第四章有害氣體吸收凈化法

第四章有害氣體吸收凈化法第1頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四

這一講我們討論吸收，什么叫吸收操作呢？做有機、無機實驗時，我們常用洗氣瓶，洗去氣體中的某個成份。如果要除去含酸的氣體，我們在洗氣瓶中裝上堿液。這就是吸收的例子。

第2頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四

家庭主婦切洋蔥時，常拌有刺眼氣體產(chǎn)生。為了減輕刺眼傷害，常在旁邊放一盆水，可以減輕眼傷害。這就是刺眼氣體溶解于水，這就是吸收。

切洋蔥

第3頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四開碳酸飲料當我們打開碳酸飲料瓶口時，就有氣體沖出。這是氣體的反溶解，這就是碳酸氣的解吸。

第4頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四焦化廠洗氨塔

在焦化廠，焦爐氣中含有多種氣體，如CO,CO2,H2,NH3，苯等氣體。工廠用清水噴淋溶解氨氣，將氨氣回收為氨水。這就是吸收。這是工廠的氨洗塔。

第5頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四吸收劑氣體yx界面氣相主體液相主體相界面氣相擴散液相擴散yixi氣體吸收是混合氣體中某些組分在氣液相界面上溶解、在氣相和液相內(nèi)由濃度差推動的傳質過程。第一節(jié)吸收法概述一、吸收概念利用適當液體吸收（溶解）氣體混合物中的有關組分（有的還發(fā)生化學反應），以分離氣體混合物的一種操作。第6頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四吸收質或溶質(solute)：混合氣體中的溶解組分惰性氣體(inertgas)或載體：不溶或難溶組分吸收劑(absorbent)：吸收操作中所用的溶劑吸收液(strongliquor)：吸收操作后得到的溶液，主要成分為溶質和溶劑。吸收尾氣(dilutegas)：吸收后排出的氣體，主要成分為惰性氣體和少量的溶質。第7頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四二、吸收的目的和依據(jù)：目的：①回收或捕獲氣體混合物中有用物質，制取產(chǎn)品；②除去工藝氣體中的有害成分，使氣體凈化，以便進一步加工處理。依據(jù)：氣體混合物中各組分在溶劑中溶解度不同例如分離氨氣＋空氣的混合物，可選擇水做溶劑，因為氨水在水中的溶解度最大，而空氣幾乎不溶于水。

第8頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四氣體吸收的工業(yè)應用凈化或精制氣體例：合成氨工藝中，合成氣中的凈化脫碳制取某種氣體產(chǎn)品的液態(tài)產(chǎn)品例：用水吸收氯化氫氣體制取鹽酸回收混合氣體中所需的組分例：用洗油處理焦爐氣以回收其中的芳烴，硫酸回收焦爐氣中的氨工業(yè)廢氣的制理廢氣中含有二氧化硫、硫化氫、CO2等有害氣體的脫除第9頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四原料氣A＋B吸收劑S尾氣B(含微量A)溶液S+A氣體吸收的原理吸收塔形成兩相體系的方法引入一液相（吸收劑）

各組分在吸收劑中溶解度不同。分離物系氣體混合物傳質原理三氣體吸收的原理和流程第10頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四設吸收劑（或溶劑），用S表示；溶質或吸收質，以A表示；惰性氣（不被吸收的組分），以B表示。三大對A和B的溶解度差異要大對A的溶解度要大對A的溶解度在條件改變時變化要大三小揮發(fā)性小粘度小腐蝕小技術經(jīng)濟性第11頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四氣體吸收的流程吸收過程吸收過程：溶質溶解于吸收劑中逆流操作解吸過程：溶質從溶液中釋放出并流操作氣體吸收過程在吸收塔中進行。吸收解吸第12頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四吸收操作流程：第13頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四由流程圖可見，采用吸收操作實現(xiàn)氣體混合物的分離必須解決下列問題：①選擇合適的溶劑，使能選擇性比溶解某個（或某些）被分離組份；②提供適當?shù)膫髻|設備（多位填料塔，也有板式塔）以實現(xiàn)氣液兩相的接觸，使被分離組分得以從氣相轉移到液相（吸收）或相反（解吸）；③溶劑的再生，即脫除溶解于其中的被分離組分以便循環(huán)使用。除了制取溶液產(chǎn)品只需單獨吸收外，一般都要進行解吸操作，使溶劑再生循環(huán)使用?？傊?，一個完整的吸收分離過程一般包括吸收和解吸兩個組成部分。第14頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四氣體吸收的實例具有吸收劑再生功能的連續(xù)吸收流程第15頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四氣液兩相的接觸方式級式接觸：氣、液兩相逐級逆流接觸傳質，兩相的組成呈階躍變化，如板式塔。板式塔第16頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四填料塔濕壁塔、降膜塔微分接觸：氣、液兩相的濃度呈連續(xù)變化。規(guī)整填料塑料絲網(wǎng)波紋填料

