项目十一吸收-解吸操作技术

二、吸收相平衡
• （二）相平衡关系在吸收过程中的应用
• 判别过程的方向
• 溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传 递；
• 溶质在相界面上的溶解，由气相转入液相，即界面上 发生的溶解过程；
• 溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递。
• 分子扩散
• 以浓度差作推动力，溶质分子在静止或呈层流流动的液 体中作无规则运动，使得溶质扩散至溶剂中的传递现象。 分子扩散的速率主要取决于扩散物质溶质和溶剂流体的 温度和挥发度。
p Ex
• p*—平衡时溶质在气相中的平衡分压，Kpa • x—平衡时溶质在液相中的摩尔分率 • E—亨利系数， Kpa
•或
y mx
• y*—平衡时溶质在气相中的摩尔分数；
• m—相平衡常数，m=E/P，P是气相中的总压
• 亨利系数E的值随物系而变化。当物系一定时， 温度升高，E值增大。亨利系数由实验测定，一 般易溶气体的E值小，难溶气体的E值大。
项目十一 吸收-解吸操作技术
现场案例
案例 吸收装置与吸收解吸操作
脱苯煤气
吸收塔 含苯煤气
冷却器
补充新 鲜洗油
换热器
富油
贫油
冷凝器
解吸塔
粗苯 水
过热蒸汽
工作任务
任艺流程图
任务3 掌握吸收-解吸单元生产操作与控制
工艺知识
知识点1 吸收基础知识
• 按组分的相对溶解度的大小
• 单组分吸收
• 只有一个组分在吸收剂中具有显著的溶解度，其它组分 的溶解度均小到可以忽略不计。
• 如制氢工业中，将空气进行深冷分离前，用碱液脱出其 中的二氧化碳以净化空气，这时CO2仅在碱液中具有显著 的溶解度，而空气中的氮、氧、氩等气体的溶解度均可 忽略。
• 多组分吸收
等温吸收
多组分吸收 物理吸收 化学吸收
相对溶解度
吸收温度 非等温吸收
吸收过 化学反应 程分类 吸收量
汽液接触方式
喷淋吸收
鼓泡吸收 降膜吸收
贫气吸收
恒摩尔流 恒温操作 富气吸收
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知识点2 传质与吸收机理
任务2 绘制吸收-解吸单元工艺流程图
一、传质机理
• 吸收过程涉及两相间的物质传递，它包括三个步 骤：
• 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CO2;二氯乙烷生产过程 中用水去除氯化氢等。
• 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C2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；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。
• 涡流扩散
• 有浓度差时，凭借流体质点的湍动和旋涡来使物质从高 浓度向低浓度方向进行传递的现象称为涡流扩散。
• 原因：流体质点的脉动和旋涡引起流体质点的碰撞与混 合。
• 与分子扩散的比较：物质传递现象；分子扩散——热运 动、速率较慢，涡流扩散——质点的碰撞混合，速率快。
• 对流扩散
• 通常指在运动着的流体与相界面之间的质量交换过程。
• 将最终气态产品制成溶液或中间产品
• 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。
• 废气治理
• 很多工业废气中含SO2、NOx（主要是NO及NO2）， 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。
• 化学反应能大大提高单位体积液体所能吸收的气体量并 加快吸收速率。但溶液解吸再生较难。
• 吸收过程温度变化是否显著
• 等温吸收
• 气体吸收相当于由气态变液态，所以会产生近于冷凝热的溶解 热, 化学吸收过程中，有溶解热+反应热，吸收过程温度变化不 明显
• 非等温吸收
• 吸收过程温度变化明显
单组分吸收
• 提高压力、降低温度有利于溶质吸收；
• 降低压力、提高温度有利于溶质解吸。
利用这一原理分离其他混合物，而吸收剂可以重 复使用。
2、吸收在工业生产中的应用
1
2
3
4
净化或 精制气 体
分离 气体 混合物
将最终气 态产品制 成溶液或 中间产品
废气 治理
• 净化或精制气体
• 为除去原料气中所含的杂质，吸收是最常用的方法
• 气体混合物中具有显著溶解度的组分不止一个, 吸收目的 产物的同时也吸收了其他组分。
• 如用油吸收法分离石油裂解气，除氩以外，其它组分都 程度不同的从气相溶到吸收剂中。
• 吸收过程有无化学反应
• 物理吸收
• 所溶组分与吸收剂不起化学反应
• 化学吸收
• 溶质与溶剂有显著的化学反应发生
• 如用氢氧化钠或碳酸钠溶液吸收二氧化碳、用稀硫酸吸 收氨等过程。
• 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。
3、吸收剂的选择
• 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；
• 较低的粘度，不易起泡；
• 解吸性能好，便于再生； • 良好的化学稳定性、热稳定性、无毒、无易燃易爆等； • 廉价、易得。
4、吸收操作的分类
• 这种过程既包括由流体位移所产生的对流作用，同时也 包括流体分子间的扩散作用，也是就说，对流传质包括 湍流主体中发生的涡流扩散和层流内层的分子扩散。
二、吸收相平衡
• （一）亨利定律
• 单位时间内进入液相的溶质分子数与从液相逸出的溶 质分子数相等时，吸收达到了相平衡。
• 在低浓度吸收操作中，当总压不高，在一定温度下气 液两相达到平衡时，稀溶液上方气体溶质的平衡分压 与溶质在液相中的摩尔分数成正比，即
1、吸收的定义
• 吸收是利用混合气体中各组分在某吸收剂中溶解度的差 异，有选择地使混合气体中一种或几种组分溶于此吸收 剂中而形成溶液，其他未溶解的组分仍保留在气相中， 已达到从混合气体中某些组分得以分离的单元操作。
• 当溶质在气相中的分压大于该组分的饱和蒸汽压时，溶 质就从气相溶入液相中，称为吸收过程。当溶质在气相 中的分压小于该组分的饱和蒸汽压时，溶质就从液相逸 出到气相中，称为解吸过程。