化学气体吸收过程
第4章气体吸收
25
单相中物质的分子扩散
什么是分子扩散？在一相内部有浓度差存在时， 由于分子无规则的热运动引起的物质传递，简 称扩散。扩散的快慢用扩散通量表示
扩散通量—在单位时间内单位截面积上扩散传 递的物质量；kmol/m2 s ，用 J表示。
33
4.2.3 填料吸收塔的计算
4.2.3.1 吸收塔的物料衡算 4.2.3.2 吸收剂用量 4.2.3.3 填料层高度的计算 4.2.3.4 吸收塔的操作调节
4.3 吸收塔理论板层数的计算
34
4.2.3 填料吸收塔的计算 4.2.3.1 吸收塔的物料衡算
全塔物料衡算（逆流吸收）
Gy 1 +Lx 2 =Gy 2+ Lx 1
13
五、解吸（脱吸）
解吸：将溶质从溶剂中释放出来的操作 常用的解吸方法：升温、减压、吹气，升温和吹气通
常同时进行。 与吸收的比较
1）设备通用 2）传质理论相同。但因为传质方向不同，推动力的表 现形式改变 3）当用吹气解吸时，与吸收中最小液气比对应，存在 最小气体用量问题。
14
六、吸收剂的选择
成氨生产的氮氢混合气中的CO2和CO的净化；在接触法生 产硫酸中二氧化硫的干燥等。 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等。
12
工业生产中的吸收过程
体中一个或几个组分便溶解于液体中 形成溶液，而不溶解的组分则留在气 相中，从而实现其分离。
尾气V1 吸收剂 L0
吸收依据是混合气体中各组分在同一 溶剂中溶解度的不同。
催化吸收稳定工艺流程及原理
催化吸收稳定工艺流程及原理
催化吸收稳定工艺是一种在石油化工领域广泛采用的气体处理技术，主要用于炼油厂的气体回收和净化。
该工艺流程主要包括以下几个步骤：
1. 吸收过程：首先，从裂解装置或其他来源产生的富含烃类组分的工艺气（如催化裂化装置的干气），通过与富油吸收剂逆流接触，在吸收塔内将C3及以上烃类有效地溶解到吸收剂中。
2. 解吸过程：随后，含有被吸收烃类的富油进入解吸塔，在一定温度条件下，通过降低压力或加热，促使烃类从吸收剂中解析出来，得到富含C3、C4等轻烃的气体产品。
3. 稳定过程：对于含C5及更重组分的汽油组分，送入稳定塔进行进一步分离，通过精馏原理去除其中的C5+组分，以降低汽油蒸汽压，提高其储存和运输安全性。
整体而言，催化吸收稳定工艺通过连续的物理化学过程，实现了对裂解气和其他烃类混合气的有效分离和资源优化利用。
气体吸收
第二章气体吸收第一节概述2.1.1 气体吸收过程一、什么是吸收：气体吸收是用液体吸收剂吸收气体的单元操作。
二、吸收基本原理：是利用气体混合物中各组分在某一液体吸收剂中溶解度的不同，从而将其中溶解度最大的组分分离出来。
三、吸收的特点：吸收是一种组分从气相传入夜相的单向扩散传质过程。
四、传质过程：借扩散进行物质传递的过程称为传质过程。
除吸收外，蒸馏.萃取.吸收.干燥等过程，也都属于传质过程。
五、S吸收剂（溶剂）S+液相吸收液（溶液）A扩散：由于微粒（分子.原子等）的热运动而产生的物质迁移现象。
可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相间进行。
主要由于温度差和湍流运动等。
微粒从浓度较大的区域向较小的区域迁移，直到一相内各部分的浓度达到一致或两相间的浓度达到平衡为止。
扩散速度在气相最大，液相次之，固相中最小。
吸收在化工生产中的应用极为广泛，其目的主要有四点：SO制98%的硫酸）。
一、制造成品（93%的硫酸吸收3二、回收有价值的气体，（焦化厂用洗油处理焦炉气以分离其中的苯等芳香烃）。
三、去掉有害气体（如合成氨厂用氨水或其它的吸收剂除去半水煤气中的硫化氢）。
四、三废处理：（如用吸收法除净硫酸生产尾气中的二氧化硫。
）总之吸收的目的可用四个字来概括：去害兴利。
2.1.2 气体吸收的分类一、物理吸收：吸收过程中吸收质只是简单地从气相溶入液相，吸收质与吸收剂间没有显著的化学反应或只有微弱的化学反应，吸收后的吸收质在溶液中是游离的或结合的很弱，当条件发生变化时，吸收质很容易从溶剂中解吸出来。
