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(共19张PPT)
《化工单元操作》
吸收是利用混合气中各组分在液体中的溶解度不同而将气体混合物分离的单元操作.
一、吸收操作过程
项目八 吸收
任务一 了解吸收过程及其应用
名 称
吸收剂或溶剂S ：吸收塔顶喷淋所用的液体；
吸收质或溶质A：混合气体中，能够溶解于液体的组分；
惰性气B：不能溶解的组分；
吸收尾气：吸收塔顶排出的气体，其主要成分是惰性气B，还含有残余的溶质A；
吸收液：吸收塔底引出的溶液，其成分是溶剂S和溶质A。
流程图
二、吸收在化工生产中的应用
① 原料气的净化
② 有用组分的回收
③ 某些产品的制取
④ 废气的治理
三、吸收操作的分类
1. 单组分吸收和多组分吸收
2. 等温吸收和非等温吸收
3. 物理吸收和化学吸收
4. 低浓度吸收和高浓度吸收
本模块只重点讨论低浓度、单组分、等温、物理吸收过程。
四、吸收剂的选择
① 溶解度大② 选择性好 ③ 挥发度低 ④ 再生易 ⑤ 黏性低 ⑥ 其它安全环保、价廉
任务二 认知吸收设备
一、填料塔的构造
1、填料层
提供气液接触的场所。
2、液体（再）分布器
均匀分布液体，以避免发生沟流、壁流现象。
3、支撑板
支撑填料层，使气体均匀分布。
4、除沫器
防止塔顶气体出口处夹带液体。
二、填料的类型
材料：陶瓷、金属、塑料
堆放：整砌、乱堆
环形 （拉西环、鲍尔环、阶梯环）
形状：鞍形 （矩鞍形、弧鞍形）
波纹形（板波纹、网状波纹）
拉西环
鲍尔环
阶梯环
环
板波纹
丝网波纹
鞍形环
槽式液体分布器
三、填料作用及特性
1、填料作用
（1）提供气液接触面；
（2）强化气体湍动，降低气相传质阻力；
（3）更新液膜表面，降低液相传质阻力。
2、填料特性
（1）比表面积 a
单位堆积体积所具有的表面积，[m2/m3]、[1/m]。
（2）空隙率 ε
单位体积填料中所具有的空隙体积 ，[m3/m3]。
（3）干填料因子 Φ 与（湿）填料因子
填料未被液体润湿时的Φ值称为干填料因子，它反映填料的几何特性；填料被液体润湿后，填料表面覆盖了一层液膜，a和ε均发生相应的变化，此时的Φ值称为湿填料因子，它表示填料的流体力学性能。
3、填料的选用
（1）填料用材的选择
当设备操作温度较低时，塑料在长期操作中不出现变形，在此情况下，如果体系对塑料无溶胀，可考虑使用塑料，因其价格低廉、性能良好。塑料填料的操作温度一般不超过100℃，玻璃纤维增强的聚丙烯填料可达120℃左右。除对浓硫酸、浓硝酸等强酸外，塑料有较好的耐腐蚀性，但塑料表面对水溶液的润湿性差。
陶瓷填料一般用于尤其是高温下的腐蚀性介质，但对HF和高温下的H3PO4与碱不能使用。
金属材料一般耐高温，但不耐腐蚀。不锈钢可耐一般的酸碱腐蚀（含Cl-的酸除外），但价格昂贵。
（2） 填料类型的选择
填料类型的选择首先取决于工艺要求，如所需理论级数、生产能力（气量）、容许压降、物料特性（液体粘度、气相和液相中是否有悬浮物或生产过程中的聚合等）等，然后结合填料特性，使所选填料能满足工艺要求，技术经济指标先进，易安装和维修。
由于整砌填料气液分布较均匀，放大效应小，技术指标优于乱堆填料，故近年来规则填料的应用日趋广泛，尤其是对于大型塔和要求压力降低的塔，但装卸清洗较困难。
对于生产能力（塔径）大或分离要求较高，对压力降有限制的塔，选用孔板波纹填料较宜，如用于苯乙烯－乙苯精馏塔、润滑油减压塔等。
对于一些要求持液量较高的吸收体系，一般用乱堆填料。在乱堆填料中，综合技术性能较优越的是金属鞍环填料、阶梯环填料，其次是鲍尔环填料，再次是矩鞍填料。
对于易结垢或易沉淀的物料，通常用大尺寸的栅板（格栅）填料，并在较高气速下操作.
四、填料塔的流体力学性能
L——载点 F——泛点
（一）填料层的持液量
适当的持液量对填料塔操作的稳定性和传质是有益的，但持液量过大，将减少填料层的空隙和气相流通截面，使压降增大，处理能力下降。
（二）填料层的压降
L↑，空隙率ε↓，气体流通通道减小，同一气速下，喷淋密度大，压降大。
2、载液区
L点以上，u大，阻碍液体顺畅下流，持液量 增加，此为拦液现象，出现拦液现象时的气速为载点气速。
1、恒持液量区
持液量：单位体积填料层内持有的液体体积。
L点以下， u小，气液流动几乎与气速无关，持液量不变。
3、液泛区
u↑↑，液体在塔内积累而发生液泛，此时的气速称泛点气速。 斜率急剧增加,使填料塔不能正常操作。
（三）液泛
在泛点气速下，持液量的增多使液相由分散相变为连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时气体呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被大量带出塔顶，此种情况称为淹塔或液泛。
（四）液体喷淋密度和填料表面的润湿
填料塔中气液两相间的传质主要是在填料表面流动的液膜上进行的。
液体喷淋密度是指单位塔截面积上，单位时间内喷淋的液体体积，以U表示，单位为m3/（m2·h）。
最小喷淋密度
实际操作时采用的液体喷淋密度应大于最小喷淋密度。若喷淋密度过小，可采用增大回流比或采用液体再循环的方法加大液体流量，以保证填料表面的充分润湿；也可采用减小塔径予以补偿；对于金属、塑料材质的填料，可采用表面处理方法，改善其表面的润湿性能。
（五）返混
在填料塔内，气液两相的逆流并不呈理想的活塞流状态，而是存在着不同程度的返混。造成返混现象的原因很多，如：填料层内的气液分布不均；气体和液体在填料层内的沟流；液体喷淋密度过大时所造成的气体局部向下运动；塔内气液的湍流脉动使气液微团停留时间不一致等。
返混使得传质平均推动力变小，传质效率降低。
五、填料塔的附件
填料支承装置
液体分布装置
作业
思考题：P253页1、14

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