资源简介

(共40张PPT)
模块六 吸收技术
01
任务一 认识吸收装置
02
任务二 确定吸收操作条件
03
任务三 选择与设计吸收装置
04
任务四 操作吸收装置
05
任务五 综合案例
06
总结与归纳
工业中的应用04任务四 操作吸收装置吸收操作是在吸收塔内，利用向气体混合物系统加入液体（吸收剂），使均相的气体混合物变成气液非均相物系，气体混合物中的溶质被吸收剂吸收，完成混合物中的溶质与惰性组分的分离，达到气体混合物分离的目的。吸收操作规程制定时，须充分体现操作的安全性、经济性及操作可实施性等。04任务四 操作吸收装置子任务1认识吸收操作规程岗位操作规程一般包括：岗位任务、职责范围、工作原理、工艺流程及工艺指标、开停车操作步骤、操作要点及注意事项、常见事故产生原因分析及处理方案等。04任务四 操作吸收装置装置操作规程的编写应遵循的原则：①规程必须以工程设计和生产实践为依据，确保技术指标、技术要求、操作方法的科学合理。②规程必须总结长期生产实践的操作经验，保证同一操作的统一性，成为人人严格遵守的操作行为指南，有利于生产安全。 ③规程必须保证操作步骤的完整、细致、准确、量化，有利于装置和设备的可靠运行。 04任务四 操作吸收装置④规程必须在满足安全环保要求的前提下，将优化操作、节能降耗、降低损耗、提高产品质量有机地结合起来，有利于提高装置生产效率。 ⑤规程必须明确岗位操作人员的职责，做到分工明确、配合密切。 ⑥规程必须在生产实践中及时修订、补充和不断完善，实现从实践到理论的不断提高。04任务四 操作吸收装置一、吸收塔操作中的安全问题吸收塔有板式塔和填料塔之分，结构不同，其操作方法亦有所不同。为提高吸收推动力，吸收多采用逆流操作，即吸收剂由塔顶进入，在重力的作用下通过填料表面，最后在塔底汇集并排出；气体经风机提压后由塔底进入，在压差作用下通过填料，最后在塔顶汇集除沫回收吸收剂并排出。对于填料吸收塔，因塔中有填料的存在，使气液相在塔内的流动阻力增加，特别是气体入口压力的大小，会影响液体能否顺利从塔底排出。04任务四 操作吸收装置塔内充满液体或液体不能顺利从塔底排出。造成的原因有：液体喷淋量过高来不及排出；塔内压差太大，液体下降过慢，排出不畅。液体随气体从塔顶排出进入气路。造成的原因有：气流量过大，将液体夹带从塔顶离开。液体倒灌进入气体输入管路。造成的原因有：气体入口压力不够或气体量过低。吸收塔操作过程中的安全问题04任务四 操作吸收装置二、操作实施的可行性安全经济地操作吸收塔，关键是要依据吸收分离任务（V、Y1）及分离要求（Y2），在已确定吸收剂、吸收操作温度及操作压力下，合理选用的液气比（即适宜的液气比），即适宜的喷淋密度，完成混合气体的分离。适宜的液气比，需要依据分离物系的性质、吸收分离任务（V、Y1）及分离要求（Y2），通过计算得出最小液气比，再结合操作装置的经济因素，分析出适宜的液气比，并经实践检验。04任务四 操作吸收装置三、吸收操作的原则规程岗位操作规程一般包括：岗位任务、职责范围、工作原理、工艺流程及工艺指标、开停车操作步骤、操作要点及注意事项、常见事故产生原因分析及处理方案等。吸收操作的原则规程同样包含上述内容，具体内容应随分离对象、分离任务及分离要求不同而有所区别，但原则规程是相同的。04任务四 操作吸收装置04任务四 操作吸收装置04任务四 操作吸收装置四、吸收塔操作指标的控制吸收是气、液两相之间的传质过程，影响吸收操作的主要因素有操作温度、操作压力及混合气体流量(V)、吸收剂用量（喷淋量L）和吸收液入塔浓度（X2）等。04任务四 操作吸收装置1.吸收操作温度吸收温度对塔的吸收率影响很大。吸收温度降低，气体溶质在液体中的溶解度增大，溶解度系数增大。04任务四 操作吸收装置对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力将减小，结果使吸收效果增加，Y2降低，传质推动力增大；对气膜控制的吸收过程，降低操作温度，但传质推动力增加，吸收效果同样增加。故吸收操作温度的降低，改变了吸收相平衡关系（即改变了相平衡常数），对过程阻力及过程推动力都产生了影响，使吸收效果变好，溶质回收率增加。具体调控的方案最直接的有：降低吸收剂入塔温度或增大吸收剂的喷淋量、降低混合气体入塔温度等。04任务四 操作吸收装置2.