噴淋塔在廢氣處理系統(tǒng)中應(yīng)用

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1、噴淋塔在廢氣處理系統(tǒng)中應(yīng)用　　摘要隨著國(guó)內(nèi)化工行業(yè)建設(shè)規(guī)模的日益增加，國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)對(duì)排放至大氣的廢氣指標(biāo)提出了更高的要求。采用噴淋塔化學(xué)吸收工業(yè)排放氣中的有毒、有害成分的環(huán)保新技術(shù)得到了推廣和應(yīng)用。本文總結(jié)了噴淋塔的吸收原理，并結(jié)合工程實(shí)踐，確定了噴淋塔本體設(shè)計(jì)的具體方法及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題。關(guān)鍵詞廢氣吸收噴淋塔設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：U491.9+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：環(huán)境保護(hù)是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策。工業(yè)煙囪排出的廢氣中含有大量有毒、有害氣體，如果直接將這些廢氣排至大氣將會(huì)使空氣的質(zhì)量日益惡化。為此，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部門加大了對(duì)環(huán)境的整治力度，制定了更加嚴(yán)格的

2、大氣環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。噴淋吸收塔適用于廢氣中被吸收組分濃度低，易于與吸收劑反應(yīng)的體系，具有吸收效果好，阻力小，不易結(jié)垢堵塞，設(shè)備投資少等優(yōu)點(diǎn)。1.噴淋塔吸收原理1.1吸收過程的氣液平衡7吸收凈化氣態(tài)污染物的主體設(shè)備是吸收裝置，包括各種類型的吸收塔、文丘里洗滌器、鼓泡反應(yīng)器等。在吸收裝置中，含有可被吸收的污染物A的混合氣體與吸收劑S逆流(或順流)接觸，完成吸收過程，被凈化了的氣體(不被溶解的組分B和剩余的A)和吸收液(含有A和S)，分別排出裝置之外作進(jìn)一步的處理。氣態(tài)污染物的凈化效率，與吸收裝置的結(jié)構(gòu)、性能和吸收過程中的氣液平衡有相當(dāng)大的關(guān)系。吸收過程進(jìn)行的方向與

3、極限取決于溶質(zhì)在氣液兩相中的平衡關(guān)系。對(duì)于任何氣體，在一定條件下，在某種溶劑中溶解達(dá)到平衡時(shí)，其在氣相中的分壓是一定的，稱之為平衡分壓，用p*表示。在吸收過程中，當(dāng)氣相中溶質(zhì)的實(shí)際分壓p高于其與液相成平衡的溶質(zhì)分壓時(shí)，即p>p*時(shí)，溶質(zhì)便由氣相向液相轉(zhuǎn)移，于是發(fā)生了吸收過程。1.2吸收過程的機(jī)理吸收過程是一個(gè)相際傳質(zhì)過程。關(guān)于吸收的相際傳質(zhì)機(jī)理，主要有雙膜理論、薄膜理論、溶質(zhì)滲透理論、表面更新理論、界面動(dòng)力狀態(tài)理論等，這些理論對(duì)于相際傳質(zhì)過程中的界面狀況及流體力學(xué)因素的影響等方面的研究和描述各有千秋。不同類型的吸收塔分別采用不同的傳質(zhì)機(jī)理作為自己的理論模

4、型。但是，目前尚不能據(jù)此進(jìn)行傳質(zhì)設(shè)備的計(jì)算或解決其它實(shí)際問題。1.3伴有化學(xué)反應(yīng)的吸收過程在吸收操作中，伴有顯著化學(xué)反應(yīng)的吸收過程稱為化學(xué)吸收。例如，用NaOH、Na2C03、或NH3OH等的水溶液吸收CO2、S02或H2S等，均屬化學(xué)吸收。72.噴淋塔的本體設(shè)計(jì)吸收塔是廢氣吸收的核心裝置。相對(duì)于其他類型吸收塔，如填料塔、噴射鼓泡塔，噴淋塔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、阻力小、投資小等優(yōu)點(diǎn)。在吸收過程中，廢氣從吸收塔下部進(jìn)入，在噴淋區(qū)與霧化噴淋的循環(huán)吸收劑逆流接觸并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，廢氣中的有毒、有害廢氣被吸收，同時(shí)廢氣中的粉塵也可以被去除。洗滌以后的廢氣經(jīng)噴淋層上方的除霧

