吸收工藝和設(shè)備

1、吸收工藝和設(shè)備吸收法凈化氣態(tài)污染物1、吸收的定義 吸收是使廢氣與液體緊密接觸，氣體混合物中的一種或多種組分溶解于液體中，或者與液體中的組分進(jìn)行選擇性化學(xué)反響，從而將物質(zhì)從氣相中別離出來的操作過程。 吸收凈化廢氣是利用廢氣中一種或多種組分在一定吸收劑中溶解度的不同，或與吸收劑中組分發(fā)生選擇性化學(xué)反響來別離氣體混合物的。2、吸收的分類 吸收可以按吸收質(zhì)與吸收劑之間有無化學(xué)反響發(fā)生 分為物理吸收和化學(xué)吸收兩大類。 1物理吸收：是指在吸收過程中，氣體組分在 吸收劑中只是單純的物理溶解過程，吸收質(zhì)與吸收劑 之間沒有顯著的化學(xué)反響發(fā)生。如水吸收氨氣。 2化學(xué)吸收：是指在吸收過程中，吸收質(zhì)與吸 收劑或液相中

2、的某種活性組分發(fā)生化學(xué)反響。如用堿 性溶液或漿液吸收燃燒煙氣中的低濃度SO2等。 吸收還可以按吸收過程中有無溫度變化分為等溫 吸收和非等溫吸收。吸收法凈化氣態(tài)污染物可以近似 按等溫吸收處理。 3、吸收的根本理論1吸收平衡 在一定溫度和壓力下，氣液接觸時，混合氣體中的可吸收組分進(jìn)入液相，稱為吸收；同時液相中的吸收質(zhì)向氣相逸出，稱為解吸。當(dāng)吸收速率等于解吸速率時，氣液兩相到達(dá)平衡，此時氣相中吸收質(zhì)的分壓稱平衡壓p*；液相中收質(zhì)濃度稱平衡濃度c*。 吸收過程進(jìn)行的方向與極限取決于溶質(zhì)在氣液兩相中的平衡關(guān)系。當(dāng)pp*時，即發(fā)生吸收過程。p與p*的差別越大，吸收的推動力越大，吸收的速率也越大；反之，如果

3、pp*，溶質(zhì)便由液相向氣相轉(zhuǎn)移，即發(fā)生解吸過程。2亨利定律 在一定的溫度下，當(dāng)氣相總壓不太高時，稀溶液體 系中，溶質(zhì)在溶液中的摩爾分率與它在氣相中的平衡分壓成正比： Pe = Hx 式中Pe溶質(zhì)組分在氣體中的平衡分壓，kPa； x 溶質(zhì)在液相中的摩爾分率； H 亨利常數(shù)。 H又稱為溶解度系數(shù)，難溶氣體H值大，易溶氣體H 值小。3雙膜理論 雙膜理論的根本要點如下： 相互接觸的氣、液兩流體間存在著穩(wěn)定 的相界面，界面兩側(cè)各有一個很薄的滯流膜層 吸收質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過此二膜層。 在相面處，氣、液兩相處于平衡狀態(tài)。 在膜層以外的氣、液兩相主體中，由于 流體充分湍動，吸收質(zhì)濃度是均勻的，即兩相 主體內(nèi)

4、不存在濃度梯度，全部濃度變化集中在 兩層薄膜層內(nèi)，吸收傳質(zhì)阻力也在兩膜中。 氣液界面 污染物擴(kuò)散方向 氣相主體 液相主體 氣膜 液膜 雙膜理論示意圖4、吸收劑的選擇原那么和方法 1吸收劑的選擇原那么吸收劑應(yīng)對混合氣體中被吸收組分具有良好的選擇性和較大的吸收能力；飽和蒸汽壓低，以減少揮發(fā)損失，防止吸收液成分進(jìn)入氣相，造成浪費和新的污染；沸點高、熱穩(wěn)定性高，不易起泡；粘性小，能改善吸收塔內(nèi)的流動狀況，提高吸收速率，降低泵的功耗，減小傳熱阻力；化學(xué)穩(wěn)定性高，腐蝕性小、無毒性、不易燃； 價廉易得、易于解吸再生或產(chǎn)生的富液易于綜合利用。2吸收劑的選擇方法 a.對于物理吸收，可按照相似相溶規(guī)律選擇吸收劑；

