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第1楼2008/11/30
二、 高含量气体吸收
当进塔混合气体中吸收质含量高于10%时,工程上常称为高含量气体吸收。由于吸收质的含量较高,在吸收过程中吸收质从气相向液相的转移量较大,因此,高含量气体吸收有自己的特点。
(1)气液两相的摩尔流量沿塔高有较大的变化 吸收过程中,塔内不同截面处混合气摩尔流量和吸收剂摩尔流量是不相同的,沿塔高有显著变化,不能再视为常数。但惰性气摩尔流量沿塔高基本不变,若不考虑吸收剂的挥发性,纯吸收剂的摩尔流量亦为常数。
(2)吸收过程有显著的热效应 由于被吸收的溶质较多,产生的溶解热也较多。若吸收过程的液气比较小或者是吸收塔的散热效果不好,将会使吸收液温度明显地升高,此时气体吸收为非等温吸收。但若溶质的溶解热不大、吸收的液气比较大或吸收塔的散热效果较好,此时气体吸收仍可视为等温吸收。
(3)吸收系数不是常数 由于受气速的影响,吸收系数从塔底至塔顶是逐渐减小的。但当塔内不同截面气液相摩尔流量的变化不超过10时,吸收系数可取塔顶与塔底吸收系统的平均值,并视为常数进行有关计算。
如图11—10所示的是用于处理高含量挥发酚废水的两段填料汽提塔。废水经换热器加热到100°C后,送到汽提段,由汽提塔顶部淋下,在汽提段内与105℃的蒸汽逆流接触,废水中的挥发酚向气相传递,被蒸汽带到塔外,成为含酚蒸汽。汽提后的废水含酚浓度可降到400mg/L以下,经水封管并经换热器降温后送到下一处理工序进一步处理。含酚蒸汽用鼓风机送到再生段,与102°C的含量10%NaOH溶液进行逆流接触,经化学吸收生成酚钠盐回收其中的酚,净化后的蒸汽进入汽提段循环使用。为了提高酚钠盐的含量,循环碱液往往回流到再生段,待饱和后再回收酚。
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三、 多组分吸收
多组分吸收过程中,由于其他组分的存在使得吸收质在气液两相中的平衡关系发生了变化,所以,多组分吸收的计算较单组分吸收过程复杂。但是,对于喷淋量很大的低含量气体吸收,可以忽略吸收质间的相互干扰,其平衡关系仍可认为服从亨利定律。因而可分别对各吸收质组分进行单独计算。不同吸收质组分的相平衡常数不相同,在进、出吸收设备的气体中各组分的含量也不相同,因此,每一吸收质组分都有平衡线和操作线。
关键组分是指在吸收操作中必须首先保证其吸收率达到预定指标的组分。如处理石油裂解气中的油吸收塔,其主要目的是回收裂解气中的乙烯,乙烯即为此过程的关键组分,生产上一般要求乙烯的回收率达98%一99%,这是必须保证达到的。因此,此过程虽属多组分吸收,但在计算时,则可视为用油吸收混合气中乙烯的单组分吸收过程。
在多组分吸收过程中,为了提高吸收液中溶质的含量,可以采用吸收蒸出流程。如图11—11所示为用油吸收分离裂解气,该塔的上部是吸收塔,下部是汽提塔,裂解气由塔的中部进入,用C4馏分作吸收液,吸收裂解气中的Cl—C3馏分,吸收液通过下塔段蒸出甲烷、氢等气体,使塔釜得到纯度较高的C2—C3馏分。塔釜吸收液进入C2、C3分离塔,达到分离目的。
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四、 解吸过程
解吸又称脱吸,是脱除吸收剂中已被吸收的溶质,而使溶质从液相逸出到气相的过程。在生产中解吸过程有两个目的:
①获得所需较纯的气体溶质;
②使溶剂得以再生,返回吸收塔循环使用,经济上更合理。
在工业生产中,经常采用吸收—解吸联合操作。如图11—12所示的是用Na2CO3水溶液净化除去气体中的H2S。从吸收塔底部引出的溶液用泵送人解吸塔,再用空气进行解吸,经解吸后的溶液(吸收剂)用泵回送至吸收塔顶部喷淋。此流程中,吸收与解吸均在常温下进行。
解吸是溶质从液相转入气相的过程,因此,解吸的必要条件是气相溶质的实际分压户(或y)必须小于液相中溶质的平衡分压P* (或y*),其差值即为解吸过程的推动力。工业上常采用的解吸方法有以下几种。
(1)加热解吸 加热溶液升温或增大溶液中溶质的平衡分压,减小溶质的溶解度,则必有部分溶质从液相中释放出来,从而有利于溶质与溶剂的分离。如采用“热力脱氧”法处理锅炉用水,就是通过加热使溶解氧从水中逸出。
(2)减压解吸 若将原来处于较高压力的溶液进行减压,则因总压降低后气相中溶质的分压也相应降低,溶质从吸收液中释放出来。溶质被解吸的程度取决于解吸的最终压力和温度。
(3)在惰性气体中解吸 将溶液加热后送至解吸塔顶使与塔底部通入的惰性气体(或水蒸气)进行逆流接触,由于人塔惰性气体中溶质的分压P=0,有利于解吸过程进行。
按逆流方式操作的解吸过程类似于逆流吸收。吸收液从解吸塔的塔顶喷淋而下,惰性气体(空气、水蒸气或其他气体)从底部通人自下而上流动。气液两相在逆流接触的过程中,溶质将不断地由液相转移到气相混于惰性气体中从塔顶送出,经解吸后的溶液从塔底引出如图11—12所示。若溶质为不凝性气体或溶质冷凝液不溶于水,则可通过蒸汽冷凝的方法获得纯度较高的溶质组分。如用水蒸气解吸溶解了苯与甲苯的洗油溶液,便可把苯与甲苯从冷凝液中分离出来。解吸塔的浓端在顶部,稀端在底部,正好与吸收相反。
(4)采用精馏方法 溶质溶于溶剂中,所得的溶液可通过精馏的方法将溶质与溶剂分开,达到回收溶质、又得新鲜的吸收剂循环使用的目的。