化工单元过程与操作-技能训练三

( 一) 训练目标

1.了解填料吸收装置的基本流程及设备结构。

2.能独立地进行吸收系统的工艺操作及开车、停车( 包括开车前的准备、电源的接通、风机的使用、吸收剂的选择、进气量水量的控制、压力的控制等) 。

3.能进行生产操作，并达到规定的工艺要求和质量指标。

4.能及时发现、报告并处理系统的异常现象与事故，能进行紧急停车。

5.掌握吸收总体积系数的测定方法。

( 二) 训练准备

如图3 -16 为吸收实训设备流程图。空气由风机1 供给，阀2 用于调节空气流量( 放空法) 。在气管中空气与氨混合入塔，经吸收后排出，出口处有尾气调压阀9，这个阀在不同的流量下能自动维持一定的尾气压力，作为尾气通过分析器的推动力。

水经总阀15 进入水过滤减压器16，经调解器17 及流量计18 入塔。氨气由氨瓶23 供给，开启氨瓶阀24，氨气即进入自动减压阀25 中，能自动将输出氨气压力稳定在0.5 ～1kg/cm2 范围内，氨压力表26 指示氨瓶内部压力，而氨压力表27 则指示减压后的压力。为了确保安全，缓冲罐上还装有安全阀29，以保证进入实验系统的氨压不超过安全允许规定值(1.2kgf/m2) ，安全阀的排出口用塑料管引到室外。为了测量塔内压力和填料层压力降，装有表压计20 和压差计19。此外，还有大气压力计测量大气压力。

图3-16　吸收操作流程图

1—风机 2—空气调节阀 3—油分离器 4—空气流量计 5—填料塔 6—栅板 7—排液管 8—莲蓬头9—尾气调节阀 10—尾气取样管 11—稳压瓶 12—旋塞 13—吸收盒 14—湿式气体流量计 15—总阀16—水过滤减压阀 17—水调节阀 18—水流量计 19—压差计 20—塔顶表压计 21—表压计 22—温度计23—氨瓶 24—氨瓶阀 25—氨自动减压阀 26，27—氨压力表 28—缓冲罐 29—膜式安全阀30—转子流量计 31—表压计 32—空气进口阀

( 三) 训练步骤

1.指出吸收流程与控制点( 包括水、空气、氨气的流程) 。

2.开车前的准备( 包括检查电源、水源是否处于正常供给状态;打开电源及仪器仪表并检查;查看管道、设备是否有泄漏等) 。

3.开车与稳定操作( 包括依次打开水、空气及氨气系统，并稳定流量，维持塔内温度、压力稳定，记录数据。计算吸收率和总体积吸收系数) 。

4.不正常操作与调整( 人为造成气阻液泛和溢流淹塔事故，再调节到正常) 。

5.正常停车( 依次停氨气、水、空气系统，关电源) 。

( 四) 思考与分析

1.综合数据来看，你认为以水吸收空气中的氨气过程，是气膜控制还是液膜控制? 为什么?

2.要提高氨水浓度有什么办法( 不改变进气浓度) ? 这时又会带来什么问题?

3.当气体温度与吸收剂温度不同时，应按哪种温度计算亨利系数?

4.试分析旁路调节的重要性。

5.试比较精馏装置与吸收装置异同。

6.造成液泛或淹塔主要原因有哪些?

知识拓展 解吸是吸收操作的逆过程，常见的有气提解吸、加热解吸和减压解吸等，工业中很少采用单一的解吸方法，往往是先升温再减压，最后再采用气提解吸。(www.xing528.com)

气提解吸:又称为载气解吸法，采用不含溶质的惰性气体或吸收剂蒸汽作为载气，使其与吸收液相接触，将溶质从液相中带出。常见的载气有空气、氮气、二氧化碳、水蒸气、吸收剂蒸气等。

