《化工原理吸收》课件

《化工原理-吸收》化学工程原理是化工专业的重要基础课。吸收是化工分离技术中常用的操作之一。课程目标掌握吸收过程基本原理理解吸收过程的定义、目的和基本原理，包括传质、传热和化学反应等。熟悉吸收设备种类学习常用的吸收设备类型，包括填料塔、喷淋塔和板式塔等，了解其结构特点和工作原理。掌握吸收设备设计计算掌握吸收设备的设计计算方法，包括传质系数、塔高、填料层高度和气液比等关键参数的计算。了解吸收过程应用了解吸收过程在化工生产中的应用，包括气体净化、废气处理和产品分离等方面。吸收过程概述吸收是气体混合物中的一种分离过程，其中一种或多种组分从气相转移到液相，并溶解在吸收剂中。吸收过程通常在塔式设备中进行，气体从塔底进入，与从塔顶喷淋的液体吸收剂接触，在气液两相间发生传质，从而达到分离的目的。吸收过程广泛应用于化工、石油、天然气、环保等领域，例如脱硫、脱硝、CO2捕集、VOCs去除等。吸收产生的目的去除有害气体吸收过程可以有效地去除工业生产中产生的有害气体，如二氧化硫、氨气和氯气等，保护环境，改善空气质量。分离有价值成分例如，在天然气处理中，吸收过程可用于分离和回收天然气中的二氧化碳，提高天然气纯度和价值。制备特定物质吸收过程还可以用于制备特定物质，例如吸收二氧化碳制备碳酸饮料，吸收氨气制备氨水等。影响吸收过程的因素温度温度升高，气体溶解度降低，吸收速率下降。压力压力升高，气体溶解度增加，吸收速率提升。液相流速液相流速增加，吸收速率提高。气相流速气相流速增加，吸收速率降低。吸收设备类型1填料塔填料塔使用惰性填料来增大气液接触面积，提高传质效率，常用于气体吸收和脱除。2喷淋塔喷淋塔利用喷淋液体与气体接触，通过液体对气体的吸收来达到分离的目的。3板式塔板式塔利用多层塔板，液体在塔板上形成液膜，与气体接触进行传质，常用于气体吸收和蒸馏。4其他除上述三种常见类型外，还有一些特殊类型的吸收设备，如文丘里吸收器、旋风吸收器等。塔式吸收装置的结构塔式吸收装置是化工生产中常用的气体净化设备，它主要由塔体、填料层、喷淋系统和液体收集器等部分组成。塔体通常为圆柱形或矩形，填料层用于增大气液接触面积，喷淋系统将吸收液均匀喷洒到填料层上，液体收集器用于收集吸收液。塔式吸收装置的设计需要根据气体性质、吸收液性质和吸收率等因素进行选择和计算，以确保吸收效率和安全运行。填料塔吸收过程特点气液接触面积大填料塔内部填充大量填料，增加了气液接触面积，提高了传质效率。压降低填料塔的结构特点导致其阻力较小，压降较低，有利于降低操作成本。操作弹性大填料塔可以根据实际情况调整气液比和液气流量，操作灵活，适应性强。处理量大填料塔可以处理大量气体，适用于大规模生产过程。填料塔设计计算气液两相接触面积填料层表面积与气体流速、液体流速、吸收剂浓度有关。传质速率气体和液体之间的传质速率取决于气体分压差、液体浓度差、填料特性。填料层高度填料层高度取决于所需的传质速率、填料特性、气液流速。塔径塔径与气体流量、填料层高度、填料特性有关。设备尺寸根据计算结果确定塔高、塔径等参数，并选择合适的设备尺寸。填料塔的效率指标描述传质效率填料塔的传质效率通常由气液两相之间的传质速率决定。液泛点气体流速过高会导致液体无法正常通过填料层，降低吸收效率。压降填料层对气体流动的阻力会造成压降，影响系统能耗。