分离工程第四章吸收与解吸6ppt课件.ppt

第四章第四章 气体吸收与解吸气体吸收与解吸教教教教师师：黄国文：黄国文：黄国文：黄国文 ：：：：13647633015 13647633015 13647633015 13647633015 EmilEmilEmilEmil：：：：hgw1978cqut.eduhgw1978cqut.eduhgw1978cqut.eduhgw1978cqut.edu4.1  概述概述4.2  气液相平衡气液相平衡4.3  吸收和解吸过程吸收和解吸过程4.4  多组分吸收和解吸的简捷计算法多组分吸收和解吸的简捷计算法4.5  化学吸收化学吸收吸收质或溶质吸收质或溶质吸收质或溶质吸收质或溶质(solute)(solute)：混合气体中的溶解组分，以：混合气体中的溶解组分，以：混合气体中的溶解组分，以：混合气体中的溶解组分，以A A表示惰性气体惰性气体惰性气体惰性气体(inert gas)(inert gas)或载体：不溶或难溶组分，以或载体：不溶或难溶组分，以或载体：不溶或难溶组分，以或载体：不溶或难溶组分，以B B表示吸收剂吸收剂吸收剂吸收剂( absorbent)( absorbent)：吸收操作中所用的溶剂，以：吸收操作中所用的溶剂，以：吸收操作中所用的溶剂，以：吸收操作中所用的溶剂，以S S表示。

表示待吸收气待吸收气待吸收气待吸收气(A+B)(A+B)吸收剂吸收剂吸收剂吸收剂(S)(S)吸收尾气吸收尾气吸收尾气吸收尾气(A+B)(A+B)吸收液吸收液吸收液吸收液(A+S)(A+S)吸吸吸吸收收收收塔塔塔塔ØØ 基本概念基本概念基本概念基本概念4.1 概述概述吸收液吸收液吸收液吸收液(absorption liquor)(absorption liquor)：吸收操作后得到的溶：吸收操作后得到的溶：吸收操作后得到的溶：吸收操作后得到的溶液，主要成分为溶剂液，主要成分为溶剂液，主要成分为溶剂液，主要成分为溶剂S S和溶质和溶质和溶质和溶质A A吸收尾气吸收尾气吸收尾气吸收尾气(dilute gas)(dilute gas)：吸收后排出的气体，主要：吸收后排出的气体，主要：吸收后排出的气体，主要：吸收后排出的气体，主要成分为惰性气体成分为惰性气体成分为惰性气体成分为惰性气体B B和少量的溶质和少量的溶质和少量的溶质和少量的溶质A A解吸或脱吸解吸或脱吸解吸或脱吸解吸或脱吸(desorption)(desorption)：与吸收相反的过程，：与吸收相反的过程，：与吸收相反的过程，：与吸收相反的过程，即溶质从液相中分离而转移到气相的过程。

即溶质从液相中分离而转移到气相的过程即溶质从液相中分离而转移到气相的过程即溶质从液相中分离而转移到气相的过程   吸吸吸吸收收收收分分分分离离离离操操操操作作作作：：：：利利利利用用用用混混混混合合合合气气气气体体体体中中中中各各各各组组组组分分分分(component)(component)在在在在液液液液体体体体中中中中溶溶溶溶解解解解度度度度(solubility)(solubility)差差差差异异异异或或或或化化化化学学学学反反反反应应应应，，，，使使使使某某某某些些些些易易易易溶溶溶溶组组组组分分分分进进进进入入入入液液液液相相相相形形形形成成成成溶溶溶溶液液液液(solution)(solution)，，，，不不不不溶溶溶溶或或或或难难难难溶溶溶溶组组组组分分分分留留留留在在在在气气气气相相相相(gas (gas phase)phase)，，，，实实实实现现现现混混混混合合合合气气气气体体体体的的的的分离气气气气体体体体吸吸吸吸收收收收是是是是混混混混合合合合气气气气体体体体中中中中某某某某些些些些组组分分分分在在在在气气气气液液液液相相相相界界界界面面面面上上上上溶溶溶溶解解解解、、、、以以以以气气气气相相相相和和和和液液液液相相相相内内内内平平平平衡衡衡衡蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽压压差差差差为为推推推推动动力力力力的的的的传传质质过过程。

程ØØ   吸收操作的用途：吸收操作的用途：吸收操作的用途：吸收操作的用途：ØØ(1) (1) 制制制制取取取取产产产产品品品品：：：：用用用用吸吸吸吸收收收收剂剂剂剂吸吸吸吸收收收收气气气气体体体体中中中中某某某某些些些些组组组组分分分分而而而而获获获获得得得得产产产产品品品品如如如如硫硫硫硫酸酸酸酸吸吸吸吸收收收收SO3SO3制制制制浓浓浓浓硫硫硫硫酸酸酸酸；；；；水水水水吸吸吸吸收收收收甲甲甲甲醛醛醛醛制制制制福福福福尔尔尔尔马马马马林林林林液液液液；；；；氨氨氨氨水水水水吸收吸收吸收吸收CO2CO2制碳酸氢氨等制碳酸氢氨等制碳酸氢氨等制碳酸氢氨等ØØ(2) (2) 分分分分离离离离混混混混合合合合气气气气体体体体：：：：吸吸吸吸收收收收剂剂剂剂选选选选择择择择性性性性地地地地吸吸吸吸收收收收气气气气体体体体中中中中某某某某些些些些组组组组分分分分以以以以达达达达到到到到分分分分离离离离目目目目的的的的如如如如从从从从焦焦焦焦炉炉炉炉气气气气或或或或城城城城市市市市煤煤煤煤气气气气中中中中分分分分离离离离苯苯苯苯，，，，从从从从乙乙乙乙醇醇醇醇催化裂解气中分离丁二烯等催化裂解气中分离丁二烯等。

催化裂解气中分离丁二烯等催化裂解气中分离丁二烯等ØØ(3) (3) 气气气气体体体体净净净净化化化化：：：：一一一一类类类类是是是是原原原原料料料料气气气气的的的的净净净净化化化化，，，，即即即即除除除除去去去去混混混混合合合合气气气气体体体体中中中中的的的的杂杂杂杂质质质质，，，，如如如如合合合合成成成成氨氨氨氨原原原原料料料料气气气气脱脱脱脱H2SH2S、、、、脱脱脱脱CO2CO2等等等等；；；；另另另另一一一一类类类类是是是是尾尾尾尾气气气气处处处处理理理理和和和和废废废废气气气气净净净净化化化化以以以以保保保保护护护护环环环环境境境境，，，，如如如如燃燃燃燃煤煤煤煤锅锅锅锅炉炉炉炉烟烟烟烟气气气气，，，，冶冶冶冶炼炼炼炼废废废废气气气气等等等等脱除脱除脱除脱除SO2SO2，硝酸尾气脱除，硝酸尾气脱除，硝酸尾气脱除，硝酸尾气脱除NO2NO2等ØØ   吸收的分类：吸收的分类：吸收的分类：吸收的分类：ØØ     溶质与溶剂的相互作用溶质与溶剂的相互作用溶质与溶剂的相互作用溶质与溶剂的相互作用ØØ物理吸收物理吸收物理吸收物理吸收(physical absorption)(physical absorption)：吸收过程溶质与溶剂不发：吸收过程溶质与溶剂不发：吸收过程溶质与溶剂不发：吸收过程溶质与溶剂不发生显著的化学反应，可视为单纯的气体溶解于液相的过程。

生显著的化学反应，可视为单纯的气体溶解于液相的过程生显著的化学反应，可视为单纯的气体溶解于液相的过程生显著的化学反应，可视为单纯的气体溶解于液相的过程如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、用洗油吸如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、用洗油吸如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、用洗油吸如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、用洗油吸收芳烃等收芳烃等收芳烃等收芳烃等   ØØ         CO2          CO2 ＋＋＋＋ H2O  H2O ＝＝＝＝H2CO3       HCl(g)H2CO3       HCl(g)＋＋＋＋ H2O H2O＝＝＝＝ HCl (L) HCl (L)ØØ化学吸收化学吸收化学吸收化学吸收(chemical absorption)(chemical absorption)：溶质与溶剂有显著的化学：溶质与溶剂有显著的化学：溶质与溶剂有显著的化学：溶质与溶剂有显著的化学反应发生如用氢氧化钠或碳酸钠溶液吸收二氧化碳、用稀反应发生如用氢氧化钠或碳酸钠溶液吸收二氧化碳、用稀反应发生如用氢氧化钠或碳酸钠溶液吸收二氧化碳、用稀反应发生如用氢氧化钠或碳酸钠溶液吸收二氧化碳、用稀硫酸吸收氨等过程。