吸收操作压力提高吸收操作压力，可以提高混合气体中溶质组分的分压，即增加吸收推动力，有利于气体溶质的溶解吸收。但压力过高，操作难度和操作费用增加，所以吸收不是特别需要（如吸收后的气体进入高压系统）时，通常采用常压吸收。04任务四 操作吸收装置3.气体流量VS混合气体流量及入塔气体组成Y1在稳态吸收操作中，理论上是一定值（分离任务），是不可随意调节的。但对特定的塔设备及填料而言，若其他操作条件发生改变，其VS在一定范围内是可以调节的。04任务四 操作吸收装置当VS不大时，液体做层流流动，流体流动阻力小，吸收速率很低；当气速增大到湍流流动时，气膜变薄，气膜阻力减小，吸收速率增加；当气速增加到接近泛点气速时，液体不能顺畅向下流动，造成雾沫夹带，甚至造成液泛现象。所以稳定操作气速，是实现吸收高效、平稳操作的可靠保证。04任务四 操作吸收装置对于易溶气体的吸收，传质阻力主要集中在气膜一侧，VS的大小及湍流状态对传质阻力影响较大，在保证平稳操作的同时，尽可能采用高气速操作；对于难溶气体的吸收，传质阻力主要集中在液膜一侧，此时VS的大小及湍流状态虽然仍可改变气膜一侧的阻力，但是对总阻力的影响很小，若要提高传质速率，需减小液膜阻力，如采用新型填料。04任务四 操作吸收装置4.吸收剂的用量L改变吸收剂用量是吸收操作最常用也是吸收操作最可行的调控方案。当气体流量一定时，增大吸收剂的用量，吸收速率增大，溶质被吸收的量增加，气体出口浓度降低，回收率增大。当液相阻力较小时，增加吸收剂用量，传质总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质推动力的增加而引起的，此时吸收过程的调节主要靠改变传质推动力；当液相阻力较大时，增加吸收剂用量，传质系数大幅增加，传质速率增大，溶质吸收量增大。实际生产过程中，多采用调节塔顶喷淋量达到调控塔顶气体出口组成的目的。04任务四 操作吸收装置5.吸收液入塔组成X2当吸收任务（V、Y1）及分离要求Y2一定时，当吸收液入口浓度X2增加，依据V（Y-Y2）=L（X-X2），要想完成吸收任务，只能增加吸收液的喷淋量，否则气体出口浓度降低。而使吸收液入塔浓度增加主要是吸收液解吸不完全，使其循环使用时X2较大，此时要想降低X2，只能从吸收液的解吸过程着手进行调节（如增加解吸温度或降低解吸压力，以利于溶质从吸收液中解吸出来）。04任务四 操作吸收装置子任务2学会吸收操作的开停车吸收操作开车的原则步骤充压、建立吸收液的循环；通入待分离的混合气体；调整各参数至指定值。吸收操作开车的原则步骤进气减量、停进气、泄液、泄压。吸收操作是在吸收塔内气液充分接触，吸收质由气相进入液相，而惰性组分仍保留在气相，达到吸收质与惰性组分的分离。04任务四 操作吸收装置吸收冷态开车操作：第一步充压，保证吸收操作在一定压力下进行，并保证流体的输送；第二步向吸收塔引入要求量的吸收剂（液相），以保证通入气体后不致于造成干塔或淹塔，以及带走一定量的热能，并建立良好的液体循环；第三步通入具有一定压力待分离的混合气体，逐渐增大通入至要求的量；第四步调节各工艺参数（如温度、液体喷淋量、液位及分离要求）至操作规程中指标值。04任务四 操作吸收装置吸收正常停车操作：第一步减少混合气体通入量，以保证气体的分离要求；第二步停止通混合气体；第三步停止喷淋液体；第四步排出系统液体的同时，缓慢泄压，直至液体排空，系统表压为零。04任务四 操作吸收装置子任务2处理吸收操作故障吸收操作常见故障有液泛、淹塔或气体无法通过填料层。另外还有就是吸收操作仍能正常进行，但是其尾气中杂质含量高或操作过程中，温度、压力发生改变使其不能满足分离任务。04任务四 操作吸收装置一、填料塔内气液两相存在状态1.填料上气液两相接触状态工业上用于气体混合物分离的设备大多采用填料塔。填料是为了满足塔内气液两相充分接触传质，液体从塔上部进入，通过塔顶液体分布装置均匀喷洒在填料上层表面，并形成液膜，靠重力作用自上而下流动，最后从塔顶排出；气体则从塔底进入，经气体分布装置、填料支撑装置后进入填料层，在压差的作用自下而上，经全塔填料间隙，最后从塔顶排出。气液两相分别从塔顶、塔底进入的操作为逆流操作，此时可获得较大的吸收推动力，能有效提高吸收传质速率，且能减小吸收剂的用量，故在工业生产中，吸收塔多采用逆流操作。