分离工程课件-第四章吸收

潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收1/91

第四章

吸收过程4.1多组分吸收过程的计算4.2解吸过程4.3

吸收解吸塔4.4非等温吸收过程潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收2/91吸收过程概述吸收是化工生产中分离气体混合物的重要方法之一，它是根据气体混合物中各组分在液体中溶解度的不同，而达到分离目的的传质过程。吸收时所用的液体溶剂称为吸收剂。若气体吸收过程中只有一个组分在吸收剂中具有显著的溶解度，其他组分的溶解度均很小，这种吸收称为单组分吸收。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收3/91吸收过程概述单组分吸收，例如制氧工业中，将空气进行深冷分离之前，用碱液脱除其中的二氧化碳，以防止二氧化碳在低温下会结成干冰，堵塞设备和管道使深冷分离操作无法正常进行。当气体混合物中具有显著溶解度的组分不止一个，例如用油吸收法分离石油裂解气，除氢以外，其他组分都程度不同地从气相溶解到吸收剂中，这类吸收称为多组分吸收。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收4/91吸收过程概述根据讨论问题的方法和着眼点不同，吸收过程可以有多种分类方法。例如按照过程进行中有无伴随化学反应产生，可分为物理吸收和化学吸收；按照过程进行中有无显著的温度变化，可分为等温吸收和非等温吸收等等。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收5/91吸收过程概述被吸收的气体从吸收液中释放出来的过程称为解吸或蒸出，它是吸收的逆过程。在工业中进行的吸收过程是根据吸收剂与吸收质的价值而决定是否需进行解吸。有解吸的吸收过程，吸收剂能多次循环使用并可将被吸收的组分分离成纯组分。在伴有不可逆化学反应的吸收中，吸收剂不能用解吸方法再生，而须用化学方法再生。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收6/91吸收的目的(1)用液体吸收气体获得半成品。(2)气体混合物的分离。(3)气体的净化和精制。(4)从气体混合物中回收有价值的组分。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收7/91(1)用液体吸收气体获得半成品例如：用水吸收氯化氢制取盐酸；用水吸收甲醛蒸气制甲醛溶液；用水吸收丙烯氨氧化反应气中的丙烯腈作为中间产品等。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收8/91(2)气体混合物的分离此时所用的吸收剂应有较好的选择性，且常与解吸过程相结合，用以得到目的产物或回收其中一些组分。例如：石油裂解气的油吸收过程，可把碳二以上的组分与甲烷、氢分开；焦炉气的油吸收以回收苯；N-甲基毗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等。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收9/91(3)气体的净化和精制可分为两种情况，一种是除去在气体继续加工时所不允许有的杂质，即原料的预处理过程。例如用乙醇胺脱除石油裂解气或天然气中的硫化氢；用于合成氨生产的氮氢混合气中的CO2和CO的净化以及在接触法生产硫酸中二氧化硫的干燥等。另一种是为了排放于大气中的废气的净化过程。例如：烟道气除去SO2的净化；液氯冷凝后的废气除去氯气的净化以及工业放空尾气中的氯化氢等各种有害气体如不脱除而直接排空，就会污染大气，威胁人民身体健康、腐蚀设备和建筑物，造成难以估量的损失。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收10/91(4)从气体混合物中回收有价值的组分为了防止有价值组分的损失并污染环境，例如对气体中所含的易挥发性溶剂，如醇、酮、醚等进行回收。