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(共22张PPT)
《化工单元操作》
任务三 获取吸收知识（3）
项目八 吸收
五、其他吸收与解吸
1、化学吸收
①化学吸收的特点
溶质的组成沿扩散途径的变化情况不仅与其自身的扩散速率有关，而且与液相中活泼组分的反相扩散速率、化学反应速率以及反应物的扩散速率有关。
②化学吸收速率加快的原因
◆反应消耗了进入液相中的吸收质，使吸收质的有效溶解度显著增加而平衡分压降低，从而增大了吸收过程的推动力。 ◆由于部分溶质在液膜内扩散途中就因化学反应而消耗，使过程阻力减少，吸收系数增大。
2、多组分吸收
①定义：气体混合物中,若有两个以上的组份被吸收剂吸收,称为多组份吸收。
②多组份吸收的特点：
组份间相互影响,相平衡关系较为复杂，传递性质复杂；各组份在液相的溶解度关系均符合亨利定律，则 操作线方程数目与气体中的组份数相同，各组份的操作线方程具有相同的斜率。
关键组分：在多组分吸收操作中具有关键意义的，因而必须保证其吸收率达到预期要求的组分。
4、高浓度气体吸收
①气液两相的摩尔流量沿塔高有较大的变化。
②吸收过程有显著的热效应。
③吸收系数不是常数。
3、非等温吸收
当吸收过程伴有明显的热效应时，此吸收过程称非等温吸收过程。实际上，吸收过程中由于气体的溶解，会产生溶解热；若发生化学反应时，还会放出反应热。如气体的溶解度变小，吸收推动力变小。因而非等温吸收比等温吸收需要更大的液气比，或较高的填料层。所以应尽量控制过程在近似等温的条件下进行。
5、解吸
解吸是使溶质从溶液中脱除的过程，是吸收的逆过程。其目的为： （1）溶剂再生；（2）得到溶质。吸收和解吸构成了一个完整的流程。
常用的解吸方法有：
① 加热解吸
② 减压解吸 操作压力降低可使气相中溶质的分压相应地降低，溶质从吸收液中释放出来。
③ 从惰性气体中解吸 将溶液加热后送至解吸塔顶使之与塔底部通入的惰性气体（或水蒸汽）进行逆流接触，由于入塔惰性气体中溶质的分压为零，溶质从液相转入气相。
④ 采用精馏方法
任务四 填料吸收塔的操作
在实际工业生产中，吸收塔的气体入口条件（浓度和流量）往往是由上工序决定的。因此，吸收操作时能够调节的手段是改变吸收剂的入口条件，即温度、流量、组成三个要素。
一、实际生产中的吸收操作流程
★逆流优于并流
在两相进、出口组成相同的情况下，逆流时的平均推动力必大于并流。
逆流操作可提高吸收效率和降低吸收剂耗用量。
1、部分吸收剂再循环的吸收流程
2、多塔串联吸收流程
3、吸收-解吸联合流程
二、 吸收操作的影响因素
1. 压力
增加吸收系统的压力，即增大了吸收质的分压，能提高吸收推动力，对吸收有利。但过高地增大系统压力，会使动力消耗增大，同时设备强度要求也提高，因而使设备的投资和操作费用加大。
常压下进行。
2、温度
①塔外部的冷却器
吸收液由塔中间抽出经外冷却器冷却后再送回塔内；塔底部分吸收液经外冷却器冷却后再送回塔内。
②塔内部的冷却器
填料塔冷却器设在两层填料之间、板式塔则直接安装于塔板上。
塔外部的冷却器
塔内部的冷却器
[补充例题]某常压操作填料塔用清水吸收焦炉气中的NH3，塔径为1.4m，填料层高7.5m。已知进塔混合气中NH3的浓度y1=0.0132，混合气体的处理量为5000标准m3/h，要求夏季时NH3的回收率不低于95%，吸收剂用量为最小用的1.5倍，当地夏季平均水温为30 ℃ ，冬季为10 ℃ ，NH3-水体系平衡关系为：30℃时，Y*=1.2X，10 ℃时，Y*=0.5X。已测得此塔的Ky.a=220kmol/m3.h。
试求：①按30 ℃水温设计时的实际用水量，kg/h；
②冬季操作，若维持其他操作条件不变，NH3的回收率为多少？
③冬季操作，若仍保持95%的回收率，操作上应采取什么措施？
解： ①按30℃水温设计时的用水量
②冬季操作时的回收率
实际生产中，填料塔的大小，填料层高并未因季节而变。题意又告之，其他操作条件也未变，故Z、HOG均为定值，NOG也应为定值。
③冬季操作仍维持回收率为95%，操作上可采取的措施:
a．减少吸收剂的喷淋量
b．若维持吸收剂喷淋量不变，则可加大混合气的处理量V
c．由于冬季温度下，相平衡常数m减少，操作线与平衡线距离增加，推动力增加，所需NOG减少。因此，从理论上讲还可通过降低填料层高度来保持冬季回收率仍为95%。但这不属于操作措施。
3、吸收剂的进口浓度
降低入塔吸收剂中溶质的浓度，可以增加吸收的推动力。因此，对有吸收剂再循环的吸收操作来说，吸收液在解吸塔中的解吸应尽可能完全。
（1）在吸收-解吸联合操作过程中，吸收剂进口浓度的选择是一个经济上的最优化问题。若所选择的吸收剂进口浓度过高，将使吸收过程的推动力减小，所需的吸收塔高度增加。当选择的吸收剂进口浓度过低时，对解吸的要求提高，解吸费用增加，只有通过多方案的计算和比较才能确定最佳值。
（2）除上述经济方面的考虑外，还存在一个技术上允许的吸收剂最高进口浓度问题，因为当吸收剂进口浓度超过某一限度时，吸收操作将不可能达到规定的分离要求。
4、液气比
当Y1、Y2、X2一定时，液气比增大，将使X1减小，过程的平均推动力增大，从而可使所需的塔高降低，但解吸所需的再生费用将大大增加。反之，液气比减少，再生费用减少，但塔高增加。
另外，吸收剂的最小用量也受技术上的限制。设计者只有通过多方案的比较，才能确定最经济的液气比。然而，设计时人们往往是先根据分离要求计算最小液气比，然后乘以某一经验的倍数以作为设计的操作液气比。
液气比的调节、控制主要应考虑如下几个方面的问题：
⑴为确保填料层的充分润湿，喷淋密度不能太小；
⑵最小液气比的限制决定于预定的生产目的和分离要求，并不是说吸收塔不允许在更低的液气比下操作。对于指定的吸收塔而言，在液气比小于原设计的(L/V)min下操作只是不能达到规定的分离要求而已。当放宽分离要求时，最小液气比也可放低；
⑶当入塔的气体条件（V、Y1）发生变化时，为了达到预期的分离要求，操作时应及时调整液体喷淋量；
⑷当吸收与解吸操作联合进行时，吸收剂的入塔条件（L、t、X2）将受解吸操作的影响，在此种联合操作系统中，加大吸收的喷淋量，虽然能增大吸收推动力，但应同进考虑解吸设备的生产能力。
5、强化吸收过程的途径
（1）增大吸收面积
在一定的气液流量下，采用性能较好、比表面积大的高效填料，并采用较好的液体喷淋装置是增加吸收面积的主要措施。
（2）增大吸收推动力
采用逆流、增大液气比、提高操作压力和降低操作温度。
（3）增大吸收系数
吸收系数与气液两相性质、流动状况和填料的性能有关。 气膜控制 、液膜控制 ？
作业
思考题：P253页8

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