物體將其他物質或能量吸到內部的過程。實物的吸收是一種物質使另一種物質進入其內並與之融合或化合,如海綿吸收水、機體從環境中攝取營養物質到體內、固體或液體吸收氣體;能量的吸收是物體使某些現象、作用減弱或消失,如聲吸收、光吸收等。本文主要介紹根據氣體混合物中各組分在液體吸收劑中溶解度的差別對氣體混合物進行分離的傳質分離單元操作。

  根據溶質與吸收劑是否發生化學反應分為化學吸收物理吸收,也可以按過程中是否有顯著的溫度變化分為非等溫吸收等溫吸收。化學吸收由於選擇性比物理吸收高,吸收劑用量可較少,近年在工業中廣泛采用。吸收是一放熱過程,當氣體中溶解組分的濃度低於5~10摩爾百分數時,熱效應小,一般為等溫吸收。對於被吸收組分濃度高的氣體,吸收中溫度明顯升高,多屬非等溫吸收。

  對吸收分離的評價指標主要有:①溶質的回收率。與選用的吸收劑、用量,操作溫度和壓力,在吸收設備中氣液接觸的傳質效率有關。②產品中溶質的純度。與吸收劑的溶解選擇性、用量多少,以及分離級數目有關。③操作和成本總費用。包括設備折舊費用,吸收劑的損耗,再生能耗,輸送氣體、液體的動力等。以上三項指標是相互影響和聯系的。例如要提高溶質在產品中的收率和純度,隻經過一次氣液接觸是不夠的,受到溶質在吸收劑的平衡溶解度的限制,必須進行多次吸收和解吸,也可能需要增加吸收劑的用量,增加設備的投資和吸收劑再生時的能耗。故有最優的設計和操作條件,使以上各指標有最優的匹配。

  工業上實施吸收操作最常用的設備是填料塔和板式塔。氣體混合物和液相吸收劑分別從塔底和塔頂進入塔中,氣液兩相在填料層或塔板上進行逆流混合接觸,使氣體中的溶質溶解在吸收劑中。從塔底取出的吸收液經過再生後把吸收劑回收,並取得濃度較高的溶質產品(見圖)。吸收操作在工業中的應用很廣泛,主要有:①分離氣體中某些組分以制得產品,如吸收三氧化硫制造硫酸。②凈化或精制工業氣體,如用乙醇胺溶液脫除天然氣或煤氣中的硫化氫。③有害氣體的治理,如從排放入大氣的燃燒廢氣中脫除二氧化硫和氧的氮化物等。④從混合氣中吸收一個或幾個組分,以分離氣體混合物。如用N–甲基吡咯烷酮分離裂解氣中的乙炔等。

吸收操作流程