吸收法净化气体污染物

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1、第9章吸收法净化气态污染物内容提要：本章主要介绍气态污染物的基本特性及其净化方法，通过学习，使学习者能了解各种气态污染物的净化原理、净化工艺、净化设备，掌握运行的重要参数条件，可以利用学到的基本理论知识，对各种气态污染物提出可行的控制和处理方法。4.1.1吸收法吸收是气体混合物中的一种或多种组分溶解于吸收液中，或者与吸收液中的组分进行选择性化学反应，从而将物质从气相中分离出来的操作过程。吸收法应用非常广泛，如原料气的净化、有用组分的回收、产品的制备、气体的净化等。很多有害气体如SO2、NOx、HCl、HF、C、H化合物等常用吸收法加以净

2、化，下面就吸收法原理、吸收工艺选择、吸收设备等做一简要介绍。4.1.1.吸收原理1.亨利定律在一定的温度和压力下，进行气液接触时，混合气体中的可吸收组分通过传质过程进入液相，这个过程称为吸收。吸收进行时，吸收解吸同时进行，经过一段时间，气液两相达到动态平衡。此时气相中吸收质的分压称为平衡分压，液相中所溶解的吸收质浓度称为平衡溶解度，简称溶解度。如果吸收过程不发生明显的化学反应，称为物理吸收；如果吸收质与吸收剂由于化学反应导致吸收，称为化学吸收。在大气污染控制中，由于废气气体量大、成分复杂，仅靠物理吸收难以达到净化要求，因此大多情况下物理

3、吸收和化学吸收同时存在。在一定温度下，当压力不高时，对于稀溶液的吸收过程符合亨利定律，即吸收质在液体中的溶解度与气相中吸收质的平衡分压成正比。表示式为：c=H·P*x=P*/Ey*=m·x上式均称为亨利定律式中c—溶质的平衡浓度kmol／m3H—溶解度系数，kmol／(m3·kPa)P*—溶质组分在气体中的平衡分压，kPax—溶质在液相中的摩尔分数E—亨利系数，kPay*—溶质在气相中的体积分数m—相平衡常数，量纲为一。2.吸收平衡气液吸收一般遵循双膜理论，如图9-3所示。在吸收过程中，溶质首先由气相主体以涡流扩散方式到达气膜边界，再以

4、分子扩散方式通过气膜到达气液相界面，在界面上溶质不受任何阻力由气相进入液相，然后在液相以分子扩散的方式穿过液膜到达气液膜边界，最后又以涡流扩散的方式转移到液相主体。吸收传质速率方程一般表达式：传质速率=传质推动力×传质系数或：传质速率=传质推动力/传质阻力，显然：传质系数=1/传质阻力双膜理论吸收过程示意图溶质组分通过气膜和液膜吸收速率为：NA=KG(P-P*)=KL(C*-C)式中KG—气相吸收总系数，kmol／(m2·s·kPa)；KL—液相吸收总系数，m／s；P*—与液相浓度相平衡的气相分压，kPa；C*—与气相分压相平衡的液相浓

5、度，kmol／m3。C—溶质的平衡浓度kmol／m3P—相平衡的气相压，kPa；式中的(P-P*)和(C*-C)是以分压差和浓度差表示的过程总推动力，而1／KG、1／KL则表示吸收过程总阻力。吸收过程的总阻力为气膜阻力与液膜阻力之和。吸收总系数KG、KL可以通过实验获取。当气体溶解度很大时，气相传递为控制因素，增大气速对吸收有利。当气体溶解度很小时，液膜阻力为控制因素，增大液体流量，增强湍流程度对吸收有利。吸收设备1.吸收设备的分类吸收的主要设备包括：板式塔、喷淋塔、填料塔、湍球塔、文丘里吸收器。最常用的是填料塔，其次是板式塔，此外还有

6、喷洒塔和文丘里吸收器，文丘里吸收器是近代使用较多的高效率吸收设备之一。（1）.填料塔填料塔的典型结构如图9-15所示。塔内装有支撑板，板上堆放填料层，喷淋的液体通过安装在填料上部的分布器洒向填料。在吸收塔内，气体和液体经常逆流接触，即吸收剂自塔顶向下喷淋，气体从塔底被送入，沿填料间空隙上升，填料的润湿表面作为气液接触的传质表面。常用的填料塔填料种类有拉西环、鲍尔环、鞍形和波纹填料等。为保证填料塔运行稳定，一般要求液体喷淋密度在10m3/m2·h以上，并力求喷淋均匀。填料塔的空塔气速一般为0.3~1.5m／s，压降通常为0.15~0.60

7、kPa/m填料，液气比为0.5~2.0kg/m3。填料塔具有结构简单、便于制造，汽液接触良好，压降较小等优点。缺点是当烟气中含有悬浮颗粒时，填料容易堵塞，清理检修时填料损耗大。图4-2填料塔结构（2）.筛板塔筛板塔的结构如图所示。在截面为圆形的塔内，沿塔高装有多层筛板。筛板上开有2~15mm的小孔，开孔率一般为6％~25％。操作时，气体从下而上经筛孔进入筛板上的液层，塔板上的液层厚度为30mm左右，气液在筛板上交错流动，通过气体的鼓泡进行吸收。气液可以进行逐级的多次接触。操作时一般控制气体通过筛板塔的空塔速度为1.0~2.5m/s，气体

8、穿过筛孔的气速约为4.5~12.8m/s，每块板的压降为0.8~2.0kPa。筛板塔结构和操作示意图(3)湍流塔2.吸收设备的选择吸收设备的选择把握以下原则：（1）.当气液反应速度非常快，可以优先选用喷淋塔