《吸收工藝與設(shè)備》課件

《吸收工藝與設(shè)備》本課程將深入探討吸收工藝的原理、設(shè)備設(shè)計、操作和控制，旨在幫助同學們理解和掌握吸收過程的核心知識，并具備運用吸收技術(shù)解決實際問題的能力。課程大綱吸收工藝概述吸收工藝的定義、應(yīng)用、基本原理吸收工藝的分類氣液吸收、液液吸收、固液吸收吸收容器的設(shè)計吸收塔的設(shè)計、選型、操作吸收過程的傳質(zhì)理論傳質(zhì)速率、平衡關(guān)系、操作線吸收工藝概述定義吸收是指用液體（吸收劑）吸收氣體混合物中的某一組分，從而使氣相中該組分濃度降低的過程。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于化工、石油、天然氣、環(huán)境保護等領(lǐng)域。基本原理吸收過程基于氣液兩相間的傳質(zhì)和傳熱原理，利用吸收劑的選擇性吸收氣體混合物中的目標組分。吸收工藝的分類氣液吸收氣體混合物中的氣體組分被液體吸收，例如二氧化碳吸收過程。液液吸收液體混合物中的液體組分被另一種液體吸收，例如苯酚從水中吸收。固液吸收液體混合物中的液體組分被固體吸收，例如活性炭吸附有機溶劑。氣液吸收1吸收劑吸收劑的選擇是關(guān)鍵，需要考慮吸收率、溶解度、揮發(fā)性、腐蝕性等因素。2傳質(zhì)氣體組分從氣相向液相的傳質(zhì)過程，受氣液兩相的濃度差、傳質(zhì)系數(shù)和接觸面積的影響。3平衡關(guān)系氣液兩相達到平衡時，氣相和液相中目標組分的濃度滿足一定的關(guān)系。吸收容器的設(shè)計1容器類型2填料塔使用填料作為傳質(zhì)接觸元件，接觸面積大，適合處理氣體流量大、濃度低的場合。3板式塔使用塔板作為傳質(zhì)接觸元件，結(jié)構(gòu)緊湊，適合處理氣體流量小、濃度高的場合。4噴淋塔利用噴淋裝置將吸收劑噴灑到氣體中，適合處理氣體流量大、濃度低的場合。5噴漿塔將吸收劑噴灑到氣體中，形成霧狀，增加氣液接觸面積，適合處理氣體流量大、濃度低的場合。吸收容器的選型氣體流量處理氣體流量的大小是選擇吸收塔類型的關(guān)鍵因素之一。氣體濃度氣體中目標組分的濃度越高，所需吸收劑量越大，應(yīng)選擇接觸效率更高的吸收塔。吸收劑性質(zhì)吸收劑的物理性質(zhì)，例如粘度、密度、表面張力等，會影響傳質(zhì)速率和壓降。經(jīng)濟因素選擇吸收塔類型還需考慮投資成本、運行成本、維護成本等因素。吸收過程的傳質(zhì)理論1傳質(zhì)速率指單位時間內(nèi)通過單位面積的傳質(zhì)量，受氣液兩相的濃度差、傳質(zhì)系數(shù)和接觸面積的影響。2平衡關(guān)系氣液兩相達到平衡時，氣相和液相中目標組分的濃度滿足一定的關(guān)系，稱為平衡關(guān)系。3操作線描述吸收塔中氣液兩相濃度變化關(guān)系的曲線，反映了吸收塔的操作條件。氨水吸收過程1原理氨氣溶于水形成氨水，反應(yīng)生成銨離子。2應(yīng)用應(yīng)用于氨氣的回收、凈化、合成氨等工藝。3設(shè)備常用的吸收塔類型包括填料塔、板式塔、噴淋塔。二氧化碳吸收過程原理二氧化碳溶于水形成碳酸，反應(yīng)生成碳酸氫根離子。應(yīng)用應(yīng)用于二氧化碳的回收、凈化、制備碳酸飲料等工藝。