散裝填料塑料鮑爾環(huán)填料第17頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四四物理吸收和化學吸收①物理吸收：吸收時溶質與溶劑不發(fā)生明顯的化學反應，如洗油吸收苯，水吸收CO2、SO2等。②化學吸收：吸收時溶質與溶劑或溶液中的其它物質發(fā)生化學反應。如CO2在水中的溶解度甚低，但若用K2CO3水溶液吸收CO2，則在液相中發(fā)生下列反應：

K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3從而使K2CO3水溶液具有較高的吸收CO2的能力。**作為化學吸收可被利用的化學反應一般都滿足以下條件：

可逆性。若該反應不可逆，溶劑將難以再生和循環(huán)使用

較高的反應速率。若反應速率較慢，應研究加入適當?shù)拇呋瘎┮约涌旆磻俾?。?8頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)吸收過程基礎理論氣體吸收過程實質上是溶質組分自氣相通過相界面轉移（遷移）到液相的過程?，F(xiàn)將氣體吸收中的傳質過程與傳熱過程相對照來研究兩個問題：(1)、氣體吸收過程的推動力是什么？（傳熱過程的推動力：溫差）(2)、若氣液兩相能充分完全的接觸，則吸收過程的極限是什么？（傳熱過程的極限：T=t）第19頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四一、氣液相組成的表示方法（一）質量分數(shù)和摩爾分數(shù)用G表示總質量，用GA、GB、GC、……分別表示該相所含組分A、B、C…的質量，則各組分的質量分數(shù)為第20頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四習慣上，液相的摩爾分數(shù)用x表示，氣相摩爾分數(shù)用y表示。對理想氣體而言，氣相中組分的摩爾分數(shù)的數(shù)值就等于它的體積分數(shù)值。氣體組分的濃度有時又可用組分的分壓表示。根據(jù)道爾頓分壓定律：第21頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四（二）質量濃度和摩爾濃度

某單位體積所含組分的質量或摩爾數(shù)，即為質量濃度和摩爾濃度。用第22頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四（三）比摩爾分數(shù)和比質量分數(shù)某組分的質量或者摩爾數(shù)與此項中除此組分外的質量或摩爾數(shù)之比。如果某相總質量G，總摩爾數(shù)為n，i組分的質量為Gi，摩爾數(shù)為ni，則比摩爾分數(shù)和比質量分數(shù)為(、):第23頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四若吸收操作為單組份吸收，質量分數(shù)和比質量分數(shù)、摩爾分數(shù)和比摩爾分數(shù)的關系：第24頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第25頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四已知氨水中氨的質量分數(shù)為25%，求氨的摩爾分數(shù)和比摩爾分數(shù)？

第26頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四吸收過程當混合氣體與吸收劑接觸時，氣相中的可吸收組分（吸收質）就會向液相進行質量傳遞，稱為吸收過程。

解吸過程伴隨吸收過程的同時，還會發(fā)生液相中吸收組分反過來向氣相逸出的質量傳遞過程，稱為解吸過程。在一定的溫度和壓力下，吸收過程的速率和解吸過程的速率最終將會相等，氣液兩相間的質量傳遞達到動態(tài)平衡，簡稱為相平衡。這時氣相中吸收質分壓稱為平衡分壓，液相中所溶解吸收質的濃度稱為平衡溶解度．簡稱溶解度．它是吸收的極限．又稱最大溶解度，常定義為每100千克溶劑中溶解氣體的千克數(shù)。二吸收過程中的氣液平衡第27頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四1平衡分壓：在一定條件下，任何氣體在某種溶劑中溶解達到平衡時，其在氣相中的分壓是一定的。2吸收過程：吸收過程進行的方向與極限取決于溶質(氣體)在氣液兩相中的平衡關系。P表示在吸收過程中，氣相中溶質的實際分壓；p*表示平衡分壓；

p＞p*時，溶質便由氣相向液相轉移，吸收

p＜p*時，溶質便由液相向氣相轉移，即吸

收的逆過程，稱為解吸(或脫吸)。

P＝p*時，處于氣液平衡狀態(tài)第28頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第29頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四3溶解度

