用于氣態(tài)污染物吸收法治理及吸附法治理的常用設(shè)備

1、用于氣態(tài)污染物吸收法治理及吸附法治理的常用設(shè)備環(huán)科1211211703107吳玲一、吸收法吸收法的處理過(guò)程作為一種典型的化學(xué)工程單元操作，主要通過(guò)液體與氣體接觸使氣體中某些成分轉(zhuǎn)移到液體而產(chǎn)生氣體成分分離效果，吸收操作方式是將含有污染物的廢氣導(dǎo)入吸收設(shè)備，使其與吸收劑充分接觸，利用氣體混合物在吸收劑中溶解度不同，或者與吸收劑發(fā)生選擇性化學(xué)反應(yīng)，以達(dá)到去除污染物、凈化空氣的目的。（一）吸收法工藝原理用溶液、溶劑或清水吸收廢氣中的有害氣體，使其與廢氣分離。溶液、溶劑、清水稱(chēng)為吸收劑，不同吸收劑可以吸收不同的有害氣體。1.氣體在液體中的溶解度在一定的溫度和壓力下，吸收劑與混合氣體接觸時(shí)，氣體中的吸收

2、質(zhì)向液相中傳遞，進(jìn)行吸收，形成溶液，但同時(shí)溶液中被吸收的吸收質(zhì)也可能由溶液向氣相傳遞，進(jìn)行解吸。亨利定律當(dāng)總壓不高（一般在5105Pa）時(shí)，在一定溫度下，稀溶液中溶質(zhì)的溶解度與氣相中溶質(zhì)的平衡分壓成正比。ixpiiE*iCpiiH1* xmy*亨利定律適用的條件氣體近似為理想氣體，液體可看成理想液體（稀溶液）；系統(tǒng)的壓力不太高（一般在5105Pa ），溫度為常壓或低壓；吸收質(zhì)在氣相中的分子狀態(tài)與在液相中的相同；氣體組分與液體不起化學(xué)反應(yīng)。2.物理吸收與化學(xué)吸收吸收可以分為物理吸收和化學(xué)吸收。若吸收只是溶質(zhì)溶解于液相中，不伴有化學(xué)反應(yīng)，稱(chēng)為物理吸收。氣相組分不僅在液相中溶解，并同時(shí)與液相中的活性

3、組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一種或幾種新物質(zhì)的吸收過(guò)程，稱(chēng)為化學(xué)吸收。二者的不同在于，物理吸收單純受溶解濃度影響，而化學(xué)吸收則受化學(xué)反應(yīng)速率影響?；瘜W(xué)反應(yīng)對(duì)吸收的影響溶質(zhì)進(jìn)入溶劑后因化學(xué)反應(yīng)而消耗，單位體積溶劑能容納的溶質(zhì)量增多，表現(xiàn)在平衡關(guān)系上為溶液的平衡分壓降低，從而使吸收推動(dòng)力增加。如果反應(yīng)進(jìn)行的很快，使氣體剛進(jìn)入氣液相界面就被消耗殆盡，則溶質(zhì)在液膜中的擴(kuò)散阻力大大降低，甚至為零，導(dǎo)致總吸收系數(shù)增大，吸收速率提高。 填料表面有一部分液體停滯不動(dòng)或流動(dòng)很慢，在物理吸收中這部分液體往往被溶質(zhì)飽和不能再進(jìn)行吸收，但在化學(xué)吸收中，則要吸收多得多的溶質(zhì)才能達(dá)到飽和。（二）吸收塔吸收設(shè)備主要通過(guò)建立盡可能

