大氣污染凈化設備培訓教學課件(54p)

1、第四章 大氣污染凈化設備第一節(jié) 吸收設備第1頁，共55頁。一、概述氣體吸收原理：根據混合氣體中各組分在某液體溶劑中的溶解度不同而將氣體混合物進行分離。吸收劑:吸收操作所用的液體溶劑，以S表示；吸收物質或溶質:混合氣體中，能夠顯著溶解于吸收劑的組分稱為，以A表示；惰性組分或載體:而幾乎不被溶解的組分，以B表示；吸收液或溶液：吸收操作所得到的溶液，它是溶質A在溶劑S中的溶液；吸收尾氣：被吸收后排出的氣體，其主要成分為惰性氣體B，但仍含有少量未被吸收的溶質A。 第2頁，共55頁。吸收操作的目的：（）分離和凈化原料氣。原料氣在加工以前，其中無用的或有害的成分都要預先除去。如從合成氨所用的原料氣中健分離

2、出、等雜質。 （）分離和吸收氣體中的有用組分。如從合成氨廠的放空氣中用水回收氨；從焦爐煤氣中以洗油回收粗苯（含甲苯、二甲苯等）蒸氣和從某些干燥廢氣中回收有機溶劑蒸氣等。 （）制取液體產品。如用水分別吸收混合氣體中的HCl、和制取鹽酸、硫酸和硝酸。 （）廢氣的治理。生產過程中排放的廢氣往往含有對人體和環(huán)境有害的物質，如、等這類環(huán)境保護問題已愈來愈受重視。選擇適當的工藝和溶劑進行吸收是廢氣治理中應用較廣的方法。 第3頁，共55頁。二、吸收設備氣體吸收設備大致可分為： 填料塔 板式塔 特種接觸塔型列管式濕壁吸收器、文丘里噴射吸收器、噴灑式吸收器等。第4頁，共55頁。篩孔板式塔第5頁，共55頁。篩孔板

3、式塔主要特點： 篩板的優(yōu)點是結構簡單、造價低，板上液面落差小，氣體壓降低，生產能力大，對10m粉塵的去除，效率約90%。其缺點是篩孔易堵塞，不宜處理易結焦、粘度大的物料。 板塔的設計和操作精度要求較高 。Back第6頁，共55頁。1、板式塔的類型 降液管式塔板 無降液管式塔板 塔板類型 篩板式泡罩式浮閥式（一）板式塔第7頁，共55頁。第8頁，共55頁。2、板式塔的結構 板式塔內流體的流動 第9頁，共55頁。3、塔板塔的異常操作現象塔板的異常操作現象包括： 漏液 液泛 液沫夾帶 異常操作現象使塔板效率降低甚至使操作無法進行。因此，應盡量避免這些異常操作現象的出現。第10頁，共55頁。 篩板塔的缺

4、點是篩孔易堵塞，不宜處理易結焦、粘度大的物料。設計和操作精度要求較高，過去工業(yè)上應用較為謹慎。近年來，由于設計和控制水平的不斷提高，可使篩板塔的操作非常精確，且板式塔的空塔速度較高，因而生產能力較大，塔板效率穩(wěn)定，操作彈性大，且造價低，檢修、清洗方便，故應用日趨廣泛。4、板式塔特點第11頁，共55頁。（二）填料塔 湍球塔(流化填料塔)普通填料塔1、填料塔的類型第12頁，共55頁。填料塔第13頁，共55頁。填料塔Back第14頁，共55頁。填料塔第15頁，共55頁。2、填料塔結構填料塔內流體的流動第16頁，共55頁。（1）液體分布器 液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式及槽盤式等。

