化工基础4、1

1、化工基础气体化工基础气体传化集团有限公司传化集团有限公司Transfar Group Co., Ltd.职职 业业 技技 能能 鉴鉴 定定 培培 训训 教教 程程（初级（初级/中级中级试行试行）国家职业标准国家职业标准传化化工职业标准传化化工职业标准依据依据 编写编写2022-5-6 Page2 第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作第一节气体的输送第一节气体的输送一、气体输送与设备的分类一、气体输送与设备的分类二、离心式通风机二、离心式通风机三、鼓风机三、鼓风机目目 录录2022-5-6 Page3 四、压缩机四、压缩机1往复式压缩机往复式压缩机2构造，原理构造，原理3选用原则选

2、用原则五、水环真空泵五、水环真空泵1 构造、原理构造、原理2选用原则选用原则六、水喷射泵六、水喷射泵1水喷射真空泵水喷射真空泵2构造、原理构造、原理3选用原则选用原则目目 录录2022-5-6 Page4 第二节第二节 气体的净制气体的净制一、气体净制的方法一、气体净制的方法1重力沉降重力沉降2离心沉降离心沉降3过滤净制过滤净制4湿法净制湿法净制5静电除尘静电除尘目目 录录2022-5-6 Page5 二、重力沉降法二、重力沉降法1原理、构造原理、构造2应用范围应用范围三、离心沉降法三、离心沉降法1原理、构造原理、构造2应用范围应用范围四、过滤净制四、过滤净制1过滤的分类过滤的分类2过滤操作的

3、基本原理、应用场合过滤操作的基本原理、应用场合3过滤介质的性能、如何选择过滤介质的性能、如何选择目目 录录2022-5-6 Page6 五、常用的气体过滤设备五、常用的气体过滤设备1袋滤器（布袋除尘器）袋滤器（布袋除尘器）六、其它分离方法、原理六、其它分离方法、原理1惯性分离法惯性分离法2文丘里除尘器文丘里除尘器3活性炭吸附分离活性炭吸附分离4膜过滤器膜过滤器目目 录录2022-5-6 Page7 第三节气体吸收第三节气体吸收一、基本概念一、基本概念二、吸收原理二、吸收原理1吸收过程的气液相平衡和亨利定吸收过程的气液相平衡和亨利定律律2吸收过程的推动力吸收过程的推动力3吸收机理双膜理论吸收机理

4、双膜理论三、吸收设备三、吸收设备1常用吸收塔的选择及组成常用吸收塔的选择及组成（1）填料塔）填料塔（2）湍球塔）湍球塔（3）文丘里吸收塔）文丘里吸收塔目目 录录2022-5-6 Page8 四、塔填料的选择四、塔填料的选择1塔填料的种类材质的选择塔填料的种类材质的选择2塔填料的选用原则塔填料的选用原则五、影响吸收操作的因素五、影响吸收操作的因素1吸收质的溶解性能吸收质的溶解性能2吸收剂的选择吸收剂的选择3温度温度4压力压力5气、液相流量的影响气、液相流量的影响6吸收剂的纯度吸收剂的纯度 目目 录录2022-5-6 Page9 第一节气体的输送第五章 气体物料的基本操作一气体输送与设备的分类(按

5、气体出口压强或以压缩比分类)(1)通风机 出口压强(表压)15KPa,比为11.15(2)鼓风机 出口压(表压)15KPa0.3Mp,压缩比为(3)压缩机 出口压(表压)0.3Mp以上,压缩比大于(4)真空泵 在设备中造成真空,其气体压强低于当地大气压2022-5-6 Page10 第一节气体的输送第五章 气体物料的基本操作二 离心式通风机1离心式通风机的结构特点离心式通风机的工作原理和离心泵构造完全相同,其构造与离心泵也大同小异.由蜗牛形机壳、叶轮、进出口风管等组成2主要性能参数风量 即单位时间从风机出口排出的气体体积 单位m3/h. 风压 单位体积的气体流过风机时所获得的能量 单位为J/m

6、3(即Pa)转速： 指叶轮每分钟的转速（rpm）3离心通风机的性能故障，原因及消除方法2022-5-6 Page11 第一节气体的输送第五章 气体物料的基本操作二 离心式通风机4离心式通风机的选用原则根据输送系统在操作条件下的所需的风量、风压确定风机的选型参数根据气体的种类（如清洁空气、易燃气体、腐蚀性、含尘气体、高温气体等）和安装环境（如室内或室外等）确定风机类型2022-5-6 Page12 第一节气体的输送第一节气体的输送第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作2022-5-6 Page13 第一节气体的输送第五章 气体物料的基本操作三、鼓风机1罗茨鼓风机构造，原理 其工作原理

