第八节 气体吸收.ppt

《化 工 原 理》 下 册 第八章 气体吸收 8.1 概述 8.2 气液相平衡 8.3 扩散和单相传质 8.4 相际传质 8.5 低含量气体吸收(本章重点) 8.6 高含量气体吸收 8.7 化学吸收 8.1概述 8．1．1化工生产中的传质过程 传质分离过程：利用物系中不同组分的物理性质或化学性质的差异来造成一个两相物系，使其中某一组分或某些组分从一相转移到另一相，达到分离的目的，这一过程称为传质分离过程。 以传质分离过程为特征的基本单元操作在化工生产中很多，如： 8．1．1化工生产中的传质过程 （1）气体吸收 选择一定的溶剂（外界引入第二相）造成两相，以分离气体混合物。如用水作溶剂来吸收混合在空气中的氨，它是利用氨和空气在水中溶解度的差异，进行分离。 （2）液体蒸馏 对于液体混合物，通过改变状态，如加热气化，使混合物造成两相，它是利用不同组分挥发性的差异，进行分离。 （3）固体干燥 对含一定湿分（水或其它溶剂）的固体提供一定的热量，使溶剂汽化，利用湿分压差，使湿分从固体表面或内部转移到气相，从而使含湿固体物料得以干燥。 8．1．1化工生产中的传质过程 （4）液-液萃取 向液体混合物中加入某种溶剂，利用液体中各组分在溶剂中溶解度的差异分离液体混合物，在其分离过程中，溶质由一液相转移到另一液相。 （5）结晶 对混合物（蒸汽、溶液或熔融物）采用降温或浓缩的方法使其达到过饱和状态，析出溶质，得到固体产品。 （6）吸附 利用多孔固体颗粒选择性地吸附混合物（液体或气体）中的一个组分或几个组分，从而使混合物得以分离。其逆过程为脱附过程。 （7）膜分离 利用固体膜对混合物中各组分的选择性渗透从而分离各个组分。 8．1．2气体吸收过程 吸收过程：利用混合气中各组分在溶剂中溶解度差异而使气体混合物中各组分分离的单元操作称为吸收过程。 吸收设备 8．1．2气体吸收过程 溶质：混合气体中，能够显著溶解的组分称为溶质或吸收质，以A表示； 惰性组分：不被溶解的组分称为惰性组分（惰气）或载体，以B表示； 吸收剂：吸收操作中所用的溶剂称为吸收剂或溶剂，以S表示； 吸收液：吸收操作中所得到的溶液称为吸收液或溶液，其主要成份为溶质A和溶剂S； 吸收尾气：吸收后排出的气体称为吸收尾气，其主要成份是惰性气体B及残余的溶质A。 8．1．2气体吸收过程 吸收流程 8．1．3吸收操作必须解决的问题 ①选择合适的溶剂，使能选择性地溶解某个（或某些）被分离组分； ②提供适当的传质设备（多为填料塔，也有板式塔）以实现气液两相的接触，使被分离组分得以从气相转移到液相（吸收）或气相(解吸)； ③溶剂的再生，即脱除溶解于其中的被分离组分以便循环使用。 一个完整的吸收分离过程一般包括吸收和溶剂再生（如解吸）两个组成部分。 8．1．4气体吸收过程的应用 （1）制造成品：生产三酸 (盐酸，硝酸，硫酸) 肥料：碳酸氢铵 8．1．4气体吸收过程的应用 （3）环境保护（废气处理——当今最热门的课题） 染料厂：臭皮蛋味 HBr 钢铁厂：红烟 SO2 化肥厂：黄烟 NO2 （4）回收有用物质：焦化厂焦炉煤气中苯的回收 注意：实际过程往往同时兼有净化与回收双重目的。 8．1．5吸收操作的依据 结论：若各组分在吸收剂中的溶解度差异越大，吸收的选择性越好。 8．1．5吸收操作的依据 8．1．6吸收剂的选用 吸收剂性能往往是决定吸收效果的关键。 在选择吸收剂时，应从以下几方面考虑： （1）溶解度 溶剂应对被分离组分（溶质）有较大的溶解度，或者说在一定的温度与浓度下，溶质的平衡分压要低； （2） 选择性 溶剂对混合气体中其他组分的溶解度要小，即溶剂应具备较高的选择性； （3） 溶解度对操作条件的敏感性 溶质在溶剂中的溶解度应对温度的变化比较敏感； 8．1．6吸收剂的选用 （4）挥发度 溶剂的蒸汽压要低，不易挥发； （5）化学稳定性 溶剂应有较好的化学稳定性，以免使用过程中发生变质； （6）粘性 溶剂应有较低的粘度，不易产生泡沫，以实现吸收塔内良好的气液接触和塔顶的气液分离； （7）腐蚀性 吸收剂腐蚀性应尽可能小，以减少设备费和维修费； （8）其它 溶剂应尽可能满足价廉、易的、无毒、不易燃烧等经济和安全条件。 实际上很难找到一个理想的溶剂能够满足上述所有要求，应对可供选择的溶剂做全面的评价，以便作出经济、合理的选择。 8．1．7吸收操作的经济性 吸收总费用＝设备(塔、换热器等)折旧费＋操作费(占比重大) 操作费用主要包括： ①气、液两相流经吸收设备的能量消耗； ②溶剂的挥发损失和变质损失； ③溶剂的再生费用，即解吸操作费用。 8．1．8吸收过程的分类 （1）物理吸收和化学吸收 物理吸收：在吸收过程中溶质与溶剂