第四章 吸收课件

吸收剂(S)
吸 收 塔
吸收尾气 (A+B)
吸收液(A+S)
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2、吸收操作的用途：
(1)分离混合气体 获得一个或几个组分 ， 例如石油馏分裂解生产出来的乙烯、丙烯等。
(2)净化气体 一类是原料气的净化，即除 去混合气体中的杂质，如合成氨原料气脱 H2S、脱CO2等；另一类是尾气处理和废气 净化以保护环境，如燃煤锅炉烟气，冶炼废 气等脱除SO2，硝酸尾气脱除NO2等。
物理吸收：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。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。 化学吸收：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。
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气体的溶解度
在温度和压力一定的条件下，平衡时的气、液相组成具有一一 气体的溶解度 对应关系。 平衡状态下气相中溶质的分压称为平衡分压或饱和分压，与之 对应的液相浓度称为平衡浓度或气体在液体中的溶解度。这时 溶液已经饱和，即达到了它在一定条件下的溶解度，也就是指 气体在液相中的饱和浓度，习惯上以单位质量（或体积）的液 体中所含溶质的质量来表示，也表明一定条件下吸收过程可能 达到的极限程度。 在一定温度下达到平衡时，溶液的浓度随气体压力的增加而增 加。如果要使一种气体在溶液中里达到某一特定的浓度，必须 在溶液上方维持较高的平衡压力。 气体的溶解度与温度有关，一般来说，温度下降则气体的溶解 度增高。
0 oC 10 oC 20 oC 30 oC 40 oC 50 oC
500
20 oC 30 oC 40 oC 50 oC
0
20
40
60 80 pNH3/kPa
100
120
20
100
120
在相同条件下，NH3 在水中的溶解度较 SO2 大得多。 用水作吸收剂时，称 NH3 为易溶气体，SO2为中等溶解气体，溶解度更 小的气体则为难溶气体(如O2 在 30℃ 和溶质的分压为 40kPa 的条件下， 1kg 水中溶解的质量仅为 0.014g)。
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4.2.3溶剂选择
T ↓、p↑， 有利于吸收；T ↑、 p ↓ ，有利于解吸
吸收剂应具有的特点： 溶解度大，不易挥发，减少溶剂损失，避免在气体中 引入新的杂质 敏感性好、选择性高、粘 度：低（利于传质及输送） 发泡性：低（以免过分限制气速而增大塔的体积） 腐蚀性：低（减少设备费和维修费） 安全性：好（避免易燃易爆） 经济性：易得到、易再生
相界面 xi
液相主体
气体
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概述
吸收质或溶质：混合气体中能溶解 的组分，以A表示。 惰性气体或载体：不能溶解或难溶 组分，以B表示。 吸收剂：吸收操作中所用的溶剂， 以S表示。 吸收液：吸收操作后得到的溶液， 主要成分为溶剂S和溶质A。 混合尾气 吸收尾气：吸收后排出的气体，主 (A+B) 要成分为惰性气体B和少量的溶质A。 吸收过程在吸收塔中进行，逆流操 作吸收塔示意图如右所示。
第四章 吸 收
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4.1吸收操作在工业生产中的应用
1、吸收的概念：利用混合气体中各组分在 所选择的液体溶剂中的溶解度的差异而分
离气体混合物的单元操作称为吸收。吸收
操作时某些易溶组分进入液相形成溶液， 不溶或难溶组分仍留在气相，从而实现混 合气体的分离。
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概述（Introduction）
•气体吸收是混合气体中某些组分在气液 相界面上溶解、在气相和液相内由浓度 差推动的传质过程。
吸收剂 y x yi 气相扩散 液相扩散 气相主体 界面
1. 对同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度升高而减小； 2.对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分压的升高而增大。 加压和降温有利于吸收操作，反之，减压和升温有利于解吸操作。
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4.2.2 气体在液体中的溶解度
如果把氨气和水共同封存在容器中， 令体系的压力和温度维持一定，由于 氨易溶于水，氨的时候进多出少。水 中溶解的氨量越多，浓度越大，氨分 子从溶液逸出的速率也就越大，直到 最后，氨分子从气相进入液相的速率 便等于它从液相返回气相的速率，氨 实际上便不再溶解进水里，溶液的浓 度也就不再变化，这种状态称为相际 动平衡，简称相平衡或平衡。
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（3）制取成品。 用吸收剂吸收气体中 某些组分而获得产品。如硫酸吸收SO3 制浓硫酸，水吸收甲醛制福尔马林溶液， 用水吸收氯化氢制盐酸等 。 （4）废气处理、尾气回收。
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单组分吸收：混合气体中只有单一组分被液 相吸收，其余组分因溶解度甚小其吸收量可 忽略不计。 多组分吸收：有两个或两个以上组分被吸 收。
非等温吸收：体系温度发生明显变化的吸收 过程。 等温吸收：体系温度变化不显著的吸收过 程。
4.2吸收操作分类及吸收剂的选择
溶质A 气相 惰性气体B 溶质A 液相 吸收剂S
4.2.1吸收操作分类
1. 根据溶质与溶剂是否反应：物理吸收和化 学吸收
2. 根据被吸收溶质的数目：单组分吸收和多 组分吸收
3. 根据热效应：非等温吸收和等温吸收
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气体溶解示意图
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溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液 相中的浓度的关系曲线。
1000 溶解度/[g(NH3)/1000g(H2O)]
0 oC 10
oC
250 溶解度/[g(SO2)/1000g(H2O)] 200 150 100 50 0 40 60 80 pSO2/kPa