吸收塔工藝流程計算案例分析

摘要：現代化工生產中，各種“三廢”污染產生較多，為避免有毒有害物質對環境產生污染，需采用適當流程對三廢進行處理。通過案例分析，分析計算結果，探討各影響因素對吸收過程的影響，為優化相關工藝路線提供指導方向。

關鍵詞：尾氣回收，傳質吸收

案例：某廠有機硅裝置生產廢氣中含HCl，為回收尾氣中HCl，擬在吸收塔中用20℃清水對尾氣進行吸收。現有兩股含HCl尾氣（其余為惰性氣體，與吸收劑不發生反應），一股流量為150kmoL/h，HCl含量為10mol%，由塔釜加入;另一股流量100kmoL/h，HCl含量為4mol%，在吸收塔的最佳進料位置單獨加入。該吸收塔為常壓操作，若要求HCl的總回收率不低于95%，且吸收塔上段實際液氣比取最小液氣比的1.2倍。核算該工藝條件下塔頂所需吸收劑量。由于工藝負荷變化，塔釜進料量發生變化后，吸收塔第二股物料進料處液相組成為1.2 moL %，塔釜吸收液中HCl含量為2.4 moL%，吸收塔塔徑為1.4m，經實驗測定吸收塔的Kyα=28.8kmol/（m3·h），吸收塔下段平均推動力為△Ym=0.0179，核算該吸收塔下段所需填料高度。

1、研究傳質吸收的意義

現代工業的生產過程中，隨著工業化的迅速發展，化工行業在不斷生產出各種產品，不可避免產生各種“三廢”污染。其中大氣污染時我國目前所面臨的最突出環境問題之一。為避免有毒有害物質對環境造成破壞，在工業生產中需考慮對污染物進行處理。本文通過探討對某廠含HCl廢氣的回收，為相關處理方案提供一定借鑒。

2、傳質吸收影響因素

吸收操作是用于對氣體混合物進行分離的重要方法，在化工生產、醫藥、冶金等過程中得到相當廣泛的應用。主要應用有以下幾種：（1）對氣體混合物進行分離，并回收其中有用的組分;（2）分離氣體混合物中的有害組分，得到所需有用氣體;（3）制備溶液;（4）治理工業廢氣，防止廢氣污染。

3、傳質計算

本文根據低濃度吸收對定態逆流吸收塔如下：本案例中，吸收過程具有如下特點：1）溶劑自塔頂加入，氣相混合物自塔釜加入，與溶劑逆流接觸;2）氣相與液相在塔板上均勻混合，達到氣液相平衡;3）溶劑加入量保持不變。在此基礎上，對本案例中的吸收過程，核算如下：

（1）對工況一，吸收塔上段所需吸收劑量計算如下：

對于本工況，作全塔物料平衡圖如下：

從上述計算結果可知，對于一定工況下的吸收過程，溶質溶解于溶劑中的亨利系數將極大影響最小液氣比的計算，并影響最終溶劑用量，從而對整個吸收工藝流程產生較大影響。從表3-1中可知，HCl在水中的亨利系數隨溫度升高而升高，因此，當溶質、溶劑物系一定時，溫度升高，m值變大，液氣比增大，實際操作溶劑量增加，對吸收過程不利。當溶質、溶劑總物料量一定時，吸收塔截面積Ω增加，氣相總傳質單元高度將減少，吸收塔高度降低;氣相總體積傳質系數增大，同樣可減少氣相總傳質單元高度，達到降低吸收塔總塔高的目的。

4、結束語

影響傳質的因素很多，因此導致對傳質計算結果影響較大，如需對傳質過程進行詳細的計算，還需對各個影響因素進行大量的理論研究及可研工作。本文以某廠有機硅裝置含HCl尾氣的吸收處理為案例，對低濃度下的傳質過程進行計算分析，通過對計算結果進行分析，探討各影響因素對吸收過程的影響，為優化相關工藝路線提供指導方向。

參考文獻：

[1] 楊祖榮.北京：化工原理[M].化學工業出版社

[2] 中國石化集團上海工程有限公司.北京：化工工藝設計手冊[M].化學工業出版社

作者簡介：

陳寅（1986-），男，碩士，工程師，主要從事石油化工工程設計工作。