離子交換樹脂解吸

《冶金學(xué)名詞》第二版。 2100433B

用溶液洗滌交換飽和的樹脂，使吸附的離子進(jìn)入溶液的過程。

降壓和負(fù)壓解吸只是靠改變系統(tǒng)的壓力來實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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

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）。

在汽—液兩相系統(tǒng)中，當(dāng)溶質(zhì)組分的汽相分壓低于其溶液中該組分的汽相平衡分壓時，就會發(fā)生溶質(zhì)組分從液相到汽相的傳質(zhì)，這一過程叫做解吸。

解吸和吸收的原理是相同的，都是在推動力作用下的汽、液相際間的物質(zhì)傳遞過程，不同的是兩者推動力的方向相反，傳質(zhì)方向也相反。正是根據(jù)推動力相反這一點(diǎn)，解吸被看作是吸收的逆過程。有利于吸收出條件對于解吸是不利的，反之亦然。吸收的各種計(jì)算方法的原理可以相應(yīng)地運(yùn)用于解吸計(jì)算。

解吸和吸收在生產(chǎn)中的應(yīng)用是密切相關(guān)的。為了使吸收過程所用的吸收劑，特別是一些價格較高的溶劑能夠循環(huán)利用，就需要通過解吸把被吸收的物質(zhì)從溶液中分出，從而使吸收劑得以而生。此外，要利用被吸收的氣體組分時，也必須解吸。對于把多組分氣體混合物分離成幾個餾分或幾個單一組分的情況，合理地組織吸收—解吸流程就更加重要了。以N—甲基吡咯烷酮為吸收劑的乙炔提濃過程是多組分吸收—解吸過程的典型實(shí)例。該過程由預(yù)吸收—預(yù)解吸，主吸收—主解吸，高級炔解吸，負(fù)壓解吸等部分組成，實(shí)現(xiàn)了從天然氣裂解氣中回收合成氣，獲得產(chǎn)品乙炔（濃度99%以上（，并除去殘留在吸收劑中的高級炔和水分（即再生吸收劑）等工藝要求。