气体吸收器

气体吸收装置 (图 1) 使用与液体的接触从气体混合物中去除物质。质量从气体混合物转移到液体通过吸收。

图 1: 典型的气体吸收柱.

总体传质系数是一个物种的浓度从一个流体流动到另一个液体的速率 (方程式 1)。

(1)

在公式1中, G_s是柱的每个截面面积的气体摩尔流速, p_Ag是 CO 的部份压力₂, p^*_a是压力在平衡与 p_Ag, A 是界面区域或容量或 "有效面积 "(列填料的功能), z 是填料的高度, K_G是 mols/(压力 x 界面面积 x 时间) 的整体传质系数。质量传递取决于每个阶段的传质系数和吸收体中可用的界面面积的大小。亨利定律或拉乌尔定律适用于近似的局部压力。它们是描述混合物中组分的分压的两个定律, 它们一起使用是为了充分描述混合物在汽液平衡关系的极限下的行为。气体吸收柱的目的是控制污染物的出水分压。液体溶剂流动逆流到气体流, 通过对流传质来去除污染物。本研究测定了水逆流填料柱的整体传质, 以确定水流、气流和 CO₂气体浓度的影响。然后将系数与理论值进行比较。

每个试验运行都有部分压力。质量传递系数从这些计算, 并与预测值 (图 2) 进行比较。预测值产生于计算的吸收器的操作线 (参见参考2以深入讨论操作线)。实线表示使用操作线计算的值, 而三角形表示实验质量传递系数值。用虚线绘制了模型值和平均传质系数的置信区间。将这些值进行比较, 以确定实验参数 (液体流速、气体流速和 CO₂分压) 对整体传质系数的影响。在这些操作条件下, 与置信区间相比, 只有液体流速对传质有显著影响。结果表明, 气流速度和进料组成对传质系数影响不大。

图 2: 传质系数的预测和实际值的模型.

理论 K_G值为高 (30 升/分) 和低 (20 升/分钟) 是从传质系数的相关性计算, 分别显示为蓝绿线, 在图 3。根据理论值绘制了各种液体流速下的实验 k_g值, 并显示了类似的趋势, 验证了 k 对液流速率的依赖性.理论值与实验值有一定的差异, 归因于小的实验误差。

图 3: 与理论值相比, 实验值的图形化描述.

本实验的目的是利用气体流速、水流速率和二氧化碳浓度等因素来确定气体吸收体的总传质系数。实验采用了随机填充的 GUNT CE 400 水逆流气体吸收柱。八运行与两个不同的气体流速, 液体流速, 和 CO2 浓度进行。从柱单元的底部、中部和顶部分别施加部分压力, 然后利用这些压力来求取传质系数。

在这些操作条件下, 与给定条件下的置信区间相比, 只有液体流速对传质有显著的统计学影响。该工艺是液相传质控制。与气体相关的因素, 如 CO₂浓度和气体流量将没有什么意义。

气体吸收是一种重要的安全机制, 在生产中的氯气³。在正常操作期间, 气体吸收器处理任何持续发生的泄漏。氯气操作的启动必须经过处理, 直到产生无气体的产品。在过程中出现故障时, 必须使用吸收剂来处理产生的气体。此外, 当新的泄漏形式, 主要的应急反应单位是备用气体吸收器。处理单元在这些操作条件下非常重要, 因为它们有助于在处理危险产品³时创造一个安全的环境。

在提炼天然气时, 吸收塔用于从气相⁴中除去天然气液体。吸油与天然气液体的亲和力, 从气相去除液体, 净化产品。然后, 用天然气液体的油进一步提纯, 以回收液体, 如丁烷、pentanes 和其他分子。然后, 油可以再次用于治疗。

吸收也用于除去井口天然气中的主要杂质 CO₂和 H₂, 将其转换为管线气体。该工艺在低温下使用水性胺或乙二醇作为溶剂 (通常 < 40 ° c)⁵。