化学反应能大大提高单位体积液体所能硫酸吸收氨等过程化学反应能大大提高单位体积液体所能硫酸吸收氨等过程化学反应能大大提高单位体积液体所能硫酸吸收氨等过程化学反应能大大提高单位体积液体所能吸收的气体量并加快吸收速率但溶液解吸再生较难吸收的气体量并加快吸收速率但溶液解吸再生较难吸收的气体量并加快吸收速率但溶液解吸再生较难吸收的气体量并加快吸收速率但溶液解吸再生较难ØØ       Na2CO3(K2CO3)       Na2CO3(K2CO3)＋＋＋＋CO2 CO2 ＋＋＋＋H2O = Na2HCO3H2O = Na2HCO3• 溶溶质•单组分吸收分吸收 ：混合气体中只有：混合气体中只有单一一组分被液相吸收，其余分被液相吸收，其余组分分因溶解度甚小，其吸收量可忽略不因溶解度甚小，其吸收量可忽略不计•多多组分吸收：分吸收： 有两个或两个以上有两个或两个以上组分被吸• 吸收温度吸收温度•非等温吸收非等温吸收 ：体系温度：体系温度发生明生明显变化的吸收化的吸收过程•等温吸收：体系温度等温吸收：体系温度变化不化不显著的吸收著的吸收过程• 溶解溶解热：：• 气体溶解于液体气体溶解于液体时所所释放的放的热量。

化学吸收量化学吸收时，，还会有反会有反应热. .Ø     传质理论传质理论传质理论传质理论吸收过程，溶质吸收过程，溶质吸收过程，溶质吸收过程，溶质AA由气相传到液相由气相传到液相由气相传到液相由气相传到液相分子扩散分子扩散分子扩散分子扩散——分子热运动引起的相互碰撞；分子热运动引起的相互碰撞；分子热运动引起的相互碰撞；分子热运动引起的相互碰撞；对流对流对流对流——外力下发生的主体流动，如：外力下发生的主体流动，如：外力下发生的主体流动，如：外力下发生的主体流动，如： Δp Δp、、、、 Δ Δ   等；等；等；等；湍流混合湍流混合湍流混合湍流混合——宏观流体微团或旋涡在惯性力作用下的位移宏观流体微团或旋涡在惯性力作用下的位移宏观流体微团或旋涡在惯性力作用下的位移宏观流体微团或旋涡在惯性力作用下的位移双膜理论认为在气液界面两侧分双膜理论认为在气液界面两侧分双膜理论认为在气液界面两侧分双膜理论认为在气液界面两侧分别存在气膜和液膜，传质阻力集别存在气膜和液膜，传质阻力集别存在气膜和液膜，传质阻力集别存在气膜和液膜，传质阻力集中在气膜和液膜，界面无阻力中在气膜和液膜，界面无阻力中在气膜和液膜，界面无阻力。

中在气膜和液膜，界面无阻力而气液主体的浓度均匀气膜和而气液主体的浓度均匀气膜和而气液主体的浓度均匀气膜和而气液主体的浓度均匀气膜和液膜的厚度与流体湍动有关液膜的厚度与流体湍动有关液膜的厚度与流体湍动有关液膜的厚度与流体湍动有关Ø 传质传质速率速率速率速率以双膜论为例以双膜论为例以双膜论为例以双膜论为例: : : :4.2 气〔汽〕液相平衡气〔汽〕液相平衡ØØ 气液相平衡的概念气液相平衡的概念气液相平衡的概念气液相平衡的概念ØØ气液相平衡：主要是指气相组分溶解于液相，使气相组分气液相平衡：主要是指气相组分溶解于液相，使气相组分气液相平衡：主要是指气相组分溶解于液相，使气相组分气液相平衡：主要是指气相组分溶解于液相，使气相组分与与与与ØØ液相中的相同组分达到平衡的状态液相中的相同组分达到平衡的状态液相中的相同组分达到平衡的状态液相中的相同组分达到平衡的状态ØØ汽液相平衡：主要是指液相组分挥发到汽相形成的平衡汽液相平衡：主要是指液相组分挥发到汽相形成的平衡汽液相平衡：主要是指液相组分挥发到汽相形成的平衡汽液相平衡：主要是指液相组分挥发到汽相形成的平衡ØØ 两种平衡尽管过程方向不同，但相平衡原理是相同的：两种平衡尽管过程方向不同，但相平衡原理是相同的：两种平衡尽管过程方向不同，但相平衡原理是相同的：两种平衡尽管过程方向不同，但相平衡原理是相同的：(4-1)4.2.1 4.2.1 物理吸收的相平衡物理吸收的相平衡物理吸收的相平衡物理吸收的相平衡   亨利定律亨利定律亨利定律亨利定律 (Henry Henry’ s law) (Henry Henry’ s law)        低压下（低压下（低压下（低压下（<5×105 Pa<5×105 Pa〕气体在液体中的溶解度可以用亨利定律〕气体在液体中的溶解度可以用亨利定律〕气体在液体中的溶解度可以用亨利定律〕气体在液体中的溶解度可以用亨利定律表示：表示：表示：表示：                               p2=H·x2                               p2=H·x2       式中式中式中式中:    p2---:    p2---溶质在气相中的平衡分压溶质在气相中的平衡分压溶质在气相中的平衡分压溶质在气相中的平衡分压, Pa, Pa；；；；                x2---                x2---溶质在液相中的摩尔分率〔溶解度）；溶质在液相中的摩尔分率〔溶解度）；溶质在液相中的摩尔分率〔溶解度）；溶质在液相中的摩尔分率〔溶解度）；                H---                H---享利系数，享利系数，享利系数，享利系数，PaPa     公式的适用条件：公式的适用条件：公式的适用条件：公式的适用条件：    1.     1. 溶质气体的分压为常压；溶质气体的分压为常压；溶质气体的分压为常压；溶质气体的分压为常压；    2.     2. 溶质溶解于溶剂时不发生解离、缔合或化学反应；溶质溶解于溶剂时不发生解离、缔合或化学反应；溶质溶解于溶剂时不发生解离、缔合或化学反应；溶质溶解于溶剂时不发生解离、缔合或化学反应；    3.     3. 稀溶液。

稀溶液4-6)普遍化的亨利定律普遍化的亨利定律普遍化的亨利定律普遍化的亨利定律: :基准态：基准态：基准态：基准态：代入：代入：代入：代入：或或或或亨利常数亨利常数亨利常数亨利常数HH不仅与溶剂、溶质的性质和系统不仅与溶剂、溶质的性质和系统不仅与溶剂、溶质的性质和系统不仅与溶剂、溶质的性质和系统T T有关，而且还有关，而且还有关，而且还有关，而且还与系统与系统与系统与系统p p有关在低压下，溶质组分的逸度近似等于它在气有关在低压下，溶质组分的逸度近似等于它在气有关在低压下，溶质组分的逸度近似等于它在气有关在低压下，溶质组分的逸度近似等于它在气相中的分压，亨利常数不随压力而改变相中的分压，亨利常数不随压力而改变相中的分压，亨利常数不随压力而改变相中的分压，亨利常数不随压力而改变4-2)(4-5)(4-5)高压下气体的溶解度高压下气体的溶解度高压下气体的溶解度高压下气体的溶解度(4-4)                ：溶质：溶质：溶质：溶质2 2在溶液中的偏摩尔体积；在溶液中的偏摩尔体积；在溶液中的偏摩尔体积；在溶液中的偏摩尔体积；HH：溶质在溶液中的亨利系数；：溶质在溶液中的亨利系数；：溶质在溶液中的亨利系数；：溶质在溶液中的亨利系数；P P、、、、PaPa：系统总压和纯溶剂的饱和蒸汽压。

系统总压和纯溶剂的饱和蒸汽压系统总压和纯溶剂的饱和蒸汽压系统总压和纯溶剂的饱和蒸汽压4.2.2 4.2.2 有化学反应的气体溶解有化学反应的气体溶解有化学反应的气体溶解有化学反应的气体溶解        亨利定律不适用化学吸收的相平衡，化学吸收的气液平衡，亨利定律不适用化学吸收的相平衡，化学吸收的气液平衡，亨利定律不适用化学吸收的相平衡，化学吸收的气液平衡，亨利定律不适用化学吸收的相平衡，化学吸收的气液平衡，既要服从溶解时的相平衡又要服从化学反应时的相平衡关系既要服从溶解时的相平衡又要服从化学反应时的相平衡关系既要服从溶解时的相平衡又要服从化学反应时的相平衡关系既要服从溶解时的相平衡又要服从化学反应时的相平衡关系. .则反应平衡常数为：则反应平衡常数为：则反应平衡常数为：则反应平衡常数为：对理想溶液，对理想溶液，对理想溶液，对理想溶液，γ i = 1γ i = 1，其相平衡常数为：，其相平衡常数为：，其相平衡常数为：，其相平衡常数为：(4-8)(4-9)因为溶解平衡关系服从亨利定律：因为溶解平衡关系服从亨利定律：因为溶解平衡关系服从亨利定律：因为溶解平衡关系服从亨利定律：(4-11)用用用用(4-9)(4-9)解出解出解出解出CA CA ，带入上式得：，带入上式得：，带入上式得：，带入上式得：⇨⇨⇨⇨ 化学吸收时的平衡分压低于物理吸收的平衡分压化学吸收时的平衡分压低于物理吸收的平衡分压化学吸收时的平衡分压低于物理吸收的平衡分压化学吸收时的平衡分压低于物理吸收的平衡分压, , , ,即化学吸收的溶解度大。