5、器除去霧滴后從吸收塔頂部排出，并經(jīng)煙囪放空。吸收劑可采用循環(huán)利用的方法，有助于節(jié)約利用資源。由于吸收塔內(nèi)氣液流動(dòng)傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性，目前實(shí)際的工程設(shè)計(jì)主要靠經(jīng)驗(yàn)。2.1塔徑的確定吸收塔的塔徑主要由運(yùn)行工況下塔內(nèi)的實(shí)際廢氣流量和塔內(nèi)氣速確定。由工藝流程確定進(jìn)入吸收塔的廢氣量。實(shí)際運(yùn)行工況下塔內(nèi)廢氣的體積流量發(fā)生了變化，這是由于：廢氣在進(jìn)入塔后在大量噴淋液的作用下迅速降溫，放熱使一部分水分蒸發(fā)，使廢氣中的水蒸氣在操作溫度下達(dá)到飽和，從而廢氣的體積流量增加了。7研究及實(shí)踐表明，逆流噴淋空塔中的合適氣速范圍為2.6m/s~3.4m/s，典型值為3m/s。氣速

6、增加，一方面使得氣液兩相界面湍動(dòng)加強(qiáng)，氣膜厚度減薄，傳質(zhì)速率常數(shù)增加，而且可以減緩液滴下降的速度，使體積有效傳質(zhì)面積增加，因而可以使塔高降低。2.2吸收區(qū)高度的確定工程設(shè)計(jì)中吸收區(qū)高度一般指廢氣進(jìn)口水平中心線到噴淋層中心線的距離。根據(jù)廢氣在塔內(nèi)的停留時(shí)間和空塔氣速，可以確定噴淋塔的主體高度。對(duì)于化學(xué)吸收，一般情況下，廢氣在塔內(nèi)停留2S~5S即可達(dá)到預(yù)期的吸收效果。設(shè)計(jì)時(shí)還要綜合考慮液氣比、噴霧狀況、氣速、塔結(jié)構(gòu)等因素的影響。為了使設(shè)計(jì)更加精確、完善，李蔭堂，王雙等對(duì)流動(dòng)、傳質(zhì)理論進(jìn)行了深入研究。他們從兩個(gè)角度給出了容積吸收率的定義，并據(jù)此作為噴淋塔吸收區(qū)

7、高度設(shè)計(jì)的依據(jù)。在排放標(biāo)準(zhǔn)給定的情況下，若吸收任務(wù)給定，則容積吸收率與吸收區(qū)高度成反向變化。確定了容積吸收率（單位時(shí)間、單位吸收容積內(nèi)溶質(zhì)的吸收量），即可確定吸收區(qū)的高度。郭毅，李蔭堂等指出吸收區(qū)高度等于傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù)的乘積。2.3噴淋管和噴嘴的設(shè)置噴淋的作用是造成盡可能大的氣液傳質(zhì)界面。為了使噴淋液沿整個(gè)吸收塔截面均勻分布，一般設(shè)置2~6層噴淋管，層間距0.8~2m。噴淋層由一根或幾根主管和布滿塔內(nèi)的支管組成，支管上均勻布置噴嘴。各層噴淋管交錯(cuò)布置。根據(jù)需要可以選擇不同型式的噴淋管。7噴嘴的選型和合理、優(yōu)化布置是達(dá)到良好吸收效果的保證。目前，

8、噴淋噴嘴可選用實(shí)心或空心錐形或螺旋型噴嘴。噴嘴的選取主要在于其霧化性能，而霧化性