4、大的、能迅速更新的氣-液相接觸界面來(lái)達(dá)到廢氣吸收去除的目的。吸收塔也叫吸收器、凈化器或者洗滌器。吸收塔具有生產(chǎn)能力大、操作范圍寬、運(yùn)行穩(wěn)定、設(shè)備阻力小、能耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕能力強(qiáng)、便于制造和檢修方便等優(yōu)點(diǎn)。塔型選擇原則：1、根據(jù)物性：物料系統(tǒng)易起泡沫，宜用填料塔；有懸浮物殘?jiān)奈锪匣蛞捉Y(jié)垢的物料，易用板式塔中大孔徑篩板塔，泡罩塔；高粘性物料，易用填料塔；腐蝕性物料，易用板式塔中的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的無(wú)溢流篩板塔；對(duì)于處理過(guò)程是放熱的，宜用板式塔。塔型選擇原則：2、根據(jù)操作條件：氣膜控制，宜用填料塔，液膜控制，宜用板式塔 ；液氣比較小時(shí)，易用板式塔；伴有化學(xué)反應(yīng)且反應(yīng)速度不快時(shí)，易

5、用板式塔；塔徑小于800mm時(shí)，宜用填料塔，塔徑較大時(shí)，宜用填料塔吸收劑選擇原則：1、對(duì)污染物具有良好的選擇性吸收能力；2、在吸收污染物后形成的富液應(yīng)成為副產(chǎn)品或無(wú)污染液體，或更易處理和再利用的物質(zhì)；3、吸收劑的蒸汽壓要低，不起泡，熱化學(xué)穩(wěn)定性好，粘度低，腐蝕性小；4、價(jià)廉易得。吸收塔設(shè)備類(lèi)型依據(jù)吸收塔中氣體與液體流動(dòng)方式的不同，分為3種：對(duì)流式；同流式；錯(cuò)流式若依據(jù)設(shè)備形式，則可分為填料塔、噴霧塔、文丘里塔、板式塔、旋風(fēng)吸收塔、泡罩塔、湍球塔等多種類(lèi)型。塔內(nèi)填料的作用：提供足夠大的傳質(zhì)面積，使氣液兩相充分接觸，同時(shí)又不能造成過(guò)大的阻力。填料是填料塔的核心，直接關(guān)系到操作性能的好壞。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)

6、簡(jiǎn)單，氣液接觸好，壓力損失小。缺點(diǎn)：當(dāng)廢氣中含有懸浮物時(shí)，易堵塞，檢修費(fèi)用較高。（1 1）填料塔填料的基本要求（1）較大的比表面積，良好的濕潤(rùn)性能；（2）較大的空隙率，較小的阻力，較寬的操作范圍；（3）足夠的機(jī)械強(qiáng)度，重量輕，耐腐蝕；（4）成本低廉，來(lái)源廣泛。（2 2）湍球塔填料小球的基本要求：質(zhì)輕，耐磨損，耐高溫。（聚乙烯、聚丙烯或發(fā)泡聚苯乙烯等塑料制成）優(yōu)點(diǎn)：氣流速度高，處理能力大，不易堵塞；缺點(diǎn)：小球壽命短，需經(jīng)常更換，操作費(fèi)用較大。濕流體濕流體填料填料廢氣廢氣吸收液吸收液凈氣凈氣污水污水（3 3）板式塔篩板：開(kāi)孔率：6%25%空塔氣速：1.0 2.5m/s氣體通過(guò)篩板氣速：4.5 12

7、.8m/s液體流量：1.5 3.8m3/(m2.h)壓力損失：每塊板0.8 2.0kPa優(yōu)點(diǎn)：處理能力大，壓降小，造價(jià)低；缺點(diǎn)：操作條件要求高，負(fù)荷范圍窄，小孔易堵塞。吸收液吸收液凈氣凈氣污水污水二、吸附法根據(jù)吸附劑表面與吸附質(zhì)之間作用力的不同，吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附是由分間作用力引起的，它是取向力、誘導(dǎo)力和色散力的總稱(chēng)，這一類(lèi)吸附質(zhì)的特點(diǎn)是吸附質(zhì)與吸附劑不發(fā)生化學(xué)作業(yè)，是一種可逆過(guò)程?；瘜W(xué)吸附是由于吸附劑表面與吸附質(zhì)之間的化學(xué)鍵力起作用的結(jié)果，需要一定的活化能，又稱(chēng)活化吸附。物理吸附的特點(diǎn)：吸附劑和吸附質(zhì)之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；吸附過(guò)程進(jìn)行較快，參與吸附的各相之間迅速達(dá)到平衡；物