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收11/91吸收过程概述对于气体混合物的分离、净化和有价值组分的回收，除用吸收方法外，还可采用其他方法如深度冷冻、精馏、吸附等方法，选择哪一种方法为宜，要从技术经济观点来权衡。通常当气体处理量较大，提取的组分不要求很完全时，吸收是最好的方法。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收12/91吸收过程概述在化工生产中所处理的气体几乎都是多组分混合物。其中除了目的产物之外，还会有一些有价值的副产品或一些有害的杂质。所以用吸收法分离这种气体混合物通常为多组分吸收。就是说，在吸收剂吸收目的产物的同时也不同程度地吸收其他一些组分。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收13/91吸收与精馏之比较参与吸收或解吸过程均有两相，即液相和气相，并进行从气相到液相(吸收过程)或从液相到气相(解吸过程)的物质传递。因此，和精馏过程一样也是气液传质过程的一种形式。但与精馏过程又有所不同，有它自己的一些特点。以简单的吸收塔和精馏塔相对比可以看出。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收14/91吸收与精馏之比较(1)吸收塔的原料气和吸收剂分别从塔的两端进入塔内，这种情况就相当于精馏中的复杂塔的操作。所以吸收塔的端点条件，即吸收液和尾气的组成和温度，比常规的多组分精馏更难于分配。(2)在多组分吸收中，各组分的沸点范围很宽，有的在操作条件下已接近或超过其临界状态，由此不能当作理想系统来处理。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收15/91吸收与精馏之比较(3)在精馏操作中，气相中较重组分部分冷凝转移到液相中，它所释放的潜热使液相中较轻的组分汽化而转入气相，是气液间双向传质过程。在假定各组分的分子汽化潜热相同的前提下，可假定塔内的气液两相均为恒摩尔流，这样可简化计算。但吸收过程是气相中的吸收质溶解到不挥发的吸收剂中去的单向传质过程，沿增高自上而下气、液两相的流率都不断增加。所以，气、液两相均不能看做恒摩尔流。这就增加了计算的复杂性。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收16/91吸收与精馏之比较(4)气体中的吸收质溶解到吸收剂中时有溶解热效应。由于各组分沿塔高的溶解量（吸收量）分布并不均衡，这就导致溶解热的大小以致吸收温度的变化是不规则的，加上溶解热数据不全，以及多组分吸收系统的平衡数据和有关的动力学数据还研究的很不充分，这就增加了热量衡算的困难。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收17/91吸收与精馏之比较(5)在精馏过程中，每块塔板上由于组成改变而引起的温度变化，可由泡点方程或露点方程来确定。但用泡点方程或露点方程来确定吸收塔中各点的温度有时是不可靠的，通常要采用热量衡算来确定温度的分布。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收18/91吸收过程概述在单组分吸收计算中，当吸收量不太大时，一般可以假定为等温过程，塔内气、液相流率也可假定为固定不变，这可使计算大为简化，且能保证一定的准确度。而多组分吸收过程由于吸收量往往较大，由气体溶解热所引起的温度变化己不能忽略，塔内气、液两相流率也不能看做不变，如仍应用上述之假设，就可能会产生很大的误差。因此，要获得精确的结果，必须采用逐板计算法。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收19/91吸收过程概述本章的内容主要是在先修课程已经讨论了有关原理的基础上，着重分析多组分吸收过程的计算及其特点，而对解吸和非等温吸收过程的原理和计算特点作简单的介绍。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收20/914.1多组分吸收过程的计算当组分在气相中的浓度y