氣液達到平衡時，吸收劑吸收的氣體量已達到最大限度時，每立方米吸收劑能吸收的極限氣體量(即平衡狀態(tài)下液相中吸收質濃度)。氣體吸收的平衡關系指氣體在液體中的溶解度。任何氣體與液體接觸后，都會產(chǎn)生溶解。容易溶解的稱為易溶氣體；不易溶解的稱為難溶氣體。易溶和難溶是相對同一種吸收劑而言。第30頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四氣體在液體中的溶解度溶解度曲線：在一定溫度、壓力下，平衡時溶質在氣相和液相中的濃度的關系曲線。溶解度/[g(NH3)/1000g(H2O)]1000500020406080100120pNH3/kPa50oC40oC30oC20oC10oC0oC120溶解度/[g(SO2)/1000g(H2O)]250200020406080100pSO2/kPa1501005012050oC40oC30oC20oC10oC0oC在相同條件下，NH3在水中的溶解度較SO2大得多。用水作吸收劑時，稱NH3為易溶氣體，SO2為中等溶解氣體，溶解度更小的氣體則為難溶氣體(如O2在30℃和溶質的分壓為40kPa的條件下，1kg水中溶解的質量僅為0.014g)。第31頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四由于某組分的溶解度與該組分在氣相中的分壓成正比，故溶解度也可用組分在氣相中的分壓表示。它與氣體和溶劑的性質有關，并受溫度和壓力等的影響。一般來說，①在同溫同壓的情況下，不同性質的氣體在相同溶劑中的溶解度不同；②當溫度一定時，溶解度隨吸收質分壓的升高而增大；③氣體的溶解度與溫度有關，一般來說，隨著溫度的升高，溶解度下降。第32頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四定義：用來描述稀溶液或（難容氣體）在一定溫度下，當總壓不高時，互成平衡的氣液兩相組成之間的關系?；旌蠚怏w總壓不高（P<5atm，氣相可視作理想氣體）稀溶液（可視作理想溶液,x<0.05）由于氣液相組成可以采用不同的表示方法，故亨利定律有不同的表示形式。氣相：pi，yi，Yi液相：xi，ci，Xi33三亨利定律（Henry’slaw）pi-xi關系pi-ci關系xi-yi關系Xi-Yi關系第33頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四亨利定律是物理吸收過程的氣液相平衡規(guī)律。在一定溫度下，對總壓不高(一般約小于5×l05Pa)的物理吸收，氣態(tài)吸收質在吸收劑溶液中的溶解度與氣相中吸收質的平衡分壓成正比，即：亨利定律適用①用于液相濃度非常低的情況②物理吸收不適用于①吸收液濃度高的情況②化學吸收過程第34頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四1.液相濃度以單位體積含溶質的摩爾數(shù)表示第35頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四難溶體系溶解度適中體系

易溶體系（1）不同氣體的溶解度差異很大（2）對于稀溶液或極稀溶液，溶解度曲線近似為直線，即-----亨利定律pA=723cApA=25.5cApA=0.36cApA=0.0136cA(3)加壓、降溫有利于吸收操作第36頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四2.液相濃度用溶質氣體的摩爾分數(shù)表示3.氣相濃度用摩爾分數(shù)表示亨利系數(shù)的值隨物系的特性及溫度而異；E值的大小代表了氣體在該溶劑中溶解的難易程度；在同一溶劑中，難溶氣體E值很大，易溶氣體E值很??；物系一定，E值一般隨溫度的上升而增大；E的單位與氣相分壓的壓強單位一致。第37頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四4.用比摩爾分數(shù)表示

