第四章吸收 解吸ppt课件.ppt
第四章 吸收和解吸过程,4.1 吸收过程特点与流程4.2 多组分吸收和解吸过程分析 4.3 多组分吸收和解吸的简捷计 算法,返回,4.1吸收过程特点与流程一、工业生产中的吸收过程 净化和精制气体 为除去原料气中所含的杂质，吸收是最常用的方法。如用乙醇胺液脱出石油裂解气或天然气中的硫化氢，乙烯直接氧化制环氧乙烷生产中原料气的脱硫、脱卤化物，合成甲烷工业中的脱硫、脱CO，二氯乙烷生产过程中用水去除氯化氢等。 分离气体混合物 制备溶液或中间产品,分离气体混合物 用以得到目的产物或回收其中一些组分，如石油裂解气的油吸收，将C以上的组分与甲烷、氢分开；用N甲基吡咯烷酮作溶剂，将天然气部分氧化所得裂解气中的乙炔分离出来；焦炉气的油吸收以回收苯以及乙烯直接氧化制环氧乙烷生产中用吸收法分离反应气体中的环氧乙烷等。,制备溶液或中间产品 将气体中需用的组分以指定的溶剂吸收出来，成为液态的产品或半成品，如用水吸收氯化氢气体制成盐酸；在甲醇蒸汽氧化后用水吸收甲醛蒸汽制甲醛溶液；用水吸收丙烯腈作为中间产物等,废气治理 很多工业废气中含SOX、NOX（主要是SO2及NO），汞蒸汽等有害成分，虽然浓度一般很低，但对人体和环境的危害甚大，而必须进行治理，这类环境保护问题在我国已愈来愈受重视。选择适当的工艺和溶剂进行吸收，是废气处理中应用较广的方法。,二、吸收过程特点,吸收目的产物的同时也吸收了其他组分 多组分吸收 端点条件：,吸收塔的特点：,复杂塔T、X顶、釜预分配难吸收剂组成与解吸有关,物系 平衡态： 汽相: 组分沸点差大，有些组分接近于临界点 非理想气体 液相: 吸收剂量大 稀溶液 平衡关系表达式：,流量 L从上向下；V从下向上 不恒定每板温度Tn 由于溶解热大，Tn与溶解吸收量有关，难预测，不能用泡、露点方法计算Tn，要用热量衡算求Tn。平衡数据、溶解热数据、动力学数据等研究的不充分。逆过程为解吸。,三、分类,物理吸收 无化学反应。进行了大量研究化学吸收 1.可逆反应的化学吸收过程 难点；汽液平衡，化学反应速率 2.不可逆反应的化学吸收过程 难点：连串反应、不是瞬时完成的 反应。,多组分吸收不同塔段的吸收情况：,（1） 难溶组分（即轻组分）通常只在靠近塔顶的几级被吸收而在其余级上变化很小；,（2）易溶组分（即重组分）主要在塔底附近若干级上被吸收；,（3）关键组分在全塔范围内被吸收。,注意上面轻重组分与精馏中定义的差异。,本章目录,用一般精馏塔解吸的流程,本章目录,四、流程（区别在于解吸）,用再沸器的蒸出塔的吸收流程,本章目录,用蒸汽或惰性气体的解吸塔,吸收蒸出塔：,适用于关键组分为重组分（易溶组分）的场合。,当吸收尾气中某些组分在吸收剂中有一定的溶解度，为保证关键组分的纯度采用吸收蒸出塔，即将吸收塔与精馏塔的提馏段组合在一起，原料气从塔中部进入，进料口上面为吸收段，下部为蒸出段，当吸收液（含有关键组分和其它组分的溶质）与塔釜再沸器蒸发上来的温度较高的蒸汽相接触，使其它组分从吸收液中蒸出，塔釜的吸收液部分从再沸器中加热蒸发以提供蒸出段必须的热量，大部分则进入蒸出塔内部使易溶组分与吸收剂分离开，吸收剂经冷却后再送入吸收塔循环使用。,多组分吸收和解吸过程分析一、设计变量数和关键组分,吸收塔Nx：吸收剂 C+ 2原料气 C+2压力等级数 N 和 C+C+4+NNa：串级单元数 1,解吸塔Nx：解吸剂 C+ 2吸收液 C+2压力等级数 N 和 C+C+4+NNa：串级单元数 1,Na的指定： 操作型计算：指定 N 设计型计算：指定 一个关键组分分离要求,1）原理不同。 吸收是根据各组分溶解度不同进行分离的。 