大于与液相成平衡的气相浓度时，则该组分便可由气相转入液相，达到吸收的目的。这时即是吸收过程的推动力。很明显，y是由原料气所决定的，要增大推动力，只有使变小。在吸收过程中，溶液中溶质的浓度不大、压力不高的条件下，其平衡关系可由享利定律描述式中——i组分在气相中的平衡分压

——

i组分的亨利系数；

——i组分在溶液中的摩尔分数潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收21/91从上式可以看出增加操作总压力和降低操作温度均可使变小，而使推动力增大。因此在吸收操作过程中增加操作压力、降低操作温度必然都有利于吸收过程的进行。4.1多组分吸收过程的计算当溶质和溶剂所形成的整个溶液都可看做理想溶液时，享利系数与该组分的饱和蒸气压相等，，亨利定律便和拉乌尔定律一致。则式中p——总压；

——相平衡常数。（3-1）

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吸收22/914.1多组分吸收过程的计算在多组分吸收过程的计算中，通常是确定一个关键组分的吸收率(或确定吸收塔的理论板数)来计算所需的理论板数(或关键组分的吸收率)以及吸收液和尾气的数量和组成、沿塔高的温度和气、液相流率的分布等。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收23/914.1多组分吸收过程的计算在多组分吸收计算中，为了确定吸收率、理论板数或传质单元数和操作条件之间的关系，已经提出的方法有近似计算法、逐板法和传质单元法。前两种方法是根据理论板数的概念，以联解物料衡算、相平衡和热量衡算为基础。后一种方法则是以求解物料衡算和传质速率方程式而建立的微分方程为基础的。本章着重讨论前两种方法。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收24/914.1.1吸收因子对于多组分混合物的吸收，虽然采用了选择性较好的吸收剂，但在吸收目的组分的同时，总是程度不同地吸收了一些其他的组分。因此，宜于针对各个组分通过物料衡算式和相平衡式的逐板关联来确定吸收塔的端点条件和流率分布。根据理论板的概念，任一组分离开塔板n的气液两相组成达到平衡，即y=Kx式中x、y——溶质在液相和气相中的摩尔分数

K——相平衡常数。如果令v、l分别表示任一组分的气相和液相的流率；而V、L分别为离开同一板的气相和液相的流率。则上式可写为潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收25/91令吸收因子

（3-2）

故（3-3）

A称为吸收因子或吸收因数。由(3-2)式可知，它是综合考虑了塔内气液两相流率和组分的相平衡常数关系的一个数群。我们知道，增大值，和减小相平衡常数K值，都有利于组分从气相转入液相，因此，A值越大越易被吸收，达到同样目的所需的理论板数就越少；如果板数一定，则被吸收的量就越多。

4.1.1吸收因子潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收26/91对于一个具有N块理论板的吸收塔，如图3-1所示，对任意板n作任一组分的物料衡算可得将式(3-3)代人上式得（3-4）

n=1时，式（3-4）成为：（3-5）

4.1.1吸收因子潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收27/91（3-6）

4.1.1吸收因子n=2时，式（3-4）成为：将式(3-5)中的代入上式得（3-7）

n=3时，同理可得：（3-8）同理可得，n=N时：潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收28/91为了消去，作全塔范围的组分物料衡算（3-9）

4.1.1吸收因子由式(3-8)和式(3-9)可得（3-10）

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吸收29/91（3-10）令

则式(3-10)

为

（3-11）

4.1.1吸收因子潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收30/91式(3-10)左端是任一组分的吸收率，而右端则包括了各塔板的吸收因子和理论板数。所以该式关联了吸收率、吸收因子和理论板数三者的关系，称哈顿-富兰克林(Horton-Franklin)方程。它实际反映了在吸收操作过程中工艺要求(吸收率)、操作条件(温度、压力和液气比)和吸收塔设备要求(理论板数)三者之间的关系。

（3-10）4.1.1吸收因子潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收31/914.1.1吸收因子应当指出，严格按照上式来求解吸收率、吸收因子和理论板数之间的关系还是很困难的。因为各板的相平衡常数是该板的温度、压力和组成的函数，而这些条件在计算之前却是未知的，各板上的气液相流率也是未知的。如果采用试差法求解，显然这样的计算是非常复杂的，决非手工计算所能做到。现有的一些多组分吸收的近似计算方法，其区别就在于对各板吸收因子的简化处理方法不同。（3-10）潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收32/914.1.2近似计算法①平均吸收因子法②有效吸收因子法潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收33/91①平均吸收因子法克雷姆塞尔和布朗等假定全塔各板的吸收因子A是相同的，即采用全塔平均的吸收因子来代替各板的吸收因子，此时式(3-10)可进一步简化。（3-12）

