1、(化工原理)第8章气体吸收吸收工艺过程吸收过程 苯吸收塔解吸过程 苯解吸塔贫油吸收塔含苯煤气解吸塔过热蒸汽冷凝器粗苯水冷却器换热器补充新鲜洗油富油脱苯煤气采用吸收剂再生的连续吸收流程吸收剂吸收剂溶质溶质惰性组分惰性组分富液富液贫液贫液8.1.2 吸收过程的基本原理吸收过程的基本原理依据：依据：气体混合物中各组分在溶剂 中的溶解度的差异。吸收过程：吸收过程：（1）溶质从气相主体传递到相界面；（2）在相界面上溶质溶解到液相表面；（3）溶质从相界面传递到液相主体。吸收过程吸收过程解吸过程解吸过程气相主体液相主体 吸收及解吸传质方向实质：实质：吸收过程吸收过程 溶质由气相到液相的质量传递过程；解吸过程
2、解吸过程 溶质由液相到气相的质量传递过程。8.1.3 吸收过程的分类吸收过程的分类（1）物理吸收物理吸收与化学吸收（依有无化学反应）；（2）单组分吸收单组分吸收与多组分吸收（依吸收组分数）；（3）等温吸收等温吸收与非等温吸收（依温度是否变化）；（4）低浓度气体吸收低浓度气体吸收与高浓度气体吸收。8.1.4 吸收过程的基本流程吸收过程的基本流程（1）一步吸收流程和两步吸收流程）一步吸收流程和两步吸收流程(选用吸收剂的数目)一步吸收流程：仅用一种吸收剂 两步吸收流程：使用两种吸收剂贫液富液混合气体净化气一步吸收流程两步吸收流程吸收剂1吸收剂2混合气去解吸塔去解吸塔净化气吸收塔1吸收塔2（2）单塔流
3、程和多塔流程）单塔流程和多塔流程(所用的塔设备数)（3）逆流吸收流程和并流吸收流程）逆流吸收流程和并流吸收流程(塔内气液流向)逆流和并流吸收过程逆流逆流贫液富液混合气体净化气并流并流贫液富液混合气体净化气（4）部分溶剂循环流程）部分溶剂循环流程贫液富液混合气体净化气 部分溶剂循环流程去解吸8.1.4 对吸收剂的基本要求对吸收剂的基本要求（1）吸收剂的选择原则）吸收剂的选择原则 对溶质的溶解度要大；对溶质有较高的选择性；不易挥发；解吸性能好，便于再生；溶解度对温度变化敏感；较低的粘度，不易起泡；良好的化学稳定性、热稳定性、无毒、无易燃易爆等；廉价、易得。（2）吸收条件的确定）吸收条件的确定 吸收
4、剂用量；操作温度；操作压力；理论板数；塔径（3）吸收操作的经济性）吸收操作的经济性 吸收塔能量消耗，机械能、冷公用工程 溶剂挥发损失和变质损失 溶剂再生费用吸收-低温、高压解析-高温、低压加热、冷却、加压、泄压（3）吸收操作的技术经济评价）吸收操作的技术经济评价 吸收率 产品质量 溶剂单耗 能耗 生产强度技术指标技术指标经济指标经济指标 基础投资 生产成本 钾碱法 丙烯酯法 MDEA法吸收压力MPa 1.8 1.8 1.8吸收温度 70105 40 40再生温度 105110 40 72100净化气CO2%0.2 0.2 98 98 98 回收率%98 70 95 溶剂吸收能力Nm3/m3 2
5、530 1020 2025电耗kWh/t氨 50 170 70蒸汽 t/t氨 1.8 0 1.5H2损失Nm3/m3 2530 80 60操作费元/t氨 59.9 64.4 60.8折旧费 7.2 10 10.8大修费 5.7 8 8.6管理费 1.5 2 2.2 费用元费用元/t氨氨 74.3 84.6 82.4 液体捕沫器填料压板塔壳填料填料支承板液体再分布器填料压板填料支承板气体气体液体（4）吸收过程气液两相的接触方式：分级式接触板式塔、微分式接触填料塔8.2 低浓度气体吸收低浓度气体吸收简化假定：简化假定：气、液两相摩尔流率恒定（qnG=qnL=const）；等温吸收；传质系数不变。低
6、浓度气体吸收低浓度气体吸收:通常是指混合气中溶质组成y1 1时，有效吸收高度增加 y2 下降，x1增加GLxxyy2211GLxxyy2211操作型平移当有效传质高度无限升高2min222)(mxyxy达到了相平衡，与首先为了气相产品最纯净或获得最为了气相产品最纯净或获得最大回收率大回收率，选择，选择A1一般取一般取A=1.4左右左右x2y1y2ye=mxx1吸收因子的选择吸收因子的选择当A1时，有效吸收高度增加 y2 下降，x1增加。操作型平移当有效传质高度无限升高myxyx1max111)(达到了相平衡，与首先为了获得溶质浓度较高的富液，通常选择A 1。增强因子随化学反应速度的增大而增大。
7、对于极慢的化学反应增强因子近似为1。（1）反应面在气液相界面上进行吸收过程的计算可以按照气膜控制的物理吸收过程计算。吸收过程的计算可以按照气膜控制的物理吸收过程计算。液相主体气相主体pAicFip或c液膜气膜距离 z 界面反应示意图pAcBLcBicFL界面0对于不可逆反应对于不可逆反应液膜传质系数为0增大过程的总传质推动力（2）反应面发生在液膜内的有关计算。样的方法进行化学吸收可以利用与物理吸收同液相主体气相主体pAicAip或c距离 z 化学反应发生在液膜内的吸收过程pAcBLcF相界面反应面zRGL0液膜传质系数增大增大过程的总传质推动力（3）反应面发生在液相主体内总传质系数不变增大过程
