第四章讲义吸收解吸
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
精品
第四章吸收解吸
4.1吸收过程特点与流程
一、工业生产中的吸收过程
净化和精制气体
为除去原料气中所含的杂质，吸收是最常用的 方法。如用乙醇胺液脱出石油裂解气或天然气中 的硫化氢，乙烯直接氧化制环氧乙烷生产中原料 气的脱硫、脱卤化物，合成甲烷工业中的脱硫、 脱CO，二氯乙烷生产过程中用水去除氯化氢等 。
2. GMCp,V 明显大于 LMCp,L
下降液体热量传给上升气体，吸收放出热量大部分
由气入G口M 带温走度，条吸件收下液出在塔下。降中被气体冷却，接近于原料
3. LMCp,L与GMCp,V相近，热效应明显
4.
出塔气体与吸收液温度超过入口，热量分配取决
于不同位置因吸收而放热情况。
另： 1. 若吸收剂挥发性明显，在塔釜几块板上部分汽 化，使该汽化的吸收剂与进料气中吸收剂的含量 趋于平衡。
P yii
Hixi Kixi
Hi —亨利常数
P Pii
Pyi Hixi
Pyi Hixi
有
Ki
Hi P
流量
L从上向下↑；V从下向上↓ ——不恒定
每板温度Tn 由于溶解热大，Tn与溶解吸收量有关，
难预测，不能用泡、露点方法计算Tn，要 用热量衡算求Tn。
平衡数据、溶解热数据、动力学数据等研 究的不充分。
逆过程为解吸。
三、分类
物理吸收 无化学反应。——进行了大量研究
化学吸收 1.可逆反应的化学吸收过程 难点；汽液平衡，化学反应速率 2.不可逆反应的化学吸收过程 难点：连串反应、不是瞬时完成的 反应。
多组分吸收不同塔段的吸收情况： （1） 难溶组分（即轻组分）通常只在靠近塔
顶的几级被吸收而在其余级上变化很小； （2）易溶组分（即重组分）主要在塔底附近
制备溶液或中间产品
将气体中需用的组分以指定的溶剂吸收出 来，成为液态的产品或半成品，如用水吸 收氯化氢气体制成盐酸；在甲醇蒸汽氧化 后用水吸收甲醛蒸汽制甲醛溶液；用水吸 收丙烯腈作为中间产物等
SO 2
废气治理
很多工业废气中含SOX、NOX（主要是 SO2及NO），汞蒸汽等有害成分，虽然浓 度一般很低，但对人体和环境的危害甚大 ，而必须进行治理，这类环境保护问题在 我国已愈来愈受重视。选择适当的工艺和 溶剂进行吸收，是废气处理中应用较广的 方法。
于是有一个相反作用：
吸收放出热量→加热液体→吸收剂汽化→冷却液体
——塔中部出现温度极大值 2. 溶解热的影响
溶解热大，温度变化大，对吸收率影响大 a、温度升高，相平衡常数大，吸收推动力小。 b、由于吸收过程要放热，使汽液温差大，除发 生传热过程外，还有传质过程发生。
分离气体混合物 制备溶液或中间产品
分离气体混合物
用以得到目的产物或回收其中一些组分， 如石油裂解气的油吸收，将C以上的组分 与甲烷、氢分开；用N－甲基吡咯烷酮作 溶剂，将天然气部分氧化所得裂解气中的 乙炔分离出来；焦炉气的油吸收以回收苯 以及乙烯直接氧化制环氧乙烷生产中用吸 收法分离反应气体中的环氧乙烷等。
1）原理不同。 吸收是根据各组分溶解度不同进行分离的。 精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分离。
2）塔式不同。 精馏有简单塔和复杂塔。 最简单的吸收为精馏中的复杂精馏，即两股进 料，两股出料
3）传质形式不同 精馏过程：双相传质过程 吸收过程：单相传质过程
——不能视为恒摩尔流
吸收和精馏的对比 ：
操作类型
本章目录
三、吸收塔内组分分布
图4—4 c、d 分布曲线：
从物系挥发度看 C1、C2最大，进塔几乎不被吸收， 塔顶稍有变化。 C5、C4最小，进塔立即吸收，上部 几乎不变。 C3适中 ，上段吸收快，在塔某板出 现最大值。
一般情况：
1. 不同组分在不同段吸收程度不同
2. 难溶组分（LNK），一般只在靠近 塔顶几级被吸收，其他级吸收较小；
吸收
精馏
任务 分离依据 传质过程 板上汽液状态 进料位置
产品
关键组分 Na
分离气体混合物 溶解度不同 单向g→l
气相过热，液相过冷
气相塔底进入
塔顶得产品，吸收液 需进一步分离
