第9章吸收法净化气体污染物 - 吸收工艺与设备

（3）双膜理论 双膜理论的基本要点如下： ①相互接触的气、液两流体间存在着稳定 的相界面，界面两侧各有一个很薄的滞流膜层 吸收质以分子扩散方式通过此二膜层。 ②在相面处，气、液两相处于平衡状态。 ③在膜层以外的气、液两相主体中，由于 流体充分湍动，吸收质浓度是均匀的，即两相 主体内不存在浓度梯度，全部浓度变化集中在 两层薄膜层内，吸收传质阻力也在两膜中。
第九章 吸收工艺与设备
吸收法净化气态污染物
1、吸收的定义 吸收是使废气与液体紧密接触，气体混合物 中的一种或多种组分溶解于液体中，或者与液 体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。 吸收净化废气是利用废气中一种或多种组分 在一定吸收剂中溶解度的不同，或与吸收剂中 组分发生选择性化学反应来分离气体混合物的。
5、吸收流程
（1）逆流流程：气液分别由两端逆向流动进入 吸收装置的流程称为逆流流程。逆流流程在 实际应用中较多，如火电厂湿法烟气脱硫中 大多数工艺都采用逆流吸收塔。 （2）并流流程：气液由同一端、按同一方向流 动而进入吸收装置的流程称为并流流程。并 流流程在实际应用中较少。 （3）错流流程：气体沿水平方向进入吸收装置， 吸收液自上而下喷淋，在吸收装置中呈交叉 状。
（2）吸收剂的选择方法 a.对于物理吸收，可按照相似相溶规律选择吸收剂； b.对于化学吸收，选择容易与被吸收气体发生反应的 物质作吸收剂； c.在水中溶解度较大的气体，可用水作吸收剂，价廉 易得、流程、设备和操作都比较简单；但设备庞大、 净化效率低、动力消耗大； d.吸收碱性气体常用各种酸液作为吸收剂；对于酸性 气体，则优先选用碱或碱性盐溶液吸收。
（3）
几种常用吸收塔的结构与特点
a.填料塔 填料塔的典型结构如图所示。塔内装有支撑板，板 上堆放填料层，吸收液通过安装在填料上部的分布器洒 向填料。填料在整个塔内可堆成一层，也可分成几层。 当填料分层堆放时，层与层之间常装有液体再分布装置 逆流式填料塔应用最多。吸收剂自塔顶向下喷淋， 均匀的流经填料层，气体从塔底被送入，沿填料间空隙 上升，填料的润湿表面作气液接触的传质表面。 常用的填料塔填料有拉西环、鲍尔环、鞍形和波纹填 料等。
2、吸收的wk.baidu.com类
吸收可以按吸收质与吸收剂之间有无化学反应发生 分为物理吸收和化学吸收两大类。 （1）物理吸收：是指在吸收过程中，气体组分在 吸收剂中只是单纯的物理溶解过程，吸收质与吸收剂 之间没有显著的化学反应发生。如水吸收氨气。 （2）化学吸收：是指在吸收过程中，吸收质与吸 收剂或液相中的某种活性组分发生化学反应。如用碱 性溶液或浆液吸收燃烧烟气中的低浓度SO2等。 吸收还可以按吸收过程中有无温度变化分为等温 吸收和非等温吸收。吸收法净化气态污染物可以近似 按等温吸收处理。
气液界面 污染物扩散方向
气相主体 气膜 液膜
液相主体
双膜理论示意图
4、吸收剂的选择原则和方法
（1）吸收剂的选择原则 • 吸收剂应对混合气体中被吸收组分具有良好的选择性 和较大的吸收能力； • 饱和蒸汽压低，以减少挥发损失，避免吸收液成分进 入气相，造成浪费和新的污染； • 沸点高、热稳定性高，不易起泡； • 粘性小，能改善吸收塔内的流动状况，提高吸收速率， 降低泵的功耗，减小传热阻力； • 化学稳定性高，腐蚀性小、无毒性、不易燃； • 价廉易得、易于解吸再生或产生的富液易于综合利用。
（3）吸收剂的再生 • 吸收剂使用到一定程度，需要处理后再使用， 处理的方式一是通过再生回收副产品后重新使 用，如亚硫酸钠法吸收SO2气体，吸收液中的 亚硫酸氢钠经加热再生，回收SO2后变为亚硫 酸钠重新使用。二是直接把吸收液加工成副产 品，如用氨水吸收SO2得到的亚硫酸铵经氧化 变为硫酸铵化肥。
（2）亨利定律 在一定的温度下，当气相总压不太高时，稀溶液体 系中，溶质在溶液中的摩尔分率与它在气相中的平衡分 压成正比： Pe = Hx
式中 Pe——溶质组分在气体中的平衡分压，kPa； x ——溶质在液相中的摩尔分率； H ——亨利常数。 H又称为溶解度系数，难溶气体H值大，易溶气体H 值小。
（2）吸收设备的分类 a.表面吸收器 凡能使气液两相在固定的接触面上进行吸收操作的设 备均称为表面吸收器。如填料塔、湍球塔等。废气由 塔底进入，吸收剂由塔顶均匀地喷淋到填料层中并向 下流动。废气与吸收剂在填料层中充分接触，吸收传 质的平均推动力大，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，塔内装有多孔塔板， 板上装满吸收剂，呈连续相；气体由板下进入，在塔 板上与液体形成鼓泡层，在此有害组分被吸收。常见 的设备有鼓泡塔和各种板式塔。 c.喷洒式吸收器 用喷嘴将液体喷射成为许多细小的液滴，以增大气-液 接触面，完成传质过程。比较典型的设备是空心喷洒 吸收器（喷雾塔或称空塔）和文丘里吸收器。
吸收液
吸收液 气体
吸收液
气体
气体
逆流型
并流型
错流型
吸收流程
6、吸收设备的分类和特点
（1）对吸收设备的基本要求 a.气液之间有较大的接触面积和一定的接触 时间； b.气液之间扰动剧烈，吸收阻力小，吸收效 率高； c.操作稳定并有合适的弹性； d.气流通过时的压降小； e.结构简单，制造维修方便，造价低廉； f.针对具体情况，要求具有抗蚀和防堵能力。
3、吸收的基本理论
（1）吸收平衡 在一定温度和压力下，气液接触时，混合气体中的 可吸收组分进入液相，称为吸收；同时液相中的吸收质 向气相逸出，称为解吸。当吸收速率等于解吸速率时， 气液两相达到平衡，此时气相中吸收质的分压称平衡压 （p*）；液相中收质浓度称平衡浓度（c*）。 吸收过程进行的方向与极限取决于溶质在气液两相 中的平衡关系。当p＞p*时，即发生吸收过程。p与p*的 差 别越大，吸收的推动力越大，吸收的速率也越大；反之， 如果p＜p*，溶质便由液相向气相转移，即发生解吸过程。
填料塔运行稳定，操作时，一般要求液体喷淋 密度在10m3/m2· h 以上，且喷淋均匀。 填料塔的空塔气速一般为0.3～1.5m／s，压 降通常为0.15～0.60kPa/m填料，液气比为 0.5～2.0kg/m3。 填料塔优点：结构简单、便于制造，气液接触 良好，压降较小等优点。 缺点：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。