因为，上式可写为

（3-13）

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吸收34/91上式左端的分子表示气体中某组分通过吸收塔后实际被吸收的量，分母表示根据平衡关系计算的该组分最大可能吸收量，所以等式左端表明的是该组分通过吸收塔后的相对吸收率。当吸收剂内不含有该组分时，即时，，此时式(3-13)的左端项即为（3-13）

①平均吸收因子法潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收35/91式(3-13)所表达的是相对吸收率、平均吸收因子A和理论板数N之间的关系。为了便于计算，把上式绘制成为图3-2所示的吸收因子图。利用此图可已知、A、N三个参数中任意两个，便可很容易地求出第三个参数。①平均吸收因子法潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收36/91①平均吸收因子法直接解式(3-13)，得

（3-14）

由上式可从关键组分的相对吸收率和吸收因子求得所需的理论板数。前已说明，该法是采用全塔平均吸收因子来代替各板的吸收因子推导而得。但如何确定这一平均值也有不同的办法。一般根据塔的平均温度作为计算相平衡常数的温度，而吸收因子中的气、液相流量则存不同的计算方法。通常是用塔顶和塔底条件下的气、液相流量各自的平均值来计算，即潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收37/91（3-15）也有采用塔顶和塔底各自的液气比，然后取其平均值；还有把塔顶吸收剂量作为液相量，把进料气量作为气相量来求吸收因子，即（3-16）

①平均吸收因子法潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收38/91显然在确定平均吸收因子时，计算气、液相量的方法不同。吸收过程的计算结果也不同。应用式(3-16)所计算的吸收因子要比用式(3-15)计算的值小，在达到相同吸收率的情况下，所计算出的理论塔板数要多。平均吸收因子法，只有在塔内液气比变化不大，也就是吸收量较小的情况下才不致带来太大的误差，所以该法应用于贫气的吸收计算具有相当的准确度。①平均吸收因子法潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收39/91(1)最小液气比在最小液气比下操作时，所需的塔板数为无穷多。在多组分吸收过程中由于各组分的相对吸收率，故当时，由图3-2可看出，此时。根据吸收因子的定义，可得出在最小液气比下通常适宜的操作液气比为①平均吸收因子法潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收40/91(2)非关键组分吸收率的计算由于各组分的吸收是在同一塔内进行，故非关键组分的吸收具有与关键组分相同的塔板数和操作条件。若流体的性质相似，则各组分的板效率近似相等，也就具有相同的理论塔板数。由于各组分的操作线斜率相等，即为定值，故式中为任一组分的吸收因子和相平衡常数。由上式可知，在吸收过程中各组分的吸收因子与其相平衡常数成反比。（3-18）

①平均吸收因子法潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收41/91①平均吸收因子法根据已经确定的理论板数N和由式(3-18)求出的非关键组分的吸收因子A，用吸收因子图或式(3-13)便可求出各非关键组分的吸收率，由此进一步求出各非关键组分在塔顶和塔底的数量和组成。(2)非关键组分吸收率的计算潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收42/91在设计一多组分吸收塔时，下列条件通常是已知的1）入塔原料气的流率VN+1和组成yN+1;2）操作温度和压力；3）吸收剂的种类和组成；4）对原料气中某一组分的分离要求。设计计算的任务是确定在上述条件下完成该吸收1）所需理论板数N；2）塔顶尾气的量和组成V1、y1；3）塔顶加入的吸收剂的量L0；4）塔底吸收液的量和组成LN、xN。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收43/91①平均吸收因子法的计算步骤①确定关键组分，并求出各组分的相平衡常数；②求出最小液气比，然后根据操作液气比范围内确定一适宜的值；③求出满足关键组分吸收要求所需的理论板数；④求出各非关键组分的吸收率；⑤通过物料衡算求出塔顶尾气的量和组成，吸收剂用量以及塔底吸收液的量和组成。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收44/91例题潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收45/91潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收46/91潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收47/91潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收48/91例4-1（P129）某厂裂解气分离车间采用中压油吸收分离工艺，脱甲烷塔进料100kmol/h，进料组成如下:(摩尔分数/%)，H2，15.0；甲烷，30.0；乙烯，28.0；乙烷5.0，丙烯，19.0；丙烷，1.0，碳四混合烃，2.0.该塔操作压力为3.6MPa（绝），吸收剂入塔温度-36℃，原料气入塔温度-10℃，乙烯回收率98%，试求：（1）完成分离要求所需的操作液气比（取操作液气比为最小液气比的1.5倍）。（2）该塔所需平衡级数。（3）各组分的吸收率及出塔尾气的组成。（4）采用C8馏分为吸收剂，计算吸收剂的用量。解：吸收塔平均温度取进料温度和吸收剂温度的平均值