即化学吸收的溶解度大即化学吸收的溶解度大即化学吸收的溶解度大4-10)吸收和解吸过程流程吸收和解吸过程流程吸收和解吸过程流程吸收和解吸过程流程        吸收剂与被吸收的易溶组分一起从吸收塔底排出后，吸收剂与被吸收的易溶组分一起从吸收塔底排出后，吸收剂与被吸收的易溶组分一起从吸收塔底排出后，吸收剂与被吸收的易溶组分一起从吸收塔底排出后，一般要把吸收剂与易溶组分分离开，即解吸过程一般要把吸收剂与易溶组分分离开，即解吸过程一般要把吸收剂与易溶组分分离开，即解吸过程一般要把吸收剂与易溶组分分离开，即解吸过程        解吸过程可采用的一般方法：解吸过程可采用的一般方法：解吸过程可采用的一般方法：解吸过程可采用的一般方法：        加热升温；减压闪蒸；精馏解吸加热升温；减压闪蒸；精馏解吸加热升温；减压闪蒸；精馏解吸加热升温；减压闪蒸；精馏解吸        分离后易溶组分单独作为一种气体产品送出，而吸收分离后易溶组分单独作为一种气体产品送出，而吸收分离后易溶组分单独作为一种气体产品送出，而吸收分离后易溶组分单独作为一种气体产品送出，而吸收剂则再送回吸收塔内循环使用剂则再送回吸收塔内循环使用。

剂则再送回吸收塔内循环使用剂则再送回吸收塔内循环使用4.3 吸收和解吸过程吸收和解吸过程Ø 吸收吸收吸收吸收剂剂的的的的选择选择良好的吸收剂对吸收过程至关重要但受多种因素制约，工业良好的吸收剂对吸收过程至关重要但受多种因素制约，工业良好的吸收剂对吸收过程至关重要但受多种因素制约，工业良好的吸收剂对吸收过程至关重要但受多种因素制约，工业吸收过程吸收剂的选择范围也是很有限的，一般视具体情况按吸收过程吸收剂的选择范围也是很有限的，一般视具体情况按吸收过程吸收剂的选择范围也是很有限的，一般视具体情况按吸收过程吸收剂的选择范围也是很有限的，一般视具体情况按下列原则选择：下列原则选择：下列原则选择：下列原则选择：(1)  (1)  对溶质有较大的溶解度：溶解度对溶质有较大的溶解度：溶解度对溶质有较大的溶解度：溶解度对溶质有较大的溶解度：溶解度↑ ↑，溶剂用量，溶剂用量，溶剂用量，溶剂用量↓ ↓，溶剂再，溶剂再，溶剂再，溶剂再生费用生费用生费用生费用↓ ↓；溶解度；溶解度；溶解度；溶解度↑ ↑，对一定的液气比，吸收推动力，对一定的液气比，吸收推动力，对一定的液气比，吸收推动力，对一定的液气比，吸收推动力↑ ↑，吸收传，吸收传，吸收传，吸收传质速率质速率质速率质速率↑ ↑，完成一定的传质任务所需设备尺寸，完成一定的传质任务所需设备尺寸，完成一定的传质任务所需设备尺寸，完成一定的传质任务所需设备尺寸↓ ↓；；；；(2)  (2)  良好的选择性：即对待吸收组分的溶解度大，其余组分良好的选择性：即对待吸收组分的溶解度大，其余组分良好的选择性：即对待吸收组分的溶解度大，其余组分良好的选择性：即对待吸收组分的溶解度大，其余组分溶解度度小；溶解度度小；溶解度度小；溶解度度小；(3) (3) 稳定不易挥发，以减少溶剂损失；稳定不易挥发，以减少溶剂损失；稳定不易挥发，以减少溶剂损失；稳定不易挥发，以减少溶剂损失；(4) (4) 粘度低，有利于气液接触与分散，提高吸收速率；粘度低，有利于气液接触与分散，提高吸收速率；粘度低，有利于气液接触与分散，提高吸收速率；粘度低，有利于气液接触与分散，提高吸收速率；(5) (5) 无毒、腐蚀性小、不易燃、价廉等。

无毒、腐蚀性小、不易燃、价廉等无毒、腐蚀性小、不易燃、价廉等无毒、腐蚀性小、不易燃、价廉等吸收流程可分为两类：吸收流程可分为两类：（（I〕吸收质不需解吸，吸收剂不需〕吸收质不需解吸，吸收剂不需再生和循环；再生和循环；（（II〕吸收质需要解吸，吸收剂需要〕吸收质需要解吸，吸收剂需要再生和循环再生和循环1 1〕吸收和解吸流程〕吸收和解吸流程单纯吸收工艺流程单纯吸收工艺流程单纯吸收工艺流程单纯吸收工艺流程一、单纯吸收工艺流程〔无解吸）一、单纯吸收工艺流程〔无解吸）一、单纯吸收工艺流程〔无解吸）一、单纯吸收工艺流程〔无解吸）12...N尾尾 气气V1吸收剂吸收剂L0原料气原料气VN+1 吸收液吸收液LN带吸收剂再循环的吸收流程带吸收剂再循环的吸收流程适用于：适用于：（（1 1〕〕热热效效应应显显著著的的吸吸收收过过程程，，部部分分吸吸收收液液再再循循环环可可降降低低吸吸收收塔塔内内温温度度，，当当平平衡衡关关系系变变化化的的幅幅度度比比操操作作关关系系变变化化幅幅度度大大时时，，吸吸收收液液的的循循环环不不但但不不减减少少反反而而可可能能提提高高传传质质平平均均推推动动力，有利于吸收操作。

力，有利于吸收操作2 2〕〕对对于于按按物物料料衡衡算算估估算算所所需需吸吸收收剂剂用用量量过过少少，，不不能能满满足足最最小小液液体体喷喷淋淋密密度度要要求求的的情情况况，，部部分分吸吸收收液液再再循循环环尽尽管管会会使使传传质质推推动动力力有有所所降降低低，，但但可可由由传传质质系系数数的的显显著著增增大大而而得得以以补偿3 3〕〕对对于于制制取取液液态态产产品品的的吸吸收收操操作作，，为为获获得得较较高高含含量量的的液液态态产产品品，，采采用用吸收液部分再循环操作吸收液部分再循环操作 当原料气处理量较大，溶质组分含量较低或溶解当原料气处理量较大，溶质组分含量较低或溶解度较低或要求完全吸收时，常采用多塔吸收流程度较低或要求完全吸收时，常采用多塔吸收流程吹扫气吹扫气（水蒸汽或惰性（水蒸汽或惰性气体）气体）吸吸收收塔塔解解吸吸塔塔原料气原料气补充吸收剂补充吸收剂二、吸收二、吸收二、吸收二、吸收- -解吸工艺流程解吸工艺流程解吸工艺流程解吸工艺流程吸收吸收吸收吸收- - - -解吸工艺流程解吸工艺流程解吸工艺流程解吸工艺流程解吸器可以采用水蒸气或惰性气体、再沸器、精馏塔解吸器可以采用水蒸气或惰性气体、再沸器、精馏塔。

解吸器可以采用水蒸气或惰性气体、再沸器、精馏塔解吸器可以采用水蒸气或惰性气体、再沸器、精馏塔二、吸收二、吸收二、吸收二、吸收- -解吸工艺流程解吸工艺流程解吸工艺流程解吸工艺流程伴有吸收剂回收的吸收伴有吸收剂回收的吸收伴有吸收剂回收的吸收伴有吸收剂回收的吸收- - - -解吸解吸解吸解吸工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程用再沸器的吸收用再沸器的吸收-解吸塔解吸塔用一般精馏塔的吸收用一般精馏塔的吸收-解吸流程解吸流程uu 吸收剂无需再生的流程吸收剂无需再生的流程吸收剂无需再生的流程吸收剂无需再生的流程uu 使用对象：主要用于制备液相产品使用对象：主要用于制备液相产品使用对象：主要用于制备液相产品使用对象：主要用于制备液相产品uu 流程特点：吸收剂不再生，循环操作流程特点：吸收剂不再生，循环操作流程特点：吸收剂不再生，循环操作流程特点：吸收剂不再生，循环操作uu 应用实例：应用实例：应用实例：应用实例：uu SO3+H2O SO3+H2O SO3+H2O SO3+H2O〔〔〔〔H2SO4H2SO4H2SO4H2SO4）））） H2SO4 H2SO4 H2SO4 H2SO4〔浓硫酸）〔浓硫酸）〔浓硫酸）〔浓硫酸）uu HCHO+H2O HCHO+H2O HCHO+H2O HCHO+H2O 福尔马林福尔马林福尔马林福尔马林uu (NH4)2CO3+CO2+H2O 2 NH4HCO3 (NH4)2CO3+CO2+H2O 2 NH4HCO3 (NH4)2CO3+CO2+H2O 2 NH4HCO3 (NH4)2CO3+CO2+H2O 2 NH4HCO3uu 吸收剂再生流程吸收剂再生流程吸收剂再生流程吸收剂再生流程uu 使用对象：气体的净化或回收；使用对象：气体的净化或回收；使用对象：气体的净化或回收；使用对象：气体的净化或回收；uu 流程特点：至少有两个塔〔吸收塔和再生塔）。

