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⑴按组分的相对溶解度的大小 ②多组分吸收
气体混合物中具有显著溶解度的组分 不止一个, 吸收目的产物的同时也吸收了 其他组分。 如用油吸收法分离石油裂解气，除氩以 外，其它组分都程度不同的从气相溶到 吸收剂中。
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⑵吸收过程有无化学反应
①物理吸收
所溶组分与吸收剂不起化学反应
②化学吸收
溶质与溶剂有显著的化学反应发生。
• 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。
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欲分离氨气＋空气的混 合物，可选择水做溶剂， 因为氨水在水中的溶解度 最大，而空气几乎不溶于 水。流程如图所示
上述密闭容器能否用作 工业吸收设备？
氨气（浓度低）＋空气
密闭容器
水（溶剂）
氨气(浓度高)＋空气(惰性气体)
• 重组分（易溶组分）主要在塔底附近的若干级 上被吸收 • 关键组分在全塔范围内被吸收
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§4-2 吸收和解吸过程流程
一、单纯吸收工艺流程 二、吸收-解吸法 三、吸收蒸出塔
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§4-2 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，一般要把吸收剂与易溶组 分分离开，即解吸过程，解吸过程一般 可采用的方法有：加热升温；减压闪蒸； 精馏解吸。
3
二、工业生产中的吸收过程
1
2
3
4
净化或 精制气 体
分离 气体 混合物
将最终气
态产品制
成溶液或 中间产品
废气 治理
4
• ①净化或精制气体
• 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
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吸收-解吸法
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吸收-解吸法
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三、吸收蒸出塔
• 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。 • 一般只适用关键组分为重组分的场合。
v N 1 l0 v1 l N v N 1 l0 v1 v N AN
v N 1 l0 v1 vN AN
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对n级i组分作物料衡算：
vn ln vn1 ln1
vn An vn vn1 An1vn1
vn1 An1vn1 vn An 1
可以 , 但吸收效果不好 , 原因在于气、液两相 接触情况不好
(溶质，被吸收组分)
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一、单纯吸收工艺流程
单塔单纯吸收流程图
多塔串联单纯吸收流程图
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单纯吸收工艺流程
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单纯吸收工艺流程
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单纯吸收工艺流程
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二、吸收-解吸法
• 该法用于气体混合物通过吸收方法将其分离 为惰性气体和易溶气体两部分的情况。 • 解吸的常用方法是使溶液升温，以减小气体 溶质的溶解度，所以在解吸塔底部没有加热 器，可用直接蒸汽和再沸器的形式，通过加 热器提供热量使易溶组分蒸出并从解吸塔顶 排出，解吸塔底的吸收剂经冷却再送往吸收 塔循环使用。 • 解吸塔也可采用精馏塔，可起到提高蒸出溶 质的纯度和回收吸收剂的作用。
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⑶传质形式不同 • 吸收是单向传质，精馏是双向传质 • 在精馏操作中，汽液两相接触，汽相中的 较重组分向液相中传质（冷凝）,液相中 的较轻组分向汽相中传质（汽化）,所以 传质过程是在两相中交替进行 • 当轻、重组分的摩尔汽化潜热相近时，塔 内可以近似看作恒摩尔流
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⑷温度范围、变化不同
• 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 • 在精馏过程中，由于汽化潜热与冷凝潜热相 互利用，在整个塔内的温度变化范围不是很 大，而且从塔顶向下，温度逐渐升高。 • 每个级上由于组成改变而引起的温度变化， 可用泡露点方程定出 • 吸收要采用热量衡算来确定温度的分布
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⑸按汽液两相接触方式和采用的设备形式 ①喷淋吸收 • 填料塔或空塔：气、液两相都连续 • 淋降板塔：气相连续，液相分散 ②鼓泡吸收 • 鼓泡塔或泡罩塔：液相保持为连续相， 气相分离为小气泡通过液层
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⑸按汽液两相接触方式和采用的设备形式 ③降膜吸收 • 降膜式吸收器，使气、液两相均连续， 用于吸收热效应大的情况。 吸收剂顺着管壁形成一层液膜，由于重 力作用而往下流动，原料气以一定的流 率逆流向上，两相在管壁中进行传质过 程，产生的吸收热通过管壁传给冷凝剂， 不断被冷凝剂带走。
