吸收剂用量控制安全条件分析示范文本.docx

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吸收剂用量控制安全条件分析示范文本

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InTheActualWorkProductionManagement,InOrderToEnsureTheSmoothProgressOfTheProcess,AndConsiderTheRelationshipBetweenEachLink,TheSpecificRequirementsOfEachLinkToAchieveRiskControlAndPlanning

某某管理中心

XX年XX月

吸收剂用量控制安全条件分析示范文本

使用指引：

此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。

　　在吸收塔计算中，通常所处理的气体流量、气体的初始和最终组成及吸收剂的初始组成由吸收任务决定。

如果吸收液的浓度也已经规定，则可以通过物料衡算求出吸收剂用量，否则，必须综合考虑吸收剂对吸收过程的影响，合理选择吸收剂用量。

　　一、 液气比

　　操作线斜率L／V称为液气比，它是吸收剂与惰性气体摩尔流量之比，反映了单位气体处理量的吸收剂消耗量的大小。

当气体处理量一定时，确定吸收剂用量就是确定液气比。

液气比对于吸收来说，是一个重要的控制参数。

　　二、 最小液气比

　　由于X2、Y2是给定的，所以操作线的端点T已固定，另一端点月则可在y＝Y1的水平线上移动。

月点的横坐标将取决于操作线的斜率，亦即随吸收剂用量的不同而变化。

当v值一定时，吸收剂用量减少，操作线斜率将变小，点B便沿水平线y＝Yl向右移动，其结果是使出塔吸收液的组成增大，吸收的推动力相应减小，吸收将变得困难。

当吸收剂用量继续减小，使月点移至水平线与平衡线的交点F时，如图11—5（a）所示，塔底流出液组成与刚进塔的混合气组成达到平衡，此时吸收过程的推动力为零。

为达到最高组成，两相接触的时间无限长，相际接触面积无限大，吸收塔需要无限高的填料层。

这在实际上是办不到的，只能用来表示一种极限情况，此种状况下吸收操作线的斜率称为最小液气比，以（L／V）min表示。

即在液气比下降时，只要塔内某一截面处气液两相趋于平衡，达到指定分离要求所需的塔高为无穷大，此时的液气比即为最小液气比。

　　最小液气比可用图解法求得。

如果平衡曲线与平衡线相交或相切，只要读出交点的横坐标，就可根据操作线斜率求得最小液气比。

若平衡关系符合亨利定律，则可直接计算最小液气比。

即　　三、 吸收剂用量控制

　　吸收剂用量的选择是个安全的优化问题。

当y值一定的情况下，吸收剂用量减小，液气比减小，操作线靠近平衡线，吸收过程的推动力减小，吸收速率降低，在完成同样生产任务的情况下，吸收塔必须增高，设备费用增多；吸收剂用量增大，操作线离平衡线越远，吸收过程的推动力越大，吸收速率越大，在完成同样生产任务的情况下，设备尺寸可以减小。