流程特点：至少有两个塔〔吸收塔和再生塔）流程特点：至少有两个塔〔吸收塔和再生塔）流程特点：至少有两个塔〔吸收塔和再生塔）uu ⅰⅰⅰⅰ. . . . 减压冷再生减压冷再生减压冷再生减压冷再生uu ⅱⅱⅱⅱ. . . . 气提冷再生气提冷再生气提冷再生气提冷再生uu ⅲⅲⅲⅲ. . . . 间接蒸汽热再生间接蒸汽热再生间接蒸汽热再生间接蒸汽热再生吸收工艺过程吸收工艺过程吸收工艺过程吸收工艺过程吸收过程吸收过程吸收过程吸收过程————苯吸收塔苯吸收塔苯吸收塔苯吸收塔解吸过程解吸过程解吸过程解吸过程————苯解吸塔苯解吸塔苯解吸塔苯解吸塔采用吸收剂再生的连续吸收流程采用吸收剂再生的连续吸收流程采用吸收剂再生的连续吸收流程采用吸收剂再生的连续吸收流程4.3.2 多组分吸收和解吸过程分析多组分吸收和解吸过程分析一、设计变量数和关键组分一、设计变量数和关键组分 吸收塔吸收塔Nx：：吸收剂吸收剂 C‵ ‵+ 2原料气原料气 C+2压力等级数压力等级数 N 和和 C+C‵ ‵+4+NNa：：串级单元数串级单元数 1 解吸塔解吸塔Nx：：解吸剂解吸剂 C‵ ‵+ 2吸收液吸收液 C+2压力等级数压力等级数 N 和和 C+C‵ ‵+4+NNa：：串级单元数串级单元数 1Na的指定：的指定：    操作型计算：指定操作型计算：指定 N〔理论板数）〔理论板数）    设计型计算：指定设计型计算：指定 一个关键组分分离要求一个关键组分分离要求•流量流量• L从上向下从上向下↑；；V从下向上从下向上↓• ——流量不恒定流量不恒定•每板温度每板温度Tn• 由由于于溶溶解解热热大大，，Tn与与溶溶解解吸吸收收量量有有关关，，难难预预测测，，不能用泡、露点方法计算不能用泡、露点方法计算Tn，要用热量衡算求，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•逆过程为蒸出逆过程为蒸出二、吸收过程特点二、吸收过程特点操作压力操作压力Operating Pressure操作温度操作温度Operating Temperature液气比〔吸收剂用量〕液气比〔吸收剂用量〕Absorbent Flow Rate塔板数塔板数Number of Stages吸收过程操作参数分析：吸收过程操作参数分析：1〕操作压力〕操作压力 Operating Pressure•操作压力提高，气相溶质分压增大，传质推动力提操作压力提高，气相溶质分压增大，传质推动力提高，吸收速率和吸收率增大高，吸收速率和吸收率增大 •压力提高，各组分的压力提高，各组分的K值减小当值减小当L/V一定时，吸收一定时，吸收因子因子A增大当NT一定时，一定时，A增大，各组分的吸收增大，各组分的吸收率增大；当关键组分的吸收率已被规定时，率增大；当关键组分的吸收率已被规定时，A增大，增大，所需所需NT减少提高操作压力还可以减小塔径及相关减少提高操作压力还可以减小塔径及相关设备、配管的尺寸等设备、配管的尺寸等。

 •但压力过高会使塔设备的投资及压缩气体的操作费但压力过高会使塔设备的投资及压缩气体的操作费用增加；同时提高操作压力使惰气组分或不希望回用增加；同时提高操作压力使惰气组分或不希望回收的组分吸收量也增加，后续分离变得复杂收的组分吸收量也增加，后续分离变得复杂•应考虑吸收塔前后工艺的操作压力恰当选择，一应考虑吸收塔前后工艺的操作压力恰当选择，一般不宜采用过高的操作压力般不宜采用过高的操作压力 2〕操作温度〕操作温度 Operating Temperature•操作温度降低，各组分的操作温度降低，各组分的H或或K减小，吸收减小，吸收的传质推动力增大，吸收速率增大的传质推动力增大，吸收速率增大•降低温度和提高压力具有相同的影响降低温度和提高压力具有相同的影响•虽然吸收适于在低温下操作，但应避免采虽然吸收适于在低温下操作，但应避免采用冷冻操作以减少动力消耗用冷冻操作以减少动力消耗 3〕液气比〕液气比 Absorbent Flow Rate •液气比〔液气比〔L/VL/V〕与吸收剂用量直接相关，表示处理单〕与吸收剂用量直接相关，表示处理单位原料气所需要的吸收剂量位原料气所需要的吸收剂量• 液气比大则吸收剂用量多。

液气比大则吸收剂用量多•液气比对吸收操作的影响与回流比对精馏操作的影液气比对吸收操作的影响与回流比对精馏操作的影响相似增大液气比将使各组分吸收因子增加，因响相似增大液气比将使各组分吸收因子增加，因此增大液气比和增加操作压力或降低操作温度有相此增大液气比和增加操作压力或降低操作温度有相同的效果但随着液气比的增大，相应要增大吸收同的效果但随着液气比的增大，相应要增大吸收剂的循环量和回收吸收剂的费用剂的循环量和回收吸收剂的费用•一般取液气比为最小液气比的一般取液气比为最小液气比的1.2~2.0倍 4〕塔板数〕塔板数 Number of Stages•理论板数增加，各组分吸收率增加理论板数增加，各组分吸收率增加•但在不同板数范围，吸收率增加的幅度不同但在不同板数范围，吸收率增加的幅度不同•当当板板数数较较少少时时，，增增加加一一块块板板对对提提高高吸吸收收率率的的影影响响比比较较明明显显，，而而当当理理论论板板为为十十多多块块时时，，再再增增加加板数，吸收率的增加幅度很小板数，吸收率的增加幅度很小ØØ 吸收与精馏的不同吸收与精馏的不同吸收与精馏的不同吸收与精馏的不同①① 原理不同原理不同原理不同原理不同 吸收是根据各组分溶解度不同进行分离的。

吸收是根据各组分溶解度不同进行分离的吸收是根据各组分溶解度不同进行分离的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精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分离精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分离精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分离②② 塔式不同塔式不同塔式不同塔式不同 精馏有简单塔和复杂塔精馏有简单塔和复杂塔精馏有简单塔和复杂塔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，两股出料最简单的吸收为精馏中的复杂精馏，即两股进料，两股出料最简单的吸收为精馏中的复杂精馏，即两股进料，两股出料最简单的吸收为精馏中的复杂精馏，即两股进料，两股出料待吸收待吸收待吸收待吸收混合气体混合气体混合气体混合气体吸收剂吸收剂吸收剂吸收剂尾气尾气尾气尾气吸收液吸收液吸收液吸收液③③ 传质形式不同传质形式不同传质形式不同传质形式不同 吸收是单向传质，精馏是双向传质吸收是单向传质，精馏是双向传质吸收是单向传质，精馏是双向传质吸收是单向传质，精馏是双向传质④④ 温度范围、变化不同温度范围、变化不同温度范围、变化不同温度范围、变化不同 在精馏过程中沸点范围相对窄，整个塔内的温度变化范围在精馏过程中沸点范围相对窄，整个塔内的温度变化范围在精馏过程中沸点范围相对窄，整个塔内的温度变化范围在精馏过程中沸点范围相对窄，整个塔内的温度变化范围不是很大，从塔顶向下，温度逐渐升高。

在每块板上的温度不是很大，从塔顶向下，温度逐渐升高在每块板上的温度不是很大，从塔顶向下，温度逐渐升高在每块板上的温度不是很大，从塔顶向下，温度逐渐升高在每块板上的温度变化，可用泡露点方程定出变化，可用泡露点方程定出变化，可用泡露点方程定出变化，可用泡露点方程定出 多组分吸收中，各溶质组分的沸点范围很宽，所以多组分多组分吸收中，各溶质组分的沸点范围很宽，所以多组分多组分吸收中，各溶质组分的沸点范围很宽，所以多组分多组分吸收中，各溶质组分的沸点范围很宽，所以多组分吸收不能视为理想系统来处理而且由于在吸收过程，气相吸收不能视为理想系统来处理而且由于在吸收过程，气相吸收不能视为理想系统来处理而且由于在吸收过程，气相吸收不能视为理想系统来处理而且由于在吸收过程，气相中易溶组分溶解到溶剂中，会放出溶解热，使液相和气相的中易溶组分溶解到溶剂中，会放出溶解热，使液相和气相的中易溶组分溶解到溶剂中，会放出溶解热，使液相和气相的中易溶组分溶解到溶剂中，会放出溶解热，使液相和气相的温度都升高，通常要采用热量衡算来确定温度的分布温度都升高，通常要采用热量衡算来确定温度的分布温度都升高，通常要采用热量衡算来确定温度的分布。

