由此求出在温度tn及x=xi时相应的平衡气体组成ye,由一系列的xi和ye值即可绘出在非等温吸收时的平衡线。