### 化工原理之有关吸收的基本理论
#### 一、吸收概述
吸收是化工领域中一个重要的单元操作过程，主要用于分离气体混合物。其基本原理是利用不同组分在溶剂中的溶解度差异来实现这一目标。在此过程中，能够被溶剂溶解的组分被称为溶质，而无法被溶解的部分则被视为惰性组分或载体。所使用的溶剂被称为吸收剂。
##### 1. 产业生产中的吸收历程
吸收在工业生产中有多种应用：
- **原料气的净化**：例如去除煤气中的硫化氢(H2S)。
- **有用组分的回收**：例如合成氨工厂中通过水回收氨气。
- **产品的制备**：将气体中的有用成分以特定的溶剂吸收出来，形成液体产品或半成品，如从含HCｌ气体中制备盐酸。
- **废气处理**：例如处理含有二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NO、NO2)等有害成分的废气。
##### 2. 吸收的分类
根据不同的标准，吸收可以分为多种类型：
- **按性质分类**：物理吸收和化学吸收。物理吸收是指溶质在溶剂中不发生明显的化学反应；化学吸收则是溶质与溶剂或其他溶质发生化学反应。
- **按温度变化分类**：等温吸收和非等温吸收。当溶剂量很大且温升不明显时为等温吸收；而非等温吸收则指在吸收过程中伴随有明显的温度变化。
- **按被吸收组分数目分类**：单组分吸收和多组分吸收。
#### 二、吸收过程的极限与推动力
吸收过程的极限是指气液两相达到平衡状态的情况，而推动力则是指一相的浓度与另一相浓度处于平衡时的浓度之间的差异。例如，溶质在气相中的分压为\(p_A\)，液相中的溶质浓度为\(c_A\)，与\(c_A\)平衡的气相分压为\(p^*_A\)，则推动力为\((p_A - p^*_A)\)或\((c_A - c^*_A)\)。
#### 三、吸收的工艺流程
吸收工艺流程的设计主要包括以下几个方面：
- **气液流向**：通常采用逆流方式，以增加推动力。
- **多塔吸收**：当单塔的吸收效率不足以满足需求时，可以采用多个塔串联的方式。
- **加压吸收**：通过提高总压，可以增强传质推动力，并增加溶质的溶解度，从而有利于吸收。
#### 四、吸收剂的选择及其要求
选择合适的吸收剂对于吸收过程至关重要，一般需考虑以下因素：
- **选择性**：吸收剂应对溶质具有良好的溶解能力。
- **挥发性**：吸收剂应具有较低的挥发性，以减少溶剂的损失并避免引入新的杂质。
- **腐蚀性**：吸收剂的腐蚀性应较小，以减少设备费用和维护成本。
- **粘度**：吸收剂的粘度应较低，便于传质和输送。
- **毒性与安全性**：吸收剂的毒性应较小，并且不易燃，以确保安全生产。
- **经济性**：吸收剂来源应丰富且价格低廉，易于再生。
#### 五、本章重点及学习方法
本章主要讨论了单组分、等温、常压、物理吸收的基本原理和方法。学习时应注意以下几点：
- **平衡溶解度**：在一定温度下，气液两相长时间接触后会趋于平衡状态。此时，溶质组分在两相中的浓度遵循一定的相平衡关系。
- **亨利定律**：描述了稀溶液上方溶质的平衡分压与其在液相中的浓度之间的关系。
- **相平衡关系的应用**：用于判断过程的方向、指明过程的极限以及计算过程的推动力。
通过对上述内容的学习，我们可以更好地理解和掌握吸收的基本原理及其在工业生产中的应用。
