《吸收工艺与设备》课件

《吸收工艺与设备》本课程将深入探讨吸收工艺的原理、设备设计、操作和控制，旨在帮助同学们理解和掌握吸收过程的核心知识，并具备运用吸收技术解决实际问题的能力。课程大纲吸收工艺概述吸收工艺的定义、应用、基本原理吸收工艺的分类气液吸收、液液吸收、固液吸收吸收容器的设计吸收塔的设计、选型、操作吸收过程的传质理论传质速率、平衡关系、操作线吸收工艺概述定义吸收是指用液体（吸收剂）吸收气体混合物中的某一组分，从而使气相中该组分浓度降低的过程。应用广泛应用于化工、石油、天然气、环境保护等领域。基本原理吸收过程基于气液两相间的传质和传热原理，利用吸收剂的选择性吸收气体混合物中的目标组分。吸收工艺的分类气液吸收气体混合物中的气体组分被液体吸收，例如二氧化碳吸收过程。液液吸收液体混合物中的液体组分被另一种液体吸收，例如苯酚从水中吸收。固液吸收液体混合物中的液体组分被固体吸收，例如活性炭吸附有机溶剂。气液吸收1吸收剂吸收剂的选择是关键，需要考虑吸收率、溶解度、挥发性、腐蚀性等因素。2传质气体组分从气相向液相的传质过程，受气液两相的浓度差、传质系数和接触面积的影响。3平衡关系气液两相达到平衡时，气相和液相中目标组分的浓度满足一定的关系。吸收容器的设计1容器类型2填料塔使用填料作为传质接触元件，接触面积大，适合处理气体流量大、浓度低的场合。3板式塔使用塔板作为传质接触元件，结构紧凑，适合处理气体流量小、浓度高的场合。4喷淋塔利用喷淋装置将吸收剂喷洒到气体中，适合处理气体流量大、浓度低的场合。5喷浆塔将吸收剂喷洒到气体中，形成雾状，增加气液接触面积，适合处理气体流量大、浓度低的场合。吸收容器的选型气体流量处理气体流量的大小是选择吸收塔类型的关键因素之一。气体浓度气体中目标组分的浓度越高，所需吸收剂量越大，应选择接触效率更高的吸收塔。吸收剂性质吸收剂的物理性质，例如粘度、密度、表面张力等，会影响传质速率和压降。经济因素选择吸收塔类型还需考虑投资成本、运行成本、维护成本等因素。吸收过程的传质理论1传质速率指单位时间内通过单位面积的传质量，受气液两相的浓度差、传质系数和接触面积的影响。2平衡关系气液两相达到平衡时，气相和液相中目标组分的浓度满足一定的关系，称为平衡关系。3操作线描述吸收塔中气液两相浓度变化关系的曲线，反映了吸收塔的操作条件。氨水吸收过程1原理氨气溶于水形成氨水，反应生成铵离子。2应用应用于氨气的回收、净化、合成氨等工艺。3设备常用的吸收塔类型包括填料塔、板式塔、喷淋塔。二氧化碳吸收过程原理二氧化碳溶于水形成碳酸，反应生成碳酸氢根离子。应用应用于二氧化碳的回收、净化、制备碳酸饮料等工艺。设备常用吸收塔类型包括填料塔、板式塔、喷淋塔，以及专门用于二氧化碳捕获的吸收装置。硫化氢吸收过程原理硫化氢溶于水形成氢硫酸，反应生成硫化物。应用应用于硫化氢的回收、净化、脱硫等工艺，广泛应用于石油、天然气、化工等行业。设备常用的吸收塔类型包括填料塔、板式塔、喷淋塔，以及专门用于硫化氢捕获的吸收装置。吸收塔操作及其控制常见吸收塔类型填料塔使用填料作为传质接触元件，接触面积大，适合处理气体流量大、浓度低的场合。板式塔使用塔板作为传质接触元件，结构紧凑，适合处理气体流量小、浓度高的场合。喷淋塔利用喷淋装置将吸收剂喷洒到气体中，适合处理气体流量大、浓度低的场合。填料塔的设计1填料选择填料的选择需考虑气液两相的传质效率、压降、抗腐蚀性能等因素。2塔径计算根据气体流量、填料特性和操作条件计算塔径，确保气液两相充分接触。3填料高度计算根据传质速率、平衡关系和操作条件计算填料高度，确保吸收过程达到预期的效率。板式塔的设计塔板类型常用的塔板类型包括筛板、泡罩板、浮动板、阀式板等，需要根据具体情况选择合适的塔板类型。塔板间距塔板间距的选择需考虑气液两相的传质效率、压降、操作稳定性等因素。塔径计算根据气体流量、塔板特性和操作条件计算塔径，确保气液两相充分接触。