吸收是根据气相混合物各组分在一定溶剂中的溶解度不同，以选择性溶解而进行气体混合物分离的操作，它是过程工业中重要的传质单元操作，广泛应用于化工、石油化工、医药、农药、能源等工业部门以进行废气治理的环境保护工程中。 气体吸收操作通常可分为物理吸收与化学吸收。吸收操作过程进行的程度与气体组分在相应液体中的溶解度有关。某些吸收过程同时伴随溶解热效应的问题，尤其是在化学吸收过程中，当大量的气体被稀溶液吸收成浓溶液时，吸收液温度的影响就不能忽视，溶液的吸收温度升高气使平衡线上移，吸收推动力降低，扩散阻力增加，从而导致吸收设备的吸收效率降低，甚至会出现解吸现象。 工业中最常用的吸收设备有填料塔与板式塔。过程工业的快速发展促使新型高效的填料塔与板式塔的开发，有高效塔板与高效填料组合应用复合化的发展趋势。各类新型塔器的设计均以在强化气液两相的传质过程，提高吸收效率和通量的基础上兼顾传质与传热过程为目的。 本文主要对最新开发设计的新型高效吸收装置—内循环冷却吸收装置进行理论研究。该装置的内部结构由鼠笼式内冷却系统和经静态混合器技术强化了的列管式内件组成，在操作过程中，利用溶液在装置内的密度差，使吸收剂在设备内形成自然循环。在溶液的循环过程中，由于静态混合元件的切割作用，不断加大气液接触表面，破坏气液接触边界层，更新气液接触界面；同时根据操作要求控制和延长吸收剂在设备内的停留时间；利用内冷却环管和冷却夹套系统及时移走生成热，使吸收过程在接近等温状态下进行；从而有效地提高吸收效率。这种设计已经获得国家专利(专利号：ZL94206339.2)，并得到原化工部重点科技发展规划基金支持。 内循环冷却吸收的理论研究包括在实验室内的流体力学实验和工业试验装置的开发。流体力学实验包括实验装置的内循环流动状况的控制和模拟以及溶质在装置内液相浓度场的分布状况。在实验装置内，采用不同流量、不同浓度的稀盐酸溶液来吸收不同流量、不同浓度的氨气，得到不同pH值的吸收液，然后利用pH显色剂对其显色。通过一系列试验得到能够使溶液形成自然循环最佳的液体流量为0.53m~3／h，最佳气体流量范围是353～488m~3／h，氨浓度范围为0.076～0.12mol／L，盐酸浓度范围为0.008～0.012mol／L。从而获得了实验装置的流动状况和吸收状况图。 工业试验装置的运行是在合成氨工业中对合成二气的氨等压回收和碳化工段解决“水平衡”问题中进行的。通过工业试验装置的运行，获得的检测结果表明内循环冷却吸收工业试验装置的正常运行条件基本与实验室里的实验结果相吻合，并且较好实现了对合成二气中氨的高效吸收和有效地解决了碳化工段水平衡及尾气超标的问题。同时，对碳化系统综合塔试验装置温度场和浓度场的现场测定进一步验证了实验室分析结果。 而对工业试验装置的理论板和传热面积的理论计算也验证了该装置较好的吸收性能和等温特性。 国内外同类技术对比是对新开发的过程进行优劣程度技术经济评价的重要内容，在合成二气与等压回收不同技术装置的比较以及在综合塔利用上与垂直筛板塔的比较，证明内循环冷却吸收装置具有高效吸收性能，而且操作方便，装置简单，综合投资少，经济效益和社会效益明显。 进行内循环冷却吸收进一步的传质性能试验和不同吸收质的对比试验，进而优化吸收结构，有利于内循环冷却吸收更广泛的工业应用的开发。