在吸收過程中，由于惰性氣體和吸收劑均為溶質在氣、液相中的載體，他們在吸收過程中視為不消耗，因此在計算中常用比摩爾分數(shù)表示相的組成。則亨利定律可以表示為式中Y*—溶質氣體在溶液表面上的平衡濃度，用比摩爾分數(shù)表示；X—溶質氣體在液相中的比摩爾分數(shù)濃度；由于稀溶液中的吸收質濃度很低，上述公式可簡化為第38頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四定律形式常數(shù)含義備注P*=ExE,亨利系數(shù)P*,稀溶液中溶質（被吸收組分）平衡分壓，x為被吸收組分在液相中的摩爾分數(shù)對于一定體系，E是溫度的函數(shù)，一般，溫度上升，E增大，不利于氣體吸收。同一溶劑中難溶氣體E值大P*=C/HH,溶解度系數(shù)C為被吸收溶質的物質的量濃度（Kmol/m3

）H為溶解度系數(shù)，（kmol/(m3Pa)）,實驗測定。H為溫度的函數(shù)，隨溫度升高減小，其數(shù)值等于平衡分壓1大氣壓時的溶解度同一溶劑中難溶氣體H值小E＝(1/H)*(den/M)den為溶液的密度，M是溶劑A的相對分子質量y*=mxm,相平衡常數(shù)，無量綱m＝E/P,P為氣相的總壓m為由試驗結果算出來的數(shù)值。一定物系，它是溫度和壓強的函數(shù)。同一溶劑中難溶氣體m值大Y*=mXm同上第39頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四亨利定律既可由液相組成計算氣相組成，也可由氣相組成計算液相組成。亨利定律（Henry’slaw）

由液相組成求氣相組成：由氣相組成求液相組成：亨利定律適用條件：理想溶液或稀溶液（一般<5%）,總壓<101.33KPa。第40頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四亨利定律表達式中各系數(shù)之間的關系E~H關系E~m關系H~m關系第41頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四（三）亨利定律中幾個系數(shù)之間的關系第42頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第43頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四1atm下，濃度為0.02（摩爾分數(shù)）的稀氨水在20℃時氨的平衡分壓為1.666kPa，其相平衡關系服從亨利定律，氨水密度可近似取1000kg/m3。求：E、m、H。例：第44頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四解：第45頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四四吸收過程的機理——雙膜理論1傳質過程概念

在含有兩個或兩個以上組分的混合體系中，如果存在濃度梯度，某一組分（或某些組分）將有高濃度區(qū)向地濃度區(qū)移動的趨勢，該移動過程稱為傳質過程。

第46頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四界面氣相主體組分組分液相主體（1）

擴散物質從一相的主體擴散到兩相界面（單相中的擴散）；（2）

在界面上的擴散物質從一相進入另一相（相際間傳質）；（3）進入另一相的擴散物質從界面向該相的主體擴散（單相中的擴散）；2物質傳遞的三個步驟：第47頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第48頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第49頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四3．雙膜理論

雙膜理論的基本論點（假設）

（1）氣液兩相存在一個穩(wěn)定的相界面，界面兩側存在穩(wěn)定的氣膜和液膜。膜內(nèi)為層流，A以分子擴散方式通過氣膜和液膜。

（2）相界面處兩相達平衡，無擴散阻力。

（3）有效膜以外主體中，充分湍動，溶質主要以渦流擴散的形式傳質。第50頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四pAcA

pA,i

cA,i氣膜液膜相界面氣相主體液相主體傳質方向圖雙膜理論示意圖溶質A在氣相中的分壓溶質A在液相中的摩爾濃度第51頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)吸收裝置

**吸收裝置的作用：建立和不斷更新兩相接觸表面，使之具有盡可能大的接觸面積和盡可能好的流體力學條件，以利于提高吸收速率，減少設備的尺寸，同時，氣體通過設備的阻力要小，以節(jié)省動力消耗。第52頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四1吸收設備基本要求：第53頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四氣體吸收設備大致可分為塔器和其他設備。塔器類主要包括噴淋塔(俗稱空塔)、填料塔、板式塔、湍球塔、鼓泡塔等；其他設備也很多，如列管式濕壁吸收器、文丘里噴射吸收器、噴灑式吸收器等。

第54頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四2填料塔1）結構填料塔是氣液互成逆流的連續(xù)微分接觸式塔型。其結構如圖.在塔體內(nèi)充填一定高度的填料，其下方有支承板，上方為填料壓板及液體分布裝置。氣液兩相間的傳質通常是在填料表面的液體與氣體間的相界面上進行的。第55頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四液體分布器氣體出口液體入口塔殼填料液體再分布器支承柵板氣體入口液體出口第56頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第57頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四2）填料