5、第17頁，共55頁。噴頭式分布器如圖（a）所示。液體由半球形噴頭的小孔噴出，小孔直徑為310mm，作同心圈排列，噴灑角 80，直徑為(1/31/5)D。這種分布器結構簡單，只適用于直徑小于600mm的塔中。因小孔容易堵塞，一般應用較少。盤式分布器 有盤式篩孔型分布器、盤式溢流管式分布器等形式。如圖（b）、（c）所示。液體加至分布盤上，經篩孔或溢流管流下。分布盤直徑為塔徑的0.60.8倍，此種分布器用于D800mm的塔中。第18頁，共55頁。管式分布器由不同結構形式的開孔管制成。其突出的特點是結構簡單，供氣體流過的自由截面大，阻力小。但小孔易堵塞，彈性一般較小。管式液體分布器使用十分廣泛，多用于

6、中等以下液體負荷的填料塔中。 槽式液體分布器具有較大的操作彈性和極好的抗污堵性，特別適合于大氣液負荷及含有固體懸浮物、粘度大的液體的分離場合。由于槽式分布器具有優(yōu)良的分布性能和抗污堵性能，應用范圍非常廣泛。第19頁，共55頁。槽盤式分布器是近年來開發(fā)的新型液體分布器，它將槽式及盤式分布器的優(yōu)點有機地結合一體，兼有集液、分液及分氣三種作用，結構緊湊，操作彈性高達10:1。氣液分布均勻，阻力較小，特別適用于易發(fā)生夾帶、易堵塞的場合。槽盤式液體分布器的結構如圖片所示。第20頁，共55頁。（2）填料壓緊裝置 作用：防止在氣流的作用下填料床層發(fā)生松動和跳動。 填料壓板類型： 填料壓板 床層限制板自由放置

7、于填料層上端，靠自身重量將填料壓緊。它適用于陶瓷、石墨等制成的易發(fā)生破碎的散裝填料。用于金屬、塑料等制成的不易發(fā)生破碎的散裝填料及所有規(guī)整填料。床層限制板要固定在塔壁上，對于小塔可用螺釘固定于塔壁，而大塔則用支耳固定。 第21頁，共55頁。填料壓柵第22頁，共55頁。（3）支撐裝置 支承板是支承填料和填料上的持液量的，它應有足夠的強度，允許氣體和液體自由通過。支承板的自由截面不應小于填料層的孔隙率。支承板通?？捎帽怃撟龀蓶虐逍问剑灿性跂虐迳显僬鍪汁h(huán)的，還可另采用升氣管式結構，使氣管通過升氣管上部所開的齒縫上升，液體則自支承板的小孔和齒縫的下沿流下，其氣體流通截面甚至可超過塔的截面積。 填

8、料支撐第23頁，共55頁。（4）液體收集及再分布裝置液體再分布器是用來改善液體在填料層內的壁流效應的，每隔一定高度的填料層設置一個再分布器。 截錐式再分布器：如圖片3-17（a）所示。截錐式再分布器結構簡單，安裝方便，但它只起到將壁流向中心匯集的作用，無液體再分布的功能，一般用于直徑小于0.6m的塔中。斜板式液體收集器：如圖片3-17（b）所示。作用是將上層填料流下的液體收集，然后送至液體分布器進行液體再分布。槽盤式液體分布器：兼有集液和分液的功能，故槽盤式液體分布器是優(yōu)良的液體收集及再分布裝置。第24頁，共55頁。第25頁，共55頁。（5）除霧器除霧器用來除去填料層上方逸出的氣體中的霧滴。填

9、料塔中因氣速較小，氣體中的帶液量較小，一般可不設除霧器。但當噴淋裝置有嚴重濺液現象時，或操作氣速過大、氣體中帶有較多霧滴、并且工藝中不允許氣相帶液時，需在塔頂的噴淋裝置上方設置除霧器。 第26頁，共55頁。（6）排液裝置 液體從塔內排出時，一方面要使液體能順利排出，另一方面應保證塔內氣體不會從排液管排出，一般采用下圖所示的裝置，俗稱液封。第27頁，共55頁。3、填料的類型填料可分為：散裝填料和規(guī)整填料。拉西環(huán)第28頁，共55頁。第29頁，共55頁。（1）拉西環(huán)填料拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已較少應用。（2）鮑爾環(huán)填料是對拉西環(huán)的改進，與拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)大

