第六章 2(有害气体的吸收净化)

1、n吸收质或溶质吸收质或溶质：混合气体中的溶解组分，以A表示。n惰性气体或载体惰性气体或载体：不溶或难溶组分，以B表示。n吸收剂吸收剂：吸收操作中所用的溶剂，以C表示。n吸收液吸收液：吸收操作后得到的溶液，主要成分为溶剂C和溶质A。n吸收尾气吸收尾气：吸收后排出的气体，主要成分为惰性气体B和少量的溶质A。 n吸收过程在吸收塔吸收塔中进行，逆流操作吸收塔示意图如右所示。 吸收操作的分类吸收操作的分类n物理吸收物理吸收：吸收过程溶质与溶剂不发生显著的化学反应，：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。如用水吸收二氧化可视为单纯的气体溶解于液相的过程。如用水吸收二氧化

2、碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、用乙醇铵吸收硫化氢等。碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、用乙醇铵吸收硫化氢等。原理是吸收剂对有毒气体具有不同的原理是吸收剂对有毒气体具有不同的溶解能力。溶解能力。n化学吸收化学吸收：溶质与溶剂有显著的化学反应发生。如用氢氧：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。快吸收速率。但溶液解吸再生较难。 原理是吸收剂对有毒气体具有选择性反应能力。原

3、理是吸收剂对有毒气体具有选择性反应能力。n单组分吸收单组分吸收：混合气体中只有单一组分被液相吸收，其余：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。组分因溶解度甚小其吸收量可忽略不计。n多组分吸收多组分吸收：有两个或两个以上组分被吸收。：有两个或两个以上组分被吸收。n非等温吸收非等温吸收：体系温度发生明显变化的吸收过程。：体系温度发生明显变化的吸收过程。n等温吸收等温吸收：体系温度变化不显著的吸收过程。：体系温度变化不显著的吸收过程。120溶解度/g(SO2)/1000g(H2O)250200020406080100pSO2/kPa1501005012050 oC

4、40 oC30 oC20 oC10 oC0 oC式中：式中： p* 溶质在气相中的平衡分压，溶质在气相中的平衡分压，kPa； x 溶质在液相中的摩尔分数；溶质在液相中的摩尔分数； E 亨利系数，亨利系数，kPa。 Exp * 亨利定律亨利定律 亨利系数的值随物系的特性及温度而异；亨利系数的值随物系的特性及温度而异； 物系一定，物系一定，E 值一般随温度的上升而增大；值一般随温度的上升而增大； E 值的大小代表了气体在该溶剂中溶解的难易程度；值的大小代表了气体在该溶剂中溶解的难易程度； 在同一溶剂中，难溶气体在同一溶剂中，难溶气体 E 值很大，易溶气体值很大，易溶气体 E 值很小；值很小； E

5、的单位与气相分压的压强单位一致。的单位与气相分压的压强单位一致。气相主体 液相主体 相界面气相扩散 液相扩散 yi xi c*p* 按照享利定律可表达为：按照享利定律可表达为：对对两相主体两相主体有有 c = H p* 或或p* c / H c* = Hp 对对两相界面两相界面有有 ci = Hpi式中：式中：H气体溶解度系数，公斤分子气体溶解度系数，公斤分子/米米3毫米汞柱。毫米汞柱。则在则在ci与与pi之间，之间， c与与p*之间，之间，c*与与p之间，存在着气液平衡关系。之间，存在着气液平衡关系。c*p* c*p* 吸收剂只与要处理的吸收剂只与要处理的混合气体进行一次接触。混合气体进行一

6、次接触。 将塔底流出的吸收液将塔底流出的吸收液用泵部分再循环，使之与用泵部分再循环，使之与气体多次接触，提高其中气体多次接触，提高其中要分离组分的浓度，至吸要分离组分的浓度，至吸收液浓度达到规定时连续收液浓度达到规定时连续取出一部分送去加工处理，取出一部分送去加工处理，同时补充入相应数量的新同时补充入相应数量的新鲜吸收剂。鲜吸收剂。 适用于为了得到浓的吸收液以便加工利用，适用于为了得到浓的吸收液以便加工利用，或吸收剂较贵时的情况。或吸收剂较贵时的情况。V单位时间通过吸收塔的干惰性气体量（流量），单位时间通过吸收塔的干惰性气体量（流量），公斤分子公斤分子/时；时；L单位时间通过吸收塔的吸收剂量（

7、流量），单位时间通过吸收塔的吸收剂量（流量）， 公斤分子公斤分子/时；时； Y1塔底（气体入口）的气相组成（浓度）（比塔底（气体入口）的气相组成（浓度）（比分子分数）分子分数） ，公斤分子被吸收组分，公斤分子被吸收组分/公斤分子惰性气体；公斤分子惰性气体； Y2塔顶（气体出口）的气相组成（浓度），塔顶（气体出口）的气相组成（浓度）， 公斤分子被吸收组分公斤分子被吸收组分/公斤分子惰性气体；公斤分子惰性气体；X2塔顶（液体入口）的液相组成（浓度），塔顶（液体入口）的液相组成（浓度）， 公斤分子被吸收组分公斤分子被吸收组分/公斤分子吸收剂；公斤分子吸收剂；X1塔底（液体出口）的液相组成（浓度），塔

8、底（液体出口）的液相组成（浓度）， 公斤分子被吸收组分公斤分子被吸收组分/公斤分子吸收剂；公斤分子吸收剂； Y在塔的任意截面的气相组成（浓度），在塔的任意截面的气相组成（浓度）， 公斤分子被吸收组分公斤分子被吸收组分/公斤分子惰性气体；公斤分子惰性气体； X在塔的任意截面的液相组成（浓度），在塔的任意截面的液相组成（浓度）， 公斤分子被吸收组分公斤分子被吸收组分/公斤分子吸收剂。公斤分子吸收剂。 （1）在吸收塔内任意截面处，气、液在吸收塔内任意截面处，气、液浓度分别为浓度分别为Y和和X，公式（公式（2 2）和）和（3 3）是等效）是等效: :Y (L/V) XY1(L/V) X1 (L/V) XY2(L/V) X2 这是一个直线方程，称为逆流吸这是一个直线方程，称为逆流吸收塔的操作线方程收塔的操作线方程 。 设计时，由于设计时，由于塔顶端气体组成塔顶端气体组成Y2和液体组成和液体组成X2已确已确定，故定，故“操作线操作线”的一个端点的一