工業(yè)生產(chǎn)中的吸收操作大部分與用洗油吸收苯的操作相同,即氣液兩相在塔內(nèi)逆流流動(dòng)、直接接觸,物質(zhì)的傳遞發(fā)生在上升氣流與下降液流之中。因此,氣體吸收是利用氣體混合物各組分在液體溶劑中溶解度的差異來(lái)分離氣體混合物的單元操作,其逆過(guò)程是脫吸或解吸?;旌蠚怏w中,能夠溶解的組分稱為吸收質(zhì)或溶質(zhì),以A表示;不被吸收的組分稱為惰性組分或載體,以月表示;吸收操作所用的溶劑稱為吸收劑,以S表示;吸收操作所得的溶液稱為吸收液,其成分為溶劑S和溶質(zhì)A;排出的氣體稱為吸收尾氣,其主要成分為惰性氣體月,還含有殘余的溶質(zhì)A。從圖1l—1分析,吸收過(guò)程是使混合氣中的溶質(zhì)溶解于吸收劑中而得到一種溶液,即溶質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)移到液相的相際傳質(zhì)過(guò)程。解吸過(guò)程是使溶質(zhì)從吸收液中釋放出來(lái),以便得到純凈的溶質(zhì)或使吸收劑再生后循環(huán)使用。
(1)混合氣體 如用硫酸處理焦?fàn)t氣以回收其中的氨、用液態(tài)烴處理裂解氣以回收其中的乙烯、丙烯等。
(2)除去有害組分以凈化氣體 如用水或堿液脫除合成氨原料氣中的二氧化碳,用丙酮脫除裂解氣中的乙炔等。
(3)制備某種氣體的溶液 如用水吸收二氧化氮以制造硝酸,用水吸收甲醛以制取福爾馬林,用吸收氯化氫以制取鹽酸等。
(4)工業(yè)有害氣體的處理 在工業(yè)生產(chǎn)所排放的廢氣中常含有S02、NO、HF等有害的成分,其含量一般都很低,但若直接排人大氣,則對(duì)人體和自然環(huán)境的危害都很大。因此,在排放之前必須加以治理,這樣既得到了副產(chǎn)品,又保護(hù)了環(huán)境如磷肥生產(chǎn)中,放出含氟的廢氣具有強(qiáng)烈的腐蝕性,即可采用水及其他鹽類制成有用的氟硅酸鈉、冰晶石等;如硝酸廠尾氣中含氮的氧化物,可以用堿吸收制成硝酸鈉等有用的物質(zhì)。
氣體吸收可以分以下三類。
(1)按溶質(zhì)與溶劑是否發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng),可分為物理吸收和化學(xué)吸收。如水吸收二氧化碳、用洗油吸收芳烴等過(guò)程屬于物理吸收;用硫酸吸收氨、用堿液吸收二氧化碳屬于化學(xué)吸收。
(2)按被除數(shù)吸收組分的不同,可分為單組分吸收和多組分吸收。如用碳酸丙烯酮吸收合成氣(含N2、H2、CO、C02等)中的二氧化碳屬于單 分吸收;如 用洗油處理焦?fàn)t氣時(shí),氣體中的苯、甲苯等幾種組分在洗油中都有顯著的溶解, 則屬于多組分吸收。
(3)按吸收體系(主要是液相)的溫度是否顯著變化,可分為等溫吸收和非等溫吸收。
吸收劑選擇分析:吸收過(guò)程是依靠氣體溶質(zhì)在吸收劑中的溶解來(lái)實(shí)現(xiàn)的,因此,吸收劑性能的優(yōu)劣往往是決定吸收操作效果和過(guò)程經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。在選擇吸收劑時(shí),應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題。
(1)溶解度 吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分的溶解度要盡可能的大,這樣可以提高吸收速率和減少吸收劑用量。
(2)選擇性 吸收劑對(duì)溶質(zhì)要有良好的吸收能力,而對(duì)混合氣體中的惰性組分不吸收或吸收甚微,這樣才能有效地分離氣體混合物。
(3)揮發(fā)度 操作溫度下吸收劑的蒸氣壓要低,以減少吸收和再生過(guò)程中吸收劑的揮發(fā)損失。
(4)黏度 吸收劑黏度要低,這樣可以改善吸收塔內(nèi)的流動(dòng)狀況,提高吸收速率,且有利于減少吸收劑輸送時(shí)的動(dòng)力消耗。
(5)其他 所選用的吸收劑還應(yīng)盡可能滿足無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、價(jià)廉易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等要求。
氣體吸收過(guò)程安全運(yùn)行涉及以下內(nèi)容:
?、偃芙庀嗥胶馀c吸收過(guò)程的關(guān)系;
?、谟绊懳账俾实囊蛩嘏c提高吸收速率的方法;
?、畚盏奈锪掀胶?;
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⑤吸收設(shè)備。