設(shè)備常用吸收塔類型包括填料塔、板式塔、噴淋塔，以及專門用于二氧化碳捕獲的吸收裝置。硫化氫吸收過程原理硫化氫溶于水形成氫硫酸，反應(yīng)生成硫化物。應(yīng)用應(yīng)用于硫化氫的回收、凈化、脫硫等工藝，廣泛應(yīng)用于石油、天然氣、化工等行業(yè)。設(shè)備常用的吸收塔類型包括填料塔、板式塔、噴淋塔，以及專門用于硫化氫捕獲的吸收裝置。吸收塔操作及其控制常見吸收塔類型填料塔使用填料作為傳質(zhì)接觸元件，接觸面積大，適合處理氣體流量大、濃度低的場合。板式塔使用塔板作為傳質(zhì)接觸元件，結(jié)構(gòu)緊湊，適合處理氣體流量小、濃度高的場合。噴淋塔利用噴淋裝置將吸收劑噴灑到氣體中，適合處理氣體流量大、濃度低的場合。填料塔的設(shè)計1填料選擇填料的選擇需考慮氣液兩相的傳質(zhì)效率、壓降、抗腐蝕性能等因素。2塔徑計算根據(jù)氣體流量、填料特性和操作條件計算塔徑，確保氣液兩相充分接觸。3填料高度計算根據(jù)傳質(zhì)速率、平衡關(guān)系和操作條件計算填料高度，確保吸收過程達到預(yù)期的效率。板式塔的設(shè)計塔板類型常用的塔板類型包括篩板、泡罩板、浮動板、閥式板等，需要根據(jù)具體情況選擇合適的塔板類型。塔板間距塔板間距的選擇需考慮氣液兩相的傳質(zhì)效率、壓降、操作穩(wěn)定性等因素。塔徑計算根據(jù)氣體流量、塔板特性和操作條件計算塔徑，確保氣液兩相充分接觸。塔板數(shù)量根據(jù)傳質(zhì)速率、平衡關(guān)系和操作條件計算塔板數(shù)量，確保吸收過程達到預(yù)期的效率。噴淋塔的設(shè)計1噴淋裝置噴淋裝置的選擇需考慮吸收劑的性質(zhì)、噴淋方式、噴淋密度等因素。2塔徑計算根據(jù)氣體流量、噴淋裝置特性和操作條件計算塔徑，確保氣液兩相充分接觸。3塔高計算根據(jù)傳質(zhì)速率、平衡關(guān)系和操作條件計算塔高，確保吸收過程達到預(yù)期的效率。噴漿塔的設(shè)計1噴嘴類型2噴嘴選擇噴嘴的選擇需考慮吸收劑的性質(zhì)、噴霧粒徑、噴霧角度等因素。3塔徑計算根據(jù)氣體流量、噴嘴特性和操作條件計算塔徑，確保氣液兩相充分接觸。4塔高計算根據(jù)傳質(zhì)速率、平衡關(guān)系和操作條件計算塔高，確保吸收過程達到預(yù)期的效率。離心接觸器的設(shè)計1原理離心接觸器利用旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生離心力，增強氣液兩相的接觸，提高傳質(zhì)效率。2結(jié)構(gòu)通常由旋轉(zhuǎn)圓盤、靜止圓盤和外殼組成，根據(jù)氣液比和轉(zhuǎn)速進行設(shè)計。3應(yīng)用適用于處理氣體流量大、濃度低的場合，尤其適用于處理粘稠液體和易產(chǎn)生泡沫的場合。旋轉(zhuǎn)吸收裝置的設(shè)計原理旋轉(zhuǎn)吸收裝置利用旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生離心力，增加氣液兩相的接觸面積，提高傳質(zhì)效率。結(jié)構(gòu)通常由旋轉(zhuǎn)圓盤、靜止圓盤和外殼組成，根據(jù)氣液比和轉(zhuǎn)速進行設(shè)計。