填料塔操作工艺1操作条件控制操作压力、温度、气液比、进料浓度2进料控制控制进料量、浓度，保持稳定3液位控制保持合适的液位，防止倒灌和液泛4排放控制及时排出塔底富液，保证塔正常运行填料塔的操作工艺主要包括操作条件控制、进料控制、液位控制和排放控制。合理的控制和调节这些因素，可以提高填料塔的吸收效率，并保证塔的安全稳定运行。喷淋塔吸收过程特点结构简单喷淋塔结构相对简单，易于制造和安装，运行成本低。操作灵活喷淋塔操作灵活，易于调节气液比和液滴大小，可适应不同操作条件。气液接触面积大喷淋塔的液滴表面积大，与气体充分接触，有利于提高吸收效率。气速限制喷淋塔的气速受限，气速过高会导致液滴被气流带走，降低吸收效率。喷淋塔设计计算1喷淋塔结构喷淋塔主要由塔体、喷淋器、填料层、气体进口、液体进口、液体出口等组成。2气液接触通过喷淋器将液体均匀地喷洒到填料层，增加气液接触面积和接触时间，提高传质效率。3计算步骤喷淋塔设计计算需根据气体流量、浓度、吸收剂流量、浓度等因素进行计算，确定塔径、高度、填料种类和尺寸等参数。喷淋塔的效率吸收率传质效率压降喷淋塔的效率主要体现在吸收率、传质效率和压降等方面。吸收率是指被吸收物质在进料气体中的去除率，传质效率是指吸收过程的有效性，压降是指气体通过喷淋塔的压力损失。吸收率通常用百分数表示，传质效率通常用无量纲数表示，压降通常用压强单位表示。喷淋塔的效率与喷淋塔的结构、操作参数和气体性质等因素有关。喷淋塔操作工艺喷淋塔的操作工艺至关重要，直接影响吸收效率和设备运行稳定性。1启动先启动循环水泵，然后启动风机，再打开进料阀门2正常运行控制进料量、循环水量、吸收剂浓度3停机先关闭进料阀门，再关闭风机，最后关闭循环水泵4安全操作定期检查设备运行状态，及时处理故障喷淋塔操作工艺需根据具体情况进行调整，确保设备安全高效运行。板式吸收装置的结构板式吸收塔是常用的吸收装置，由多层塔板和塔体组成。塔板上有孔洞和隔板，用于气液两相的接触和混合。塔板上还设置了导流板，确保气体均匀分布，提高吸收效率。塔体则起到支撑塔板和连接气体进出口的作用。板式吸收过程特点高效接触板式吸收塔的结构使气液相充分接触，提高了传质效率。气液分布均匀气液相在塔内均匀分布，避免了局部短路，提高了吸收效果。压力降低板式吸收塔的压力降比填料塔低，有利于降低能耗。操作灵活板式吸收塔结构简单，操作方便，易于维护。板式吸收设计计算物料衡算计算进出口气体和液体的流量、组成和温度，确定吸收剂用量。传质速率通过传质系数和传质推动力，计算气液两相之间的传质速率。塔高计算根据传质速率和塔径，确定达到所需吸收率所需的塔高。塔径设计计算所需塔径，确保气液两相在塔内有足够的接触面积，以达到设计要求。塔板设计选择合适的塔板类型，并根据操作条件进行设计，如气液分布、液泛点等。辅助设备设计设计所需的辅助设备，如进出料管、喷淋器、填料层等。板式吸收的效率板式吸收塔的效率受到多种因素的影响，包括板式结构、操作条件和气液两相的性质。板式吸收塔的效率通常用吸收率或传质效率来表示。90%吸收率是指被吸收物质在气相中被吸收的百分比80%传质效率是指实际传质速率与理论传质速率的比值板式吸收操作工艺1启动阶段确保设备运行正常，检查仪表和阀门。2稳定运行阶段控制气液比、温度和压力，保持最佳操作条件。