温度都升高，通常要采用热量衡算来确定温度的分布溶解热溶解热        取决于取决于             与与               的相对大小的相对大小1.   如果在塔顶如果在塔顶                明显大于明显大于                            上升气体热量传给吸收剂，吸收放出热量上升气体热量传给吸收剂，吸收放出热量全部由全部由     带走，尾气出口温度与进塔吸收剂温带走，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度相近，在塔釜温度分布出现极大值2.                      明显大于明显大于                          下降液体热量传给上升气体，吸收放出热量下降液体热量传给上升气体，吸收放出热量大部分由大部分由        带走，吸收液在下降中被气体冷却，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接近于原料气入口温度条件下出塔                   与与                 相近，热效应明显相近，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。

取决于不同位置因吸收而放热情况 MLMGVpMCG,LpMCL,⑤⑤⑤⑤   物料的预分布不同物料的预分布不同物料的预分布不同物料的预分布不同       精馏可按清晰分割和不清晰分割进行物料的预分布精馏可按清晰分割和不清晰分割进行物料的预分布精馏可按清晰分割和不清晰分割进行物料的预分布精馏可按清晰分割和不清晰分割进行物料的预分布       由于吸收每端既有进料，又有出料，比常规的多组分精馏更由于吸收每端既有进料，又有出料，比常规的多组分精馏更由于吸收每端既有进料，又有出料，比常规的多组分精馏更由于吸收每端既有进料，又有出料，比常规的多组分精馏更难分配⑥⑥⑥⑥   精馏有两个关键组分，吸收只有一个关键组分精馏中精馏有两个关键组分，吸收只有一个关键组分精馏中精馏有两个关键组分，吸收只有一个关键组分精馏中精馏有两个关键组分，吸收只有一个关键组分精馏中   有轻重有轻重有轻重有轻重两个关键组分，由分离要求来确定吸收只有一个关键组分，两个关键组分，由分离要求来确定吸收只有一个关键组分，两个关键组分，由分离要求来确定吸收只有一个关键组分，两个关键组分，由分离要求来确定吸收只有一个关键组分，是因为吸收是单向传质的缘故。

是因为吸收是单向传质的缘故是因为吸收是单向传质的缘故是因为吸收是单向传质的缘故⑦⑦⑦⑦   组分分布不同组分分布不同组分分布不同组分分布不同       精馏过程，关键组分的浓度分布有极大值，非关键组分在进精馏过程，关键组分的浓度分布有极大值，非关键组分在进精馏过程，关键组分的浓度分布有极大值，非关键组分在进精馏过程，关键组分的浓度分布有极大值，非关键组分在进料板上下形成几乎恒浓的区域料板上下形成几乎恒浓的区域料板上下形成几乎恒浓的区域料板上下形成几乎恒浓的区域       吸收过程，难溶组分一般只在靠近塔顶的几级被吸收；易溶吸收过程，难溶组分一般只在靠近塔顶的几级被吸收；易溶吸收过程，难溶组分一般只在靠近塔顶的几级被吸收；易溶吸收过程，难溶组分一般只在靠近塔顶的几级被吸收；易溶组分主要在塔底附近的若干级上被吸收，而关键组分才在全塔组分主要在塔底附近的若干级上被吸收，而关键组分才在全塔组分主要在塔底附近的若干级上被吸收，而关键组分才在全塔组分主要在塔底附近的若干级上被吸收，而关键组分才在全塔范围内被吸收范围内被吸收范围内被吸收范围内被吸收热效应的处理方式：热效应的处理方式：（（1 1〕热效应忽略不计〕热效应忽略不计 当当溶溶质质浓浓度度低低、、液液气气比比大大、、溶溶解解量量小小时时，，可可视视为等温吸收，以吸收剂进塔温度作为全塔温度。

为等温吸收，以吸收剂进塔温度作为全塔温度2 2〕仅考虑吸收热〕仅考虑吸收热 当当液液气气比比较较大大时时，，可可视视为为简简单单绝绝热热吸吸收收，，全全部部吸吸收热用于增加提高溶液的显热，提高溶液的温度收热用于增加提高溶液的显热，提高溶液的温度3 3〕热效应不可忽略〕热效应不可忽略 吸收量大、液气比不是很大时，四项热效应均吸收量大、液气比不是很大时，四项热效应均应考虑特别注意塔内出现的热点特别注意塔内出现的热点热效应较大时可采取的措施：热效应较大时可采取的措施：（（1 1〕冷却〕冷却 设置冷却器，降低操作温度，改善吸收平衡关系设置冷却器，降低操作温度，改善吸收平衡关系2 2〕提高液气比〕提高液气比 提高液气比，改善操作关系，弥补由于温升而对提高液气比，改善操作关系，弥补由于温升而对吸收平衡造成的不利影响吸收平衡造成的不利影响3 3〕降低原料气进塔温度〕降低原料气进塔温度 减缓塔底部温度的升高减缓塔底部温度的升高•只能规定一个组分的吸收率只能规定一个组分的吸收率•不能按恒摩尔流处理不能按恒摩尔流处理•温度分布复杂温度分布复杂•至少有两股进料至少有两股进料多组分吸收的特点：1 1、吸收过程工艺计算的基本概念、吸收过程工艺计算的基本概念、吸收过程工艺计算的基本概念、吸收过程工艺计算的基本概念     吸收、解吸作用发生的条件吸收、解吸作用发生的条件吸收、解吸作用发生的条件吸收、解吸作用发生的条件根据相平衡的概念，可判断气液接触时吸收和解吸的条件。

根据相平衡的概念，可判断气液接触时吸收和解吸的条件根据相平衡的概念，可判断气液接触时吸收和解吸的条件根据相平衡的概念，可判断气液接触时吸收和解吸的条件吸收：溶质由气相溶于液相吸收：溶质由气相溶于液相吸收：溶质由气相溶于液相吸收：溶质由气相溶于液相   ，，，，解吸：溶质由液相转入气相解吸：溶质由液相转入气相解吸：溶质由液相转入气相解吸：溶质由液相转入气相   ，，，，4.4 多组分吸收和解吸的简捷计算多组分吸收和解吸的简捷计算ØØ 吸收过程的理论板吸收过程的理论板吸收过程的理论板吸收过程的理论板ØØ 吸收过程吸收液沿塔逐板下流时，易溶组分的含量不吸收过程吸收液沿塔逐板下流时，易溶组分的含量不吸收过程吸收液沿塔逐板下流时，易溶组分的含量不吸收过程吸收液沿塔逐板下流时，易溶组分的含量不断升高，气体混合物在沿塔高上升过程中易溶组分的含量断升高，气体混合物在沿塔高上升过程中易溶组分的含量断升高，气体混合物在沿塔高上升过程中易溶组分的含量断升高，气体混合物在沿塔高上升过程中易溶组分的含量不断降低在吸收过程中为了计算方便起见，像精馏过程不断降低在吸收过程中为了计算方便起见，像精馏过程不断降低。

在吸收过程中为了计算方便起见，像精馏过程不断降低在吸收过程中为了计算方便起见，像精馏过程一样引入了理论板的概念一样引入了理论板的概念一样引入了理论板的概念一样引入了理论板的概念ØØ 在每一块理论板上，气液两相充分接触，离开在每一块理论板上，气液两相充分接触，离开在每一块理论板上，气液两相充分接触，离开在每一块理论板上，气液两相充分接触，离开n n n n板的气板的气板的气板的气体混合物与离开体混合物与离开体混合物与离开体混合物与离开n n n n板的吸收液达到相平衡，即板的吸收液达到相平衡，即板的吸收液达到相平衡，即板的吸收液达到相平衡，即yi=kixiyi=kixiyi=kixiyi=kixi溶解量的多少由每个组分的平衡常数来决定，未被吸收的气解量的多少由每个组分的平衡常数来决定，未被吸收的气解量的多少由每个组分的平衡常数来决定，未被吸收的气解量的多少由每个组分的平衡常数来决定，未被吸收的气体〔干气或惰性气体〕由塔顶排出，摩尔流率为体〔干气或惰性气体〕由塔顶排出，摩尔流率为体〔干气或惰性气体〕由塔顶排出，摩尔流率为体〔干气或惰性气体〕由塔顶排出，摩尔流率为V V V V，而吸，而吸，而吸，而吸收了溶质的吸收剂即吸收液以收了溶质的吸收剂即吸收液以收了溶质的吸收剂即吸收液以收了溶质的吸收剂即吸收液以LNLNLNLN的流率从塔釜排出，每板的流率从塔釜排出，每板的流率从塔釜排出，每板的流率从塔釜排出，每板上的气相流率，液相流率都在变化。