精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分离。2）塔式不同。 精馏有简单塔和复杂塔。 最简单的吸收为精馏中的复杂精馏，即两股进料，两股出料 3）传质形式不同 精馏过程：双相传质过程 吸收过程：单相传质过程 不能视为恒摩尔流,吸收和精馏的对比 ：,本章目录,三、吸收塔内组分分布 图44 c、d分布曲线： 从物系挥发度看 C1、C2最大，进塔几乎不被吸收，塔顶稍有变化。 C5、C4最小，进塔立即吸收，上部几乎不变。 C3适中 ，上段吸收快，在塔某板出现最大值。,一般情况： 1. 不同组分在不同段吸收程度不同 2. 难溶组分（LNK），一般只在靠近塔顶几级被吸收，其他级吸收较小； 易溶组分（HNK），一般只在靠近塔釜几级被吸收。 3. 关键组分在全塔范围内被吸收。,四、溶解热 取决于 与 的相对大小1. 如果在塔顶 明显大于 上升气体热量传给吸收剂，吸收放出热量全部由 带走，尾气出口温度与进塔吸收剂温度相近，在塔釜温度分布出现极大值。2. 明显大于 下降液体热量传给上升气体，吸收放出热量大部分由 带走，吸收液在下降中被气体冷却，接近于原料气入口温度条件下出塔。 与 相近，热效应明显 出塔气体与吸收液温度超过入口，热量分配取决于不同位置因吸收而放热情况。,M,L,另：1. 若吸收剂挥发性明显，在塔釜几块板上部分汽化，使该汽化的吸收剂与进料气中吸收剂的含量趋于平衡。 于是有一个相反作用： 吸收放出热量加热液体吸收剂汽化冷却液体 塔中部出现温度极大值2. 溶解热的影响 溶解热大，温度变化大，对吸收率影响大 a、温度升高，相平衡常数大，吸收推动力小。 b、由于吸收过程要放热，使汽液温差大，除发生传热过程外，还有传质过程发生。 复杂性大,返回,多组分吸收和解吸的简捷计算法,一、吸收因子法 1.吸收因子和解吸因子 吸收过程定义： A=L/KV i组分的吸收因子或因素（省i） a、无因次数群； b、L/V ，K A ，有利于吸收； c、分离要求一定：A ，N N一定： A ，吸收程度 A的大小说明 吸收难易。 解吸过程定义： S=KV/L=1/A i组分的解吸因子或因素,用A、S表示平衡关系：,2.HortonFrankli 方程 （哈顿富兰克林）,n 板物料衡算：,用上式表示各组分在各板汽相量；,依次类推；n=N时,(4-22),讨论上式：1. 计算吸收率的普遍式；2. 式中K= f（T、P、组成），而组成不知。 计算难3. 采用如下简化形式作简捷计算。,1.平均吸收因子法,(4-24),解（424）式,若吸收剂中不含进料组分,例4-4,计算：,解：查P=1.013MPa，t=38时Ki,3. 求塔板数N:,其它组分吸收率的确定,3、计算步骤总结,已知：,求：,确定关键组分的吸收率,由,求 N,1）由,确定,2）,3）由,查图或用公式计算N,其它组分吸收率的确定,平均吸收因子法适用条件：,1）溶液为理想溶液2）全塔温度变化不大3）气相和液相流率变化不大。,2. 平均有效因子法,Edmister指出：吸收主要发生在1、N二块板上，可将N板吸收作为2板吸收计算。,平均有效因子法计算步骤：A、用平均吸收因子法估计B、假设尾气温度(T1)全塔热量衡算确定吸收液温度(TN)C、估计 、 ，Edmister建议用下式预测D、计算E、用(386),(387)计算有效吸收因子F、确定吸收率G、作组分物料衡算，计算尾气和出口吸收液组成( )H、校核全部假设,二、解吸因子法,特点； 与吸收相反，塔板自最底开始计,模型塔： 图 (4-9),SN-第N块板上解吸因子，SN=KNVN/LN,