7、与齿轮泵极为相似。因转子端部与机壳、转子与轮子之间缝隙很小，当转子作旋转运动时，可将机壳与转子之间的气体强行排出、两转子的旋转方向相反，可将气体从一侧吸入，从另一侧排出。2选用原则 罗茨鼓风机属于正位移型，其风量与转速成正比，而与出口的压强无关。 罗茨鼓风机的风量为0.039m3/s 出口压强较高，但不超过80kPa场合2022-5-6 Page14 第一节气体的输送第五章 气体物料的基本操作三、鼓风机1罗茨鼓风机构造，原理 2022-5-6 Page15 第一节气体的输送第五章 气体物料的基本操作四、压缩机1往复式压缩机构造，原理 与往复泵相似。主要部件有：气缸、活塞、吸气阀、排气阀和联动机

8、构（连杆、曲柄等）工作原理:活塞在气缸中作不断作往复运动，当气缸中的工作容积增大或减少时，而进行吸气或排气当气缸工作容积增大时，气缸中压强降低，低压气体从缸外经吸气阀被吸进气缸，当气缸工作容积减少时，气缸中的压强逐渐升高，气缸内气体变为高压从排气阀排出缸外。2选用原理：在气体压强在0.3Mp以上，压缩比大于4的情况选用2022-5-6 Page16 第一节气体的输送第五章 气体物料的基本操作四、压缩机1往复式压缩机构造，原理 2022-5-6 Page17 第一节气体的输送第五章 气体物料的基本操作五、水环真空泵1.构造、原理:基本结构:泵壳内有一个与泵壳偏心安装的叶轮并装有一定量的水.工作原

9、理:当叶轮旋转时,水被甩向外缘而形成水环起到液封作用,同时使叶片间形成空室,这些空室旋转至进气口时空室容积增大而将气体吸入,在继续旋转过程中空室缩小,而将气体压缩排出2选用原则 在需形成真空的情况下,其极限真空度可达-0.98Mp,抽吸的气体不与水发生反应产生易燃、易爆等现象，不对设备产生腐蚀等场合，同时设备在运转过程中需不断补水。2022-5-6 Page18 五、水环真空泵五、水环真空泵1.构造、原理构造、原理:2022-5-6 Page19 六、水喷射泵1水喷射真空泵的构造、原理由吸气室、混合室、扩大管组成工作原理:利用高速水射流压强能向动能转换所造成的真空，将气体吸入泵内，并在混合室通

10、过碰撞、混合以提高吸入气体的机械能，气体和水一起排出泵外。2选用原则水喷射真空泵结构比较简单，在水喷射过程中，产生较高的阻力，能耗损失较大，一般在抽气量较小，真空度要求不高情况下使用，多为小气量真空中使用。 2022-5-6 Page20 六、水喷射泵1水喷射真空泵的构造、原理2022-5-6 Page21 第二节第二节 气体的净制气体的净制一、气体净制的方法1重力沉降2离心沉降3过滤净制4湿法净制5静电除尘2022-5-6 Page22 二、重力沉降法1原理、构造依靠悬浮物本身的重量使其为沉降下来的方法为重力沉降法构造:内设带档板或档墙的分离室2应用范围特点:阻力小、构造简单，可用砖砌成，但

11、设备体积较大，分离效率较低，只有4070，一般作粗粒的预处理，或其他设备无法运用的情况下使用。2022-5-6 Page23 二、重力沉降法1原理、构造2022-5-6 Page24 三、离心沉降法1原理、构造利用离心力的作用使悬浮物随气体作圆周运动时气体发生相对运动而分离出来的方法 构造：主体上部是圆筒形，下部呈圆锥形。含尘气体由筒上侧的矩形进气管，以很大的流速（20），沿切线方向进入，因受圆形器壁的约束，作自上而下的旋转运动，由于气体中尘粒密度较大，所受到离心力也较大，被甩到器壁与气体分离，气体从中心轴附近由下向上旋转运动，最后从顶部排出。2022-5-6 Page25 三、离心沉降法构造

