解吸過程

解吸過程又稱脫吸過程，是氣體吸收或吸附的逆過程，即已吸收或吸附的物質(zhì)從吸收劑或吸附劑中釋放的過程，通?？捎眉訅骸p壓或加熱等方法使吸收物或吸附物脫吸。如活性炭或分子篩吸附的氮氧化物，可加熱使其放出而回收，活性炭或分子篩則得到再生。2100433B

降壓和負(fù)壓解吸只是靠改變系統(tǒng)的壓力來實現(xiàn)的。在許多情況下，由于壓力條件的限制，解吸往往不可能充分進(jìn)行，尤其是對溶解度較大的組分更難充分解吸，需要進(jìn)一步用其它手段提高組分的解吸程度。解吸劑作用下的解吸，則是普遍采用的有效方法。常用的解吸劑是惰性氣體、水蒸汽、溶劑蒸汽和貧氣。

1、惰性氣流或貧氣中的解吸

這種解吸是逆流接觸過程。在采用惰性氣體為解吸劑的解吸塔中，惰性氣體自下而上從塔底進(jìn)入，與由上而下的液體逆流接觸。由于溶質(zhì)組分不斷地從液相轉(zhuǎn)入汽相，液相中組分的濃度將會由上而下逐漸降低，而汽相中組分的濃度則由下而上逐漸增大。 可見，塔中汽，液相組分濃度的變化規(guī)律恰好與吸收過程相反。

在某些情況下，解吸劑并不是惰性氣體，而是含有溶質(zhì)組分的氣體。當(dāng)然，解吸組分的汽相分壓必須低于平衡分壓（故稱為貧氣）。 其它組分可以是溶解度較大的溶質(zhì)，其汽相分壓也可能比平衡分壓大，它們在過程中被下降的溶液所吸收。這就是說，在同一個塔小同寸進(jìn)行著吸收和解吸。在塔的一定范圍內(nèi)，對一些組分是吸收；對另一些組分卻是解吸。

2、直接蒸汽解吸

為了使解吸在較高的溫度下進(jìn)行，可以用水蒸汽作為解吸劑。 飽和水蒸汽或過熱水蒸汽從解吸塔底部通入，迎著下降的液流上升。它除了起到降低組分在汽相的分壓，導(dǎo)致解吸的作用外，由于蒸汽溫度高于溶液溫度，且通常是高于溶液的沸點(diǎn)，因而溶液將被加熱，從而促進(jìn)了解吸的進(jìn)行。

比較簡單的理想情況是將吸收液預(yù)熱到沸點(diǎn)再送入解吸塔。這時，溶液沿整個塔高都處于一定的沸點(diǎn)溫度下，如果不消耗熱量于組分的解吸（認(rèn)為氣態(tài)組分的微分溶解熱等于零），且沒有對環(huán)境的熱損失，那么，解吸將在等溫下進(jìn)行。實際的情況要復(fù)雜一些。解吸過程中必然要消耗一定的熱量，當(dāng)解吸劑是飽和水蒸汽時，將發(fā)生蒸汽的部分冷凝以抵償這些熱量消耗，當(dāng)解吸劑是過熱蒸汽時，消耗的熱量靠過熱蒸汽的顯熱來抵償。實際的解吸過程并不是等溫過程。

3、間接加熱蒸汽解吸

如圖1所示，解吸塔下面設(shè)有再沸器（間壁式換熱器）。

液體從塔頂進(jìn)入并向下流動，液相濃度逐漸降低，轉(zhuǎn)入汽相的組分量也逐漸減少。液體流入再沸器中受熱而沸騰，部分汽化形成的蒸汽自下而上與含被解吸組分的液體相向而遇，進(jìn)行熱量交換和質(zhì)量交換。

由上述可知，間接加熱蒸汽解吸過程的解吸劑是來自被解吸液體本身汽化所產(chǎn)生的蒸汽，而不是從外部引入的。這種解吸過程實質(zhì)上就是吸收劑和組分混合物的精餾，與精餾塔的提餾段操作相似。 2100433B