塔板数量根据传质速率、平衡关系和操作条件计算塔板数量，确保吸收过程达到预期的效率。喷淋塔的设计1喷淋装置喷淋装置的选择需考虑吸收剂的性质、喷淋方式、喷淋密度等因素。2塔径计算根据气体流量、喷淋装置特性和操作条件计算塔径，确保气液两相充分接触。3塔高计算根据传质速率、平衡关系和操作条件计算塔高，确保吸收过程达到预期的效率。喷浆塔的设计1喷嘴类型2喷嘴选择喷嘴的选择需考虑吸收剂的性质、喷雾粒径、喷雾角度等因素。3塔径计算根据气体流量、喷嘴特性和操作条件计算塔径，确保气液两相充分接触。4塔高计算根据传质速率、平衡关系和操作条件计算塔高，确保吸收过程达到预期的效率。离心接触器的设计1原理离心接触器利用旋转运动产生离心力，增强气液两相的接触，提高传质效率。2结构通常由旋转圆盘、静止圆盘和外壳组成，根据气液比和转速进行设计。3应用适用于处理气体流量大、浓度低的场合，尤其适用于处理粘稠液体和易产生泡沫的场合。旋转吸收装置的设计原理旋转吸收装置利用旋转运动产生离心力，增加气液两相的接触面积，提高传质效率。结构通常由旋转圆盘、静止圆盘和外壳组成，根据气液比和转速进行设计。应用适用于处理气体流量大、浓度低的场合，例如二氧化碳的捕获、硫化氢的脱除等。吸收过程的物料平衡定义物料平衡是指在吸收过程中，进入吸收塔的物料量等于离开吸收塔的物料量。应用物料平衡可以用来计算吸收剂的用量、吸收塔的进出口浓度等。吸收过程的能量平衡1定义能量平衡是指在吸收过程中，进入吸收塔的能量等于离开吸收塔的能量。2应用能量平衡可以用来计算吸收过程的热量变化、冷却水的用量等。3影响因素吸收剂的比热容、气体流量、温度变化等因素会影响能量平衡。吸收过程的传质效率定义传质效率是指实际吸收的物质量与理论吸收的物质量之比。影响因素气液两相的接触面积、传质速率、平衡关系等因素会影响传质效率。提高效率可以选择合适的吸收塔类型、优化操作条件、提高传质速率等方法来提高传质效率。吸收塔的压降计算1定义吸收塔的压降是指气体流经吸收塔时，压力的损失。2计算方法可以使用经验公式或数值模拟方法进行计算，根据吸收塔的类型、填料特性、操作条件等因素进行。3影响因素气体流量、填料特性、塔径、操作条件等因素会影响压降。填料塔的压降计算1公式2经验公式可以使用经验公式进行计算，例如Ergun方程、Leva方程等，根据填料特性、气体流量、操作条件等因素进行。3数值模拟可以使用CFD软件进行数值模拟，获得更精确的压降计算结果。板式塔的压降计算1公式可以使用经验公式进行计算，例如Fair方程、Brown方程等，根据塔板特性、气体流量、操作条件等因素进行。2数值模拟可以使用CFD软件进行数值模拟，获得更精确的压降计算结果。喷淋塔的压降计算公式可以使用经验公式进行计算，例如Francis方程、Weisbach方程等，根据喷淋装置特性、气体流量、操作条件等因素进行。数值模拟可以使用CFD软件进行数值模拟，获得更精确的压降计算结果。离心接触器的压降计算公式可以使用经验公式进行计算，根据离心接触器的结构参数、转速、气液比等因素进行。数值模拟可以使用CFD软件进行数值模拟，获得更精确的压降计算结果。吸收过程的影响因素1气体流量气体流量越高，传质速率越快，但压降也越大。2气体浓度气体中目标组分的浓度越高，所需吸收剂量越大，传质速率也越快。3吸收剂浓度吸收剂的浓度越高，吸收速率越快，但溶液粘度也会增加，影响传质速率。4温度温度升高，吸收速率降低，但溶解度也会降低。吸收过程的优化与控制优化操作条件选择合适的吸收塔类型、填料或塔板、优化操作条件，例如气液比、温度、压力等，以提高传质效率。控制系统使用自动控制系统对吸收塔的操作参数进行控制，例如温度、压力、流量等，确保吸收过程稳定运行。吸收过程的安全操作1安全防护操作人员必须佩戴安全防护装备，例如防毒面具、手套、眼镜等，避免吸入有害气体。2应急预案