12、图2022-5-6 Page26 三、离心沉降法2应用范围适合气体中不含粘性，湿度较小，气体中固体颗粒在5m以上的分离，分离效率较高，一般可达7090左右如蒸汽燃煤锅炉的烟气除尘等，适应范围较广2022-5-6 Page27 四、过滤净制1过滤的分类常用如：布带除尘气、空气过滤气等2过滤操作的基本原理、应用场合含悬浮物的气体通过过滤介质，悬浮物被截留住，而使气体净化性能稳定，分离效率高，最高可达99以上，分离尘粒直径1m以下的含尘气体的分离，不宜分离高温、含湿、含油、易粘结的含尘气体2022-5-6 Page28 五、常用的气体过滤设备1袋滤器（布袋除尘器）是用来分离气固混合物的一种装置构造：

13、由滤袋，壳体、清灰装置、灰斗、和排灰阀等构成2022-5-6 Page29 五、常用的气体过滤设备1袋滤器（布袋除尘器）2022-5-6 Page30 六、其它分离方法、原理1惯性分离法是利用运动着的固体颗粒或液滴具有的惯性而实现分离。是在气体流通途经上设置挡板，使气体绕过挡板发生突然转弯，颗粒或液滴便撞击到挡板上失去惯性，利用重力被分离下来。分离的效率不高，适合气体中含大颗粒或液滴的分离2022-5-6 Page31 六、其它分离方法、原理1惯性分离法2022-5-6 Page32 2文丘里除尘器由渐缩管、喉管、渐扩管组成当一定量的气体进入渐缩管后，其速度逐渐加大，当气体到达直径最下喉管时，

14、速度最高可达60100m/s,并在喉管上方喷入水，被高速通过的气体撞击破碎分散成许多很细的雾，这些小雾滴使气体中粉尘湿润并凝聚成较大的颗粒，与气体一起进入分离器分离掉，气体并得到净化构造简单、紧凑，除尘效率高，对于0。11m的尘粒，效率可达9599%,操作方便，但气体通过的压降较大。2022-5-6 Page33 2文丘里除尘器2022-5-6 Page34 3活性炭吸附分离用活性炭吸附办法分离气体的较小量的尘粒，如高纯度空气的净化预处理活性炭过滤器等4膜过滤器用超细纤维膜做成的空气膜过滤器、蒸汽过滤器等2022-5-6 Page35 一、基本概念吸收操作是用适当的液体作为吸收剂与气体混合物相

15、接触，利用混合物中各组分在吸收剂中溶解度的不同，易溶组分溶解到液体中形成溶液，从而与其他不溶组分分离，例如软片合成中含氨气体，用水作吸收剂，以除去尾气中的NH3。2022-5-6 Page36 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作一、基本概念根据吸收操作中有无化学反应，可将吸收分为物理吸收和化学吸收物理吸收：若在吸收过程中，吸收质只溶解于吸收剂而无明显的化学反应（如用水吸收氨气等）化学吸收：如在吸收过程中伴有明显的化学反应（如硫酸吸收氨气,NaOH碱溶液吸收CO2等吸收常在吸收塔中进行2022-5-6 Page37 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第

16、五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作一、基本概念2022-5-6 Page38 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作二、吸收原理1吸收过程的气液相平衡和亨利定律在一定的温度和压力下，当气、液两相接触时，气相中的吸收质分子便被液体吸收溶解形成溶液，溶液的浓度逐渐增大。同时溶液中的已被吸收溶解的吸收质分子也会逸出会气相，吸收质从液相逸回气相的过程称为解吸当吸收质从气相进入液相与液相返回气相中的数目相等时，气、液两相吸收质浓度保持不变，吸收过程的气、液两相达到平衡。2022-5-6 Page39 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本

17、操作气体物料的基本操作二、吸收原理亨利定律：在一定温度下，当气体总压不超过0.5MPa时,对于多数气体的稀溶液的吸收，吸收质在液相的浓度与其在气相中的平衡分压成正比，这个关系就是亨利定律 P*Ex式中 P*气相中吸收质的平衡分压，kPa X液相中吸收质的浓度，摩尔分率2吸收过程的推动力吸收的推动力是浓度差。即：在吸收过程中，以气、液相中吸收质的实际浓度与其相应的平衡浓度之差2022-5-6 Page40 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作二、吸收原理2022-5-6 Page41 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的

18、基本操作二、吸收原理2吸收过程的推动力2022-5-6 Page42 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作3吸收机理双膜理论在吸收时，气、液两相间有一个界面，界面两侧分别存在着稳定的气膜和液膜，一般来说，膜的厚度很薄，膜内流动做层流流动根据双膜理论，气体在吸收过程中，吸收质由气相转移到液相的实际过程是：2022-5-6 Page43 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作吸收质从气相主体 以对流扩散方式 气膜 以分子扩散方式 界面 以分子扩散方 液膜 以对流扩散方式 液相主体2022-5-6 Page44 第三节