8、的总传质推动力（1）提高了吸收剂的吸收能力，减少吸收剂用量；（2）降低了吸收剂中游离态溶质的浓度，增大了传质推动力，可提高气体的净化程度；（3）改变了液相中溶质的浓度分布，因而可减小液相传质阻力，提高液相的传质分系数。因此，化学吸收的传质速率高，所需设备尺寸小；（4）化学反应具有的高度选择性，使吸收操作的选择性大为提高，能得到高纯度的解吸气体。化学吸收的优点化学吸收的优点解吸困难、设备材质要求高、副反应多缺点缺点LL kkE 8.6 解吸操作解吸操作解吸（脱吸）解吸（脱吸）：使溶解了的溶质释放出来的操作；8.6.1 气提（载气）解吸法气提（载气）解吸法（1）气提载气气提载气目的：目的：得到较纯
9、净的溶质，回收溶剂。实质：气体吸收的逆过程。惰性气体气提 如空气、氮气、CO2；水蒸气作载气；吸收剂蒸气作载气。2G,yqn1L,xqn2L,xqn1G,yqn（2）气提解吸过程的分析计算）气提解吸过程的分析计算原理与吸收相同，只是推动力变负号。一般问题：一般问题：已知 L、x1、x2 及 y2，确定 G、h。载气用量确定载气用量确定)()(1212xxLyyG说明：说明：操作线位于平衡线下方。全塔物料衡算：操作线方程：11)(yxxGLyx2y1y2ye=mxx1y2e 气体解吸过程示意AAB0 121212e12min)(ymxxxyyxxLG通常取：min)(0.22.1(LGLG 填料
10、层高度的计算填料层高度的计算 传质单元高度计算与吸收过程相同；传质单元数的计算可以采用平均推动力法和吸收因子法。平衡关系符合亨利定律，且操作线为直线时：平衡关系符合亨利定律，且操作线为直线时：AmyxmyxAAN/1ln112221OL解吸所需理论板数为：解吸所需理论板数为：AmyxmyxAAN/1ln1ln12221说明：说明：解吸因子取值范围为 1.21/A2.0 一般1/A=1.4AANNln/)1(OL比较两式，可得：8.6.2 其他解吸方法其他解吸方法（1）减压再生（闪蒸）减压再生（闪蒸）（2）加热再生）加热再生用于加压吸收，不需外加能量，考虑回收能量。适用于在较低温度下进行的吸收过
11、程，一般采用水蒸气作为加热介质。例题一逆流吸收塔，气液平衡关系：y=x ，气液进塔浓度分别为0.1、0.01，摩尔分数。如塔气体流量30kmol/h，回收率80，取液气比为最小液气比1.5倍，此时气相总传质单元高度0.3m。（1）最小液气比（2）溶剂用量（3）总有效传质高度2,yqnG1,xqnL2,xqnL1,yqnGmin21)/(5.1/,3.0,8.0,01.0,1.0,/30GLGLxymHxyhkomlqOGnG已知：min21)/(5.1/,3.0,8.0,01.0,1.0,/30GLGLxymHxyhkomlqOGnG已知：物料衡算121yyy 02.02yx2y1y2ye=m
12、xxe1x189.021212121minxyyyxxyyqqenGnL335.15.1minnGnLnGnLqqqqhkmolqnL/40（1）最小液气比（2）溶剂用量4.4OGNmin21)/(5.1/,3.0,8.0,01.0,1.0,/30GLGLxymHxyhkomlqOGnG已知：07.012121xxqxqyqyqnLnLnGnGmNHhOGOG32.13.04.4（3）总有效传质高度AmxymxyAAN111ln1112221OG335.1mGLA0182.0ln2121myyyyym4.4m21OGyyyN03.007.01.0111e11mxyyyy01.001.002.0
13、222e22mxyyyya）对数平均推动力法）对数平均推动力法)()(2121yyqxxqnGnL07.01xmNHhOGOG32.13.04.4低浓度气体逆流吸收设计中，若气体流量、进出口组成，液体入口组成一定，减小吸收剂用量，传质推动力如何变化，设备费如何变化？x2y1y2ye=mxx1低浓度气体逆流吸收操作中，气体流量、进口组成，液体入口组成一定，液气比比原定最小液气比小，会出现什么情况？x2y1y2ye=mxx1低浓度气体逆流吸收操作中，吸收剂入塔含量升高，液气比不变，绘出新的操作线？x2y1y2ye=mxx1低浓度气体逆流吸收操作中，吸收剂入塔含量升高，若使溶剂出口浓度不变，如何操作？x2y1y2ye=mxx1作业 165页：1、6、8、11
