专题十四 吸收尾气浓度的控制（讲义）-《化工单元操作》（化工社） 专题复习讲练测

专题十四 吸收尾气浓度的控制（教案）-《化工单元操作》化工社-专题复习讲练测 [考纲要求] 1.理解双膜理论的主要内容，包括气液两相间的传质过程及关键假设。 2.掌握气流速度、喷淋密度、温度、压力等因素对吸收操作的具体影响，能够结合实际情况解释其作用机制。 3.准确描述填料塔正常停车、紧急停车和长期停车的步骤及注意事项，并能分析不同停车方式的适用情况。[课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、双膜理论 双膜理论是描述在吸收过程中如何将溶质从气相转移到液相的最普遍的一个假设，其基本要点如下： 气液两相间共有一稳定的相界面，在相界面的两侧分别存在稳定的气膜和液膜。膜内流体作层流流动，双膜以外的区域为气相主体和液相主体，主体内流体处于湍动状态，此处主要依据涡流扩散进行物质的传递。 在气液两相的界面上，吸收质在两相间总是处于平衡状态，传质无阻力。 由于湍动的效果，主体内任一截面上浓度分布均匀，双膜内层流主要依靠分子扩散传递物质，浓度变化大。 二、提高吸收速率的途径 根据双膜理论可知，提高吸收速率的途径主要有以下几方面： 提高气液两相的流速，降低气膜、液膜的厚度以减小阻力； 选用对吸收溶解度大的液体作吸收剂； 适当提高供液量，降低液相主体中吸收质浓度以增大吸收推动力； 增大气液相接触面积。 三、影响吸收操作的因素 气流速度的影响 -气流速度过小，气体湍动程度不充分，不利于吸收。气流速度过大，又会造成雾沫夹带甚至液泛，使气液接触传质效率降低，甚至无法操作。因此对每个塔应选择一个适宜的气流速度。 喷淋密度的影响-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，其大小直接影响到气体吸收效果的好坏。喷淋密度过小，填料表面不能被充分润湿，从而降低有效传质面积，严重时会使产品达不到分离要求。若喷淋密度过大，则流体流动阻力增加，有时会形成壁流和沟流现象，甚至会引起液泛；同时，喷淋密度过大，意味着吸收剂用量增加，操作费用也随之提高。因此，应选择适宜的喷淋密度，从而保证填料表面的充分润湿和良好的气液接触状态。 温度的影响-低温有利于吸收。大多数气体吸收都是放热过程，因此在吸收塔内或塔前设置冷却器可降低吸收剂温度。然而若吸收剂的温度过低，不仅会增加能耗，而且会增大吸收剂的黏度，使得流动性能变差，进而影响气液间的传质。过低的吸收剂温度对解吸也会造成一定的难度。因此，对于给定的吸收任务，应综合考虑各种因素，选择一个适宜的吸收剂温度。 压力的影响-高压有利于吸收，增大吸收压力，会提高吸收推动力，有利于吸收。然而过高的压力，要求设备具有较高的抗压能力，增加了设备的投资费用。同时，较高的压力需要消耗较多的动力，使操作费用也相应增加。因此在实际生产过程中，应根据具体的实际情况，确定合理的压力操作条件。 五、吸收-解吸装置正常停车 正常停车又叫短期停车或临时停车，一般的步骤如下： 通告系统前后工序或岗位；停止向系统送气。逐渐开启鼓风机旁路调节阀，停止送气，同时关闭系统的出口阀；停止向系统送吸收剂，关闭泵的出口阀，停泵后，关闭其进口阀；关闭其他设备的进出口阀门。系统临时停车后仍处于正压状态。 六、吸收-解吸装置紧急停车 紧急停车通常用于发生紧急情况时采用，其一般操作步骤如下： 停风机、关闭送气阀门；迅速关闭系统的出口阀；按正常停车方法处理。 七、吸收-解吸装置长期停车 当装置将长期停止使用时，会采用长期停车操作，其操作步骤如下： 按正常停车步骤停车，然后开启系统放空阀，卸掉系统压力；将系统溶液排放到溶液储槽或地沟，然后用清水洗净；若原料气中含有易燃易爆物，则应用惰性气体对系统进行置换，当置换气中易燃物含量小于5%，含氧量小于0.5%方为合格；用鼓风机向系统送入空气，进行空气置换，当置换气中含氧量大于20%为合格。 [真题练讲] 1.（2021年浙江省统一考试）温度对吸收操作的影响主要是通过（ ）。 A. 改变溶解度 B. 改变传质系数 C. 改变气流速度 D. 改变喷淋密度 【答案】A。 【解析】温度主要影响溶解度，从而影响吸收操作。 2.（2022年浙江省统一考试）压力对吸收操作的影响主要是因为（ ）。 