第二节第二节 气液相平衡气液相平衡一、溶解度一、溶解度平衡状态：平衡状态： 在在一一定定压压力力和和温温度度下下，使使一一定定量量的的吸吸收收剂剂与与混混合合气气体体充充分分接接触触，气气相相中中的的溶溶质质便便向向液液相相溶溶剂剂中中转转移移，经经长长时时间间充充分分接接触触之之后后，液液相相中中溶溶质质组组分分的的浓浓度度不不再再增增加加，此此时时，气液两相达到平衡，此状态为平衡状态。气液两相达到平衡，此状态为平衡状态。饱和浓度：饱和浓度： 气液平衡时，溶质在液相中的浓度（溶解度）。气液平衡时，溶质在液相中的浓度（溶解度）。平衡分压：平衡分压： 气液平衡时，气相中溶质的分压。气液平衡时，气相中溶质的分压。（一）平衡分压与溶解度的关系（一）平衡分压与溶解度的关系结论：结论：SOSO2 2在在水水中中的的平平衡衡溶溶解解度度随随气气相相中中SOSO2 2的的分分压压增增大大而而增增大大，随随温温度度的的减减小小而增大。而增大。（二）不同气体在同一吸收剂中的溶解度（二）不同气体在同一吸收剂中的溶解度易溶气体：易溶气体： 溶解度大溶解度大( (溶剂为水溶剂为水) )的气体，如的气体，如NHNH3 3、HCLHCL等等难溶气体：难溶气体： 溶解度小溶解度小(溶剂为水溶剂为水)的气体，如的气体，如O O2 2、H H2 2等等结论：结论：要要得得到到一一定定浓浓度度的的溶溶液液，易易溶溶气气体体所所需需分分压压低低，难难溶溶 气气 体体 所所 需需 分分 压压 高高 ，P PO2O2PPCO2CO2PPSO2SO2PPNH3NH3，溶溶解解程程度度NHNH3 3SOSO2 2CO2OCO2O2 2（三）总压对溶解度的影响（三）总压对溶解度的影响（1 1）当当总总p p、气气相相中中溶溶质质y y 一一定定时时，吸吸收收温温度度下下降降，溶溶解解度度大幅度提高，吸收剂常常经冷却后进入吸收塔。大幅度提高，吸收剂常常经冷却后进入吸收塔。（2 2）在在一一定定的的温温度度下下，气气相相中中溶溶质质组组成成y y 不不变变，当当总总压压p p 增增加加时时，在在同同一一溶溶剂剂中中溶溶质质的的溶溶解解度度x x 随随之之增增加加，这这将将有有利利于于吸收，故吸收操作通常在加压条件下进行。吸收，故吸收操作通常在加压条件下进行。结论：结论：1. 加压和降温有利于吸收操作过程。加压和降温有利于吸收操作过程。2. 减压和升温则有利于解吸操作过程。减压和升温则有利于解吸操作过程。二、亨利定律二、亨利定律（1 1）亨利定律内容）亨利定律内容 总总压压不不高高时时，在在一一定定温温度度下下，稀稀溶溶液液上上方方气气相相中中溶溶质质的的平平衡衡分分压压与与溶溶质质在在液液相相中中的的摩摩尔尔分分率率成成正正比比，其其比比例例系系数数为为亨亨利利系数。系数。 讨论： E的影响因素：溶质、溶剂、T 物系一定， 在一定的气相平衡分压下，E，x，溶解度，难溶气体。E，x，溶解度，易溶气体。 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。1 1）（2 2）亨利定律其它表示方式）亨利定律其它表示方式H 溶解度系数，kmol溶质/（kPa m3溶液） cA 溶液中溶质的浓度，kmol溶质/m3溶液； H 的讨论：1.H，cA，易溶气体 2.P 对 H 影响较小 3.温度对H的影响：H 与E 的关系： m m的讨论：的讨论：在一定的气相平衡摩尔分数下， m，x，溶解度，难溶气体。 m，x，溶解度，易溶气体。2 2）y*y*溶质在气相中的平衡摩尔分数；溶质在气相中的平衡摩尔分数； m m 相平衡常数，无因次。相平衡常数，无因次。M M 与与 E E的关系：的关系：3 3）三、汽液相平衡在吸收中的应用三、汽液相平衡在吸收中的应用（一）溶质的传质方向与传质推动力（一）溶质的传质方向与传质推动力吸收解吸（二）吸收塔的吸收液及尾气的极限浓度（二）吸收塔的吸收液及尾气的极限浓度1.1.吸收液的最大组成吸收液的最大组成吸收塔很高、吸收剂用量很小时，最大组成吸收塔很高、吸收剂用量很小时，最大组成 为塔底混合气入口组成为塔底混合气入口组成y y1 1的平衡液相组成的平衡液相组成 ，即，即G，y2G，y1L，x2L，x12.2.吸收尾气的最小组成吸收尾气的最小组成吸吸收收塔塔很很高高、吸吸收收剂剂用用量量很很大大时时，最最小小极极限限组组成成 为吸收剂入口组成为吸收剂入口组成x x2 2的平衡气相组成的平衡气相组成, ,即即G，y2G，y1L，x2L，x1【例例】在在温温度度2020、总总压压0.1MPa0.1MPa下下，含含有有COCO2 2 0.1(0.1(摩摩尔尔分分数数) )的的空空气气与与含含有有COCO2 2摩摩尔尔分分数数为为0.000020.00002的的水水溶溶液液接接触触，试试判判断断COCO2 2的的传传质质方方向向，并计算传质推动力。并计算传质推动力。