氣體吸收-分離工程-葉慶國(guó)主編課件

匯報(bào)人：AA2024-01-24氣體吸收-分離工程-葉慶國(guó)主編課件延時(shí)符Contents目錄緒論氣體吸收基本原理氣體吸收分離工藝及設(shè)備氣體吸收操作條件優(yōu)化與控制氣體吸收分離工程實(shí)踐案例氣體吸收分離工程前沿技術(shù)展望延時(shí)符01緒論利用氣體在液體中的溶解度差異，通過吸收劑的選擇性吸收實(shí)現(xiàn)氣體組分的分離?；跉怏w在液體中的溶解平衡和傳質(zhì)過程，通過調(diào)控操作條件和選擇適當(dāng)?shù)奈談瑢?shí)現(xiàn)目標(biāo)組分的有效分離。氣體吸收分離工程概述氣體吸收分離工程原理氣體吸收分離工程定義石油化工環(huán)保工程食品加工醫(yī)藥制造氣體吸收分離工程應(yīng)用領(lǐng)域01020304用于石油煉制過程中的氣體脫硫、脫碳等。用于廢氣處理，如煙氣脫硫、脫硝等。用于食品工業(yè)中的氣體分離和提純，如啤酒發(fā)酵過程中的二氧化碳回收。用于醫(yī)藥合成過程中的氣體分離和凈化。研究具有更高選擇性、更快吸收速率和更低能耗的吸收劑。高效吸收劑的開發(fā)采用先進(jìn)的傳質(zhì)、傳熱強(qiáng)化技術(shù)，提高氣體吸收分離過程的效率。過程強(qiáng)化技術(shù)結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)氣體吸收分離過程的自動(dòng)化和智能化控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。智能化控制注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)低污染、低能耗的氣體吸收分離技術(shù)。綠色化發(fā)展氣體吸收分離工程發(fā)展趨勢(shì)延時(shí)符02氣體吸收基本原理溶解度氣體在液體中的溶解度隨溫度和壓力的變化而變化，溫度升高，溶解度降低；壓力升高，溶解度增大。亨利定律在一定溫度下，氣體在液體中的溶解度與液面上該氣體的平衡分壓成正比。相平衡在一定的溫度和壓力下，氣體與液體之間達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)氣體在液體中的溶解度和液面上該氣體的平衡分壓滿足亨利定律。氣體吸收過程熱力學(xué)基礎(chǔ)擴(kuò)散系數(shù)表示氣體分子在液體中擴(kuò)散速度的物理量，與溫度、壓力和液體性質(zhì)有關(guān)。傳質(zhì)系數(shù)表示單位時(shí)間內(nèi)單位傳質(zhì)面積上氣體吸收或解吸的量，與擴(kuò)散系數(shù)、液體流速和界面狀況有關(guān)。吸收速率方程描述氣體吸收過程中，吸收速率與氣體濃度、液體濃度和傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系。氣體吸收過程動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)030201溶質(zhì)滲透理論在雙膜理論的基礎(chǔ)上，考慮了溶質(zhì)分子在膜內(nèi)的擴(kuò)散和滲透作用，更準(zhǔn)確地描述了傳質(zhì)過程。表面更新理論考慮到液體表面的不斷更新和流動(dòng)，使得傳質(zhì)過程更加復(fù)雜。該理論通過引入表面更新速率來描述這一過程。雙膜理論氣體吸收過程中，氣液兩相之間存在兩個(gè)停滯膜，即氣膜和液膜。傳質(zhì)阻力主要集中在這兩個(gè)膜內(nèi)。氣體吸收過程傳質(zhì)基礎(chǔ)延時(shí)符03氣體吸收分離工藝及設(shè)備氣體吸收分離工藝流程去除雜質(zhì)和水分，保證吸收劑活性。原料氣與吸收劑接觸，目標(biāo)組分被吸收。通過加熱、減壓等方法使吸收劑釋放目標(biāo)組分。收集并處理釋放的目標(biāo)組分，得到最終產(chǎn)品。原料氣預(yù)處理吸收過程分離過程產(chǎn)品回收板式塔塔內(nèi)設(shè)置多層塔板，氣體以連續(xù)相通過塔板上的液層，液體以分散相在塔板上形成液層進(jìn)行吸收。具有操作彈性大、適應(yīng)性強(qiáng)、易于調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。填料塔塔內(nèi)裝填規(guī)整或散裝填料，氣體以連續(xù)相通過填料層，液體以分散相噴灑在填料上形成液膜進(jìn)行吸收。具有處理量大、效率高、壓降低等優(yōu)點(diǎn)。噴射塔利用高速噴射的液體將氣體帶入并分散在液體中，形成氣液混合物進(jìn)行吸收。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。氣體吸收塔設(shè)備類型及特點(diǎn)吸收劑用量的確定塔徑的計(jì)算塔高的計(jì)算操作條件的確定氣體吸收塔設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)原料氣組成、產(chǎn)品要求及吸收劑性質(zhì)等因素確定吸收劑用量。根據(jù)傳質(zhì)單元高度或等板高度確定塔高。根據(jù)處理量及允許的空塔氣速確定塔徑。包括操作溫度、壓力、液氣比等操作條件的確定。延時(shí)符04氣體吸收操作條件優(yōu)化與控制溫度的變化會(huì)影響氣體在吸收劑中的溶解度，進(jìn)而影響吸收效率。溫度壓力吸收劑濃度氣體流速壓力的增加可以提高氣體在吸收劑中的溶解度，但過高的壓力可能導(dǎo)致設(shè)備成本增加和安全問題。吸收劑的濃度直接影響其吸收能力，濃度過高或過低都可能降低吸收效率。氣體流速過快可能導(dǎo)致吸收不充分，而流速過慢則可能影響設(shè)備處理能力。操作條件對(duì)氣體吸收性能影響實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)通過正交實(shí)驗(yàn)、響應(yīng)面法等實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，確定各操作條件的最佳組合。數(shù)值模擬利用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）等數(shù)值模擬方法，優(yōu)化操作條件，提高吸收效率。