（1）對填料的基本要求為使填料塔發(fā)揮良好的性能，填料應符合以下幾項主要要求。

(1’)要有較大的比表面積單位體積填料層所具有的表面積稱為填料的比表面積，用σ表示，單位為m2／m3。填料的表面只有被流體的液相所潤濕，才能構成有效的傳質面積。因此，還要求填料有良好的潤濕性及有利于液體均勻分布的形狀。

(2’)要求有較高的空隙率

單位體積填料所具有的空隙體積稱為填料的空隙率，用ε表示，單位為m3／m3。一般說填料的空隙率多在0.45～0.95范圍內(nèi)，當ε較高時，氣、液通過能力大且氣流阻力小，操作彈性范圍較寬。

(3’)經(jīng)濟、實用及可靠要求填料單位體積的質量輕、造價低、堅固耐用、不易堵塞、有足夠的機構強度、對于氣液兩相介質都具有良好的化學穩(wěn)定性。上述各項條件，未必為各種填料所兼?zhèn)?，在實際應用時，可以依照具體情況選定。第58頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四(2)填料類型填料的種類很多，大致可分為實體填料與網(wǎng)體填料兩大類。實體填料包括環(huán)形填料(如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)和階梯環(huán))，鞍型填料(如弧鞍、矩鞍)，柵板填料以及波紋填料等以及由陶瓷、金屬、塑料等材質制成的填料。網(wǎng)體填料主要是由金屬絲網(wǎng)制成的填料，如鞍形網(wǎng)、θ網(wǎng)、波紋網(wǎng)等。第59頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第60頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四3湍球塔湍球塔首先出現(xiàn)于1959年的美國專利報道，逐步得到發(fā)展。目前它廣泛應用于氣體及氣液分離工程。湍球塔又稱流化填料塔，實際上是填料塔的一種特殊結構形式。在設計上與普通填料塔沒有根本的區(qū)別結構。第61頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第62頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四1）結構湍球塔是一種特殊的氣-液-固三相流化床。主要結構包括以下六個部分：動畫演示第63頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四2）工作原理與流程湍球塔是一種高效的傳質、吸收設備。工作原理：當氣流通過篩板時，小球在塔內(nèi)湍動旋轉，相互碰撞，吸收劑自上向下噴淋，潤濕小球表面，進行吸收。

工作流程：脫硫吸收液從塔頂均勻流下，潤濕湍球表面，二氧化硫和空氣按一定比例在緩沖瓶中充分混合由塔的下部進入湍球塔，在一定氣流速度下，使湍球處于均勻流態(tài)化狀態(tài)，模擬煙氣和吸收液在湍球表面逆向接觸，發(fā)生化學反應，完成傳質和吸收過程。凈化后的煙氣經(jīng)除霧后排出湍球塔。第64頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第65頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四3）優(yōu)點、缺點優(yōu)點：是氣流速度高、處理能力大、設備體積小、吸收效率高。同樣氣速下，其壓降比填料塔小。缺點：（1）是隨小球的運動，有一定程度的返混，塑料小球不能承受高溫，易磨損，需經(jīng)常更換。

（2）當塔徑較大或靜止床層較高時，會出現(xiàn)填料球的流態(tài)化不均勻現(xiàn)象，有時甚至把球吹到柵板的一隅造成氣流短路，從而惡化了傳質。此時可將上下柵板之間的空間用縱向隔板分隔成方形、矩形或扇形的小空間。（3）湍球塔的另一個缺點是霧沫夾帶嚴重，主要原因是它所使用的氣速大(有時高達10m／s)。這種情況下可把塔體做成上大下小的錐形，使塔內(nèi)氣體流速到塔頂時逐漸減小到1～2m／s。第66頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四4）適用湍球塔被推薦用于處理含顆粒物的氣體或液體以及可能發(fā)生結晶的過程。在這種塔中，由于小球劇烈湍動，不易被固體顆粒堵塞，因此，目前有人用于同時除塵、脫硫的試驗中。第67頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四4板式塔板式塔，是在塔體內(nèi)設置一層層的板作為氣液接觸元件。1）結構主要由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、降液管及受液盤等部件構成。