04任务四 操作吸收装置塔内气体在填料间隙所形成的曲折通道中流过，可以保证高程度的湍流；液体在不规则的填料表面上流动，由填料与填料间的接触点从一个填料流动到另一个填料，亦达到了液体湍动的要求。但液体在填料层内向下流动过程中，因靠近塔壁处空隙大，流动阻力小，液体有靠近塔壁流动的倾向，即壁流。壁流会导致填料层内气液分布不均，使传质效果下降，所以当填料层较高时，需分段布置，且段间设置液体再分布器，将流至塔壁处的液体收集后重新分布至填料表面。填料塔内气液传质是在填料表面进行的，故填料的性能很重要，必须保证液体在填料表面充分润湿，即液膜的均匀形成，且气液两相连续接触，组成沿塔高发生连续变化。04任务四 操作吸收装置2.填料层的持液量填料层的持液量即是单位体积填料所持有的液体体积（m3液体/m3填料）。填料的总持液量包括静持液量和动持液量。静持液量是指在充分润湿的填料层中，气液两相不进料，且填料层中不再有液体流下时，填料层中的液体量。动持液量是指填料塔停止气液两相进料后，经足够长时间排出的液体量。04任务四 操作吸收装置持液量与填料类型、填料规格、液体性质、气液负荷等有关。持液量太大，气体流通截面减少，气体通过填料层的压力降增加，则生产能力降低；持液量太小，操作不稳定，进一步影响分离效果。正常的持液量是能提供较大的气液传质面积且稳定操作时的持液量。04任务四 操作吸收装置3.气体通过填料层的压降在逆流操作的填料塔中，液体借助重力作用自上而下流过填料层，并在填料表面形成均匀的液膜，气体借助压差的作用自下而上通过填料时，会受到来自液膜与填料的阻碍作用，即填料层的压降。实践证明，填料层的压降与液体的喷淋量及空塔气速[单位塔截面上流过的气体的体积流量，m3/（s·m2）]有关，在一定的空塔气速下，液体喷淋量越大，压降就越大；在一定的液体喷淋量下，空塔气速越大，压降也越大。04任务四 操作吸收装置（1）恒持液区。当气速低于A点对应气速时，液膜受气体流动的曳力很小，液体在填料层内向下流动几乎与气速无关。在恒定的喷淋量下，填料表面上覆盖的液膜厚度基本不变，因而填料的持液量[一定操作条件下，单位填料体积内所积存的液体体积（m3液体/m3填料）]不变，此区域即为恒持液区。此区域lgΔp-lgΔu关系为一直线，斜率约为1.8～2，位于干填料压降线的左下侧。04任务四 操作吸收装置（2）载液区。当气速超过A点对应的气速时，下降液膜受到向上移动的气流的曳力较大，于是开始阻止液体向下流动，使液膜增厚，填料的持液量开始随气速增加而增大，此现象为拦液现象，开始出现拦液现象的气速称为载点气速。气速超过载点气速后lgΔp-lgΔu关系斜率大于2。04任务四 操作吸收装置（3）液泛区。当气速继续增加达到B点所对应的气速时，由于液体不能顺利通过，使填料层的持液量不断增加，最终填料层几乎充满了液体，此时气速增加很小就会引起压降急剧升高，以致出现液泛现象，出现液泛时的气速称为泛点气速。从载点到泛点间的区域，称为为载液区；泛点以上的区域为液泛区。液泛区的lgΔp-lgΔu关系斜率可达10以上。04任务四 操作吸收装置4.液泛当操作气速超过泛点气速（uf）时，持液量的持续增加致使液相由分散相变成连续相，液体充满填料层的空隙；而气相则由连续相变为分散相，气体只能以气泡的形式通过液层。此时气流出现脉动，液体被气流大量带出塔顶，造成操作极不稳定，甚至被破坏，这种现象称为液泛。04任务四 操作吸收装置实践证明，当气速达到介于载点气速和泛点气速之间时，气、液相的湍动加剧，二者接触良好，传质效果大大提高。泛点气速是填料塔操作的最大气速，适宜气速通常依据泛点气速来确定，一般地u=(0.6-0.8)uf，正确求解uf对填料塔的设计和操作都非常重要。影响泛点气速的因素虽然很多，但最重要的主要是填料的特性、流体的物性及操作的液气比等。人们通过大量实验数据，分析得到一些关联式或关联图来获得uf，以此作为设计和操作的依据。04任务四 操作吸收装置04任务四 操作吸收装置二、常见故障分析填料吸收塔常见操作故障有：液泛、壁流、沟流、停电、停水、泵坏、阀卡、吸收塔底排出液浓度过高、尾气中吸收质超标等，生产中若出现上述问题，需及时发现，确定事故原因并及时排除。04任务四 操作吸收装置04任务四 操作吸收装置

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