气体吸收课件

1、气体吸收单元气体吸收单元 一、一、气体吸收的工业背景气体吸收的工业背景 二、二、气体吸收的原理气体吸收的原理 1。气体吸收的气体吸收的原理原理 2。相平衡理论相平衡理论 3。传质的方向与限度传质的方向与限度 4。气液传质理论气液传质理论 三、三、吸收塔的结构说明吸收塔的结构说明 1。吸收塔的主要结构吸收塔的主要结构形式形式 2。板式塔形式板式塔形式 3。填料塔结构填料塔结构 四、四、吸收塔单元仿真工艺说明吸收塔单元仿真工艺说明 1。工艺流程说明工艺流程说明 2。流程示意图流程示意图 3。仿真界面仿真界面 气体吸收的工业背景气体吸收的工业背景 吸收分离操作是利用混合气体中各组分(componen

2、t)在 液体中溶解度(solubility)差异，使某些易溶组分进入液 相形成溶液(solution)，不溶或难溶组分仍留在气相(gas phase)，从而实现混合气体的分离。 吸收操作的用途： (1) 制取产品 用吸收剂吸收气体中某些组分而获得产 品。如硫酸吸收SO3制浓硫酸，水吸收甲醛制福尔马林 液，碳化氨水吸收CO2制碳酸氢氨等。 (2) 分离混合气体 吸收剂选择性地吸收气体中某些组 分以达到分离目的。如从焦炉气或城市煤气中分离苯， 从乙醇催化裂解气中分离丁二烯等。 (3) 气体净化 一类是原料气的净化，即除去混合气体 中的杂质，如合成氨原料气脱H2S、脱CO2等；另一类 是尾气处理和废

3、气净化以保护环境，如燃煤锅炉烟气， 冶炼废气等脱除SO2，硝酸尾气脱除NO2等。 返回 气体吸收的原理气体吸收的原理 气体吸收是 混合气体中某 些组分在气液 相界面上溶解、 在气相和液相 内由浓度差推 动的传质过程。 返回 吸收剂 气体 y x 界面 气相主体 液相主体 相界面 气相扩散 液相扩散 yi xi 吸收分类：吸收分类： 物理吸收(physical absorption)：吸收过程溶质与溶剂不 发生显著的化学反应，可视为单纯的气体溶解于液 相的过程。如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或 丙醇蒸汽、用洗油吸收芳烃等。 化学吸收(chemical absorption)：溶质与溶剂有显著的

4、 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。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。 单组分吸收：混合气体中只有单一组分被液相吸收， 其余组分因溶解度甚小其吸收量可忽略不计。 多组分吸收：有两个或两个以上组分被吸收。 返回 返回 亨利定律（Henrys law） 当总压不太高时，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。 式中： p* 溶质在气相中的平衡分压，kPa； x 溶质在液相中的摩尔分数； E 亨利系数，kPa。 Exp * 亨利定律 亨利系数的值随物系的

5、特性及温度而异； 物系一定，E 值一般随温度的上升而增大； E 值的大小代表了气体在该溶剂中溶解的难易程度； 在同一溶剂中，难溶气体 E 值很大，易溶气体 E 值很小； E 的单位与气相分压的压强单位一致。 返回 相对于气相浓度 y 而言， 液相浓度欠饱和(xy*)，溶质 A 由气相 向液相转移。 气、液相浓度(y,x)在平 衡线上方(P点)： y x o y*=f(x) P y x y* x* 释放溶质 吸收溶质 返回 4、对吸收而言： 若保持液相浓度 x 不变，气相浓度 y 最低只能降到与之相 平衡的浓度 y*，即 ymin=y*； 若保持气相浓度 y 不变，则液相浓度 x 最高也只能升高

6、到 与气相浓度 y 相平衡的浓度 x*，即 xmax=x*。 3、若系统气、液相浓度(y,x)处于平衡线上，则体系从宏 观上讲将不会发生相际间的传质，即系统处于平衡状态。 2、若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线下方，则体系将发 生从液相到气相的传质，即解吸过程。 1、若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线上方，则体系将发 生从气相到液相的传质，即吸收过程。 返回 气相主体 液相主体 相界面 溶解 气相扩散 液相扩散 吸收传质理论有多种解释，如：表面跟新理论、双膜理论、 溶质渗透理论等，基本分为以下三个步骤： (1) 溶质由气相主体扩散至两相界面气相侧(气相内传质)； (2) 溶质在界面上溶解(

7、通过界面的传质)； (3) 溶质由相界面液相侧扩散至液相主体(液相内传质)。 吸收传质理论 吸收塔的主要结构形式吸收塔的主要结构形式 一一. .鼓泡塔鼓泡塔 返回 二二. .筛板塔筛板塔 返回 三三. .填料塔填料塔 返回 板式塔形式板式塔形式 返回 泡罩塔板 浮阀塔板 筛孔塔板 填料塔结构填料塔结构 一一.填料填料 返回 散装填料 塑料鲍尔 环填料 规整填料 塑料丝网 波纹填料 二二.气体分布器气体分布器 气升管式气体分布器 槽盘式气液分布器 返回 三三.液体分布器液体分布器 四四.填料支撑栅填料支撑栅 吸收塔单元仿真工艺说明吸收塔单元仿真工艺说明 返回 湿天然气经分离器后进入吸收塔底部，与塔顶注入的 贫TEG溶液逆流接触，通过各级塔盘气体与三甘醇的 充分接触，气流里的水蒸气被吸收到贫三甘醇溶液中。 最后，富三甘醇从塔底流回再生（浓缩）系统。 脱水原理是： 八碳以下的甘醇具有很强的吸水性， 这一物理性质是由它的分子结构决定的。每个甘醇分 子都有两个羟基（OH），羟基在结构上与水相似，因 而可与水分子形成氢键，类似于水分子与水分子之间 的氢键，从而使水缔和：nH2O=