10、大提高了環(huán)內空間及環(huán)內表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。鮑爾環(huán)是一種應用較廣的填料。（3）階梯環(huán)填料是對鮑爾環(huán)的改進，綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。（4）弧鞍填料屬鞍形填料的一種，一般采用瓷質材料制成，弧鞍填料強度較差，容破碎，工業(yè)生產中應用不多。 （5）矩鞍填料一般采用瓷質材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前，國內絕大多數應用瓷拉西環(huán)的場合，均已被瓷矩鞍填料所取代。（6）金屬環(huán)矩鞍填料其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，在散裝填料中應用較多。（7）球形填料的特點是球體為空心，可以允許氣體、液體從其內部通過，氣液分散性能好。球形填料一般只適用于某些特定的場合，工程上

11、應用較少。 第30頁，共55頁。第31頁，共55頁。（1）格柵填料主要用于要求壓降小、負荷大及防堵等場合。 （2）波紋填料是目前工業(yè)上應用最廣泛的規(guī)整填料。以金屬絲網波紋、金屬板波紋、金屬壓延孔板波紋為代表。金屬孔板波紋填料強度高，耐腐蝕性強，特別適用于大直徑塔及氣液負荷較大的場合。缺點是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清理困難，造價高。 （3）脈沖填料的特點是處理量大，壓降小，是真空精餾的理想填料。因其優(yōu)良的液體分布性能使放大效應減少，故特別適用于大塔徑的場合。 第32頁，共55頁。4、填料的性能評價（1）比表面積a：填料的比表面積愈大，所提供的氣液傳質面積愈大。因此，比表

12、面積是評價填料性能優(yōu)劣的一個重要指標。（2）空隙率e ：填料的空隙率越大，氣體通過的能力越大且壓降低。因此，空隙率是評價填料性能優(yōu)劣的又一重要指標。（3）填料因子 f （ f =a/e 3 ）：它反映填料的幾何特性。f值越小，表明流動阻力越小。 第33頁，共55頁。填料綜合性能評價填料名稱評估值語言值排序絲網波紋填料0.86很好1孔板波紋填料0.61相當好2金屬Intalox0.59相當好3金屬鞍形環(huán)0.57相當好4金屬階梯環(huán)0.53一般好5金屬鮑爾環(huán)0.51一般好6瓷Intalox0.41較好7瓷鞍形環(huán)0.38略好8瓷拉西環(huán)0.36略好9第34頁，共55頁。5、填料塔特點填料塔具有結構簡單，

13、生產能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大和便于使用耐腐材料制造等優(yōu)點；尤其對于直徑較小的塔處理有腐蝕性的物料時，填料塔都表現出明顯的優(yōu)越性。填料塔也有一些不足之處，如填料造價高；當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側線進料和出料等復雜精餾不太適合等。第35頁，共55頁。三、吸收塔的選用1、噴灑吸收塔、噴射吸收塔和文丘里吸收塔 設備結構簡單、造價低、不易堵塞、但能耗高； 適用于除塵為主，同時吸收易溶氣體的場合。2、填料塔和板式塔 生產能力大、吸收效率高、操作彈性大，是目前工業(yè)上廣泛使用的吸收設備。（1）填料塔適用于以下情況： 氣膜控制的吸收

14、過程，易起跑、黏度大、有腐蝕性、熱敏性的物料。（2）板式塔適用于以下情況： 液膜控制的吸收過程，吸收過程產生大量熱量而需要移去的過程，需要有其他輔助材料加入、取出的過程，有懸浮固體顆粒或淤渣的過程。 第36頁，共55頁。板式塔與填料塔的比較 填料塔操作范圍較小，特別是對于液體負荷的變化更為敏感。 填料塔不宜于處理易聚合或含有固體懸浮物的物料。 當氣液接觸過程中需要冷卻以移出反應熱或溶解熱時，不適宜用填料塔。另外，當有側線出料時，填料塔也不如板式塔方便。 填料塔的塔徑可以很小，但板式塔的塔徑一般不小于0.6m。 板式塔的設計資料更容易得到而且更為可靠，安全系數可以取得更小。 當塔徑不很大時，填料