如用水吸收二氧化碳。
物理吸收是一个物理化学过程，吸收的极限取决于操作条件下吸收质在吸收剂中的溶解度、吸收速率则取决于吸收质从气相主体传递入液相主体的扩散速率。
物理吸收都是可逆的一般热效应较小。
二、化学吸收：吸收过程中吸收质与吸收剂之间发生显著的化学反应。
例如NaOH 吸收2CO 。
化学吸收时，吸收平衡主要取决于当时条件下吸收反应的化学平衡，吸收速率则取决于吸收质的扩散速率和化学发应速率，因为化学吸收降低了吸收质的浓度故吸收速率一般比同样条件下没有化学反应的物理吸收速率大。
化工原理 第五章 气体吸收
Y
*
mX 1 (1 m) X
当溶液浓度很低时,上式右端分母约等于1,于是上式可简化为:
Y*=mX
20
三、 相平衡关系在吸收中的应用
（一）判断过程进行的方向
* pA pA * pA pA * pA pA
A由气相向液相传质，吸收过程 平衡状态
A由液相向气相传质，解吸过程
*或x* >x或 c * y
dc A —组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m； dz
DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。
负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿 着浓度降低的方向进行
28
理想气体：
pA cA RT
dc A 1 dp A = dz RT dz
DAB dpA JA RT dz
25
吸收过程： （1）A由气相主体到相界面，气相内传递； （2）A在相界面上溶解，溶解过程； （3）A自相界面到液相主体，液相内传递。
单相内传递方式：分子扩散；对流扩散 。
26
一、 分子扩散与菲克定律
分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存 在浓度差，则因分子无规则的热运动使
该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，
物系一定， E T 2）E大的，溶解度小，难溶气体 E小的，溶解度大，易溶气体
3）E的来源：实验测得；查手册
对于理想溶液，亨利常数即为纯溶质的饱和蒸汽压。亨利常数E值较大表示溶解度 较小。一般E值随温度的升高而增大，常压下压力对E值影响不大。
16
（二）亨利定律其它形式
cA 1）p H
体主体浓度线相交于一点E，则厚度zG为E到相界
面的垂直距离。
（二）气相传质速率方程
气体 吸收
例10-3 调整的净现值法的应用 假定已知某公司的信息如下：
营业收入：每年为500万元，永续年金； 营业成本：为营业收入的60%； 折旧：每年为50万元； 净营运资本增加额：每年为0元； 资本支出：每年为50万元； 所得税税率为25%，全权益融资公司的资本成本
R0为2
一、亨利定律的表达式
2. p～c关系 若溶质在气、液相中的组成分别以分压p、摩
尔浓度 c 表示，亨利定律为
p* c H
H — 溶解度系数，kmol/(m3·kPa)
一、亨利定律的表达式
3. y～x关系
若溶质在气、液相中的组成分别以摩尔分数
y、x表示 ，亨利定律为
y* mx
x* p E
c* Hp x* y
m
X* Y m
二、各系数间的关系
推导可得亨利定律表达式各系数间的关系如下：
E～H 关系 E～m 关系 H～m 关系
H EM S
m E P 1
H PM S m
溶液 密度
溶剂 S 的 摩尔质量
一、判断传质进行的方向
设某瞬时 气相中溶质的实际组成为Y
液相中溶质的实际组成为X
气体在 液体中 溶解度
pA f (xA)
平衡方程
pA ～ xA曲线 溶解度曲线
气体（A＋B）
A 溶解 A 逸出
液体 S
易溶
400 50
氨在水中的溶解度
中等溶解度
68 50
二氧化硫在水中的溶解度
难溶
0.002
50
氧在水中的溶解度
二、温度、压力对溶解度的影响
讨论
温度对溶解度的影响 压力对溶解度的影响
解度不同。
吸
收