一般來說，為了提高頁巖含氣量測量的準(zhǔn)確性，實地解吸工作中需要滿足以下條件：最大化巖心恢復(fù)率，盡量減小提鉆、封罐等準(zhǔn)備工作的時間；解吸罐需要放置在恒定的溫度下，且溫度與儲層溫度相等；全程記錄好氣體體積、壓力、罐溫、空氣溫度等環(huán)境參數(shù)；氣體體積需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；校正自由空間的體積。

從上述要求不難看出，解吸裝置本身數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)度是關(guān)鍵的影響因素。不同解吸裝置對于解吸過程的處理也使得結(jié)果存在差別。例如，解吸罐中加入鋼珠的快速解吸法可對樣品進(jìn)行球磨，從而較早進(jìn)入殘余氣解吸階段，相對傳統(tǒng)方法可提高測試效率，并且避免了常規(guī)方法中多次開閉解吸罐造成的誤差；采用飽和食鹽水可有效減少CO2等氣體的溶解；電子天平稱液法、壓力傳感器、氣體流量計、氫火焰離子化檢測器等量氣法相對傳統(tǒng)排液量氣法有更高的測量精度；空氣浴相對水浴可避免水浴加熱存在100℃上限的問題。

環(huán)境因素和取心過程對解吸結(jié)果會有一定的影響。當(dāng)?shù)孛鏈囟让黠@低于儲層溫度，煤樣中氣體解吸速率明顯偏低。頁巖樣品從取心到封罐解吸，溫度會經(jīng)過一個先降低后升高的過程。在解吸初期，解吸罐中巖樣在水浴里不能立刻平衡到儲層溫度，因此其前幾個測量點(diǎn)的解吸速率會偏低，并不能正確地反映解吸規(guī)律。在計算損失氣量時，如果使用了未平衡的測量點(diǎn)，會造成計算結(jié)果偏小。而取心時間或者暴露時間過長，同樣會導(dǎo)致?lián)p失時間的過長，從而造成損失氣計算結(jié)果偏小。

解吸劑需具有如下性質(zhì)：

1、吸附劑對解吸劑的吸附能力和對二甲苯相近或稍微弱一些，只有這樣才有利于兩者在吸附劑上進(jìn)行吸附交換。

當(dāng)吸附劑外液相中對二甲苯濃度大于吸附劑內(nèi)對二甲苯濃度時，對二甲苯就能將吸附劑內(nèi)的解吸劑解吸下來；當(dāng)吸附劑外液相中解吸劑濃度大于吸附劑內(nèi)解吸劑濃度時，解吸劑就能將吸附劑內(nèi)的對二甲苯解吸下來。

若解吸劑被吸附的能力很強(qiáng)，那么吸附了解吸劑的吸附劑與新鮮原料接觸時，就無法再吸附原料中的對二甲苯，這樣吸附分離過程也就無法進(jìn)行。同樣，解吸劑被吸附能力很弱，也就無法解吸被吸附的對二甲苯。

2、解吸劑和被解吸物質(zhì)及原料中其他物質(zhì)之間的沸點(diǎn)差要大，便于用精餾方法分離。

3、解吸劑純度要高，如果帶有雜質(zhì)可能會影響吸附劑的吸附性能，使吸附劑劣化，同時影響產(chǎn)品的純度。

4、解吸劑必須具有高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。

符合條件的物質(zhì)有甲苯、對二乙基苯等，但是，若采用甲苯作為解吸劑，由于與吸附分離單元經(jīng)常聯(lián)合應(yīng)用的異構(gòu)化工藝，在其反應(yīng)過程中會產(chǎn)生與甲苯沸點(diǎn)相近的環(huán)烷烴產(chǎn)物，使后續(xù)精餾過程甲苯的回收、提純發(fā)生困難；其次是甲苯沸點(diǎn)較低，在精餾中是塔頂產(chǎn)品，而甲苯作為解吸劑比抽出和抽余產(chǎn)品的數(shù)量更大，將大量的物料作為塔頂產(chǎn)品，顯然能耗較大。而對二乙基苯是C₁₀組分，沸點(diǎn)比C₈芳烴高很多，易于精餾分離，且作為塔底產(chǎn)品又不會受到輕組分污染。因此，目前PX吸附分離單元采用的解吸劑多為純度大于95%的對二乙基苯（PDEB）。