15、塔的造價便宜。 對于易起泡的物系，填料塔更合適。 對于腐蝕性物系，填料塔更合適。 對于熱敏性物系，采用填料塔較好。 填料塔的壓降比板式塔小，更適于真空操作。第37頁，共55頁。四、吸收設備（填料塔）的設計（一）設計計算依據：1、單位時間內所處理的氣體流量；2、氣體的組成成分；3、被吸收組分的吸收率或凈化后氣體的濃度；（二）設計步驟：1、使用何種吸收液；2、使用何種填料；3、吸收操作的工作條件，如工作壓力、操作溫度等。 多數情況下是設計者選定的，但是確定時要考慮到經濟效益，取最佳條件。通常溫度降低，壓力升高，則氣體溶解度增大。實際中，要考慮加壓、冷卻所需的費用及工藝上造成的經濟效益問題。第38頁

16、，共55頁。選擇合理吸收劑：(1) 溶解度 吸收劑對溶質組分的溶解度越大，吸收劑的耗用量越少。 (2) 選擇性 吸收劑應對溶質組分有較大的溶解度，而對混合氣體中的其它組分溶解度甚微，否則不能實現有效的分離。 (3) 揮發(fā)度 在吸收過程中，吸收尾氣往往為吸收劑蒸汽所飽和。故在操作溫度下，吸收劑的蒸汽壓要低，即揮發(fā)度要小，以減少吸收劑的損失量。 (4) 粘度 吸收劑在操作溫度下的粘度越低，越有助于吸收過程的進行。 (5) 其它 所選用的吸收劑應盡可能無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點低、價廉易得，且化學性質穩(wěn)定。 第39頁，共55頁。填料的選擇基本要求：具有較大的比表面積和良好的潤濕性；有

17、較高的孔隙率（多在0.45-0.95）；對氣流的阻力較小；填料的尺寸要適當，通常不應大于塔徑的1/101/8；耐腐蝕，機械強度大，造價低，堆積密度小，穩(wěn)定性好等。第40頁，共55頁。4、確定吸收工藝（1）因為逆流分離效果好，所以吸收塔中通常采用的是連續(xù)逆流操作。第41頁，共55頁。（2）單塔與多塔的確定單塔操作流程：多塔并聯操作流程：若塔徑過大，則將大塔分成幾個小塔并聯起來操作。多塔串聯操作流程：若塔太高，則將大塔分成幾個小塔串聯起來操作。近年來由于塔板效率的提高和化工裝置大型化，又多采用單塔操作。第42頁，共55頁。用吸收操作來進行氣體混合物的分離時必須解決以下幾方面的問題： 選擇合適的溶劑

18、；提供氣液接觸的場所（傳質設備）；溶劑的再生。第43頁，共55頁。解吸（吸收劑再生）吸收過程使混合氣中的溶質溶解于吸收劑中而得到一種溶液，但就溶質的存在形態(tài)而言，仍然是一種混合物，并沒有得到純度較高的氣體溶質。在工業(yè)生產中，除以制取溶液產品為目的的吸收(如用水吸收HCl氣制取鹽酸等)之外，大都想要的是得到純凈的溶質或使吸收劑再生后循環(huán)使用。解吸：它是使溶質從吸收液中釋放出來的過程。解吸通常在解吸塔中進行，也稱為脫吸。第44頁，共55頁。吸收塔解 吸塔加熱器水蒸氣CO2氣體冷凝液冷卻器冷卻器原料氣 圖5-1 吸收與解吸流程第45頁，共55頁。5、計算吸收劑用量對于低濃度氣體的吸收： L=(1.1