原料气 A＋B
高中化学尾气吸收大全
高中化学尾气吸收大全
尾气吸收是化学中非常重要的一个领域，主要用于吸收气体、处理废气和回收有价值的物质。
在高中化学中，尾气吸收主要包括以下几个方面:
1. 氢氧化钠吸收二氧化碳：二氧化碳可以溶解在水中，形成碳酸，然后用氢氧化钠溶液吸收。
氢氧化钠是一种常用的吸收剂，可以吸收二氧化碳，生成碳酸钠和水。
反应方程式为:
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
2. 硫酸吸收氮氧化物：氮氧化物可以用硫酸吸收，生成硫酸盐和水。
反应方程式为:
NO + SO2 → NO2 + SO3
3. 氢氧化钾吸收二氧化硫：二氧化硫可以溶解在水中，形成硫酸，然后用氢氧化钾溶液吸收。
氢氧化钾是一种常用的吸收剂，可以吸收二氧化硫，生成硫酸钾和水。
反应方程式为:
SO2 + 2KOH → K2SO3 + H2O
4. 活性炭吸收有机物：活性炭是一种非常有效的吸收剂，可以吸收多种有机物，如乙醇、苯和甲醛等。
活性炭吸收有机物的原理是利用其发达的孔隙结构和吸附能力，将有机物吸附在其表面。
除了上述方法外，还有许多其他的尾气吸收方法，如溶液吸收、气体吸收剂等。
在实际应用中，应根据具体情况选择适当的吸收剂和方法。
此外，尾气吸收也是环境保护的重要组成部分，对于处理废气和减少环境污染具有重要意义。
化工原理28气体吸收
煤气中的芳烃,可采用洗油吸收方法回收芳烃获得粗苯.
二、吸收操作分类
*物理吸收与化学吸收 *等温吸收与非等温吸收 *单组分吸收与多组分吸收 *定态吸收与非定态吸收（过程参数是否随时间而变） 本章讨论所作的基本假定： 单组分、低浓度、连续定态逆流、等温物理吸收
三、吸收操作的经济性
吸收操作费用主要包括： 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；
=
0
dz dz dz
—d —PA = - —d P—B
dz
dz
—d C—A= - —d —CB
dz
dz
DAB = DBA = D
若选择固定的，垂直扩散方向的截面为基准，观察 扩散传质的速率。对于定态分子扩散则有
NA= JA
同理有
NB= JB
由以上讨论可知，等摩尔逆向扩散过程传质速率的大小主
要是分子扩散的贡献。
有总体流动时的传质速率： 对于B组分有： NB = JB+NBM =0
即： JB= - NBM
且
NAM
PA
——— = ———
NBM
PB
JB= -NBM = - JA
对于A组分，其传递速率 ：
即：
NA = JA + NAM = JA + NBM PA / PB NA =（1+ PA / PB）JA
NA=
dCA JA= - DAB———
dZ 式中：
JA— 组分A沿Z方向的扩散通量kmol/m2 ·s； CA— 组分A在混合物中摩尔浓度kmol/ m3 ; DAB—组分A在A、B混合中的扩散系数，m2/s 。
同理，对B组分的扩散可表示为
dCB JB= - DBA———
第8章 化工原理气体吸收
8.3.1双组分混合物中的分子扩散
⑴费克定律 温度、总压一定，组分A在扩散方向上任 一点处的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。
dCA J A DAB d
JA——组分A扩散速率（扩散通量）， kmol/（m2· s）；
dCA ——组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m； d DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。
பைடு நூலகம்G L
8.3.5对流传质理论
②数学模型
DG p DG 1 ( pA pAi ) p ( y yi ) 气膜 N A RT G pBm RT G yBm
式中：
pBm yBm (1 y ) m p DG DG 1 DG p 1 kG RT G pBm RT G yBm RT G (1 y )m