19、气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作三、吸收设备1常用吸收塔的选择及组成（1）填料塔 填料塔是：吸收操作中使用最广的一种吸收塔 主要组成有：塔体、塔内填料、进气口、出气口，液体发布器、塔体段与段中间设置液体收集器、液体再分布器等构成 操作时，混合气体自塔底下部进塔，经气体均匀分布装置后，自下而上穿过填料的间隙，此时自上而下的液体吸收剂沿填料层表面下流，气液两相再填料层表面上进行逆流接触传质，气体中易溶组分被吸收剂吸收溶解，最后从塔底引出，未被吸收的气体从塔上部出塔2022-5-6 Page45 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体

20、物料的基本操作三、吸收设备（1）填料塔2022-5-6 Page46 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作三、吸收设备1常用吸收塔的选择及组成（2）湍球塔塔内用轻质小球作为填料，在气体作用下，使小球在塔内浮起湍动而进行吸收操作的填料塔操作时，在塔内放置一定数量的轻质球形填料，混合气体由塔底进入，当气体流速达一定值，便使小球起来，旋转翻腾，互相碰撞呈湍流状态，液体由塔上部进入，喷淋到小球上，小球上的液膜在小球湍动中不断更新，湍球塔中气、液球都在湍动，从而使液膜变薄，接触面积增大，加强了传质2022-5-6 Page47 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章

21、第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作（2）湍球塔2022-5-6 Page48 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作三、吸收设备1常用吸收塔的选择及组成（3）文丘里吸收塔由文丘里管和气、液分离器组成混合气体由气体进口管高速进入文丘里管，吸收剂也由吸收剂入口进入文丘里管与高速的气流在喉管处混合并雾化，气体被雾状的吸收剂在文丘里管内充分接触进行吸收，然后经渐扩管入气液分离分离后，由排气口排出2022-5-6 Page49 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作 文丘里吸收塔2022-5-6 Page50 第三

22、节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作四、塔填料的选择1.塔填料的种类、材质的选择散状填料：如鲍尔环、矩鞍环等规整填料：如不锈钢丝网填料、波纹填料材质：塑料、陶瓷、不锈钢等2塔填料的选用原则填料是填料塔的核心，选择填料时，应具备下列条件比表面积大。孔隙率大填料表面液体发布要均匀，避免液体的沟流和壁流现象填料层内气流分布要均匀，且阻力要小填料要有足够的机械强度、化学稳定性和耐腐蚀性制造容易、造价低廉2022-5-6 Page51 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作四、塔填料的选择2022-5-6 Page52 第三节

23、气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作五、影响吸收操作的因素1吸收质的溶解性能混合气体中的吸收质溶解性受气膜或液膜控制当吸收质受气膜控制时，应加大气体的流速，减少气膜的厚度，降低吸收阻力，提高吸收速率如水吸收氨气等当吸收质受液膜控制，主要应首先增加液体的流速，减少液膜阻力如水吸收CO2当吸收质既受气膜控制又受液膜控制，必须同时增大气体和液体流速2022-5-6 Page53 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作五、影响吸收操作的因素2吸收剂的选择气体的溶解性的大小与选用的吸收剂有关如乙炔气很容易溶解在丙酮中，但很难溶于

24、水中，因此吸收剂选择应考虑以下几个方面溶解性 选溶解性大的选择性 吸收剂对于要吸收组分应有很好的吸收能力，而对于混合气体中其他组分不吸收或吸收甚微，这样才能有效地分离气体混合物挥发性 要求吸收剂的挥发性能差，使吸收剂蒸汽压尽可能低而减少吸收剂的损失2022-5-6 Page54 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作五、影响吸收操作的因素3温度绝大对数气体的吸收过程是一个溶解放热过程，降低温度可以增大气体在液体中的溶解性，对气体的吸收有利。如水吸收氨气的过程在低温情况下溶解度大，对吸收有利4压力增大压力，增大了气体的吸收推动力，对吸收有利2022-5-6 Page55 第三节气体吸收第三节气体吸收第五章第五章 气体物料的基本操作气体物料的基本操作五、影响吸收操作的因素5气、液相流量的影响气流速度：气流速度的大小会直接影响传质吸收过程。气流速度大，气膜变薄，使得气体向液体的扩散阻力减少，有利于气体得吸收，同时在单位时间内也提高了吸收塔的生产效率。但气速也不能过大，否则会增加气流的雾沫夹带或气、液接触不良好，影响气体的吸收，因此