T=(-10-36)/2=-23℃由p-T-K列线图查得3.6MPa（绝）-23℃各组分的K值如下表：组分H2C10C2=C20C3=C30C4Ki-3.20.650.470.120.100.046H2视作惰性气体，不考虑气在吸收剂中的溶解。在计算中按题意选择乙烯作为关键组分。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收49/91（1）操作液气比最小液气比：操作液气比（2）平衡级数N关键组分乙烯的吸收因子查图4-12得N=8当然，N也可由公式求得由潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收50/91(3)各组分的吸收率、尾气量及组成求各组分的吸收率由式根据各组分的Ki和求出Ai，再由Ai值和N=8及式求得各组分的相对吸收率结果列于下表求尾气数量及组成由吸收率可知，由于乙烷、碳三馏分和碳四馏分的吸收率等于1，说明这几个组分几乎全部被吸收，不进入塔顶尾气中，尾气主要由氢气、甲烷和乙烯组成，它们的数量及组成见下表。组分vN+1/(kmol)

φivN+1φ/(kmol/h)v1/(kmol/h)yiH215.00015.00.4100C1030.00.2988.9421.060.5750C2=28.00.9827.450.550.0150∑73.0-36.3936.611.0000潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收51/91求吸收剂加入量L0本塔平均液气比入塔气量塔顶尾气气量平均气量塔底吸收液量因为即所以塔底吸收液的量潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收52/91②有效吸收因子法该法是由埃德密斯特(edmister)提出，所谓有效吸收因子，就是以某不变的和值代替式(3-10)中各板的吸收因子，并且保持式(3-10)左端的吸收率不变。这种方法所得结果颇为满意，因此得到了广泛的应用。如以有效吸收因子取代式(3-10)等式右端第一项中的，则潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收53/91②有效吸收因子法如把式(3-10)等式右侧第二项分子中各项分别乘以，并在分母乘以有效吸收因子，再用有效吸收因子取代，则因此，式(3-10)可改写为（3-19）

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吸收54/91吸收塔的理论板数埃德密斯特指出，对具有N块板的吸收塔，吸收过程主要是由塔顶和塔底两块板来完成的。这一假想和马多克斯(Maddox)等人的提法基本吻合。马多克斯通过对一些多组分轻烃吸收过程的逐板计算结果的研究，得出吸收过程主要是在吸收塔的顶、底两块板完成的结论。他指出对一个只有两块理论板的吸收塔而言，总吸收量的100％在顶、底这两块板完成；而对具有三块理论板的吸收塔，顶、底两块板约完成总吸收量的88％；当具有四块理论板时，顶、底两块板约完成总吸收量的80％。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收55/91吸收塔的理论板数正由于这一原因，通常吸收塔的理论板数是不需要很多的。因为增加板数不能显著改善吸收效果，相反，却使设备费用和操作费用大幅度上升。要提高吸收率，比较有效的方法是增加操作压力和降低操作温度。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收56/91②有效吸收因子法当吸收塔只有两块理论板时，用有效吸收因子表示式(3-10)等式右侧的第二项，可得（3-20）

