北京大学环境学院-吸收法净化气体污染物.ppt

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1、大气污染物的吸收净化技术大气污染物种类多，包括无机物和有机物两大类。无机气态污染物：硫化物（SO2、SO3、H2等）、含氮化合物（NO2、NO、NH3等）、卤素化合物（C12、HCl、HF、SiF4等）、碳的氧化物（CO、CO2等）、氧化物及过氧化物（O3）等；有机气态污染物：碳氢化合物（烃、芳烃、稠环芳烃等）、含氧有机物（醛、酮、酚等）、含氮有机物（芳香胺类化合物、腈等）、含硫有机物（硫醇、噻吩、二硫化碳等）、含氮有机物（氯化烃、氯醇、有机氯农药等）等。大气污染物介绍吸收净化法定义吸收：气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度不同，或与吸收剂发生选

2、择性化学反应，将有害组分从气流中分离的过程。物理吸收：溶解的气体与吸收液不发生明显的化学反应，仅是被吸收的气体组分溶于液体。例如用洗油吸收烃类蒸汽。化学吸收：被吸收的气体组分与吸收液发生明显化学反应的吸收过程。如碱液吸收烟气中的SO2，用水吸收NO2。气态污染物含量较低，多采用化学吸收法处理。吸收法优点：捕集效率高、设备简单、一次性投资低。净化含SO2,H2S,HF和NOx等污染物的废气。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

3、·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。吸收净化法原理-亨利定律相互接触的气－液两相之间存在一稳定的相界面，在相界面两侧分别存在两层滞留膜，即气膜和液膜，气膜以外为气相主体，液膜以外为液相主体。气体的吸收过程：1、被吸收组分从气相主体通过气膜边界向气膜移动；2、被吸收组分从气膜向相界面移动；3、被吸收组分在相界面处溶入液相；4、溶入液相的被吸收组分从

4、相界面向液膜移动；5、溶入液相的被吸收组分从液膜向液相主体移动。传质阻力1、在相界面处，气液处于平衡状态，无传质阻力存在；2、在气膜和液膜中，被吸收组分靠扩散作用进行传质，存在气膜阻力和液膜阻力；3、在气相主体和液相主体中，各组分充分混合，浓度均一，无浓度梯度，无扩散阻力；4、整个过程的传质阻力等于气膜阻力与液膜阻力之和；5、传质速率取决于气膜和液膜的分子扩散速率。吸收法平衡理论-双膜理论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

5、；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度，kmol／m3。C—溶质的平衡浓度kmol／m3P—相平衡的气相压，kPa；吸收法平衡理论-双膜理论式中的(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。吸收法平衡理论-双膜理论吸收法平衡理论-双膜

6、理论2．化学吸收原理伴有显著的化学反应，较高的选择性和吸收速率，能较彻底除去少量有害气体。1）化学反应对相平衡的影响可溶的气态污染物A和吸收剂B发生可逆反应：A+B→←N。获得高吸收效率的关键：选择合适的吸收剂使反应进行比较彻底。2）化学吸收机理①气相中可溶性组分A向两相界面传递，与物理吸收相同；②A穿过界面溶于液相；③A在液相中传递并与液相中物质B发生反应。吸收法平衡理论-双膜理论3）化学反应使吸收速率提高原因①化学吸收过程中，化学反应消耗了进入液相中的溶质，溶质气体的有效溶解度增大而平衡分压降低，增大了吸收过程推动力；②溶质在液膜内扩散的过程

7、中因化学反应而消耗，减小了传质阻力，吸收系数增大。吸收净化法工艺设备根据气、液两相界面的接触形式，吸收设备分为表面、鼓泡式和喷洒式吸收器三大类。1．表面吸收器两相接触表面是静止液面或流动的液膜表面。主要有填料塔、液膜吸收器、水浴吸收器。1）填料塔按气、液流向分类逆向流、同向流、错流式。逆向流填料塔优点：气液接触效果好；各截面推动力大，操作性能稳定；缺点：不适于处理含尘气流，填料层易堵塞。2）填料填料主要作用：气液接触提供条件。要求具备特征：比表面积大、良好的润湿性；有较高的孔隙率（45％~95％）；填料尺寸适当，对气流阻力小；耐腐蚀、机械强度大、

8、造价低、稳定性好。工业用填料多用实体填料，如拉西环、鲍尔环、马鞍形填料、波纹填料、蜂窝填料等。吸收净化法工艺设备逆流填料塔塔内装有填料，