第四章吸收解吸

第四章吸收解吸第一页，共四十八页，2022年，8月28日

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。分离气体混合物制备溶液或中间产品第二页，共四十八页，2022年，8月28日分离气体混合物

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。第三页，共四十八页，2022年，8月28日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第四页，共四十八页，2022年，8月28日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。第五页，共四十八页，2022年，8月28日二、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：待吸收气体吸收液未吸收气体吸收剂第六页，共四十八页，2022年，8月28日吸收塔的特点：复杂塔T、X顶、釜预分配难吸收剂组成与解吸有关第七页，共四十八页，2022年，8月28日物系

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：

第八页，共四十八页，2022年，8月28日流量

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。第九页，共四十八页，2022年，8月28日三、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。第十页，共四十八页，2022年，8月28日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。本章目录第十一页，共四十八页，2022年，8月28日用一般精馏塔解吸的流程吸收液补加吸收剂吸收塔再沸蒸出塔尾气原料气体吸收质本章目录四、流程（区别在于解吸）第十二页，共四十八页，2022年，8月28日吸收液补加吸收剂吸收塔再沸蒸出塔尾气原料气体蒸出气用再沸器的蒸出塔的吸收流程本章目录第十三页，共四十八页，2022年，8月28日用蒸汽或惰性气体的解吸塔第十四页，共四十八页，2022年，8月28日吸收蒸出塔：适用于关键组分为重组分（易溶组分）的场合。第十五页，共四十八页，2022年，8月28日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。第十六页，共四十八页，2022年，8月28日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原料气C+2压力等级数N

和C+C‵+4+NNa：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+NNa：串级单元数1Na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第十七页，共四十八页，2022年，8月28日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

——不能视为恒摩尔流第十八页，共四十八页，2022年，8月28日吸收和精馏的对比

：本章目录操作类型

吸收

精馏

任务

分离气体混合物

分离液体混合物

分离依据

溶解度不同

相对挥发度不同

传质过程

单向g→l

双向g↔l

板上汽液状态

气相过热，液相过冷

气、液相为饱和状态

进料位置

气相塔底进入

原料液塔中部加入产品

塔顶得产品，吸收液需进一步分离

可在塔顶塔底分别得到产品关键组分

1个

2个

Na

1个

5个第十九页，共四十八页，2022年，8月28日三、吸收塔内组分分布

图4—4c、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。第二十页，共四十八页，2022年，8月28日一般情况：

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；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。第二十一页，共四十八页，2022年，8月28日四、溶解热

取决于与的相对大小1.如果在塔顶明显大于

上升气体热量传给吸收剂，吸收放出热量全部由带走，尾气出口温度与进塔吸收剂温度相近，在塔釜温度分布出现极大值。2.明显大于

下降液体热量传给上升气体，吸收放出热量大部分由带走，吸收液在下降中被气体冷却，接近于原料气入口温度条件下出塔。与相近，热效应明显

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。MLMGVpMCG,LpMCL,第二十二页，共四十八页，2022年，8月28日另：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。

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。

——复杂性大返回第二十三页，共四十八页，2022年，8月28日多组分吸收和解吸的简捷计算法第二十四页，共四十八页，2022年，8月28日

一、吸收因子法

1.吸收因子和解吸因子

吸收过程定义：

A=L/KV

——i组分的吸收因子或因素（省i）

a、无因次数群；

b、L/V↑，K↓——A↑，有利于吸收；

c、分离要求一定：A↑，N↓N一定：A↑，吸收程度↑

——A的大小说明吸收难易。

解吸过程定义：

S=KV/L=1/A

——i组分的解吸因子或因素第二十五页，共四十八页，2022年，8月28日用A、S表示平衡关系：2.Horton—Frankli方程（哈顿—富兰克林）12n—1nn+1N-1N尾气V1吸收剂L0原料气VN+1吸收液LNn板物料衡算：第二十六页，共四十八页，2022年，8月28日用上式表示各组分在各板汽相量；第二十七页，共四十八页，2022年，8月28日依次类推；n=N时(4-22)第二十八页，共四十八页，2022年，8月28日方程——FranklinHorton-讨论上式：1.计算吸收率的普遍式；2.式中K=f（T、P、组成），而组成不知。

——计算难3.采用如下简化形式作简捷计算。第二十九页，共四十八页，2022年，8月28日1.平均吸收因子法第三十页，共四十八页，2022年，8月28日(4-24)第三十一页，共四十八页，2022年，8月28日AAA=<=>jj111有：第三十二页，共四十八页，2022年，8月28日解（4—24）式若吸收剂中不含进料组分第三十三页，共四十八页，2022年，8月28日例4-4计算：解：查P=1.013MPa，t=38℃时Ki进料：C1C2C3i-C4n-C4i-C5n-C5n-C6已知：

yN+1不挥发的烃类38℃1.013MPa第三十四页，共四十八页，2022年，8月28日48.91lg1lg=---=AANjj3.

求塔板数N:第三十五页，共四十八页，2022年，8月28日⑶其它组分吸收率的确定第三十六页，共四十八页，2022年，8月28日05.400=L解得0.4L求第三十七页，共四十八页，2022年，8月28日3、计算步骤总结

已知：

求：

⑴确定关键组分的吸收率

⑵由

求N1）由确定第三十八页，共四十八页，2022年，8月28日

2）

3）由

查图或用公式计算N⑶其它组分吸收率的确定第三十九页，共四十八页，2022年，8月28日平均吸收因子法适用条件：1）溶液为理想溶液2）全塔温度变化不大3）气相和液相流率变化不大。第四十页，共四十八页，2022年，8月28日2.平均有效因子法Edmister提出：

利用与代替每板吸收因子，且保持不变，结果颇满意。eA′111++-NNvvveA第四十一页，共四十八页，2022年，8月28日1132214332++++++++NNNNNNAAAAAAAAAAAAAALLLLLL132213