用有效吸收因子表示式(3-10)等式右侧的第一项时，可得经整理可得（3-21）

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吸收57/91当吸收塔具有块理论板时，由于吸收过程主要是由塔顶和塔底两板来完成。所以埃德密斯特提出，以代替式(3-20)和式(3-21)中的，则可得出计算有效吸收因子和的计算式。（3-22）

（3-23）

所以只要知道了底板的吸收因子和顶板吸收因子，就可依据以上两式求得有效吸收因子、②有效吸收因子法潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收58/91由式(3-19)，如令可解得（3-24）

式(3-24)与式(3-14)形式相同，只不过是用和分别代替了式(3-14)中的和。②有效吸收因子法潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收59/91为了计算有效吸收因子，就必须知道离开塔的顶板和底板的气、液相流率(即)和温度，这就需要预先估计整个吸收过程的总吸收量，为此，采用以下两个假定来估计各板的流率和温度。

(1)各板的吸收率相同，即塔内任意相邻两板的气相流率的比值相等。（3-25）

（3-26）（3-27）

②有效吸收因子法潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收60/91由塔顶至n板间作总量和组分的物料衡算，分别得（3-28）

②有效吸收因子法潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收61/91②有效吸收因子法(2)塔内的温度变化与吸收量成正比，即根据以上两点假定，当已知进料气的流率、组成和温度，进塔吸收剂的流率、组成和温度，关键组分的吸收率和塔的操作压力时，可应用有效吸收因子法来计算塔顶尾气、吸收液数量和组成。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收62/91有效吸收因子法的计算步骤(1)应用平均吸收因子法，初算和。首先估计总吸收量和平均温度，并根据此计算塔顶和塔底的值及其平均值和各组分的吸收因子。根据关键组分的吸收率和平均吸收因子确定所需要的理论板数。按式(3-13)计算其他组分的值，然后计算总吸收量，并与估计的总吸收量比较是否一致。否则应重新设定总吸收量。最后由全塔范围内的组分物料衡算，按式(3-28)确定各组分离开板的液相量。(2)用热量衡算确定塔底吸收液的温度

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吸收63/91式中——分别为气相和液相的焓，取基准温度下液态纯物质的焓为零；

——引出吸收塔的热量。(3)用有效吸收因子法核算、和按式(3-27)算出，再由式(3-28)算出，从而求出。再由式(3-27)算出，结合前面算出的、计算。然后由式(3-22)和式(3-23)求出和。由式(3-19)算出，并用热量衡算核算。如果与前一步的结果不符，则应改设t1，重复第二、三步骤。有效吸收因子法的计算步骤潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收64/914.1.3吸收操作过程的影响因素和强化①主要影响因素的分析②吸收操作的强化潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收65/91①主要影响因素的分析(1)操作压力的影响提高操作压力，将使气相中吸收质的分压增加，吸收质的溶解度将增大。气液相平衡常数将因压力提高而减少，使平衡线下移，吸收推动力增加。因而提高压力对吸收操作是有利的。增加压力可使吸收因子增大，当塔板数一定时，将使吸收率增加；或当吸收率一定时，所需的塔板数减少，但过高的压力对提高吸收率的作用并不很显著，这可由一些烃类的压力与平衡常数关系的曲线看出。另外过高的增加压力将使气体压缩所需的费用和设备投资增加，并增加了高压操作的困难，还会使不需回收的组分被吸收下来的量也增加。所以一般不宜用过高的操作压力。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收66/91(2)操作温度的影响操作温度上升，享利系数和相平衡常数都将增大，使吸收推动力减小，气相中吸收质的溶解度将减小。显然增加温度对吸收过程是不利的。温度增加使吸收因子A减小，当塔板数一定时，吸收率将减小，或当吸收率一定时，所需的塔板数将增多。因此一般情况下，降低吸收温度可提高吸收效果。但在实际设计中，由于受到气温、水温及冷冻设备和操作费用的限制，故应根据具体情况，选择适宜的操作温度。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收67/91(3)液气比的影响液气比反映了处理单位原料气所需的吸收剂量。又是操作线的斜率，吸收剂量增大，操作线斜率远离平衡线，传质推动力变大，达到同样吸收要求所需的理论板数减少，有利于吸收，设备费降低。但液气比增大，对一定进料气量来说操作费用增加。液气比对吸收操作的影响好似回流比对精馏操作的影响。液气比过大和过小都有不利的一面，因此在选用时需加以权衡，一般取最小液气比的1.2～2.0倍。在使用填料塔时，吸收剂用量应满足充分润湿填料表面的喷淋密度的要求。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收68/91(4)吸收因子A和塔板数的影响吸收因子，实际上综合了以上单独分析的三个因素。从图3-2可进一步看出，吸收因子A、吸收率和理论板数之间的关系，具有以下特点：(a)