减压解吸:采用加压吸收时，解吸可采用一次或多次减压的方法，使溶质从吸收液解吸出来。解吸的程度取决于操作的最终压力和温度。

加热解吸:当气体溶质的溶解度随温度的升高而显著降低时，可采用加热解吸。

加热—减压解吸:将吸收液先升高温度再减压，能显著提高解吸操作的推动力，从而提高溶质的解吸程度。

解吸在计算原则和方法上和吸收是相同的，主要区别有:

(1) 逆流解吸操作塔在塔顶的气液相组成( X1，Y1) 浓度最大，而在塔底的( X2，Y2) 最小。

(2) 解吸的操作线在相平衡线的下方，所以解吸操作推动力的表达式为:

ΔY=Y* -Y 或ΔX=X-X* ，与吸收相反。

复习与思考

1.什么是载点和泛点?

2.塔液泛应如何处理?

3.温度和压力对吸收塔操作的影响是什么?

4.影响填料性质的因素有哪些?

5.什么是气膜控制和液膜控制?

6.某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收惰性气体中的溶质组分。若Ls、VB、T、P 等不变，进口气体溶质含量Y1 增大。问: (1) NOG、Y2、X2、η 如何变化? (2) 采取何种措施可使Y2 达到原工艺要求?

7.若吸收过程为气膜控制，在操作过程中，若入口气量增加，其他操作条件不变，问NOG、Y2、X2 将如何变化?

8.已知连续逆流吸收过程中的y1，x2 和平衡常数m，试用计算式表示出塔底出口溶液最大浓度和塔顶出口气体最低浓度( 均指溶质的摩尔浓度) 。

计算题

1.在文丘里管内用清水洗去含SO2 的混合气体中的尘粒，气体与洗涤水在气液分离器中分离，出口气体含10%( 体积分数) 的SO2，操作压力为常压。求在以下两种情况下每排出1kg 水所能造成SO2 的最大损失量。(1) 操作温度为20℃;(2) 操作温度为40℃。

2.某逆流吸收塔用纯溶剂吸收混合气体中的可溶组分，气体入塔组成为0.06( 摩尔比) ，要求吸收率为90%，操作液气比为2，求出塔溶液的组成。

3.吸收塔中用清水吸收空气中含氨的混合气体，逆流操作，气体流量为5000m3( 标准) /h，其中氨含量10%( 体积分数) 。回收率95%，操作温度293K，压力101.33kPa。已知操作液气比为最小液气比的1.5 倍，操作范围内Y* = 26．7X，求用水量为多少?

4.在总压为101.3kPa，温度为20℃的条件下，在填料塔内用水吸收混合空气中的二氧化碳，塔内某一截面处的液相组成为x=0．00065，气相组成为y=0.03( 摩尔分数) ，气膜吸收系数为kG =1.0 ×10-6kmol/( m2·s·kPa) ，液膜吸收系数是kL =8.0 ×10-6m/s，若20℃时二氧化碳溶液的亨利系数为E=3.54 ×103kPa，求:(1) 该截面处的总推动力Δp、Δy、Δx 及相应的总吸收系数;(2) 该截面处吸收速率; (3) 计算说明该吸收过程的控制因素; (4) 若操作压力提高到1013kPa，求吸收速率提高的倍数。

5.某填料吸收塔用含溶质x2 =0.0002 的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用液气比为3，气体入口摩尔分数y1 =0.01，回收率可达90%，已知物系的平衡关系为y =2x。今因解吸不良，使吸收剂入口摩尔分数x2 升至0.00035，求(1) 可溶组分的回收率下降至多少? (2) 液相出塔摩尔分数升至多少?

6.流量为1.26kg/s 的空气中含氨0.02( 摩尔比，下同) ，拟用塔径1m 的吸收塔回收其中90%的氨。塔顶淋入摩尔比为4 ×10-4 的稀氨水。已知操作液气比为最小液气比的1.5 倍，操作范围内Y* = 1．2X，KYα = 0．052 kmol/( m3·s) 。求所需的填料层高度。