化工生产过程经常会使用、产生一些气体,这些气体往往需要进行处理。
对于气体原料,通常需要净化干燥,通常情况下采用的方法是各类的塔器。
对于气体产品需要进行提纯除杂,分离吸收也是一种非常常见的措施,而分离吸收也通常采用塔器。
还有一部分化工生产废气,通常情况下,为了节约能耗,降低成本,通常采用塔器进行吸收净化。
通常情况下,采用塔器进行吸收与分离是初步措施,只能够将大部分的杂质和需要吸收的物质脱除,还需要后续步骤进一步处理。当然,对于气态原料,采用塔器是精制过程,是进一步处理过程。
吸收塔的原理是利用气体在液体中溶解度的不同来净化和分离气态污染物。
通常按吸收过程是否伴有化学反应将吸收分为 化学吸收 和 物理吸收 两大类,化学吸收比物理吸收更复杂。
吸收塔效率因素要点及分类如下:
1、吸收塔内的气体停留时间
气体在吸收塔内的停留时间受到气体速度大小以及塔直径和高度的影响。
降低气体速度可以显著的提升气体停留时间,提高吸收效率;
增大塔径、增加塔高也能够提高气体的停留时间,提高吸收效率。
2、吸收面积
吸收液膜(滴)的厚度(大小)影响到吸收面积的大小,采用填料形式的吸收塔具有较大面积的的吸收液膜。采用合适的喷头可以减小洗手液滴的直径,增大吸收面积。两种方式都可以提高吸收效率。
4、吸收液的流量
吸收液流量越大,形成的液膜越大,液滴越多,接触面积越大,气体与液体的接触面积增大可以有效的提升吸收效率。
5、吸收液的浓度
吸收液中溶质的浓度低,从而增加液体吸收气体的驱动力。为了保持吸收液中有足够的传质驱动力,通常情况是增加吸收液更换频率,从而产生较好的吸收效果。
但是大量的低浓度吸收液处理和应用也是难题,因此需要综合考虑从而确定最佳的吸收液更换浓度。
吸收液流量增大也可以降低吸收液吸收浓度,增大传质速率。
6、吸收液的类型
吸收液的类型是影响吸收塔效率最关键的因素。吸收液选择的几个条件:
溶解度尽可能的大;
工作温度下吸收液挥发性低;
工作温度下吸收液的粘度要低;
吸收液的稳定性要好,要求热稳定性好;
吸收液不容易起泡,起泡后比较容易消泡;
吸收液的沸点高,通常情况下高沸点吸收液也具有较低的挥发性。
7、吸收形式分类
一般吸收流程分为三种形式。
逆流形式
气液分别由两端逆向流入,接触吸收。逆流形式是实际应用中最多的,大多数工艺都采用逆流吸收塔。
并流形式
气液由同一端、按同一方向流动,相互接触吸收。在实际应用中较少。
错流形式
气体沿水平方向进入,吸收液自上而下喷淋,在吸收装置中呈交叉形式。
8、吸收塔的分类
填料塔
结构简单、制造容易;流体阻力较小,能量消耗低,操作弹性较大,运行可靠。
空塔气速一般为0.5~1.2m/s;压力损失500Pa/m
缺点:气速过快会形成液泛,填料更换费时费力,直径大时气液分布不均匀。
喷淋塔
结构简单,造价低,操作容易;可同时除尘、降温、吸收,压力损失小。
空塔气速一般为0.5~2.0m/s;压力损失100~200Pa
缺点:气液接触时间短,吸收效率低,喷嘴易堵塞,需设除雾器。
鼓泡塔
装置简单,造价低,易于防腐蚀;塔内存液多,吸收容量大;气液接触时间长,利于反应较慢的化学吸收。
空塔气速一般为<0.5m/s
缺点:气速较低,不适于处理大气量,压力损失大。 板式塔
结构较简单,空塔速度快,处理气量大;能够处理含尘气体,可以同时除尘、降温、吸收;大直径塔检修时方便。
空塔气速一般为1.0~3.0m/s;单板阻力300~600Pa
缺点:安装要求严格,操作弹性较小,易形成偏流和漏液。
文丘里
采用文丘里效应,气体与液体快速混合接触吸收。设备结构简单,设备小,占空间少,气速快,处理气量大,气液接触好,传质较易,可同时除尘、降温、吸收。
喉口气速:30~100m/s;压力损失800~9000Pa
缺点:接触时间短,对于难溶气体或慢反应吸收效率低,压力损失大。
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