板式塔的結構１－塔殼體；２－塔板；３－溢流堰；４－受液盤；５－降液管第68頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四2）工作原理與流程板式塔是在圓柱形殼體內(nèi)按一定間距水平設置若干層塔板，液體靠重力作用自上而下流經(jīng)各層板后從塔底排出，各層塔板上保持有一定厚度的流動液層，氣體則在壓強差的推動下，自塔底向上依次穿過各塔板上的液層上升至塔頂排出。氣液在塔內(nèi)逐板接觸進行質、熱交換，兩相的組成沿塔高呈階躍式變化。動畫示例第69頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四3）塔板類型及結構特點（1）塔板上的氣液接觸元件氣液接觸元件是使氣體通過塔板時將其均勻分散在液層中進行傳質的氣體分布裝置。它可采用塔板上開篩孔(如篩板塔)，或在塔板上開大孔再在孔上覆以具有多種結構特點的元件的方式(如泡罩塔、浮閥塔等)。當氣體通過這些元件時，被分散成為許多小股氣流，這些氣流在液層中鼓泡，使氣液劇烈湍動，形成氣液接觸界面，促進傳質過程的進行。氣液接觸元件是塔板形式最基本的特征，也往往作為塔板分類的標志。如圖所示為三種最典型的氣液接觸元件所構成的塔板。第70頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第71頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四（2）塔板分類塔板可分為有降液管式塔板（也稱溢流式塔板或錯流式塔板）及無降液管式塔板（也稱穿流式塔板或逆流式塔板）兩類.在工業(yè)生產(chǎn)中，以有降液管式塔板應用最為廣泛.第72頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四（2）有溢流和無溢流塔板在塔內(nèi)，液體在重力作用下由上向下流動，但它在塔板上與氣體接觸傳質時，可采取有溢流和無溢流兩種流動方式如圖所示，在有溢流塔板上，液體由上一塊塔板的降液管流到下一塊塔板的受液區(qū)，然后橫向流過塔板，與自塔板小孔中上升的氣流接觸傳質后，進入此塊塔板的降液管中流往下塊塔板。在塔板上，氣液呈錯流方式接觸。

這種塔板的效率高，具有一定操作彈性，生產(chǎn)上廣為應用。如圖，在無溢流塔板上，氣液兩相逆向通過塔板上的小孔，氣體在塔板上的液層中鼓泡，液體則直接由小孔下落，沒有降液管和溢流堰，板上液層高度靠氣體托住。塔板上開孔有采用格柵條、大直徑篩孔等方式。

這種塔板的鼓泡面積所占的比例大，塔板面積利用率高，結構簡單，處理能力大，但它的操作彈性較小，生產(chǎn)上采用較少。第73頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第74頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四（1）泡罩塔板：工業(yè)上應用最早的塔板，其結構如圖所示，它主要由升氣管及泡罩構成。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，以前者使用較廣。泡罩有80、100、150mm三種尺寸，可根據(jù)塔徑的大小選擇。泡罩的下部周邊開有很多齒縫，齒縫一般為三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板上為正三角形排列。操作時，液體橫向流過塔板，靠溢流堰保持板上有一定厚度的液層，齒縫浸沒于液層之中而形成液封。升氣管的頂部應高于泡罩齒縫的上沿，以防止液體從中漏下。上升氣體通過齒縫進入液層時，被分散成許多細小的氣泡或流股，在板上形成鼓泡層，為氣液兩相的傳熱和傳質提供大量的界面第75頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第76頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四泡罩塔板的優(yōu)缺點：優(yōu)點：是操作彈性較大，塔板不易堵塞；缺點：結構復雜、造價高，板上液層厚，塔板壓降大，生產(chǎn)能力及板效率較低。泡罩塔板已逐漸被篩板、浮閥塔板所取代，在新建塔設備中已很少采用。

