第8章气体吸收.pptxVIP

本章学习要求1、掌握的内容 相组成的表示法及换算；亨利定律各种表达式及相互间的关系；分子扩散、菲克定律及其在等分子反向扩散和单向扩散的应用；对流传质概念；双膜理论要点；吸收的物料衡算、操作线方程及图示方法；最小液气比概念及吸收剂用量的确定；填料层高度的计算，传质单元高度与传质单元数的定义、物理意义，传质单元数的计算（平推动力法和吸收因数法）；吸收塔的设计计算本章学习要求2、熟悉的内容 各种形式的传质速率方程、传质系数和传质推动力的对应关系；各种传质系数间的关系；气膜控制与液膜控制；吸收剂的选择；吸收塔的操作型分析；解吸的特点及计算。3、了解的内容 分子扩散系数及影响因素；塔高计算基本方程的推导。8.1 概述 一、什么是吸收？二、吸收的目的1．制取产品 例如，用98.3%的硫酸吸收SO3气体制取发烟硫酸， 用水吸收氯化氢制取37%的工业盐酸， 用氨水吸收CO2生产碳酸氢铵等。 2．从气体中回收有用的组分 例如，用硫酸从废气中回收氨生成硫酸铵； 用洗油从煤气中回收粗苯等。 3．除去有害组分以净化气体 主要包括原料气净化和尾气、废气的净化以保护环境。 例如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳， 燃煤锅炉烟气、冶炼废气脱SO2等。8.1概述三、 吸收的依据 为达到吸收分离气体混合物的目的，要用什么物质（溶剂，吸收剂），其分离的依据是什么？ 气体混合物中各组分在溶剂中的溶解度不同，若各组分在吸收剂中的溶解度差异越大，吸收的选择性越好例如 欲分离氨气＋空气的混合物，可选择水做溶剂，因为氨水在水中的溶解度很大，而空气几乎不溶于水。 8.1概述 氨气（浓度低）＋空气 总压溶质（A）分压 与溶液中A的浓度成平衡的气相分压 密闭容器水（溶剂） 吸收， 解吸， 平衡， ——吸收总推动力氨气(浓度高)＋空气(惰性气体)(溶质，被吸收组分)图8-1四、吸收分类五、吸收设备和流程板式塔和填料塔 2．吸收流程(3) 吸收剂在吸收塔内再循环流程(4) 吸收-解吸流程用洗油吸收苯系物质的吸收与解吸流程煤气脱苯吸收操作流程 从合成氨原料气中回收CO2的流程 8.1概述 在工业上，两种形式的塔设备大多情况均为连续操作，即设备内的参数都不随时间变化，称为定态连续过程。当然也可以间歇操作的非定态过程，很少见，故后面除特殊说明外，均指连续定态操作。 8.1概述采用吸收操作实现气体混合物的分离必须解决下列问题： ①选择合适的溶剂，能选择性地溶解某个（或某些）被分离组分； ②提供适当的传质设备（多为填料塔，也有板式塔）以实现气液两相的接触，使被分离组分得以从气相转移到液相（吸收）或液相转移到气相(解吸)； 8.1概述 ③溶剂的再生，即脱除溶解于其中的被分离组分以便循环使用。除了直接制取溶液产品只需单独吸收外，一般都要进行解吸操作，使溶剂再生循环使用。 总之，一个完整的吸收分离过程一般包括吸收和解吸两个组成部分。 8.1概述溶剂的选择 ①溶剂应对被分离组分（溶质）有较大的溶解度，或者说在一定的温度与浓度下，溶质的平衡分压要低。这样，从平衡角度来说，处理一定量混合气体所需溶剂量较少，气体中溶质的极限残余浓度亦可降低；就过程数率而言，溶质平衡分压↓，过程推动力大，传质数率快，所需设备尺寸小。8.1概述 ②溶剂对混合气体中其他组分的溶解度要小，即溶剂应具备较高的选择性。若溶剂的选择性不高，将同时吸收混合物中的其他组分，只能实现组分间某种程度的增浓而不能实现较为完全的分离。 ③溶质在溶剂中的溶解度应对温度的变化比较敏感，即不仅在低温下溶解度要大，平衡分压要小，而且随着温度升高，溶解度应迅速下降，平衡分压应迅速上升。这样，被吸收的气体容易解吸，溶剂再生方便。 8.1概述 ④溶剂的蒸汽压要低，不易挥发。一方面是为了减少溶剂在吸收和再生过程的损失，另一方面也是避免在气体中引入新的杂质 ⑤溶剂应有较好的化学稳定性，以免使用过程中发生变质； ⑥溶剂应有较低的粘度，不易产生泡沫，以实现吸收塔内良好的气液接触和塔顶的气液分离。 ⑦溶剂应尽可能满足价廉、易得、无毒、不易燃烧等经济和安全条件。 吸收操作的经济性 吸收总费用＝设备(塔、换热器等)折旧费 ＋ 操作费(占比重大)操作费用主要包括： ①气、液两相流经吸收设备的能量消耗； ②溶剂的挥发损失和变质损失； ③溶剂的再生费用，即解吸操作费用 (在三者中占比例最大)。8.1概述本章所作的基本假定 ①单组分吸收,其余组分可视为一个惰性组分。 ②溶剂的蒸汽压很低，因此气相中不含溶剂蒸汽 。8.2气液相平衡 吸收（传质）与传热两个过程的相似处： 传热与吸收过程均由三步构成（解释三步相似），但两个过程也有不同处：传热的推动力是两流体的温度差，过程的极限是两流体的温