A. 改变气液接触面积 B. 改变传质系数 C. 改变溶解度 D. 改变气流速度 【答案】C。 【解析】压力改变溶解度，进而影响吸收操作。 3.（2023年浙江省统一考试）吸收塔操作调节中，改变气流速度的目的是（ ）。 A. 改变气液接触时间 B. 改变气液接触面积 C. 改变传质系数 D. 改变溶解度 【答案】A。 【解析】改变气流速度可改变气液接触时间。 4.（2019年湖南省统一考试）填料塔正常停车时，最后应（ ）。 A. 关闭进出口阀门 B. 停止设备运行 C. 排空塔内液体 D. 清洗塔内 【答案】C。 【解析】正常停车最后应排空塔内液体。 5.（2021年辽宁省统一考试）紧急停车后，重新启动前需要（ ）。 A. 立即启动 B. 检查设备状况 C. 无需检查直接启动 D. 通知相关人员 【答案】B。 【解析】紧急停车后重新启动前需要检查设备状况。 [限时练讲] 1.长期停车后，填料可能出现的问题是（ ）。 A. 堵塞 B. 磨损 C. 变形 D. 以上都有可能 【答案】D。 【解析】长期停车后填料可能出现堵塞、磨损、变形等问题。 2.双膜理论中，气膜和液膜的厚度与（ ）有关。 A. 物质的性质 B. 气流速度和喷淋密度 C. 温度和压力 D. 以上都有 【答案】D。 【解析】气膜和液膜厚度与物质性质、气流速度、喷淋密度、温度、压力等都有关。 3.提高吸收速率的根本途径是（ ）。 A. 增大传质推动力 B. 改善传质系数 C. 两者同时进行 D. 以上都不对 【答案】C。 【解析】提高吸收速率需要同时增大传质推动力和改善传质系数。 4.气流速度适中时，吸收效果（ ）。 A. 最好 B. 最差 C. 不确定 D. 与速度无关 【答案】A。 【解析】气流速度适中时，气液接触充分，吸收效果最好。 5.喷淋密度适中时，吸收效果（ ）。 A. 最好 B. 最差 C. 不确定 D. 与密度无关 【答案】A。 【解析】喷淋密度适中时，气液接触充分，吸收效果最好。 6.温度适中时，吸收效果（ ）。 A. 最好 B. 最差 C. 不确定 D. 与温度无关 【答案】A。 【解析】温度适中时，溶解度和传质系数较为合适，吸收效果最好。 7.压力适中时，吸收效果（ ）。 A. 最好 B. 最差 C. 不确定 D. 与压力无关 【答案】A。 【解析】压力适中时，溶解度和传质系数较为合适，吸收效果最好。 8.如何进行吸收塔的操作调节？ 【答案】可以通过调节气流速度、喷淋密度、温度、压力等因素来调节吸收塔的操作。例如，当吸收效果不好时，可以适当增加喷淋密度、降低温度或提高压力。同时，还需要注意防止液泛、雾沫夹带等不正常现象的发生。 9.填料塔紧急停车的情况有哪些？ 【答案】填料塔紧急停车的情况有设备故障，如泵损坏、管道破裂等；电力中断；严重的液泛、雾沫夹带等不正常现象；发生安全事故，如火灾、爆炸等。在这些情况下，应立即停止进气和进液，采取相应的紧急措施，确保人员和设备的安全。 10.为什么要控制吸收尾气的浓度？ 【答案】控制吸收尾气的浓度可以减少对环境的污染，符合环保要求。同时，降低尾气中有害物质的含量还可以提高资源的利用率，降低生产成本。如果尾气浓度过高，可能会导致超标排放，面临环保处罚。 11.选择吸收剂的原则有哪些？ 【答案】选择吸收剂应考虑以下原则：对被吸收物质有较大的溶解度；选择性好，即对其他物质的溶解度小；挥发性小，不易挥发损失；化学稳定性好，不易发生化学反应；无毒、无腐蚀性、价格便宜、易于获取等。 12.吸收塔中填料的作用是什么？ 【答案】填料的作用主要是增加气液接触面积，提高传质效率。填料可以使气体和液体在其表面形成薄膜，增加接触时间和面积，从而促进吸收过程的进行。同时，填料还可以起到分散气流和液体的作用，防止沟流和壁流等不正常现象的发生。 [学法建议] 重点复习知识点： 1.影响吸收操作的因素：气流速度、喷淋密度、温度、压力、吸收剂纯度。 2.吸收剂入口条件：流量、组成、温度。 3.高压有利于吸收，增大吸收压力，会提高吸收推动力，有利于吸收。 4.气流速度过小，气体湍动程度不充分，不利于吸收。气流速度过大，又会造成雾沫夹带甚至液泛，使气液接触传质效率降低，甚至无法操作。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$