3停机阶段逐步降低进料流量，关闭设备，清理废液。4安全操作严格遵守操作规程，做好安全防护。溶液-溶液吸收过程溶解度溶解度是指在一定温度和压力下，溶质在溶剂中达到饱和状态时的浓度。溶液-溶液吸收过程中，溶质需要溶解在吸收液中才能实现吸收。溶解度越高，吸收效率越高。化学反应一些溶液-溶液吸收过程涉及化学反应，例如二氧化碳被氨水吸收时，会发生化学反应生成碳酸氢铵，从而提高吸收效率。混合溶液-溶液吸收过程需要充分混合吸收液和气体，以确保溶质能够充分接触吸收液，从而实现高效吸收。温度温度会影响溶解度和化学反应速率，从而影响吸收效率。一般来说，温度越高，溶解度越低，但化学反应速率越快。溶液-溶液吸收设备1吸收塔溶液-溶液吸收过程通常在吸收塔中进行。吸收塔可以是填料塔、喷淋塔或板式塔。2混合器为了促进溶质的快速吸收，需要在吸收塔之前设置混合器，以确保吸收液与气体充分混合。3泵为了将吸收液循环到吸收塔中，需要使用泵，以维持稳定的液流速。4再生装置吸收液吸收一定量的溶质后，需要进行再生处理，以去除溶质并恢复吸收能力。溶液-溶液吸收设计计算1物料平衡首先要进行物料平衡计算，确定进料、出料和吸收剂的流量以及组分。2传质速率根据传质理论，计算传质速率，确定吸收塔的有效面积和高度。3塔径计算根据气速和液速，确定塔的直径，并选择合适的填料类型和填充高度。溶液-溶液吸收效率指标数值吸收率90%以上传质效率85%以上能量效率75%以上溶液-溶液吸收效率取决于多种因素，包括溶剂选择、操作条件和设备设计。溶液-溶液吸收操作工艺1工艺参数控制确保操作条件稳定2物料平衡调节优化进料和出料量3吸收剂选择根据目标气体特性4设备维护保证设备正常运转溶液-溶液吸收操作工艺关键在于确保稳定操作条件，包括温度、压力、吸收剂浓度等。通过调节进料和出料量，可以优化吸收效率。吸收过程选择原则物料特性吸收剂与被吸收组分的物理化学性质，如溶解度、挥发度、反应速率等，直接影响吸收效率。操作条件温度、压力、气液比等操作参数会影响吸收效率，需要根据实际情况进行选择。经济因素吸收剂成本、设备投资、运行费用等经济因素需要综合考虑，选择性价比高的方案。环保要求考虑吸收过程中产生的废液、废气等对环境的影响，选择环保友好的工艺和设备。吸收工艺选型填料塔填料塔广泛应用于气体吸收，处理量大，操作压力低，能耗低。喷淋塔喷淋塔结构简单，易于操作，适用于处理气体量较小，浓度较高的气体。板式塔板式塔传质效率高，适用于处理高浓度气体，但结构复杂，造价较高。溶液-溶液吸收溶液-溶液吸收适用于处理含有可溶性物质的气体，可获得更高纯度的产物，但设备复杂，工艺要求严格。吸收工艺故障分析进料浓度变化吸收塔进料中目标组分浓度波动会导致吸收效率下降。吸收剂流量变化吸收剂流量不足会降低吸收效率，流量过高则可能导致吸收塔液泛。吸收塔温度变化吸收塔温度升高会降低吸收效率，温度过低则可能导致吸收剂结冰。填料堵塞填料长期使用可能发生堵塞，导致气液接触面积减少，吸收效率下降。吸收工艺优化提高吸收效率合理选择吸收剂，提高吸收剂浓度，优化操作条件，如温度、压力等。降低能耗优化吸收塔结构，减少气体阻力，降低能耗，选择高效吸收设备，减少设备投资。减少污染物排放提高吸收效率，减少废气排放，采取措施减少吸收过程中的污染物排放。吸收工艺发展趋势11.效