pB1 pA1 pA2
0 扩散距离z
z
3）等分子反方向扩散发生在蒸馏过程中。
2．单向扩散及速率方程
JA
（1）总体流动：因溶质Ａ扩散到界面溶 解于溶剂中，造成界面与主体的微小压差， NMcA/c 使得混合物向界面处的流 动。 总体流 动NM NMcB/c （2）总体流动的特点： JB 1）因分子本身扩散引起的宏观流动。 2）A、B在总体流动中方向相同，流动 速度正比于摩尔分率。 1 2
负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿 着浓度降低的方向进行。 理想气体：
pA cA RT
dc A 1 dp A = dz RT dz
DAB dpA JA RT dz
8.3.1双组分混合物中的分子扩散
对双组分混合物，总浓度 CM CA CB ＝常数
dC A dC B d d
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
化学气体吸收过程
一、化学吸收过程分析
化学吸收是指吸收过程中吸收质与吸收剂有明显化学反应的吸
收过程。
对于化学吸收，溶质从气相主体到气液界面的传质机理与
物理吸收完全相同，其复杂之处在于液相内的传质。
溶质在由界面
向液相主体扩散的过程中，将与吸收剂或液相中的其他活泼组分发
生化学反应。
因此，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向扩散速率、化学
反应速率以及反应产物的扩散速率等因素有关。
由于溶质在液相内发生化学反应，溶质在液相中呈现物理溶解
态和化合态两种方式，而溶质的平衡分压仅与液相中物理态的溶质
有关。
因此，化学反应消耗了进入液相中的吸收质，使吸收质的有
效溶解度显着增加而平衡分压降低，从而增大了吸收过程的推动力；同时，由于部分溶质在液膜内扩散的途中即因化学反应而消耗，使
过程阻力减小，吸收系数增大。
所以，发生化学反应总会使吸收速
率得到不同程度的提高。
工业吸收操作多数是化学吸收，这是因为：
①化学反应提高了吸收的选择性；
②加快吸收速率，从而减少设备容积；
③反应增加了溶质在液相的溶解度，减少吸收剂用量；
④反应降低了溶质在气相中的平衡分压，可较彻底地除去气相
中很少量的有害气体。
如图11—9所示的是合成氨原料气(含C0230％左右)的净化过程，精制过程要除去C02，而得到的CO：气体又是制取尿素、碳酸氢铵
和干冰的原料，为此，采用醇胺法的吸收与解吸联合流程。
将合成
氨原料气从底部进入吸收塔，塔顶喷乙醇胺液体，乙醇胺吸收了COz 后从塔底排出，从塔顶排出的气体中含C02可降到o．2％一0．5％。
将吸收塔底排出的含乙醇胺溶液用泵送至加热器，加热(130°C左右)后从解吸塔顶喷淋下来，塔底通入水蒸气，乙醇在高温、低压(约
300kPa)下自溶液中解吸。
从解吸塔顶排出的气体经冷却、冷凝后得
到可用的COz。
解吸塔底排出的溶液经冷却降温(约50°C)、加压
(约1800kPa)后仍作为吸收剂。
这样吸收剂可循环使用，溶质气体得到回收。
二、高含量气体吸收
当进塔混合气体中吸收质含量高于10％时，工程上常称为高含
量气体吸收。
由于吸收质的含量较高，在吸收过程中吸收质从气相
向液相的转移量较大，因此，高含量气体吸收有自己的特点。
(1)气液两相的摩尔流量沿塔高有较大的变化吸收过程中，塔内
不同截面处混合气摩尔流量和吸收剂摩尔流量是不相同的，沿塔高
有显着变化，不能再视为常数。
但惰性气摩尔流量沿塔高基本不变，若不考虑吸收剂的挥发性，纯吸收剂的摩尔流量亦为常数。
(2)吸收过程有显着的热效应由于被吸收的溶质较多，产生的溶
解热也较多。
若吸收过程的液气比较小或者是吸收塔的散热效果不
好，将会使吸收液温度明显地升高，此时气体吸收为非等温吸收。
但若溶质的溶解热不大、吸收的液气比较大或吸收塔的散热效果较好，此时气体吸收仍可视为等温吸收。
(3)吸收系数不是常数由于受气速的影响，吸收系数从塔底至塔顶是逐渐减小的。