但吸收剂用量并不是越大越好，因为吸收剂用量越大，操作费用也越大，而且，造成塔底吸收液浓度的降低，将增加解吸的难度。

　　在工业生产中，吸收剂用量或液气比的选择、调节、控制主要从以下几方面考虑：

　　①为了完成指定的分离任务，液气比不能低于最小液气比；

　　②为了确保填料层的充分湿润，喷淋密度（单位时间内，单位塔截面积上所接受的吸收剂量）不能太小；

　　③当操作条件发生变化时，为达到预期的吸收目的，应及时调整液气比；

　　④适宜的液气比应使设备折旧费及操作费用之和最小。

根据生产实践经验，一般情况下取适宜的液气比为最小液气比的1.1—2.0倍，即

　　四、 运行安全条件分析

　　在正常的化工生产中，吸收塔的结构形式、尺寸、吸收质的浓度范围、吸收剂的性质等都已确定，此时影响吸收操作的主要因素有以下几方面。

（1）气流速度 气体吸收是一个气、液两相间进行扩散的传质过程，气流速度的大小直接影响这个传质过程。

气流速度小，气体湍动不充分，吸收女传质系数小，不利于吸收；反之，气流速度大，有利于吸收，同时也提高了吸收塔的生产能力。

但是气流速度过大时，又会造成雾沫夹带甚至液泛，使气液接触效率下降，不利于吸收。

因此对每一个塔都应选择一个适宜的气流速度。

（2）喷淋密度 单位时间内，单位塔截面积上所接受的液体喷淋量称为喷淋密度。

其大小直接影响气体吸收效果的好坏。

在填料塔中，若喷淋密度过小，有可能导致填料表面不能被完全湿润，从而使传质面积下降，甚至达不到预期的分离目标；若喷淋密度过大，则流体阻力增加，甚至还会引起液泛。

因此，适宜的喷淋密度应该能保证填料的充分润湿和良好的气液接触状态。

　　（3）温度 降低温度可增大气体在液体中的溶解度，对气体吸收有利，因此，对于放热量大的吸收过程，应采取冷却措施。

但温度太低时，除了消耗大量冷介质外，还会增大吸收剂的黏度，使流体在塔内流动状况变差，输送时增加能耗。

若液体太冷，有的甚至会有固体结晶析出，影响吸收操作顺利进行。

因此应综合考虑不同因素，选择一个最适宜的温度。

　　（4）压力 增加吸收系统的压力，即增大了吸收质的分压，提高于吸收推动力，有利于吸收。

但过高地增大系统压力，又会使动力消耗增大，设备强度要求提高，使设备投资和经常性生产费用加大。

因此一般能在常压下进行的吸收操作不必在高压下进行。

但对一些在吸收后需要加压的系统，可以在较高压力下进行吸收，既有利于吸收，又有利于增加吸收塔的生产能力。

如合成氨生产中的二氧化碳洗涤塔就是这种情况。

　　（5）吸收剂的纯度 降低人塔吸收剂中溶质的浓度，可以增加吸收的推动力。

因此，对于有溶剂再循环的吸收操作来说，吸收液在解吸塔中的解吸应越完全越好，但必须注意解吸完全。

　　（6）吸收操作通常在常温常压下进行 气体的溶解度随压力增加、温度的降低而增加，同时提高压力使平衡线下移，增加吸收过程的推动力。

但压力太高也会使设备投资及经常操作费用增加，同样降低温度也受气温及操作费用的影响，因此大多数吸收过程都是在常温与常压下进行的。

　　（7）吸收操作是变温过程 严格地说，吸收中的溶解热会造成吸收操作温度的变化，为了保持吸收操作在较低温度下进行，当溶解热较大时，必须移走溶解热。

　　①外循环冷却移走热量，即塔底流出的部分吸收液经外冷却器冷却再返回塔顶。

　　②在塔中间增加冷却器见图11—6，吸收液由塔中间抽出经外冷却器冷却后返回塔内。

　　③塔内部的冷却器见图11—7，填料塔的塔内冷却器装在两层填料之间，其形式多为竖直的列管式冷却器，吸收液走管内，管间走冷却剂。

如图11—8所示，在板式塔内常用移动的U形管冷却器，它直接安装在塔板上并浸没于液层中，适用于热效应大且介质有腐蚀性的情况，如用硫酸吸收乙烯、用氨水吸收二氧化碳以生产碳酸氢铵等。

实际生产中，吸收操作温度控制的实质就是正确操作和使用上述各种冷却装置，以确保吸收过程在工艺要求的温度条件下进行。

　　（8）黏度及扩散系数影响吸收效率 吸收过程由于在低温下进行，吸收液的黏度及扩散系数都较小，故影响吸收效率。

为此可采用增大液气比的手段提高效率。

增加液气比改变操作线位置，有利于增加传质推动力；对液膜控制系统，增加液量则提高液体湍动程度，有利于提高传质系数；同时有足够大的液体喷淋量，可改善填料润湿状况，增加气液接触表面，有利于提高传质速率。

但液量增加也会降低出塔吸收液的浓度。

　　（9）解吸操作在高温低压下操作 解吸过程与吸收过程相反，常常在高温、低压下进行。

塔底需要加热能量消耗大，为了提高解吸率，可以采用解吸剂，常用解吸剂有惰性气体、水蒸气、溶剂蒸气或贫气等。

　　（10）闪蒸过程 当吸收与解吸操作同时使用时， 由于吸收在较高压力下进行，而解吸在常压或减压下进行，为此由吸收到解吸的减压过程中有闪蒸过程，一般在流程上需要设置闪蒸罐，或者在解吸塔的顶部要考虑闪蒸段。

　　（11）吸收操作要点

　　①在溶解度对吸收系数的影响中，易溶气体属于气膜控制，难溶气体属于液膜控制。

因此，在操作中辨明组分在吸收剂中溶解的难易程度，确定提高气相或液相的流速及其湍动程度，对提高吸收速率具有重要意义。

　　②要根据处理的物料性质来选择有较高吸收速率的塔设备。

如果选用填料塔，在装填填料时应尽可能使填料分布比较均匀，否则液体通过时会出现沟流和壁流现象，使有效传质面积减少，塔的效率降低。

　　③应注意液流量的稳定，避免操作中出现波动。

吸收剂用量过小，会使吸收速率降低；过大又会造成操作费用的浪费。

　　④应掌握好气体的流速，气速太小（低于载点气速），对传质不利。

若太大，达到液泛气速，液体被气体大量带出，操作不稳定。

　　⑤应经常检查出口气体的雾沫夹带情况，大量的雾沫夹带造成吸收剂浪费，而且造成管路堵塞。

　　⑥应经常检查塔内的操作温度。

低温有利于吸收，温度过高必须移走热量或进行冷却，维持塔在低温下操作。

　　⑦填料塔使用一段时间后，应对填料进行清洗，以避免填料被液体粘结和堵塞。

　　（12）吸收塔的调节 在X—y图上，操作线与平衡线的相对位置决定了过程推动力的大小，直接影响过程进行的好坏。

因此，影响操作线、平衡线位置的因素均为影响吸收过程的因素。

然而，实际工业生产中，吸收塔的气体人口条件往往是由前一工序决定的，不能随意改变。

因此，吸收塔在操作时的调节手段只能是改变吸收剂的入口条件。

吸收剂的人口条件包括流量、温度、组成三大要素。

　　适当增大吸收剂用量，有利于改善两相的接触状况，并提高塔内的平均吸收推动力。

降低吸收剂温度，气体溶解度增大，平衡常数减小，平衡线下移，平均推动力增大。

降低吸收剂入口的溶质浓度，液相入口处推动力增大，全塔平均推动力亦随之增大。

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