5、 b.對于化學(xué)吸收，選擇容易與被吸收氣體發(fā)生反響的 物質(zhì)作吸收劑； c.在水中溶解度較大的氣體，可用水作吸收劑，價廉 易得、流程、設(shè)備和操作都比較簡單；但設(shè)備龐大、 凈化效率低、動力消耗大； d.吸收堿性氣體常用各種酸液作為吸收劑；對于酸性 氣體，那么優(yōu)先選用堿或堿性鹽溶液吸收。3吸收劑的再生吸收劑使用到一定程度，需要處理后再使用，處理的方式一是通過再生回收副產(chǎn)品后重新使用，如亞硫酸鈉法吸收SO2氣體，吸收液中的亞硫酸氫鈉經(jīng)加熱再生，回收SO2后變?yōu)閬喠蛩徕c重新使用。二是直接把吸收液加工成副產(chǎn)品，如用氨水吸收SO2得到的亞硫酸銨經(jīng)氧化變?yōu)榱蛩徜@化肥。 5、吸收流程 1逆流流程：氣液分別由兩端逆

6、向流動進(jìn)入 吸收裝置的流程稱為逆流流程。逆流流程在 實際應(yīng)用中較多，如火電廠濕法煙氣脫硫中 大多數(shù)工藝都采用逆流吸收塔。2并流流程：氣液由同一端、按同一方向流 動而進(jìn)入吸收裝置的流程稱為并流流程。并 流流程在實際應(yīng)用中較少。3錯流流程：氣體沿水平方向進(jìn)入吸收裝置， 吸收液自上而下噴淋，在吸收裝置中呈交叉 狀。 吸收液 吸收液 氣體 吸收液 氣體 氣體 逆流型 并流型 錯流型吸收流程 6、吸收設(shè)備的分類和特點1對吸收設(shè)備的根本要求 a.氣液之間有較大的接觸面積和一定的接觸 時間； b.氣液之間擾動劇烈，吸收阻力小，吸收效 率高； c.操作穩(wěn)定并有適宜的彈性； d.氣流通過時的壓降??； e.結(jié)構(gòu)簡

7、單，制造維修方便，造價低廉； f.針對具體情況，要求具有抗蝕和防堵能力。 2吸收設(shè)備的分類a.外表吸收器 凡能使氣液兩相在固定的接觸面上進(jìn)行吸收操作的設(shè) 備均稱為外表吸收器。如填料塔、湍球塔等。廢氣由 塔底進(jìn)入，吸收劑由塔頂均勻地噴淋到填料層中并向 下流動。廢氣與吸收劑在填料層中充分接觸，吸收傳 質(zhì)的平均推動力大，吸收效果好。b.鼓泡式吸收器 典型的鼓泡式吸收器是板式塔，塔內(nèi)裝有多孔塔板， 板上裝滿吸收劑，呈連續(xù)相；氣體由板下進(jìn)入，在塔 板上與液體形成鼓泡層，在此有害組分被吸收。常見 的設(shè)備有鼓泡塔和各種板式塔。c.噴灑式吸收器 用噴嘴將液體噴射成為許多細(xì)小的液滴，以增大氣-液 接觸面，完成傳

8、質(zhì)過程。比較典型的設(shè)備是空心噴灑 吸收器噴霧塔或稱空塔和文丘里吸收器。3幾種常用吸收塔的結(jié)構(gòu)與特點a.填料塔 填料塔的典型結(jié)構(gòu)如下圖。塔內(nèi)裝有支撐板，板 上堆放填料層，吸收液通過安裝在填料上部的分布器灑 向填料。填料在整個塔內(nèi)可堆成一層，也可分成幾層。 當(dāng)填料分層堆放時，層與層之間常裝有液體再分布裝置 逆流式填料塔應(yīng)用最多。吸收劑自塔頂向下噴淋， 均勻的流經(jīng)填料層，氣體從塔底被送入，沿填料間空隙 上升，填料的潤濕外表作氣液接觸的傳質(zhì)外表。 常用的填料塔填料有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、鞍形和波紋填料等。 填料塔運行穩(wěn)定，操作時，一般要求液體噴淋密度在10m3/m2h 以上，且噴淋均勻。 填料塔的空塔氣速一