19、2)G(L/G)min。G表示單位時間通過塔任一截面單位面積的混合氣體摩爾流量，Kmol/(m2s)；L表示單位時間通過塔任一截面單位面積吸收液摩爾流量，Kmol/(m2s)；第46頁，共55頁。對于低濃度氣體的吸收，(L/G)min滿足亨利定律。即：Lmim求出后,應根據生產上的要求,控制一個適宜的L值,即最適宜吸收劑用量： L=（1.12）LminX：溶質在液相中的摩爾分率； Y：溶質在氣相的摩爾分率; 第47頁，共55頁。例：一逆流操作的填料塔中，用清水吸收混合氣中的氨。混合氣流率為300Kmol/m2h，某氨含量y1=5%，出塔凈化器含量y2=0.1%(均為摩爾分率)。操作條件下氣液平

20、衡關系服從亨利定律，y=1.2x，實際液氣比為最小液氣比的2倍,試計算清水用量和出塔氨水濃度x1。第48頁，共55頁。解：屬于低濃度氣體吸收,且氣液平衡關系服從亨利定律,則最小液氣比：清水用量：出塔氨水濃度：第49頁，共55頁。6、填料塔塔徑的計算 D塔徑，m；Q處理氣量，m3/s；u0空塔氣速，m/s。 處理的氣體量QD取決于 空塔氣速u0， 即：第50頁，共55頁。液泛（淹塔）： 氣體呈氣泡形式通過液層，液體被大量帶出塔頂，塔的操作極不穩(wěn)定，甚至會被破壞的現象。泛點氣速uF ： 開始發(fā)生液泛現象時的氣速稱為泛點氣速。是填料塔正常操作氣速的上限。 空塔氣速u0 ： 當氣體以一定流量過填料層時

21、，按塔橫截面積計的氣速。真正氣速 u1與空塔氣速u0 的關系： u1= u0/第51頁，共55頁。（1）Q的確定 Q一定時，如果空塔氣速小，塔徑就大，則動力消耗少，但設備投資高；如果空塔氣速大，塔徑就小，則動力消耗大，但設備投資少。（2）u0的確定： 設計時，u1=50%80%uF （泛點氣速可根據泛點關聯圖估計）u0=0.660.80 u1， 由上式算出的塔徑應進行圓整，按照國內壓力公稱直徑（JB115373），1m，間隔為200mm。第52頁，共55頁。填料塔泛點和壓降的通用關聯圖第53頁，共55頁。7、填料層高度的基本計算式=HOGNOG = HOLNOL HOG、HOL：分別被稱作氣相

22、、液相總傳質單元高度。 NOG、NOL ：分別被稱為氣相、液相總傳質單元數。第54頁，共55頁。1、最孤獨的時光，會塑造最堅強的自己。2、把臉一直向著陽光，這樣就不會見到陰影。3、永遠不要埋怨你已經發(fā)生的事情，要么就改變它，要么就安靜的接受它。4、不論你在什么時候開始，重要的是開始之后就不要停止。5、通往光明的道路是平坦的，為了成功，為了奮斗的渴望，我們不得不努力。6、付出了不一定有回報，但不付出永遠沒有回報。7、成功就是你被擊落到失望的深淵之后反彈得有多高。8、為了照亮夜空，星星才站在天空的高處。9、我們的人生必須勵志，不勵志就仿佛沒有靈魂。10、拼盡全力，逼自己優(yōu)秀一把，青春已所剩不多。1