上的气相流率，液相流率都在变化上的气相流率，液相流率都在变化上的气相流率，液相流率都在变化ØØ 吸收过程的限度吸收过程的限度吸收过程的限度吸收过程的限度• • 进料气体混合物中易溶组分进料气体混合物中易溶组分进料气体混合物中易溶组分进料气体混合物中易溶组分i i i i的组成为的组成为的组成为的组成为yF,iyF,iyF,iyF,i，出塔吸收液中，出塔吸收液中，出塔吸收液中，出塔吸收液中组分组分组分组分i i i i含量为含量为含量为含量为xN,ixN,ixN,ixN,i，显然：，显然：，显然：，显然：yN+1,i≥kixN,iyN+1,i≥kixN,iyN+1,i≥kixN,iyN+1,i≥kixN,i• • 从塔顶加入的吸收剂中组分从塔顶加入的吸收剂中组分从塔顶加入的吸收剂中组分从塔顶加入的吸收剂中组分i i i i含量为含量为含量为含量为x0,ix0,ix0,ix0,i，离开塔顶气相中，离开塔顶气相中，离开塔顶气相中，离开塔顶气相中组分组分组分组分i i i i的含量为的含量为的含量为的含量为y1,iy1,iy1,iy1,i，显然：，显然：，显然：，显然：y1,i≥kix0,iy1,i≥kix0,iy1,i≥kix0,iy1,i≥kix0,i。

• • 由此规定了设计吸收塔的限度，由此规定了设计吸收塔的限度，由此规定了设计吸收塔的限度，由此规定了设计吸收塔的限度，x0,ix0,ix0,ix0,i是解吸过程分离后吸是解吸过程分离后吸是解吸过程分离后吸是解吸过程分离后吸收剂中组分收剂中组分收剂中组分收剂中组分i i i i的含量，它与的含量，它与的含量，它与的含量，它与y1,iy1,iy1,iy1,i有密切的关系，在设计时要将有密切的关系，在设计时要将有密切的关系，在设计时要将有密切的关系，在设计时要将吸收和解吸一起考虑一般按照规定的分离要求先确定吸收吸收和解吸一起考虑一般按照规定的分离要求先确定吸收吸收和解吸一起考虑一般按照规定的分离要求先确定吸收吸收和解吸一起考虑一般按照规定的分离要求先确定吸收塔的气体组成，根据已知选定的出塔气体组成再考虑气液相塔的气体组成，根据已知选定的出塔气体组成再考虑气液相塔的气体组成，根据已知选定的出塔气体组成再考虑气液相塔的气体组成，根据已知选定的出塔气体组成再考虑气液相平衡数据来确定吸收剂在解吸后易溶组分的含量平衡数据来确定吸收剂在解吸后易溶组分的含量平衡数据来确定吸收剂在解吸后易溶组分的含量。

平衡数据来确定吸收剂在解吸后易溶组分的含量ØØ 多组分吸收计算类型多组分吸收计算类型多组分吸收计算类型多组分吸收计算类型ØØ设计型：已知入塔原料气的组成、温度、压力、流率；设计型：已知入塔原料气的组成、温度、压力、流率；设计型：已知入塔原料气的组成、温度、压力、流率；设计型：已知入塔原料气的组成、温度、压力、流率；吸收剂的组成、温度、压力、流率；吸收塔的操作压力吸收剂的组成、温度、压力、流率；吸收塔的操作压力吸收剂的组成、温度、压力、流率；吸收塔的操作压力吸收剂的组成、温度、压力、流率；吸收塔的操作压力和关键组分的分离要求计算理论板数和关键组分的分离要求计算理论板数和关键组分的分离要求计算理论板数和关键组分的分离要求计算理论板数N N N N、塔顶尾气量和、塔顶尾气量和、塔顶尾气量和、塔顶尾气量和组成、塔底吸收液量和组成组成、塔底吸收液量和组成组成、塔底吸收液量和组成组成、塔底吸收液量和组成ØØ操作型：已知入塔气的组成、温度、压力、流率；吸收操作型：已知入塔气的组成、温度、压力、流率；吸收操作型：已知入塔气的组成、温度、压力、流率；吸收操作型：已知入塔气的组成、温度、压力、流率；吸收剂的组成、温度、压力；吸收塔的操作压力、关键组分剂的组成、温度、压力；吸收塔的操作压力、关键组分剂的组成、温度、压力；吸收塔的操作压力、关键组分剂的组成、温度、压力；吸收塔的操作压力、关键组分的分离要求和理论板数的分离要求和理论板数的分离要求和理论板数的分离要求和理论板数N N N N。

计算塔顶应加入吸收剂的量、计算塔顶应加入吸收剂的量、计算塔顶应加入吸收剂的量、计算塔顶应加入吸收剂的量、塔顶尾气的量和组成、塔底吸收液的量和组成塔顶尾气的量和组成、塔底吸收液的量和组成塔顶尾气的量和组成、塔底吸收液的量和组成塔顶尾气的量和组成、塔底吸收液的量和组成计算内容和关键组分的分离要求详细计算为吸收塔板数的计算也是先求出完成预定分离要求所需的理论板数，然后再由板效率确定实际的吸收塔板数知：求： 对于单组分吸收且吸收量不大的情况，可假定对于单组分吸收且吸收量不大的情况，可假定对于单组分吸收且吸收量不大的情况，可假定对于单组分吸收且吸收量不大的情况，可假定吸收是等温过程，气相和液相流率恒定，计算大吸收是等温过程，气相和液相流率恒定，计算大吸收是等温过程，气相和液相流率恒定，计算大吸收是等温过程，气相和液相流率恒定，计算大为简化 但对多组分吸收且吸收量较大的情况，热效应但对多组分吸收且吸收量较大的情况，热效应但对多组分吸收且吸收量较大的情况，热效应但对多组分吸收且吸收量较大的情况，热效应引起的温度变化不能忽略，气液相流率也不能看引起的温度变化不能忽略，气液相流率也不能看引起的温度变化不能忽略，气液相流率也不能看引起的温度变化不能忽略，气液相流率也不能看作恒定。

要得到精确解，必须用严格计算要得到精确解，必须用严格计算要得到精确解，必须用严格计算要得到精确解，必须用严格计算•简捷计算主要应用场合：简捷计算主要应用场合：•（（1〕设计的初始阶段，为严格计算提供初值；〕设计的初始阶段，为严格计算提供初值；•（（2〕对操作进行粗略分析〕对操作进行粗略分析简捷计算法的常见类型：简捷计算法的常见类型：简捷计算法的常见类型：简捷计算法的常见类型：                （（（（1 1））））       平均吸收因子法〔掌握）平均吸收因子法〔掌握）平均吸收因子法〔掌握）平均吸收因子法〔掌握）                （（（（2 2））））       平均有效吸收因子法〔不要求）平均有效吸收因子法〔不要求）平均有效吸收因子法〔不要求）平均有效吸收因子法〔不要求）                                      （（（（3 3））））       蒸出〔解吸〕因子法〔不要求）蒸出〔解吸〕因子法〔不要求）蒸出〔解吸〕因子法〔不要求）蒸出〔解吸〕因子法〔不要求）重点介绍并掌握吸收因子法重点介绍并掌握吸收因子法2、吸收因子法、吸收因子法 尾气尾气V1L0吸收剂吸收剂1..n-1nn+1..Nl n-1l nv n+1v n原料气原料气VN+1LN吸吸 收收液液——气相流股中组分气相流股中组分i的流率的流率——液相流股中组分液相流股中组分i的流率的流率吸收因子是综合考虑了塔内气液两相流率和平衡关系的吸收因子是综合考虑了塔内气液两相流率和平衡关系的吸收因子是综合考虑了塔内气液两相流率和平衡关系的吸收因子是综合考虑了塔内气液两相流率和平衡关系的一个无因次数群，表明吸收的难易。