A的数值不得小于所规定的吸收率。因当时，需要无穷多塔板。(b)随A的增加，各组分的吸收率将增加，但当A超过某一数值后(与板数有关)，若再增大，则对吸收率的影响就很小，一般当A>2后，其影响就明显减小。(c)随板数N增大，各组分的吸收率增加，但当板数较小时，增加一块板对提高吸收率的影响比较明显，而当理论板数约10块时，再增加板数，吸收率的提高就很有限。增加一块板数的吸收效果还和A的大小有关，当范围内，增加板数的效果为最好。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收69/91②吸收操作的强化由传质速率方程式可知，要强化吸收操作，即要在一定的容积设备内，提高通过吸收塔的吸收质被吸收的量，必须设法增大传质系数、气液相际接触表面积和推动力。(1)增大传质系数增大传质系数，就是要降低吸收过程的传质阻力，一般采用的方法是增大流体的湍流程度。当气相阻力是传质的主要矛盾时，应着重考虑增加塔内的气速，以增强气流的湍动状况。当液相阻力是传质过程的主要矛盾时，则应考虑增大塔内的喷淋密度，以提高液流湍动程度。但在提高流体速度以增大流体湍流程度时，不要使流体通过塔内的阻力降过分增大。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收70/91(2)增大气液相际接触面积F在吸收设备中，气液相际接触面积的形成不外乎有两种形式：一种是把气体分散在液体中，如板式塔中以气泡形式通过塔板上面的液体层；或是将液体分散于气体中，如在喷洒吸收器中液体被喷成液滴而分散在气体中。另一种如在填料塔中，液体一般以液膜形式分散在填料的表面与气体接触。对于一般填料塔，在合理选择填料尺寸、形状和堆置方法的前提下，为了保证填料所具有的表面积得到充分利用，必须有足够的喷淋密度，同时应尽量使液体分布均匀。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收71/91(3)增大吸收推动力