23、1、一個人如果不能從內心去原諒別人，那他就永遠不會心安理得。12、每個人心里都有一段傷痕，時間才是最好的療劑。13、如果我不堅強，那就等著別人來嘲笑。14、早晨給自己一個微笑，種下一天旳陽光。15、沒有愛不會死，不過有了愛會活過來。16、失敗的定義：什么都要做，什么都在做，卻從未做完過，也未做好過。17、當我微笑著說我很好的時候，你應該對我說，安好就好。18、人不僅要做好事，更要以準確的方式做好事。19、我們并不需要用太華麗的語言來包裹自己，因為我們要做最真實的自己。20、一個人除非自己有信心，否則無法帶給別人信心。21、為別人鼓掌的人也是在給自己的生命加油。22、失去金錢的人損失甚少，失去健

24、康的人損失極多，失去勇氣的人損失一切。23、相信就是強大，懷疑只會抑制能力，而信仰就是力量。24、那些嘗試去做某事卻失敗的人，比那些什么也不嘗試做卻成功的人不知要好上多少。25、自己打敗自己是最可悲的失敗，自己戰(zhàn)勝自己是最可貴的勝利。26、沒有熱忱，世間便無進步。27、失敗并不意味你浪費了時間和生命，失敗表明你有理由重新開始。28、青春如此華美，卻在煙火在散場。29、生命的道路上永遠沒有捷徑可言，只有腳踏實地走下去。30、只要還有明天，今天就永遠是起跑線。31、認真可以把事情做對，而用心卻可以做到完美。32、如果上帝沒有幫助你那他一定相信你可以。33、只要有信心，人永遠不會挫敗。34、珍惜今天

25、的美好就是為了讓明天的回憶更美好。35、只要你在路上，就不要放棄前進的勇氣，走走停停的生活會一直繼續(xù)。36、大起大落誰都有拍拍灰塵繼續(xù)走。37、孤獨并不可怕，每個人都是孤獨的，可怕的是害怕孤獨。38、寧可失敗在你喜歡的事情上，也不要成功在你所憎惡的事情上。39、我很平凡，但骨子里的我卻很勇敢。40、眼中閃爍的淚光，也將化作永不妥協(xié)的堅強。41、我不去想是否能夠成功，既然選了遠方，便只顧風雨兼程。42、寧可自己去原諒別人，莫等別人來原諒自己。43、踩著垃圾到達的高度和踩著金子到達的高度是一樣的。44、每天告訴自己一次：我真的很不錯。45、人生最大的挑戰(zhàn)沒過于戰(zhàn)勝自己！46、愚癡的人，一直想要別人

26、了解他。有智慧的人，卻努力的了解自己。47、現實的壓力壓的我們喘不過氣也壓的我們走向成功。48、心若有陽光，你便會看見這個世界有那么多美好值得期待和向往。49、相信自己，你能作繭自縛，就能破繭成蝶。50、不能強迫別人來愛自己，只能努力讓自己成為值得愛的人。51、不要拿過去的記憶，來折磨現在的自己。52、汗水是成功的潤滑劑。53、人必須有自信，這是成功的秘密。54、成功的秘密在于始終如一地忠于目標。55、只有一條路不能選擇那就是放棄。56、最后的措手不及是因為當初游刃有余的自己57、現實很近又很冷，夢想很遠卻很溫暖。58、沒有人能替你承受痛苦，也沒有人能搶走你的堅強。59、不要拿我跟任何人比，我不是誰的影子，更不是誰的替代品，我不知道年少輕狂，我只懂得勝者為。60、如果你看到面前的陰影，別怕，那是因為你的背后有陽光。61、寧可笑著流淚，絕不哭著后悔。62、覺得自己做得到和做不到，只在一念之間。63、跌倒，撞墻，一敗涂地，都不用害怕，年輕叫你勇敢。64、做最好的今天，回顧最好的昨天，迎接最美好的明天。65、每件事情都必須有一個期限，否則，大多數人都會有多少時間就花掉多少時間。66、當你被壓力壓得透不過氣來的時候，記住，碳正是因為壓力而變成閃耀的鉆石。67、現實會告訴你，不努力就會被生活給踩死。無需找什么借口，一無所有，就是拼的理由。68、人生道路，絕