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• 每一具体的吸收过程以采用哪一种分类方 法为宜，完全视何种分类方法能较准确的 反映出该具体过程的特点来衡量
• 如采用油吸收法分离石油气，在进行吸收 计算时，应突出说明它是多组分吸收，在 计算进行过程中，应考虑到它是一个非等 温吸收，在比较采用何种设备时，应考虑 到使用鼓泡吸收还是喷淋吸收或其它等。
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 吸收的气体量并加快吸收速率。但溶液解 吸再生较难。 12
②化学吸收
溶质与溶剂有显著的化学反应发生。
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
v2 A0 v0 v2 l0 n 1 v1 A1 1 A1 1
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v2 l0 v3 A1 v3 A1v1 A1 1 n 2 v2 A2 1 A2 1
( A1 1)v3 A1l 0 v4 A2 v4 A2 v2 A1 A2 A2 1 n 3 v3 A3 1 A3 1
吸收：溶质由气相溶于液相
与液相组成xi 成平衡的气相 中i的分压和 摩尔分数
pi
* pi
yi y
* i
解吸：溶质由液相转入气相
pi
* pi
yi y
* i
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2、吸收过程的限度
• 塔釜： yi , N 1
Ki
xi , N
确定了吸收液中组分的最大浓度 塔顶：
yi,1 Ki xi,0
规定了设计回收塔的分离要求 或尾气中i组分的最小浓度
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3、吸收过程的平衡级 • 离开n板的气体混合物与离开n板的吸收 液达到相平衡，即 y i K i xi 4、计算内容 可调设计变量为1 操作型计算：指定为理论级数 设计型计算：指定为关键组分的吸收率 已知： V N 1 , y N 1 , TN 1 , x0 , T0 , p 和关键组分的分离要求 求：V1 , y1 , LN , x N , L0 , N 详细计算还应包括 Tn , Ln ,Vn
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• ③将最终气态产品制成溶液或中间产品
• 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。
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• ④废气治理
• 很多工业废气中含SO2、NOx（主要是NO及
NO2），汞蒸汽等有害成分，虽然浓度一般很低，
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吸收蒸出塔
只适用关键组分为重组分的场合
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吸收蒸出塔
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§4-3 多组分吸收和解吸过程简捷计算 一、吸收过程工艺计算的基本概念 二、吸收因子（吸收因素） 三、吸收因子法的基本方程 四、平均吸收因子法 五、平均有效吸收因子法
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§4-3 多组分吸收和解吸过程简捷计算
• 一、吸收过程工艺计算的基本概念 • 1、吸收、解吸作用发生的条件
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。
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二氧化碳的吸收过程
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三、吸收过程的分类
⑴按组分的相对溶解度的大小 ①单组分吸收 只有一个组分在吸收剂中具有显著的溶 解度，其它组分的溶解度均小到可以忽 略不计。 如制氢工业中，将空气进行深冷分离前， 用碱液脱出其中的二氧化碳以净化空气， 这时CO2仅在碱液中具有显著的溶解度， 而空气中的氮、氧、氩等气体的溶解度 均可忽略。
CO2;二氯乙烷生产过程中用水去除氯化氢等。
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• ②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C2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；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。
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⑸物料的预分布不同
• 精馏可按清晰分割和非清晰分割进行 物料的预分布 • 吸收每端既有进料，又有出料
• 需在确定满足关键组分分离要求所需 的理论板数的同时，做出物料预分布
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⑹精馏有两个关键组分，吸收有一个关键 组分 ⑺组分分布不同
• 精馏过程，关键组分的浓度分布有极大值，非 关键组分在进料级上下形成几乎恒浓的区域 • 吸收过程，轻组分（即难溶组分）一般只在靠 近塔顶的几级被吸收，而在其余级上变化很小
第4章 气体吸收和解吸
4.1多组分吸收和解吸过程分析
4.2 吸收和解吸过程流程 4.3多组分吸收和解吸过程简捷计算 4.4 化学吸收
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§4.1多组分吸收和解吸过程分析