8、理吸附是一種放熱過(guò)程，其吸附熱較小，相當(dāng)于被吸附氣體的升華熱，一般為20kJ/mol左右；吸附過(guò)程可逆，無(wú)選擇性?；瘜W(xué)吸附的特點(diǎn)：吸附劑和吸附質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在吸附劑表面生成一種化合物；化學(xué)吸附過(guò)程一般進(jìn)行緩慢，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到平衡；化學(xué)吸附也是放熱過(guò)程，但吸附熱比物理吸附熱大得多，相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)熱，一般在84417kJ/mol；具有選擇性，常常是不可逆的。（一）吸附劑的種類(lèi)（1）活性炭 活性炭是一種具有非極性表面、疏水性和親有機(jī)物的吸附劑，常常被用來(lái)吸附回收空氣中的有機(jī)溶劑（如苯、甲苯、丙酮、乙醇、乙醚、甲醛等），還可以用來(lái)分離某些烴類(lèi)氣體，以及用來(lái)脫臭等?；钚蕴康闹饕秉c(diǎn)是具有可

9、燃性，使用溫度一般不超過(guò)200。（2）硅膠 硅 膠 是 用 硅 酸 鈉 與 酸 反 應(yīng) 生 成 硅 酸 凝 膠（SiO2nH2O），然后在115130下烘干、破碎、篩分而制成各種粒度的產(chǎn)品。硅膠具有很好的親水性，當(dāng)用硅膠吸附氣體中的水分時(shí)，能放出大量的熱，使硅膠容易破碎，但吸附量很大，可達(dá)自身重量的50。在工業(yè)上主要用于氣體的干燥和從廢氣中回收烴類(lèi)氣體，也可用作催化劑的載體。 （3）分子篩分子篩具有許多孔徑均勻的微孔，比孔徑小的分子能進(jìn)入孔穴而被吸附，比孔徑大的分子被拒之孔外，因此具有強(qiáng)的選擇性。沸石分子篩特點(diǎn)：具有很高的吸附選擇性；具有很強(qiáng)的吸附能力；是強(qiáng)極性吸附劑，對(duì)極性分子特別是對(duì)水分子

10、具有強(qiáng)的親和力；熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高。分子篩可以從廢氣中選擇性地除去NOx、H2O、CO2、CO、CS2、SO2、H2S、NH3、CCl4和烴類(lèi)等氣態(tài)污染物。（4）吸附樹(shù)脂吸附樹(shù)脂是以吸附為特點(diǎn)，具有多孔立體結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂吸附劑。它是一種多孔性樹(shù)脂，由苯乙烯和二乙烯苯等單體，在甲苯等有機(jī)溶劑存在下，通過(guò)懸浮共聚法制得的魚(yú)籽樣的小圓球。廣泛用于廢水處理、藥劑分離和提純，用作化學(xué)反應(yīng)催化劑的載體，氣體色譜分析及凝膠滲透色譜分子量分級(jí)柱的填料。其特點(diǎn)是容易再生，可以反復(fù)使用。如配合陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，可以達(dá)到極高的分離凈化水平（二）吸附設(shè)備（1）固定床吸附器 方形立式吸附器 常用圓形臥式吸附器（2）移動(dòng)床吸附器固體吸附劑在吸附床中不斷移動(dòng)，固體吸附劑由上向下移動(dòng)，而氣體則由下向上流動(dòng)，形成逆流操作。 1-冷卻器；2-脫附塔；3-分配板；4-提升管；5-再生器；6-吸附劑控制裝置；7-固粒料控制器；8-密封裝置；9-出料閥門(mén)（3）流化床吸附器 流化狀態(tài)示意圖廢氣從進(jìn)口管以一定的速度進(jìn)入錐體，氣體通過(guò)篩板向上流動(dòng)，將吸附劑吹起，在吸附段完成吸附過(guò)程。吸附后的氣體進(jìn)入擴(kuò)大段，由于氣流速度降低，固體吸附劑又回到吸附段，而凈化后的氣體從出口管排出。流化床吸附器在用兩臺(tái)吸附器