一个无因次数群，表明吸收的难易一个无因次数群，表明吸收的难易一个无因次数群，表明吸收的难易组分组分组分组分i i的吸收因子的吸收因子的吸收因子的吸收因子解吸过程定义：解吸过程定义：解吸过程定义：解吸过程定义： S=KV/L=1/A — i S=KV/L=1/A — i组分的解吸因子或因素组分的解吸因子或因素组分的解吸因子或因素组分的解吸因子或因素. .几点说明：几点说明：几点说明：几点说明：对第对第对第对第n n板组分作物料衡算：板组分作物料衡算：板组分作物料衡算：板组分作物料衡算：普遍吸收因子法普遍吸收因子法普遍吸收因子法普遍吸收因子法（（（（4-144-14））））（（（（4-164-16））））（（（（4-174-17））））（（（（4-174-17））））N=1N=1逐级向下推导，可得到逐级向下推导，可得到逐级向下推导，可得到逐级向下推导，可得到vNvN对全塔作物料衡算：对全塔作物料衡算：对全塔作物料衡算：对全塔作物料衡算：（（（（4-204-20））））（（（（4-224-22））））（（（（4-234-23））））（（（（4-244-24））））吸收因子法的基本方程吸收因子法的基本方程 --Horton-Franklin 方程方程关联了吸收率、吸收因子和理论板数关联了吸收率、吸收因子和理论板数Horton-Franklin 方程讨论方程讨论ØØ  4  4、采用简化形式作简捷计算、采用简化形式作简捷计算、采用简化形式作简捷计算、采用简化形式作简捷计算Horton-Franklin 方程讨论方程讨论有效因子的简化处理方法有效因子的简化处理方法有效因子的简化处理方法有效因子的简化处理方法  1  1〕平均吸收因子法〕平均吸收因子法〕平均吸收因子法〕平均吸收因子法  2  2〕平均有效吸收因子法〕平均有效吸收因子法〕平均有效吸收因子法〕平均有效吸收因子法1 1〕平均因子法〕平均因子法〕平均因子法〕平均因子法     假设各板上的假设各板上的假设各板上的假设各板上的A A相同：全塔平均的相同：全塔平均的相同：全塔平均的相同：全塔平均的A A值代替各板吸收因子；值代替各板吸收因子；值代替各板吸收因子；值代替各板吸收因子；     适用于塔内适用于塔内适用于塔内适用于塔内L/VL/V不大的情况不大的情况不大的情况不大的情况（（（（4-254-25））））被吸收量：被吸收量：被吸收量：被吸收量：最大吸收量：最大吸收量：最大吸收量：最大吸收量：相对吸收率：相对吸收率：相对吸收率：相对吸收率：A AA A= = = =< < < > > >j j j j1 11 1那么：那么：那么：那么：讨论讨论讨论讨论(4-26)(4-26)：：：：表达了相对吸收率、表达了相对吸收率、平均吸收因子和理平均吸收因子和理论板数之间的关系。

论板数之间的关系 图图图图4-12 4-12 吸收因子图吸收因子图吸收因子图吸收因子图求解〔求解〔求解〔求解〔4-264-26）：）：）：）：求解求解求解求解N N若吸收剂中不含进料组分若吸收剂中不含进料组分若吸收剂中不含进料组分若吸收剂中不含进料组分: :吸收率吸收率吸收率吸收率克雷姆塞尔图克雷姆塞尔图克雷姆塞尔图克雷姆塞尔图已知组分吸收率、吸收温度、已知组分吸收率、吸收温度、已知组分吸收率、吸收温度、已知组分吸收率、吸收温度、液气比，查图求解液气比，查图求解液气比，查图求解液气比，查图求解N NK: K: 关键组分；关键组分；关键组分；关键组分；i: i: 非关键组分非关键组分非关键组分非关键组分已知组分吸收率、理论板数，已知组分吸收率、理论板数，已知组分吸收率、理论板数，已知组分吸收率、理论板数，查图得吸收因子，求液气比查图得吸收因子，求液气比查图得吸收因子，求液气比查图得吸收因子，求液气比K关一般取全塔平均温度和关一般取全塔平均温度和压力下的数值压力下的数值例例例例：：：：某某某某吸吸吸吸收收收收塔塔塔塔在在在在1.06MPa1.06MPa下下下下操操操操作作作作，，，，原原原原料料料料气气气气组组组组成成成成为为为为甲甲甲甲烷烷烷烷70.0%70.0%、、、、乙乙乙乙烷烷烷烷12.0%12.0%、、、、丙丙丙丙烷烷烷烷8.0%8.0%、、、、正正正正丁丁丁丁烷烷烷烷6.0%6.0%、、、、正正正正戊戊戊戊烷烷烷烷4.0%4.0%（（（（均均均均为为为为摩摩摩摩尔尔尔尔分分分分数数数数））））。

进进进进料料料料温温温温度度度度32℃32℃，，，，进进进进料料料料流流流流率率率率100kmol/h100kmol/h，，，，吸吸吸吸收收收收剂剂剂剂为为为为不不不不挥挥挥挥发发发发油油油油，，，，其其其其中中中中含含含含有有有有在在在在循循循循环环环环中中中中未未未未脱脱脱脱出出出出完完完完全全全全的的的的正正正正丁丁丁丁烷烷烷烷和和和和正正正正戊戊戊戊烷烷烷烷，，，，组组组组成成成成分分分分别别别别为为为为2.0%2.0%、、、、1.0%1.0%，，，，吸吸吸吸收收收收剂剂剂剂进进进进料料料料温温温温度度度度也也也也为为为为32℃32℃若若若若平平平平均均均均吸吸吸吸收收收收温温温温度度度度为为为为37℃37℃，，，，要要要要求求求求正正正正丁丁丁丁烷烷烷烷回回回回收收收收率率率率为为为为99.5%99.5%计计计计算算算算(1)(1)最最最最小小小小液液液液气气气气比比比比.(2).(2)操操操操作作作作液液液液气气气气比比比比为为为为最最最最小小小小液液液液气气气气比比比比的的的的2 2倍倍倍倍时时时时，，，，所所所所需需需需的的的的理理理理论论论论板板板板数数数数；；；；(3)(3)各各各各组组组组分分分分吸吸吸吸收收收收率率率率和和和和塔塔塔塔顶顶顶顶尾尾尾尾气气气气的的的的数数数数量量量量和和和和组组组组成成成成；；；；(4)(4)塔顶应加入的吸收剂。

塔顶应加入的吸收剂塔顶应加入的吸收剂塔顶应加入的吸收剂解：查得解：查得解：查得解：查得1.06Mpa1.06Mpa，，，，37℃37℃时各组分相平衡常数：时各组分相平衡常数：时各组分相平衡常数：时各组分相平衡常数：【例】已知原料气组成：【例】已知原料气组成： 组分组分 CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 i-C5H12 n-C5H12 n-C6H14 摩尔摩尔分数分数 0.7650.0450.0350.0250.0450.0150.0250.045用用不不挥挥发发的的烃烃类类液液体体为为吸吸收收剂剂在在板板式式塔塔中中进进行行吸吸收收，，平平均均 吸吸收收温温度度38℃，，操操作作压压力力为为1.013MPa，，要要求求i-C4H10的的回回收率达到收率达到90％求：（求：（1）（）（L/V〕〕min          （（2〕〕L/V=1.1〔〔L/V〕〕min时的平衡级数时的平衡级数N        （（3〕各组分的〕各组分的 ，尾气量及组成，尾气量及组成         （（4〕吸收剂用量〕吸收剂用量L解：（解：（1）） （（L/V〕〕min（（2〕〕N由由P-T-KP-T-K图查的图查的38℃38℃，，1.013MPa1.013MPa平衡常数平衡常数（（3 3〕各组分吸收率、尾气量及组成〕各组分吸收率、尾气量及组成尾气的量和尾气组成尾气的量和尾气组成（（4 4〕吸收剂用量〕吸收剂用量 可求各组分的可求各组分的A A小结：小结：简捷计算的关键简捷计算的关键2 2 2 2〕平均有效吸收因子法〕平均有效吸收因子法〕平均有效吸收因子法〕平均有效吸收因子法假假假假设设：：：： 当吸收塔具有当吸收塔具有当吸收塔具有当吸收塔具有N N N N块块理理理理论论板板板板时时，吸收主要由塔，吸收主要由塔，吸收主要由塔，吸收主要由塔顶顶和塔底两板来完和塔底两板来完和塔底两板来完和塔底两板来完成。

成EdmisterEdmisterEdmisterEdmister指出：吸收主要指出：吸收主要指出：吸收主要指出：吸收主要发发生在生在生在生在1 1 1 1、、、、N N N N二二二二块块板上，可将板上，可将板上，可将板上，可将N N N N板吸收作板吸收作板吸收作板吸收作为为2 2 2 2板吸收板吸收板吸收板吸收计计算OwensOwensOwensOwens和和和和MaddoxMaddoxMaddoxMaddox分析了大量用分析了大量用分析了大量用分析了大量用计计算机算机算机算机进进行多行多行多行多组组分吸收逐板分吸收逐板分吸收逐板分吸收逐板计计算的算的算的算的结结果果果果发现发现，大，大，大，大约约80808080％的吸收量％的吸收量％的吸收量％的吸收量发发生在塔生在塔生在塔生在塔顶顶塔釜两板塔釜两板塔釜两板塔釜两板吸收塔的理吸收塔的理吸收塔的理吸收塔的理论论板数不多，增加塔板数不能板数不多，增加塔板数不能板数不多，增加塔板数不能板数不多，增加塔板数不能显显著改善吸收效果，著改善吸收效果，著改善吸收效果，著改善吸收效果，反而会增加操作反而会增加操作反而会增加操作反而会增加操作费费用。