經(jīng)驗(yàn)公式根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)操作條件進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。操作條件優(yōu)化方法采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整操作條件，確保吸收過程的穩(wěn)定性和效率。自動(dòng)控制根據(jù)操作人員的經(jīng)驗(yàn)和判斷，手動(dòng)調(diào)整操作條件，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)需求。手動(dòng)控制定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，確保設(shè)備的正常運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命。預(yù)防性維護(hù)建立故障診斷系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備故障，減少生產(chǎn)中斷和損失。故障診斷與處理氣體吸收過程控制策略延時(shí)符05氣體吸收分離工程實(shí)踐案例合成氨生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量含氨廢氣，直接排放不僅浪費(fèi)資源，還會(huì)造成環(huán)境污染。因此，需要采用有效的氨氣回收技術(shù)。技術(shù)背景利用吸收劑對(duì)氨氣的選擇性吸收作用，將廢氣中的氨氣吸收下來，然后通過加熱或減壓等方法將吸收劑中的氨氣解吸出來，實(shí)現(xiàn)氨氣的回收。技術(shù)原理該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于合成氨生產(chǎn)企業(yè)，不僅提高了氨氣的回收率，降低了生產(chǎn)成本，還有效減少了廢氣排放對(duì)環(huán)境的污染。技術(shù)應(yīng)用案例一：合成氨生產(chǎn)中氨氣回收技術(shù)技術(shù)背景01石油化工生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生含有硫化氫的廢氣，硫化氫是一種有毒有害的氣體，對(duì)人體和環(huán)境都有嚴(yán)重危害。因此，需要采用有效的硫化氫脫除技術(shù)。技術(shù)原理02利用吸收劑對(duì)硫化氫的選擇性吸收作用，將廢氣中的硫化氫吸收下來，然后通過化學(xué)反應(yīng)或加熱等方法將吸收劑中的硫化氫轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)硫化氫的脫除。技術(shù)應(yīng)用03該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于石油化工企業(yè)，不僅有效脫除了廢氣中的硫化氫，保障了生產(chǎn)安全，還有效減少了廢氣排放對(duì)環(huán)境的污染。案例二：石油化工中硫化氫脫除技術(shù)技術(shù)背景燃煤電廠在發(fā)電過程中會(huì)產(chǎn)生大量含硫煙氣，直接排放會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，需要采用有效的煙氣脫硫技術(shù)。技術(shù)原理利用吸收劑對(duì)煙氣中二氧化硫的選擇性吸收作用，將煙氣中的二氧化硫吸收下來，然后通過氧化或還原等方法將吸收劑中的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸或硫單質(zhì)等無害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)煙氣的脫硫。技術(shù)應(yīng)用該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于燃煤電廠，不僅有效降低了煙氣中二氧化硫的排放濃度，達(dá)到了國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，還有效提高了電廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。案例三：燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)延時(shí)符06氣體吸收分離工程前沿技術(shù)展望03高性能復(fù)合吸收劑通過復(fù)配、改性等手段，開發(fā)具有優(yōu)異吸收性能和穩(wěn)定性的復(fù)合吸收劑。01高選擇性吸收劑針對(duì)特定氣體組分，開發(fā)具有高選擇性的吸收劑，提高分離效率。02環(huán)保型吸收劑研究低毒性、低揮發(fā)性、可生物降解的吸收劑，降低環(huán)境污染。新型高效吸收劑開發(fā)與應(yīng)用優(yōu)化塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)，提高氣液接觸效率，強(qiáng)化傳質(zhì)過程。新型塔內(nèi)件設(shè)計(jì)利用超聲波的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等，提高氣液傳質(zhì)速率。超聲波強(qiáng)化傳質(zhì)利用微波加熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，促進(jìn)氣液分子運(yùn)動(dòng)，提高傳質(zhì)效率。微波強(qiáng)化傳質(zhì)強(qiáng)化傳質(zhì)過程新技術(shù)研究與應(yīng)用智能化技術(shù)在氣體吸收分離中應(yīng)用前景應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，對(duì)氣體吸收分離過程數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，發(fā)現(xiàn)潛在規(guī)律和優(yōu)化方向，為工藝優(yōu)