1个 1个
分离液体混合物 相对挥发度不同 双向g↔l 气、液相为饱和状态 原料液塔中部加入
可在塔顶塔底分别得到产 品
2个 5个
多组分吸收和解吸过程分析
一、设计变量数和关键组分
吸收塔
Nx：
吸收剂 C‵+ 2
Hale Waihona Puke Baidu原料气
C+2
压力等级数 N
和 C+C‵+4+N
Na：
串级单元数 1
解吸塔
Nx：
解吸剂 C‵+ 2 吸收液 C+2 压力等级数 N
和 C+C‵+4+N
Na：
串级单元数 1
Na的指定： 操作型计算：指定 N 设计型计算：指定 一个关键组分分离要求
易溶组分（HNK），一般只在靠近 塔釜几级被吸收。
3. 关键组分在全塔范围内被吸收。
四、溶解热
取决于LM C p,L与 GM C p,V 的相对大小
1. 如果在塔顶 LMCp,L明显大于 GMCp,V 带走上，升尾气气体出热口量温传度给与吸进收塔剂吸收，剂吸温收度放相出近热，量在全塔部釜由温LM
度分布出现极大值。
若干级上被吸收； （3）关键组分在全塔范围内被吸收。 注意上面轻重组分与精馏中定义的差异。
本章目录
四、流程（区别在于解吸）
尾气
补加吸 收剂
吸
收
原料
塔
气体
再
吸收质
沸
蒸
出
塔
吸收液
用一般精馏塔解吸的流程
本章目录
用再沸器的蒸出塔的吸收流程
尾气
补加吸 收剂
蒸出气
吸
收
原料
塔
再 沸 蒸 出
气体
塔
吸收液
本章目录
用蒸汽或惰性气体的解吸塔
吸收蒸出塔：
适用于关键组分为重组分（易溶组分）的场合。
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。
二、吸收过程特点
吸收目的产物的同时也吸收了其他组分
——多组分吸收
端点条件：
未吸收 气体
待吸收 气体
吸收 剂
吸收液
吸收塔的特点：
复杂塔
T、X顶、釜预分配难 吸收剂组成与解吸有关
物系
平衡态：
汽相: 组分沸点差大，有些组分接近于临界点 ——非理想气体
液相: 吸收剂量大 ——稀溶液
平衡关系表达式：
P3atm 时： yi Kixi 用Ki表示 P3atm 时：
第四章吸收解吸
4.1吸收过程特点与流程
一、工业生产中的吸收过程
净化和精制气体
为除去原料气中所含的杂质，吸收是最常用的 方法。如用乙醇胺液脱出石油裂解气或天然气中 的硫化氢，乙烯直接氧化制环氧乙烷生产中原料 气的脱硫、脱卤化物，合成甲烷工业中的脱硫、 脱CO，二氯乙烷生产过程中用水去除氯化氢等 。
2. GMCp,V 明显大于 LMCp,L
下降液体热量传给上升气体，吸收放出热量大部分
由气入G口M 带温走度，条吸件收下液出在塔下。降中被气体冷却，接近于原料
3. LMCp,L与GMCp,V相近，热效应明显
4.
出塔气体与吸收液温度超过入口，热量分配取决
于不同位置因吸收而放热情况。
另： 1. 若吸收剂挥发性明显，在塔釜几块板上部分汽 化，使该汽化的吸收剂与进料气中吸收剂的含量 趋于平衡。
P yii
Hixi Kixi
Hi —亨利常数
P Pii
Pyi Hixi
Pyi Hixi
有
Ki
Hi P
流量
L从上向下↑；V从下向上↓ ——不恒定
每板温度Tn 由于溶解热大，Tn与溶解吸收量有关，
难预测，不能用泡、露点方法计算Tn，要 用热量衡算求Tn。
平衡数据、溶解热数据、动力学数据等研 究的不充分。
逆过程为解吸。
三、分类
物理吸收 无化学反应。——进行了大量研究
化学吸收 1.可逆反应的化学吸收过程 难点；汽液平衡，化学反应速率 2.不可逆反应的化学吸收过程 难点：连串反应、不是瞬时完成的 反应。
多组分吸收不同塔段的吸收情况： （1） 难溶组分（即轻组分）通常只在靠近塔
顶的几级被吸收而在其余级上变化很小； （2）易溶组分（即重组分）主要在塔底附近
制备溶液或中间产品
将气体中需用的组分以指定的溶剂吸收出 来，成为液态的产品或半成品，如用水吸 收氯化氢气体制成盐酸；在甲醇蒸汽氧化 后用水吸收甲醛蒸汽制甲醛溶液；用水吸 收丙烯腈作为中间产物等
SO 2
废气治理
