《化工分离工程》第4章气体吸收.pptx

第四章

气体吸收

;概述;吸收操作与精馏的原理不同，精馏是基于组分间挥发度的不同来分离物系，而吸收是基于气相溶质在溶剂中的溶解度的大小进行分离，溶解度愈大，吸收愈容易。因此，气体吸收的平衡关系是指气体在液体中的溶解度。;低压下，一定温度下的稀溶液的溶解度曲线近似为直线，即溶质在液相中的溶解度与其在气相中的分压成正比。;普遍化的亨利定律（克利切夫斯基公式）;依据热力学定律;式中是溶质2在条件下的亨利系数;气体的溶解度常用半经验式计算;例4-1试计算40℃，60MPa时C2H6在水中的溶解度。已知亨利系数关系式

40℃时C2H6在水中的偏摩尔体积

P173;4.1.2有化学效应的气体溶解度;假设溶质A与溶质B发生反应，汽液平衡和反应平衡表示为;当相平衡服从亨利定律时，;例4-2用Na2CO3溶液吸收CO2，已知溶液中阳离子浓度，CO2与Na2CO3的化学平衡常数，溶解过程的亨利系数为，求气相中CO2分压为pCO2=104Pa时，液相中CO2的溶解度。

P175;4.2吸收和解吸过程;一、单纯吸收工艺流程;二、吸收—解吸法

该法用于气体混合物通过吸收方法将其分离为惰性气体和易溶气体两部分的情况。

常用方法是使溶液升温，以减小气体溶质的溶解度，可用直接蒸汽和再沸器的形式，解吸塔底的吸收剂经冷却再送往吸收塔循环使用。

解吸塔也可采用精馏塔，可起到提高蒸出溶质的纯度和回收吸收剂的作用。;三、吸收蒸出塔

当吸收尾气中某些组分在吸收剂中有一定的溶解度，为保证关键组分的纯度采用吸收蒸出塔，即将吸收塔与精馏塔的提馏段组合在一起，原料气从塔中部进入，进料口上面为吸收段，下部为蒸出段。;当吸收液（含有关键组分和其它组分的溶质）与塔釜再沸器蒸发上来的温度较高的蒸汽相接触，使其它组分从吸收液中蒸出，塔釜的吸收液部分从再沸器中加热蒸发以提供蒸出段必须的热量，大部分则进入蒸出塔内部使易溶组分与吸收剂分离开，吸收剂经冷却后再送入吸收塔循环使用。

只适用关键组分为重组分的场合;4.2.2多组分吸收和解吸过程分析;设计型计算：已知入塔原料气的组成、温度、压力、流率，吸收剂的组成、温度、压力、流率，吸收塔操作压力以及对关键组分的分离要求，计算完成该吸收操作所需的理论板数，塔顶尾气量和组成，塔底吸收液的量和组成；

操作型计算：已知入塔原料气的组成、温度、压力、流量，吸收剂的组成、压力和温度，吸收塔操作压力，对关键组分的分离要求和理论板数，计算塔顶加入的吸收剂量，塔顶尾气量和组成，塔底吸收液量和组成。;(2)传质形式

吸收是单向传质，精馏是双向传质。

在精馏操作中，汽液两相接触，汽相中的较重组分向液相中传质，液相中的较轻组分向汽相中传质，所以传质过程是在两相中交替进行。当轻、重组分的分子汽化潜热相近时，塔内可以近似看作恒摩尔流，计算比较简单。

而对于吸收系统，一般吸收剂是不易挥发的液体，气相中的某些组分不断溶解到不易挥发的吸收剂中，属于单向传质。在吸收过程中，气相的量是不断减少，而液相的量在不断的增加，除非是贫气吸收，气液相流量在塔内不能视为常数，不能用恒摩尔流的假设，从而就增加了吸收计算的复杂性。;（3）吸收塔内流量、温度和组成变化：

1）总流量：单向传质，单调变化（塔中气相和液相的总流率都是向下增大的）

2）液体温度：吸收属于放热反应（沿塔向下温度升高）

3）组成：不同组分在不同塔段的吸收程度不同。

关键组分：全塔范围内均有吸收。

轻组分：靠近塔顶的几级被吸收（难溶）。

重组分：主要在塔底附近吸收（易溶）。;（4）吸收过程的热效应

(a)溶质的吸收热，包括冷凝潜热，混合热，化学吸收中还有反应热，这些都使液相温度提高；

(b)溶剂部分气化的气化潜热，可使液体的温度降低；

(c)气液两相互相接触而直接传热，使液相和气相的温差趋于减小；

(d)体系与环境间传热。

吸收过程最一般的情况：溶质从气相传入液相的相变释放了吸收热，通常该热量用以增加液体的显热，因而导致温度沿塔向下增高。

;吸收过程释放的热量在液体和气体中的最终分配很大程度上取决于气液两股物流热容量的相对大小：

1)如果在塔顶液相物流热容量明显大于气相物流热容量，则上升气体的热量传给吸收剂，使离开塔的尾气温度与进塔吸收剂的温度相近，此时，吸收所释放的全部热量提高了吸收液的温度，从塔底移出。在接近塔底的塔段，高温吸收液