用Horton-Franklin 方程方程EdmisterEdmister提出：提出：提出：提出：   利用利用利用利用AeAe与与与与Ae’Ae’代替每板吸收因子，且保持代替每板吸收因子，且保持代替每板吸收因子，且保持代替每板吸收因子，且保持                                                不变，取得满意结果不变，取得满意结果不变，取得满意结果不变，取得满意结果1132214332+ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ +NNNNNNAAAAAAAAAAAAAALLLLLLLLLLLL132213221+ ++ ++ ++ ++ ++ ++ +NNNNNNAAAAAAAAAAAAAALLLLLLLLLLLLAeAe与与与与Ae’Ae’分别定义：分别定义：分别定义：分别定义：变换为：变换为：变换为：变换为：把两块板的吸收塔推导结果引申到把两块板的吸收塔推导结果引申到把两块板的吸收塔推导结果引申到把两块板的吸收塔推导结果引申到N N块理论板的吸收塔，得到：块理论板的吸收塔，得到：块理论板的吸收塔，得到：块理论板的吸收塔，得到：若吸收剂中不含有被吸收组分：若吸收剂中不含有被吸收组分：若吸收剂中不含有被吸收组分：若吸收剂中不含有被吸收组分：二、解吸因子法NN-1n+1  nn-121蒸出气蒸出气V N 吸收液吸收液LN+1蒸出剂蒸出剂V1吸收剂吸收剂L1特点；特点；   与吸收相反与吸收相反u模型塔：模型塔：u  图图 (3-64)u计算同于吸收计算同于吸收分布曲线：分布曲线： 从物系挥发度看从物系挥发度看 C1、、C2〔轻组分〔轻组分〕最大，进塔几乎不〕最大，进塔几乎不被吸收，塔顶稍有变被吸收，塔顶稍有变化。

化 C5、、C4 （重组（重组分〕最小，进塔立即分〕最小，进塔立即吸收，上部几乎不变吸收，上部几乎不变 C3 （关键组分（关键组分〕适中〕适中 ，上段吸收，上段吸收快，在塔某板出现最快，在塔某板出现最大值a〕总流率〕总流率（（c〕气相各组分流率〕气相各组分流率（（f〕液相各组分流率〕液相各组分流率塔釜塔釜塔顶塔顶（（b〕液体温度〕液体温度（（d〕液相各组分摩尔分数〕液相各组分摩尔分数（（e〕气相各组分摩尔分数〕气相各组分摩尔分数化学吸收的速率是由气膜扩散，液膜扩散和化学反应共化学吸收的速率是由气膜扩散，液膜扩散和化学反应共化学吸收的速率是由气膜扩散，液膜扩散和化学反应共化学吸收的速率是由气膜扩散，液膜扩散和化学反应共同决定一般好的化学吸收剂可以使吸收过程变为气膜同决定一般好的化学吸收剂可以使吸收过程变为气膜同决定一般好的化学吸收剂可以使吸收过程变为气膜同决定一般好的化学吸收剂可以使吸收过程变为气膜控制本节主要讨论不同化学反应对吸收速率的影响本节主要讨论不同化学反应对吸收速率的影响本节主要讨论不同化学反应对吸收速率的影响本节主要讨论不同化学反应对吸收速率的影响4.5.1 4.5.1 4.5.1 4.5.1 化学吸收的分类化学吸收的分类化学吸收的分类化学吸收的分类 按反应快慢分类并导出判别式按反应快慢分类并导出判别式按反应快慢分类并导出判别式按反应快慢分类并导出判别式1 1〕慢反应〕慢反应〕慢反应〕慢反应由于液膜厚度比液相主体薄得多，故用液膜中的反应量与扩散由于液膜厚度比液相主体薄得多，故用液膜中的反应量与扩散由于液膜厚度比液相主体薄得多，故用液膜中的反应量与扩散由于液膜厚度比液相主体薄得多，故用液膜中的反应量与扩散量进行比较判别化学反应的快慢。

量进行比较判别化学反应的快慢量进行比较判别化学反应的快慢量进行比较判别化学反应的快慢4.5 化学吸收化学吸收注：注：注：注： 称为八田数称为八田数称为八田数称为八田数(Hatta (Hatta (Hatta (Hatta 数数数数) ) ) )2 2〕快反应〕快反应〕快反应〕快反应M>>1  (M>>1  (取取取取M>10) M>10) 表示反应在液膜内进行完毕表示反应在液膜内进行完毕表示反应在液膜内进行完毕表示反应在液膜内进行完毕快反应浓度分布曲线快反应浓度分布曲线快反应浓度分布曲线快反应浓度分布曲线3 3〕中速反应〕中速反应〕中速反应〕中速反应M M 取取取取 0.1- 10 0.1- 10表示液膜中的反应与表示液膜中的反应与表示液膜中的反应与表示液膜中的反应与   扩散量相当扩散量相当扩散量相当扩散量相当, ,反应既在液膜中进行又扩散到反应既在液膜中进行又扩散到反应既在液膜中进行又扩散到反应既在液膜中进行又扩散到   液液液液相主体中进行相主体中进行相主体中进行相主体中进行.  . 中速反应浓度分布曲线中速反应浓度分布曲线中速反应浓度分布曲线中速反应浓度分布曲线瞬间反应浓度分布曲线瞬间反应浓度分布曲线瞬间反应浓度分布曲线瞬间反应浓度分布曲线4 4〕瞬间反应〕瞬间反应〕瞬间反应〕瞬间反应  M        ∞  M        ∞表示在液膜中的某个面反应完成表示在液膜中的某个面反应完成表示在液膜中的某个面反应完成表示在液膜中的某个面反应完成. .表表表表 4-1 4-1 4-1 4-1 化学吸收的分化学吸收的分化学吸收的分化学吸收的分类类4.5.2 4.5.2 4.5.2 4.5.2 一一一一级级不可逆反不可逆反不可逆反不可逆反应应 化化化化学学学学吸吸吸吸收收收收中中中中，，，，一一一一般般般般吸吸吸吸收收收收剂剂是是是是不不不不挥挥发发的的的的，，，，所所所所以以以以气气气气相相相相中中中中的的的的扩扩散情况与物理吸收相同，只是推散情况与物理吸收相同，只是推散情况与物理吸收相同，只是推散情况与物理吸收相同，只是推动动力增大。

力增大 在在在在液液液液相相相相中中中中既既既既存存存存在在在在溶溶溶溶质质在在在在液液液液膜膜膜膜和和和和液液液液相相相相主主主主体体体体中中中中的的的的扩扩散散散散，，，，又又又又存存存存在在在在化化化化学学学学反反反反应应，，，，同同同同时时还还有有有有吸吸吸吸收收收收剂剂和和和和反反反反应应生生生生成成成成物物物物的的的的扩扩散 从液相入手解决不同反从液相入手解决不同反从液相入手解决不同反从液相入手解决不同反应类应类型的增型的增型的增型的增强强因子的求取因子的求取因子的求取因子的求取处处理方法：理方法：理方法：理方法：建立液相建立液相建立液相建立液相扩扩散散散散- - - -反反反反应应方程方程方程方程 求求求求传质传质速率式速率式速率式速率式求增求增求增求增强强因子因子因子因子E E E Eu 通通通通过过液膜微元中的物料恒算建立液膜微元中的物料恒算建立液膜微元中的物料恒算建立液膜微元中的物料恒算建立扩扩散散散散- - - -反反反反应应方程u 结结合合合合反反反反应应速速速速率率率率式式式式〔〔〔〔反反反反应应级级数数数数，，，，可可可可逆逆逆逆，，，，不不不不可可可可逆逆逆逆〕〕〕〕求求求求得得得得液相液相液相液相传质传质速率式。

速率式u 根根根根据据据据边边界界界界条条条条件件件件解解解解微微微微分分分分方方方方程程程程〔〔〔〔液液液液相相相相传传质质速速速速率率率率式式式式）））），，，，并并并并与物理吸收速率式相比与物理吸收速率式相比与物理吸收速率式相比与物理吸收速率式相比较较求得增求得增求得增求得增强强因子〔系数比因子〔系数比因子〔系数比因子〔系数比较较法）1 1〕分散〕分散〕分散〕分散 -  - 反应方程反应方程反应方程反应方程          取液膜中微元作物料衡算取液膜中微元作物料衡算取液膜中微元作物料衡算取液膜中微元作物料衡算: :                    扩散进入量扩散进入量扩散进入量扩散进入量 -  - 扩散流出量扩散流出量扩散流出量扩散流出量 -  - 反应量反应量反应量反应量= = 积累量积累量积累量积累量     化学吸收液膜内微元的物料平衡化学吸收液膜内微元的物料平衡化学吸收液膜内微元的物料平衡化学吸收液膜内微元的物料平衡 2 2 2 2〕一〕一〕一〕一级级不可逆反不可逆反不可逆反不可逆反应应代入代入代入代入扩扩散散散散- - - -反反反反应应方程方程方程方程: : : :边边界条件：界条件：界条件：界条件：(1)  (1)  一级不可逆快反应一级不可逆快反应一级不可逆快反应一级不可逆快反应M>10 M>10 (2) (2) 一级不可逆中速反应一级不可逆中速反应一级不可逆中速反应一级不可逆中速反应(0.1