很多工业废气中含SOX、NOX（主要是 SO2及NO），汞蒸汽等有害成分，虽然浓 度一般很低，但对人体和环境的危害甚大 ，而必须进行治理，这类环境保护问题在 我国已愈来愈受重视。选择适当的工艺和 溶剂进行吸收，是废气处理中应用较广的 方法。
于是有一个相反作用：
吸收放出热量→加热液体→吸收剂汽化→冷却液体
——塔中部出现温度极大值 2. 溶解热的影响
溶解热大，温度变化大，对吸收率影响大 a、温度升高，相平衡常数大，吸收推动力小。 b、由于吸收过程要放热，使汽液温差大，除发 生传热过程外，还有传质过程发生。
分离气体混合物 制备溶液或中间产品
分离气体混合物
用以得到目的产物或回收其中一些组分， 如石油裂解气的油吸收，将C以上的组分 与甲烷、氢分开；用N－甲基吡咯烷酮作 溶剂，将天然气部分氧化所得裂解气中的 乙炔分离出来；焦炉气的油吸收以回收苯 以及乙烯直接氧化制环氧乙烷生产中用吸 收法分离反应气体中的环氧乙烷等。
1）原理不同。 吸收是根据各组分溶解度不同进行分离的。 精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分离。
2）塔式不同。 精馏有简单塔和复杂塔。 最简单的吸收为精馏中的复杂精馏，即两股进 料，两股出料
3）传质形式不同 精馏过程：双相传质过程 吸收过程：单相传质过程
——不能视为恒摩尔流
吸收和精馏的对比 ：
操作类型
本章目录
三、吸收塔内组分分布
图4—4 c、d 分布曲线：
从物系挥发度看 C1、C2最大，进塔几乎不被吸收， 塔顶稍有变化。 C5、C4最小，进塔立即吸收，上部 几乎不变。 C3适中 ，上段吸收快，在塔某板出 现最大值。
一般情况：
1. 不同组分在不同段吸收程度不同
2. 难溶组分（LNK），一般只在靠近 塔顶几级被吸收，其他级吸收较小；
吸收
精馏
任务 分离依据 传质过程 板上汽液状态 进料位置
产品
关键组分 Na
分离气体混合物 溶解度不同 单向g→l
气相过热，液相过冷
气相塔底进入
塔顶得产品，吸收液 需进一步分离
1个 1个
分离液体混合物 相对挥发度不同 双向g↔l 气、液相为饱和状态 原料液塔中部加入
可在塔顶塔底分别得到产 品
2个 5个
多组分吸收和解吸过程分析
一、设计变量数和关键组分
吸收塔
Nx：
吸收剂 C‵+ 2
Hale Waihona Puke Baidu原料气
C+2
压力等级数 N
和 C+C‵+4+N
Na：
串级单元数 1
解吸塔
Nx：
解吸剂 C‵+ 2 吸收液 C+2 压力等级数 N
和 C+C‵+4+N
Na：
串级单元数 1
Na的指定： 操作型计算：指定 N 设计型计算：指定 一个关键组分分离要求
易溶组分（HNK），一般只在靠近 塔釜几级被吸收。
3. 关键组分在全塔范围内被吸收。
四、溶解热
取决于LM C p,L与 GM C p,V 的相对大小
1. 如果在塔顶 LMCp,L明显大于 GMCp,V 带走上，升尾气气体出热口量温传度给与吸进收塔剂吸收，剂吸温收度放相出近热，量在全塔部釜由温LM
度分布出现极大值。
若干级上被吸收； （3）关键组分在全塔范围内被吸收。 注意上面轻重组分与精馏中定义的差异。
本章目录
四、流程（区别在于解吸）
尾气
补加吸 收剂
吸
收
原料
塔
气体
再
吸收质
沸
蒸
出
塔
吸收液
用一般精馏塔解吸的流程
本章目录
用再沸器的蒸出塔的吸收流程
尾气
补加吸 收剂
蒸出气
吸
收
原料
塔
再 沸 蒸 出
气体
塔
吸收液
本章目录
用蒸汽或惰性气体的解吸塔
吸收蒸出塔：
适用于关键组分为重组分（易溶组分）的场合。
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。
二、吸收过程特点
吸收目的产物的同时也吸收了其他组分
——多组分吸收
端点条件：
未吸收 气体
待吸收 气体
吸收 剂
吸收液
吸收塔的特点：
复杂塔
T、X顶、釜预分配难 吸收剂组成与解吸有关
物系
平衡态：
汽相: 组分沸点差大，有些组分接近于临界点 ——非理想气体
液相: 吸收剂量大 ——稀溶液
平衡关系表达式：
P3atm 时： yi Kixi 用Ki表示 P3atm 时：