但当塔内不同截面气液相摩尔流量的变化不超过10时，吸收系数可取塔顶与塔底吸收系统的平均值，并视为常数进行有关计算。
如图11—10所示的是用于处理高含量挥发酚废水的两段填料汽提塔。
废水经换热器加热到100°C后，送到汽提段，由汽提塔顶部淋下，在汽提段内与105℃的蒸汽逆流接触，废水中的挥发酚向气相传递，被蒸汽带到塔外，成为含酚蒸汽。
汽提后的废水含酚浓度可降到400mg／L以下，经水封管并经换热器降温后送到下一处理工序进一步处理。
含酚蒸汽用鼓风机送到再生段，与102°C的含量10％NaOH溶液进行逆流接触，经化学吸收生成酚钠盐回收其中的酚，净化后的蒸汽进入汽提段循环使用。
为了提高酚钠盐的含量，循环碱液往往回流到再生段，待饱和后再回收酚。
三、多组分吸收
多组分吸收过程中，由于其他组分的存在使得吸收质在气液两
相中的平衡关系发生了变化，所以，多组分吸收的计算较单组分吸
收过程复杂。
但是，对于喷淋量很大的低含量气体吸收，可以忽略
吸收质间的相互干扰，其平衡关系仍可认为服从亨利定律。
因而可
分别对各吸收质组分进行单独计算。
不同吸收质组分的相平衡常数
不相同，在进、出吸收设备的气体中各组分的含量也不相同，因此，每一吸收质组分都有平衡线和操作线。
关键组分是指在吸收操作中必须首先保证其吸收率达到预定指
标的组分。
如处理石油裂解气中的油吸收塔，其主要目的是回收裂
解气中的乙烯，乙烯即为此过程的关键组分，生产上一般要求乙烯
的回收率达98％一99％，这是必须保证达到的。
因此，此过程虽属
多组分吸收，但在计算时，则可视为用油吸收混合气中乙烯的单组
分吸收过程。
在多组分吸收过程中，为了提高吸收液中溶质的含量，可以采
用吸收蒸出流程。
如图11—11所示为用油吸收分离裂解气，该塔的
上部是吸收塔，下部是汽提塔，裂解气由塔的中部进入，用C4馏分作吸收液，吸收裂解气中的Cl—C3馏分，吸收液通过下塔段蒸出甲烷、氢等气体，使塔釜得到纯度较高的C2—C3馏分。
塔釜吸收液进入C2、C3分离塔，达到分离目的。
四、解吸过程
解吸又称脱吸，是脱除吸收剂中已被吸收的溶质，而使溶质从液相逸出到气相的过程。
在生产中解吸过程有两个目的：
①获得所需较纯的气体溶质；
②使溶剂得以再生，返回吸收塔循环使用，经济上更合理。
在工业生产中，经常采用吸收—解吸联合操作。
如图11—12所示的是用Na2CO3水溶液净化除去气体中的H2S。
从吸收塔底部引出的溶液用泵送人解吸塔，再用空气进行解吸，经解吸后的溶液(吸收剂)用泵回送至吸收塔顶部喷淋。
此流程中，吸收与解吸均在常温下进行。
解吸是溶质从液相转入气相的过程，因此，解吸的必要条件是气相溶质的实际分压户(或y)必须小于液相中溶质的平衡分压P*(或y*)，其差值即为解吸过程的推动力。
工业上常采用的解吸方法有以下几种。
(1)加热解吸加热溶液升温或增大溶液中溶质的平衡分压，减小溶质的溶解度，则必有部分溶质从液相中释放出来，从而有利于溶质与溶剂的分离。
如采用“热力脱氧”法处理锅炉用水，就是通过加热使溶解氧从水中逸出。
(2)减压解吸若将原来处于较高压力的溶液进行减压，则因总压降低后气相中溶质的分压也相应降低，溶质从吸收液中释放出来。
溶质被解吸的程度取决于解吸的最终压力和温度。
(3)在惰性气体中解吸将溶液加热后送至解吸塔顶使与塔底部通
入的惰性气体(或水蒸气)进行逆流接触，由于人塔惰性气体中溶质
的分压P＝0，有利于解吸过程进行。
按逆流方式操作的解吸过程类似于逆流吸收。
吸收液从解吸塔
的塔顶喷淋而下，惰性气体(空气、水蒸气或其他气体)从底部通人
自下而上流动。
气液两相在逆流接触的过程中，溶质将不断地由液
相转移到气相混于惰性气体中从塔顶送出，经解吸后的溶液从塔底
引出如图11—12所示。
若溶质为不凝性气体或溶质冷凝液不溶于水，则可通过蒸汽冷凝的方法获得纯度较高的溶质组分。
如用水蒸气解
吸溶解了苯与甲苯的洗油溶液，便可把苯与甲苯从冷凝液中分离出来。
解吸塔的浓端在顶部，稀端在底部，正好与吸收相反。
(4)采用精馏方法溶质溶于溶剂中，所得的溶液可通过精馏的方
法将溶质与溶剂分开，达到回收溶质、又得新鲜的吸收剂循环使用
的目的。