水洗脱除氨原料气中二氧化碳.pdf

加压水洗法

（一）吸收原理

用水洗脱除原料气中二氧化碳的发法是纯粹的物理吸收过程，是以原料气中各组分在水

中具有不同的溶解度为基础的。当压力不高时，溶解在水中的气体量常由亨利定律确定。

C=αp（Ⅱ－１２－１）

iii

C33

式中i――溶解在水中的气体量，标准米／米水；

α――气体在气相中的分压，大气压；

i

p――33

i溶解度系数，或亨利系数，标准米／米大气压

氢、氮、甲烷、一氧化碳等气体的溶解度系数较二氧化碳要小的多，在压力不很高时，可以

看作与压力无关。因此，由（Ⅱ－１２－１）可知，这些气体的溶解度与其在气体中的分压

成正比，当气体分压为１大气压时，各种气体在水中的溶解度数据列与表（Ⅱ－１２－１）。

（１）

33

表（Ⅱ－１２－１）不同温度下各种气体在水中的溶解度（标准米／米）

气体分压为１大气压时

对于二氧化碳而言，其溶解度与分压并不成正比，而要小些，如用亨利定律作计算时，

应以逸度代替分压。在加压和不同温度下二氧化碳在水中的溶解度数据列于表（Ⅱ－１２－

２）。

表（Ⅱ－１２－２）在不同二氧化碳分压和不同温度下

二氧化碳在水中的溶解度（２）

水洗过程一般是在气液逆流的塔式设备中进

行的，过程示意如图（Ⅱ－１２－１）所示。

3

Ｇ表示气体流量（标准米／小时）；Y表

示二氧化碳的克分子数或体积分数；下标1和

2分别表示塔底和塔顶；L为水的喷淋量（

3

米／小时），在塔内可近似看作不变；C为溶

33

解在水中的气体量（标准米／米）

图（Ⅱ－１２－１）水洗过程示意图

在水洗操作中，主要控制分两个方面：（1）处理单位气体所需水量；（2）气体所能达到

的净化度。

一、洗涤用水量的确定

单位气体的水消耗量近似地与操作压力P、水洗饱和度Φ和溶解度系数α成正比。所以，

降低水消耗量的有效措施是增加压力、降低温度和提高水洗饱和度。但选择压力和温度尚需

全面考虑其它各种因素。

水洗饱和度主要与气液两相的接触面和情况有关。增加两相接触面积（例如加大吸收容

积，保证气液分布均匀，采用较小尺寸的填料等）均能提高水洗饱和度，但也必须考虑设备

投资和流体阻力降。实际生产中，一般水洗饱和度Φ选择在60～70%之间。

二、洗涤后的气体的净化度

洗涤后气体中残余的二氧化碳含量和氧含量的多少，就是洗涤后气体的净化度。表示水

洗质量不高，将增加脱除少量一氧化碳过程的负荷；含量过低，在水洗实际操作中不宜达到，

而且当采用铜氨液洗涤少量一氧化碳时，对于吸收后铜氨液的再生也不利，至于洗涤后气体

中残余的氧含量总是希望愈低愈好。

三、水洗压力的确定

从上述两个方面（降低用水量，提高净化度）看，加压都是必要的，但压力过高，会使

高压设备（高压水泵，水洗塔）结构复杂，增加造价。此外，还会增大氮和氢在水中的溶解

损失。如前所述，氮和氢的溶解度与压力几乎成正比，而二氧化碳在高压下则较按比例算得

者为小，所以高压下氮氢溶解度的增加较大，从而溶解损失液较大，氮用水量的减少却不一

定很多。

此外，由于水洗前压缩的气体量比水洗后的气体