吸收过程及设备的选择与操作

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1、学习情景三吸收过程及设备的选择与操作学习目标1、了解吸收操作在化工生产中的重要应用，熟悉工程上常见的气体吸收与解吸方案，能根据生产任务选择正确的吸收与解吸方案；2、掌握吸收与解吸的基本原理，能根据生产任务确定合理吸收操作参数。3、熟悉吸收与解吸过程中常用设备的结构、性能，会根据任务进行相关设备的选型和简单设计。4、掌握吸收与解吸装置的操作与控制要点，能熟练操作吸收与解吸装置。引言前已介绍，非均相混合物系一般用沉降、过滤等方法来分离；那么均相混合物又该如何分离呢？由于均相混合物系有气态均相混合物和液态均相混合物之分，从本学习情境三

2、开始介绍均相气态混合物的分离方法。均相气体混合物分离方法目前有吸收法和吸附法二种。吸附法是将多孔性固体物料与气态或液态混合物进行接触，有选择地使流体中的一种或几种组分附着于固体的内外表面，从而使混合物中各组分得以分离方法。用于气相分离时主要目的是分离和纯化气体混合物，如常温空气分离氧氮，酸性气体脱除，从各种气体中分离回收H2、CO、CO2、CH4、C2H4等，但这种方法处理气体的能力有限。对于大量气体混合物的分离则普遍使用吸收法。吸收是分离气体混合物的最常用的单元操作。它利用混合气体中各组分在所选择的液体中溶解程度的差异，有选择

3、的使混合气体中一种或几种组分溶于此液体而形成溶液，其它未溶解的组分仍保留在气相中，以达到从混合气体中分离出某组分的目的。吸收在化工生产中应用甚为广泛，主要有以下几个方面：（1）分离混合气体以获得一个或几个组分。如：从裂化气或天然气的高温裂解气中分离乙炔，从乙醇催化裂解气中分离丁二烯等。（2）除去有害组分以净化气体。如：合成氨工业中用水或碱液脱除原料气中的二氧化碳，用铜氨液除去原料气中的一氧化碳等。327（3）制取成品。如：用水吸收氯化氢以制取盐酸，用水吸收甲醛以制取福尔马林等。（4）废气处理、尾气回收。如：磷肥生产中，放出的含氟

4、废气具有强烈的腐蚀性，可采用水及其它盐类经吸收制成有用的氟硅酸钠、冰晶石等，硝酸尾气中含氮的氧化物可以用碱吸收制成硝酸钠等有用物质。吸收是一个单向传质过程，即仅有气相中的易溶组分由气相向液相转移。在吸收操作过程中，能够溶解于液体中的气体组分称为吸收质（或溶质）；而不能溶解的气体组分称为惰性组分（或载体）；所用的液体称为吸收剂（或溶剂）；吸收操作所得到的液体称为溶液（或吸收液），其主要成分为吸收剂和溶质；被吸收后的气体称为吸收尾气，其主要成分应为惰性气体，还有残余的吸收质。下面我们基于合成氨生产工艺中原料气脱除CO2分离任务的完成

5、来学习有关吸收操作的知识。工作任务氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为硝酸等其它化工产品的原料。合成氨的原料是氮氢混合气。原料气中的氢气主要由天然气、石脑油、重质油、煤、焦炭、焦炉气等原料制取。由任何含碳原料制得的原料气，经变换后都含有相当数量的二氧化碳，在合成之前必须清除干净。同时二氧化碳是生产尿素、碳酸氢铵和纯碱的重要原料，还制成干冰用于食品等其它行业。因此二氧化碳可以回收利用。某合成氨厂变换气经过初脱碳后，原料气中CO2含量

6、为？？9%（体积），其余主要成分为N2、H2和少量CO，已知该厂年产量为24万吨合成氨（折算原料气量为100000Nm3/h）。现工艺要求必须将原料气中CO2浓度降到1%以下，分离出的二氧化碳气体可根据需要送往尿素工段作为原料或送往附近某特气厂生产干冰。请为该企业拟定一个从原料气中分离出二氧化碳的方案。某合成氨厂原料气脱二氧化碳方案的制定和实施这是一个典型的气体混合物的分离任务，要完成此任务，首先我们必须了解工程上常用的脱除合成氨原料气中二氧化碳的方法有哪些？如前所述工程上脱除气体混合物中二氧化碳的方法也是吸附法和吸收法二种。吸

7、附法虽然二氧化碳脱除率高，但该方法处理能力较小，有效气体消耗较大并且能耗较高，是精细分离和纯化气体的操作方法。且这种方法操作压力低，所以不适宜用于处理量大且杂质327组分浓度高的混合气体的分离。本任务中原料气的处理量大且CO2的含量也高，因此，应选择目前合成氨厂普遍使用的吸收法来脱除原料气中二氧化碳。吸收法脱除CO2就是选取一种溶剂作为吸收剂，利用原料气中CO2与其它组分在选取的溶剂中溶解度的差异（CO2在其中的溶解度大，而N2、H2在其中几乎不溶），将CO2选择吸收，以达到脱除CO2的目的。由于吸收法脱除CO2的工艺方案有多种

8、，要完成总的生产任务，实现脱除目标必须按序完成以下几个任务：1、选择合理的吸收工艺方案2、在已有吸收方案中进一步选择合适的吸收剂并确定其用量？3、确定性能好经济合理的吸收设备4、学会吸收装置的操作与运行327模块一　吸收方案的选择要选择适当的吸收方案，首先要了解