應(yīng)用適用于處理氣體流量大、濃度低的場合，例如二氧化碳的捕獲、硫化氫的脫除等。吸收過程的物料平衡定義物料平衡是指在吸收過程中，進入吸收塔的物料量等于離開吸收塔的物料量。應(yīng)用物料平衡可以用來計算吸收劑的用量、吸收塔的進出口濃度等。吸收過程的能量平衡1定義能量平衡是指在吸收過程中，進入吸收塔的能量等于離開吸收塔的能量。2應(yīng)用能量平衡可以用來計算吸收過程的熱量變化、冷卻水的用量等。3影響因素吸收劑的比熱容、氣體流量、溫度變化等因素會影響能量平衡。吸收過程的傳質(zhì)效率定義傳質(zhì)效率是指實際吸收的物質(zhì)量與理論吸收的物質(zhì)量之比。影響因素氣液兩相的接觸面積、傳質(zhì)速率、平衡關(guān)系等因素會影響傳質(zhì)效率。提高效率可以選擇合適的吸收塔類型、優(yōu)化操作條件、提高傳質(zhì)速率等方法來提高傳質(zhì)效率。吸收塔的壓降計算1定義吸收塔的壓降是指氣體流經(jīng)吸收塔時，壓力的損失。2計算方法可以使用經(jīng)驗公式或數(shù)值模擬方法進行計算，根據(jù)吸收塔的類型、填料特性、操作條件等因素進行。3影響因素氣體流量、填料特性、塔徑、操作條件等因素會影響壓降。填料塔的壓降計算1公式2經(jīng)驗公式可以使用經(jīng)驗公式進行計算，例如Ergun方程、Leva方程等，根據(jù)填料特性、氣體流量、操作條件等因素進行。3數(shù)值模擬可以使用CFD軟件進行數(shù)值模擬，獲得更精確的壓降計算結(jié)果。板式塔的壓降計算1公式可以使用經(jīng)驗公式進行計算，例如Fair方程、Brown方程等，根據(jù)塔板特性、氣體流量、操作條件等因素進行。2數(shù)值模擬可以使用CFD軟件進行數(shù)值模擬，獲得更精確的壓降計算結(jié)果。噴淋塔的壓降計算公式可以使用經(jīng)驗公式進行計算，例如Francis方程、Weisbach方程等，根據(jù)噴淋裝置特性、氣體流量、操作條件等因素進行。數(shù)值模擬可以使用CFD軟件進行數(shù)值模擬，獲得更精確的壓降計算結(jié)果。離心接觸器的壓降計算公式可以使用經(jīng)驗公式進行計算，根據(jù)離心接觸器的結(jié)構(gòu)參數(shù)、轉(zhuǎn)速、氣液比等因素進行。數(shù)值模擬可以使用CFD軟件進行數(shù)值模擬，獲得更精確的壓降計算結(jié)果。吸收過程的影響因素1氣體流量氣體流量越高，傳質(zhì)速率越快，但壓降也越大。2氣體濃度氣體中目標組分的濃度越高，所需吸收劑量越大，傳質(zhì)速率也越快。3吸收劑濃度吸收劑的濃度越高，吸收速率越快，但溶液粘度也會增加，影響傳質(zhì)速率。4溫度溫度升高，吸收速率降低，但溶解度也會降低。吸收過程的優(yōu)化與控制優(yōu)化操作條件選擇合適的吸收塔類型、填料或塔板、優(yōu)化操作條件，例如氣液比、溫度、壓力等，以提高傳質(zhì)效率。控制系統(tǒng)使用自動控制系統(tǒng)對吸收塔的操作參數(shù)進行控制，例如溫度、壓力、流量等，確保吸收過程穩(wěn)定運行。吸收過程的安全操作1安全防護操作人員必須佩戴安全防護裝備，例如防毒面具、手套、眼鏡等，避免吸入有害氣體。2應(yīng)急預(yù)案