第77頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四（2）篩孔塔板簡稱篩板如圖所示。塔板上開有許多均勻的小孔，孔徑一般為3～8mm。篩孔在塔板上為正三角形排列。塔板上設置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液層。操作時，氣體經(jīng)篩孔分散成小股氣流，鼓泡通過液層，氣液間密切接觸而進行傳熱和傳質。在正常的操作條件下，通過篩孔上升的氣流，應能阻止液體經(jīng)篩孔向下泄漏。第78頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第79頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四篩板優(yōu)缺點：優(yōu)點：是結構簡單、造價低，板上液面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)能力大，傳質效率高。缺點：是篩孔易堵塞，不宜處理易結焦、粘度大的物料。第80頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四（3）浮閥塔板具有泡罩塔板和篩孔塔板的優(yōu)點，應用廣泛。浮閥的類型很多，國內(nèi)常用的有F1型、V-4型及T型等。浮閥塔板的結構特點是在塔板上開有若干個閥孔，每個閥孔裝有一個可上下浮動的閥片，閥片本身連有幾個閥腿，插入閥孔后將閥腿底腳撥轉90°，以限制閥片升起的最大高度，并防止閥片被氣體吹走。動畫實例第81頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四浮閥塔板的優(yōu)缺點：優(yōu)點：是結構簡單、造價低，生產(chǎn)能力大，操作彈性大，塔板效率較高。缺點：是處理易結焦、高粘度的物料時，閥片易與塔板粘結；在操作過程中有時會發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降。第82頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四（4）噴射型塔板上幾種塔板，氣體是以鼓泡或泡沫狀態(tài)和液體接觸，當氣體垂直向上穿過液層時，使分散形成的液滴或泡沫具有一定向上的初速度。若氣速過高，會造成較為嚴重的液沫夾帶，使塔板效率下降，因而生產(chǎn)能力受到一定的限制。噴射型塔板包括：

（a）舌型塔板

舌型塔板在塔板上沖出許多舌孔，方向朝塔板液體流出口一側張開。舌片與板面成一定的角度，有18°、20°、25°三種（一般為20°），舌片尺寸有50×50mm和25×25mm兩種。舌孔按正三角形排列，塔板的液體流出口一側不設溢流堰，只保留降液管，降液管截面積要比一般塔板設計得大些。如下圖。第83頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四操作時，上升的氣流沿舌片噴出，其噴出速度可達20～30m/s。當液體流過每排舌孔時，即被噴出的氣流強烈擾動而形成液沫，被斜向噴射到液層上方，噴射的液流沖至降液管上方的塔壁后流入降液管中，流到下一層塔板。第84頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第85頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四舌型塔板的優(yōu)缺點：優(yōu)點是：生產(chǎn)能力大，塔板壓降低，傳質效率較高；缺點是：操作彈性較小，氣體噴射作用易使降液管中的液體夾帶氣泡流到下層塔板，從而降低塔板效率。第86頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四（b）浮舌塔板與舌型塔板相比，浮舌塔板的結構特點是其舌片可上下浮動。浮舌塔板兼有浮閥塔板和固定舌型塔板的特點，具有處理能力大、壓降低、操作彈性大等優(yōu)點，特別適宜于熱敏性物系的減壓分離過程(動畫演示)。第87頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四5）板式塔的分類有降液管式板式塔主要分為以下幾種類型：泡罩塔篩板塔浮閥塔第88頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第89頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四5噴灑吸收器1）空心噴灑吸收器：此種吸收器亦稱為噴嘴式噴灑吸收器，也即噴淋塔。下圖為幾種空心噴灑吸收器的示意圖。氣體通常自下而上運動。液體則由裝在塔頂?shù)膰姙⑵鞒世葼畲怪毕蛳聡姙⒒蚺c水平面成一定角度噴灑。當塔體較高時，常將噴灑器分層放置。噴灑方向可以是自上而下地直噴或斜噴。也可采取自下而上地噴灑或組合噴灑式。第90頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四第91頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四空心噴灑式吸收器的優(yōu)缺點：優(yōu)點：是結構簡單、選價低廉、具有很低的流體壓降，并能用于吸收被玷污嚴重的氣體缺點：效率低。空心噴灑吸收器中的兩相接觸表面積與噴淋密度成正比，如果噴灑密度太低，其工作狀態(tài)是不能令人滿意的。因此，此噴灑吸收器通常采用液體循環(huán)流程，使噴淋密度一般不低于10～20m3／(m2·h)。第92頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四2）高氣速并流式噴灑吸收器這類吸收器大致又可分為三類：第一類，液體噴灑出來時是以液流或液膜的方式流動的，這一類吸收器的工作體積通常是有文丘里管的式樣，因此這類吸收器常稱做文丘里吸收器。

第93頁，共102頁，2023年，2月20日，星期四文丘里吸收器文丘里吸收器是近代高效率吸收器之一。通常用在高溫煙氣的