9、般為0.31.5ms，壓降通常為0.150.60kPa/m填料，液氣比為0.52.0kg/m3。 填料塔優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、便于制造，氣液接觸良好，壓降較小等優(yōu)點。 缺點：當(dāng)煙氣中含有懸浮顆粒時，填料容易堵塞，清理檢修時填料損耗大。 b.湍球塔 湍球塔結(jié)構(gòu)如下圖，在塔內(nèi)篩板上裝有空心或?qū)嵭男∏颉饬鞲咚偻ㄟ^篩板時，小球在塔內(nèi)湍動旋轉(zhuǎn)，相互碰撞，吸收劑自上向下噴淋，多為逆流吸收操作。 湍球塔采用的小球通常由聚乙烯、聚丙烯或發(fā)泡聚苯乙烯等塑料制作，也有采用不銹鋼的。小球直徑有25mm、30mm、38mm等幾種規(guī)格，當(dāng)塔的直徑大于200mm時，填料的靜止床層高度控制到0.20.3m。 凈化氣體 吸收劑

10、廢氣 吸收液 湍球塔結(jié)構(gòu)示意圖 操作時，湍球塔的空塔速度般為26ms，阻力損失約為0.41.2kPa。 湍球塔的優(yōu)點是氣流速度高，處理能力大，設(shè)備體積小，吸收效率高，不易被固體顆粒堵塞。它的缺點阻力較高，塑料小球不能承受高溫，使用壽命短，需經(jīng)常更換。 除塵、脫硫一體化時可考慮使用它。c.篩板塔 篩板塔的結(jié)構(gòu)如下圖。 在截面為圓形的塔內(nèi)，沿塔高裝有多層篩板。篩板上開有215mm的小孔，開孔率一般為625。 操作時，氣體從下而上經(jīng)篩孔進(jìn)入篩板上的液層，氣液在篩板上交錯流動，通過氣體的鼓泡進(jìn)行吸收。氣液可以進(jìn)行逐級的屢次接觸。 一般控制空塔速度為1.02.5ms，氣體穿過篩孔的氣速約為4.512.8

11、ms，每塊板的壓降為0.82.0kPa。 d.噴淋塔 空塔 用噴嘴將液體噴射成為許多細(xì)小的液滴，以增大氣-液相的接觸面積，完成傳質(zhì)過程。比較典型的設(shè)備是空心噴灑吸收器和文丘里吸收器。噴淋塔的結(jié)構(gòu)見以下圖。 在吸收器中，氣體通常是自下而上流動，而液體那么是由裝在塔頂?shù)膰娚淦鞒世葼顕姙?。?dāng)塔體比較高時，可將噴灑器分層放置，也可以采用組合噴灑方式。 空塔結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，阻力小，效率較高90，因此在火電廠煙氣濕法脫硫中得到了廣泛的應(yīng)用。 4吸收設(shè)備的選擇a.當(dāng)氣液反響速度很快，可優(yōu)先選噴淋塔、填料塔等；b.假設(shè)反響速度極快，熱效應(yīng)大時，也可以采用篩板塔；c.如果反響物濃度高，可選用文丘里或空塔；

12、d.當(dāng)氣液傳質(zhì)速度慢時，需要提供大量的液體，此時 采用鼓泡塔；或增大液氣比；e.在吸收容易產(chǎn)生固體時，宜選用內(nèi)部構(gòu)件少、阻力 小、壓降小的設(shè)備，如潑水輪吸收室等；f.在到達(dá)吸收要求的前提下，盡可能選用結(jié)構(gòu)簡單、 造價低廉、容易操作的設(shè)備。5吸收設(shè)備的運行管理a.選擇和掌握適當(dāng)?shù)目账馑?填料塔:1.52m/s，板式塔、空塔：2m/s以上，湍球塔：4m/s左右。填料塔操作時不能產(chǎn)生“液泛；板式塔不能產(chǎn)生“噴塔；湍球塔不能產(chǎn)生“短路等。 空塔氣速越高，處理能力越大，但塔高也必須越高，要考慮氣液接觸時間。 高的空塔氣速會造成嚴(yán)重的霧沫夾帶，這將給除霧器增加負(fù)擔(dān)。b.控制好液氣比 液氣比是指處理1m3氣體所需吸收劑的體積L。 液氣比增大，氣液傳質(zhì)速率增大，從而增大污染物的去除率。在工程中，允許最小的液氣比L/Gmin由吸收塔的運行特性決定，可根據(jù)吸收塔的物料衡算和操作線方程計算。 實際L/G要比L/Gmin大?？筛鶕?jù)以下原那么考慮： 文丘里或噴淋塔，氣-液接觸面積與L/G成正比，因此L/G與污染物去除率有直