第五章 有毒有害气体吸收净化法 修

第五章 有毒有害气体吸收净化法

气体吸收 Gas Absorption

这一讲我们讨论吸收，什么叫吸收操作呢？做有机、无机 实验时，我们常用洗气瓶，洗去气体中的某个成份。如果要除去 含酸的气体，我们在洗气瓶中装上碱液。这就是吸收的例子。

切洋葱

家庭主妇切洋葱时，常拌有刺眼气体产生。为了减轻 刺眼伤害，常在旁边放一盆水，可以减轻眼伤害。这就是 刺眼气体溶解于水，这就是吸收。

开碳酸饮料

当我们打开碳酸饮料瓶口时，就有气体冲出。这是气 体的反溶解，这就是碳酸气的解吸。

焦化厂洗氨塔

在焦化厂，焦炉气中含有多种气体，如CO,CO2,H2,NH3,苯 等气体。工厂用清水喷淋溶解氨气，将氨气回收为氨水。这就 是吸收。这是工厂的氨洗塔。

第一节 吸收法概述一、吸收概念 利用适当液体吸收(溶解)气体混合物中的有关 组分(有的还发生化学反应),以分离气体混合 物的一种操作。气体吸收是混 合气体中某些 组分在气液相 界面上溶解、 在气相和液相 内由浓度差推 动的传质过程 。吸收剂 y x yi 气相扩散 液相扩散 气相主体 界面

相界面 xi

液相主体

气体

吸收质或溶质(solute):混合气体中的溶解

组分 惰性气体(inert

gas)或载体：不溶或难溶组

分 吸收剂(absorbent):吸收操作中所用的溶剂 吸收液(strong

liquor):吸收操作后得到的 溶液，主要成分为溶质和溶剂。 gas):吸收后排出的气体 ，主要成分为惰性气体和少量的溶质。

吸收尾气(dilute

二、吸收的目的和依据：

目的： ① 回收或捕获气体混合物中有用物质，制取 产品； ② 除去工艺气体中的有害成分，使气体净化， 以便进一步加工处理。 依据：气体混合物中各组分在溶剂中溶解度 不同 例如分离氨气+空气的混合物，可选 择水做溶剂，因为氨水在水中的溶解度最大， 而空气几乎不溶于水。

气体吸收的工业应用 净化或精制气体 例：合成氨工艺中，合成气中的净化脱碳 制取某种气体产品的液态产品 例：用水吸收氯化氢气体制取盐酸 回收混合气体中所需的组分 例：用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃，硫酸 回收焦炉气中的氨 工业废气的制理

废气中含有二氧化硫、硫化氢、CO2等有害气体的 脱除

三、溶剂(吸收剂)的选择 ① 对被分离组分(溶质)有较大的溶解度 ② 对混合气体中其他组分的溶解度要小—较 高的选择性 ③ 溶质在溶剂中的溶解度应对温度的变化比 较敏感，即低温下溶解度大，随着温度升高， 溶解度应迅速下降—被吸收的气体容易解吸， 溶剂再生方便。 ④ 蒸汽压要低，不易挥发—减少溶剂在吸收 和

再生过程的损失；避免在气体中引入新的 杂质。

⑤

应有较好的化学稳定性—以免使用过 程中发生变质； ⑥ 应有较低的粘度，不易产生泡沫—实 现吸收塔内良好的气液接触和塔顶的气 液分离。 ⑦ 应尽可能满足价廉、易得、无毒、不 易燃烧等经济和安全条件。

设吸收剂(或溶剂),用S表示；溶质或吸收质 ，以A表示；惰性气(不被吸收的组分),以B表示。

三大

对A和B的溶解度差异要大 对A的溶解度要大 对A的溶解度在条件改变时变化要大

三小

挥发性小 粘度小 腐蚀小

技术经济性

四 物理吸收和化学吸收 ① 物理吸收：吸收时溶质与溶剂不发生明显的化 学反应，如洗油吸收苯，水吸收CO2、SO2等。 ② 化学吸收：吸收时溶质与溶剂或溶液中的其它 物质发生化学反应。如CO2在水中的溶解度甚低， 但若用K2CO3水溶液吸收CO2,则在液相中发生 下列反应： K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3 从而使K2CO3水溶液具有较高的吸收CO2的能力。 **作为化学吸收可被利用的化学反应一般都满足 以下条件： 可逆性。若该反应不可逆，溶剂将难以再生和循 环使用 较高的反应数率。若反应速率较慢，应研究加入 适当的催化剂以加快反应速率。

五 气体吸收的原理和流程 气体吸收的原理分离物系尾气 B(含微量A) 吸收剂 S

气体混合物形成两相体系的方法 引入一液相(吸收剂) 传质原理 各组分在吸收剂中溶 解度不同。 吸 收 原料气 A+B 塔

溶液 S+A

气体吸收的流程气体吸收过程在吸收塔中进行。 吸收过程 逆流操作 并流操作

吸收过程：溶质溶解于吸收剂中 解吸过程：溶质从溶液中释放出 吸收

解吸

吸收操作流程：

由流程图可见，采用吸收操作实现气体混合物的分 离必须解决下列问题： ① 选择合适的溶剂，使能选择性比溶解某个(或 某些)被分离组份； ② 提供适当的传质设备(多位填料塔，也有板式 塔)以实现气液两相的接触，使被分离组分得以从 气相转移到液相(吸收)或相反(解吸); ③ 溶剂的再生，即脱除溶解于其中的被分离组分 以便循环使用。除了制取溶液产品只需单独吸收外， 一般都要进行解吸操作，使溶剂再生循环使用。 总之，一个完整的吸收分离过程一般包括吸收和解 吸两个组成部分。

气体吸收的实例

具有吸收剂再生功能的连续吸收流程

气液两相的接触方式**

级式接触：气、 液两相逐级逆流 接触传质，两相 的组成呈阶跃变 化，如板式塔。

板式塔

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