化工分离过程第14讲34吸收和蒸发过程

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1、化工分离过程ChemicalSeparationProcesses第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算3.1设计变量3.2多组分精馏过程（普通精馏）3.3萃取精馏和共沸精馏（特殊精馏）3.4吸收和蒸出（解吸）过程3.4.1吸收和蒸出过程流程3.4.2多组分吸收和蒸出过程分析3.4.3多组分吸收和蒸出的简捷计算法3.4.4化学吸收√√√23.4吸收和蒸出过程吸收是根据气体混合物中各组分在液体溶液中物理溶解度或化学反应活性的不同而将混合物分离的传质单元操作。如果气体溶质以物理溶解方式溶于液体中称为物理吸收。如果气体溶质溶于液相之后

2、能与溶剂（或活性组分）发生化学反应称为化学吸收。33.4吸收和蒸出过程气体溶于吸收剂时常常要放出溶解热，发生化学反应时还有反应热，因此在吸收过程中，一般体系的温度都要升高。随着吸收过程的发生，体系温度发生明显变化的吸收称为非等温吸收或变温吸收。对于溶质含量较低的低浓度气体物理吸收过程，体系的温度变化不大，可视为等温过程。43.4.1吸收和蒸出过程流程一、操作目的①净化和精制气体②分离气体混合物③制备溶液或中间产品二、吸收过程特点①吸收目的产物的同时也吸收了其他组分——多组分吸收53.4.1吸收和蒸出过程流程②端点条件未吸收气体吸收剂待吸收气体吸收液复杂塔：两处进料、

3、两处出料温度、浓度预分配难吸收剂组成与解吸有关63.4.1吸收和蒸出过程流程③物系平衡态汽相：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——稀溶液平衡关系表达式73.4.1吸收和蒸出过程流程④流量液相流量从上向下↑；汽相流量从下向上↓——不恒定⑤每板温度Tn由于溶解热大，Tn与溶解吸收量有关，难预测，不能用泡、露点方程计算Tn，要用热量衡算方程计算Tn。⑥平衡数据、溶解热数据、动力学数据等研究得还不充分。⑦吸收过程的逆过程为蒸出（解吸）。83.4.1吸收和蒸出过程流程三、吸收过程的分类①物理吸收——已进行了大量的研究②化学吸收1.可逆反应的化学

4、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93.4.1吸收和蒸出过程流程四、吸收过程的流程103.4.2多组分吸收和蒸出过程分析（注意：分析与精馏塔的差异）一、设计变量和关键组分（固定设计变量）吸收塔贫吸收剂原料气压力等级数∑（可调设计变量）串级单元数1（固定设计变量）蒸出塔富吸收剂汽提蒸汽压力等级数∑（可调设计变量）串级单元数1Na的指定：核算型指定为N；设计型指定为一个关键组分的分离要求。113.4.2多组分吸收和蒸出过程分析精馏过程：双向传质过程吸收过程：单向传质过程——不能视为恒摩尔流（图3-35a）二

5、、单向传质过程流量分布曲线（从组分的挥发度看图3-35c,d）：C1、C2较大，进塔几乎不被吸收，塔顶稍有变化；C4、C5较小，进塔立即被吸收，塔上部基本不变；C3适中，上段吸收快，在塔某板出现最大值。123.4.2多组分吸收和蒸出过程分析三、吸收塔内组分分布（图3-35e）不同组分在不同塔段吸收程度不同。2.难溶组分（LNK），一般只在靠近塔顶几级被吸收，其他级吸收较少；易溶组分（HNK），一般只在靠近塔釜几级就被吸收。3.关键组分在全塔范围内均被吸收。133.4.2多组分吸收和蒸出过程分析四、吸收和蒸出过程的热效应（图3-35b）溶解热大，温度变化大，对吸收率影

6、响大。a、温度升高，相平衡常数变大，吸收的推动力变小;b、由于吸收过程要放热，使汽液温差变大，除发生传质过程外，还有传热过程发生。——复杂性大2.若吸收剂挥发性明显，在塔釜几块板上部分汽化大。使该汽化的吸收剂与进料气中吸收剂的含量趋于平衡。于是出现一个反作用：吸收放出热量→加热液体→吸收剂汽化→冷却液体——塔中部出现温度极大值143.4.2多组分吸收和蒸出过程分析五、吸收剂的选择对目标组分有足够大的吸收能力，选择性好；解吸时便于再生；操作温度下本身的蒸汽压应不大，即不易挥发；化学性质稳定；对设备无腐蚀；传质系数足够大；价廉易得。153.4.2多组分吸收和蒸出过程分析

7、物理吸收过程和精馏过程的比较相同点：均属于传质分离过程。不同点：①精馏过程是气液相双向传质，利用组分的挥发度的不同实现分离，物理吸收过程是气相分子向液相的单方向分子扩散和传质过程，利用组分在吸收剂中溶解度的不同实现分离。②精馏指定两个关键组分的分离要求，而吸收只能指定一个关键组分。163.4.2多组分吸收和蒸出过程分析不同点：③精馏引入能量媒介，吸收引入物质媒介。④精馏塔一般是一股进料两股出料，吸收塔有两股进料和两股出料。⑤由于吸收液从塔顶注入，富气（原料气）由塔底加入，吸收过程放出溶解热，因此吸收塔内从塔顶到塔釜，关键组分气、液相浓度都是上升的，一般情况下，温