前已述及，提高操作压力，降低操作温度对增大推动力是有利的。此外降低入塔吸收剂中吸收质的浓度，增大液气比以及选择吸收能力大的吸收剂等均可使吸收推动力提高。在实际操作中要注意促使气液接触表面的更新和避免纵向返混的影响，都对提高推动力是有利的。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收72/914.2解吸过程在气液两相系统中，当溶质组分的气相分压低于其溶液中该组分的气液平衡分压时，就会发生溶质组分从液相到气相的传质，这一过程叫做解吸或蒸出。例如被吸收的气体从吸收液中释放出来的过程。解吸与吸收都是在推动力作用下的气、液相际间的物质传递过程，不同的是两者的传质方向相反、推动力的方向也相反。所以解吸被看做是吸收的逆过程，由此可得知，凡有利于吸收的操作条件对解吸都是不利的，而对吸收不利的操作条件对解吸则是有利的。吸收过程的各种计算方法原理都可相应的运用于解吸计算中。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收73/914.2解吸过程在化工生产中解吸和吸收往往是密切相关的。为了使吸收过程所用的吸收剂．特别是一些价格较高的溶剂能够循环使用，就需要通过解吸把被吸收的物质从吸收液中分离出去，从而使吸收剂得以再生。此外，要利用被吸收的气体组分时，也必须解吸。至于在石油化工生产中把所吸收的轻烃混合物分离成几个馏分或几个单一组分，如何合理地组织吸收-解吸流程方案就更加重要。在石油化工，天然气加工过程中广泛应用吸收-解吸过程。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收74/914.2.1解吸的方式解吸可通过不同的方式进行，但无论哪一种方式，都是为了创造从液相到气相的传质有利条件(或)。常用的解吸方式有负压解吸、解吸剂(如惰性气体、水蒸气)作用下的解吸、加热解吸以及这些方式的联合。降压、负压和解吸剂的作用都是为了降低组分在气相的分压，也就是减小y(或p)；加热的作用则是升高温度，使气相平衡浓度(或平衡分压)增大．从而提高解吸推动力()或()。推动力越大，解吸越容易进行。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收75/91①降压和负压解吸降压是一种常用的解吸方法，特别适用于加压吸收之后的解吸。这时只需把吸收液降至常压，解吸就可进行到相当的程度，有时为了使组分充分解吸，需要进一步降至负压。如果吸收压力为常压，解吸就需在负压条件下进行。对于单组分的吸收-解吸过程，若忽略吸收和解吸的热效应，则吸收和解吸的温度相等，吸收时的相平衡线和解吸时的相平衡线重合为一条直线。在吸收剂不挥发的降压解吸系统中，气相只存在溶质组分，其摩尔分数等于1，组分的气相分压也就等于解吸压力，且恒定不变。因此，气相传质单元数等于零，过程的进行取决于解吸压力和液相内的传质。这种减压解吸过程的设备设计，不是以传质单元数或理论板数为依据，而是以液体能够达到均匀良好的分散，和有足够的空间使解吸出来的气体集积并分离出夹带的液滴，作为确定设备结构尺寸的原则。过程的计算按一级平衡闪蒸来处理。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收76/91②解吸剂作用下的解吸过程降压和负压解吸只是靠改变系统的压力来实现的。在许多情况下，由于压力条件的限制，解吸往往不可能充分进行，尤其是对溶解度较大的组分更难充分解吸，需要进一步用其他手段提高组分的解吸程度。解吸剂作用下的解吸，则是普遍采用的有效方法。常用的解吸剂是惰性气体、水蒸气、溶剂蒸气和贫气。

(1)使用惰性气体或贫气的解吸(2)直接蒸气解吸(3)间接加热蒸气解吸潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收77/91(1)使用惰性气体或贫气的解吸这种解吸是逆流接触过程。在采用惰性气体为解吸剂的解吸塔中，惰性气体自下而上从塔底进入，与由上而下的液体逆流接触。由于溶质组分不断地从液相转入气相，液相中组分的浓度将会由上而下逐渐降低；而气相中组分的浓度则由下而上逐渐增大。可见，塔中气、液相组分浓度的变化规律恰好与吸收过程相反。在某些情况下，解吸剂并不是惰性气体，而是含有溶质组分的气体。当然，解吸组分的气相分压必须低于平衡分压(故称为贫气)。其他组分可以是溶解度较大的溶质，其气相分压也可能比平衡分压大，它们在过程中被下降的溶液所吸收。这就是说，在同一个塔中同时进行着吸收和解吸。在塔的一定范围内，对一些组分是吸收；对另一些组分却是解吸。潍坊学院本科生课程分离工程第四章

吸收78/91(2)直接蒸气解吸为了使解吸在较高的温度下进行，可以用水蒸气作为解吸剂。饱和水蒸气或过热水蒸气从解吸塔底部通人，迎着下降的液流上升。它除了起到降低组分在气相的分压，导致解吸的作用外，由于蒸气温度高于溶液温度，且通常是高于溶液的沸点，因而溶液将被加热，从而促进了解