火电厂除尘脱硫设施运行与维护-喷淋式吸收塔的运行与维护（工业废气处理技术）

8.4吸收设备在气体净化中，吸收装置一般有三种：填料塔板式塔湍球塔酸雾吸收塔填料塔填料塔塔内填料的作用：

提供足够大的传质面积，使气液两相充分接触，同时又不能造成过大的阻力。填料是填料塔的核心，直接关系到操作性能的好坏。优点：结构简单，气液接触好，压力损失小。缺点：当废气中含有悬浮物时，易堵塞，检修费用较高。8.4吸收设备8.4吸收设备填料的基本要求：1、较大的比表面积，良好的湿润性能；2、较大的空隙率，较小的阻力，较宽的操作范围；3、足够的机械强度，重量轻，耐腐蚀；4、成本低廉，来源广泛。个体填料：拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩形环、鞍环等。组合填料：波纹环、整砌环等。散堆填料聚丙烯阶梯环拉西环塑料鲍尔环金属鲍尔环个体填料8.4吸收设备规整填料陶瓷波纹填料斜管蜂窝填料整砌填料斜管填料组合填料8.4吸收设备立体弹性填料分子筛特别填料8.4吸收设备塔壁效应、“干填料现象”1、液体喷淋密度在10m3/cm2以上，要求尽量喷淋均匀；2、塔径/填料尺寸之比大于8；3、分段时，每段高度在3～5米以下，或根据手册推荐来选择（填料不同）；4、填料塔空塔气速范围：0.3～1.5m/s；5、压力损失范围：0.15～0.60kPa/m；6、液气比范围：0.5～2.0kg/kg。8.4吸收设备8.4吸收设备湍球塔湿流体填料废气吸收液净气污水填料小球的基本要求：质轻，耐磨损，耐高温。（聚乙烯、聚丙烯或发泡聚苯乙烯等塑料制成）优点：气流速度高，处理能力大，不易堵塞；缺点：小球寿命短，需经常更换，操作费用较大。板式塔废气筛板：开孔率：6%～25%空塔气速：1.0～2.5m/s气体通过筛板气速：4.5～12.8m/s液体流量：1.5～3.8m3/(m2.h)压力损失：每块板0.8～2.0kPa优点：处理能力大，压降小，造价低；缺点：操作条件要求高，负荷范围窄，小孔易堵塞。吸收液净气污水8.4吸收设备塔型选择原则：物料系统易起泡沫，宜用填料塔；有悬浮物残渣的物料或易结垢的物料，易用板式塔中大孔径筛板塔，泡罩塔；高粘性物料，易用填料塔；腐蚀性物料，易用板式塔中的结构简单的无溢流筛板塔；对于处理过程是放热的，宜用板式塔。1、根据物性：8.4吸收设备8.4吸收设备吸收剂选择原则：1、对污染物具有良好的选择性吸收能力；2、在吸收污染物后形成的富液应成为副产品或无污染液体，或更易处理和再利用的物质；3、吸收剂的蒸汽压要低，不起泡，热化学稳定性好，粘度低，腐蚀性小；4、价廉易得。8.4吸收设备吸收工艺配置1、烟气除尘；（预洗涤装置－洗涤塔、文丘里洗涤器）2、烟气预冷却；（换热器降温、烟道直接增湿降温、预洗涤器除尘增湿降温）3、解决结垢和堵塞问题；（严格除尘、控制水分的蒸发量、控制PH值、控制液相中易于结晶的组分不要过饱和等；流动床洗涤器；材料选择）4、除雾；（10～60nm；水分及气态污染物盐液滴）5、气体再加热。（温度过低－“白烟”，烟气抬升不够；循环或尾部燃烧炉）吸收法净化气体污染物8.2吸收塔的计算8.3化学吸收8.5吸收气体污染物的工艺配置内容简介内容提要内容简介8.6吸收法烟气脱硫的应用8.1吸收法基本原理8.4吸收设备本章学习目标了解吸收法净化烟气的设备熟悉吸收法净化烟气的基本工艺熟悉化学吸收法净化烟气的控制要素掌握吸收法净化烟气的原理掌握吸收塔法净化烟气的设计方法内容简介内容简介8.1吸收法基本原理8.1.1吸收法概述吸收法的定义：用液体处理气态污染物，使气态物质以扩散的方式通过气液两相界面而溶于液体的过程。吸收法的相关概念：所用溶液叫吸收剂

被溶解的组分称为吸收质、溶质不能溶解的组分称为惰性气体吸收法的优缺点优点：效率高、设备简单、一次投资费用相对较低缺点：需要对吸收后的液体进行处理、设备易受腐蚀吸收法的相关应用分离、净化气体混合物最重要的方法之一广泛应用于净化SO2、NOX、HF、HCl等废气8.1吸收法基本原理吸收法的类别物理吸收：利用气体混合物在所选择的溶剂中溶解度的差异而使其分离的吸收过程吸收过程不发生化学反应，吸收质溶于吸收剂吸收所能达到的限度取决于吸收条件下的气液平衡关系，即气体在液体中的平衡浓度吸收速率取决于气体从气相进入液相的扩散速度化学吸收：伴有显著化学反应的吸收过程。该法使吸收过程推动力增大，阻力减少，吸收效率提高，可处理低浓度气态污染物吸收限度取决于气液平衡和气体与液相反应的平衡吸收速率取决于气体从气相进入液相的扩散速度和气体同液相的化学反应速度化学吸收的第一步是物理吸收针对实际工程问题常具有废气量大、污染物浓度低、气体成分复杂和排放标准要求高等特点，大多采用化学吸收法。8.1吸收法基本原理8.1.2气液平衡-亨利定律气体在液体中的溶解度在一定温度和压强条件下，气体和溶液接触一段时间后，达到平衡，此时吸收速度和解析速度相等，此时气体在在溶液面上的分压Pe与该气体在溶液中的浓度C存在一定函数关系吸收剂吸收质吸收解吸达到平衡时，气体分压和浓度C之间的关系曲线，称为溶解度曲线8.1吸收法基本原理亨利定律表达式在较低的压力和浓度范围内，溶质在液面上的分压和溶质在溶液中的摩尔分数之间呈线性关系H=亨利系数X=溶质在溶液中的摩尔分数对于不同的气体，为了达到相同溶解度，需要的分压不同，越难溶解的气体需要的分压越大，斜率H越大亨利定律三种表达式当溶液的组成改为单位体积溶液中含有溶质的摩尔数C表示时，则亨利定律表示为h=溶解度系数溶液的组成用摩尔分数x表示，溶质在液体表面的分压也换成摩尔分数ye表示，则亨利定律表示为m=相平衡常数8.1吸收法基本原理用X表示溶液中溶质和吸收剂的摩尔比，用Y表示气体中溶质与惰性气体的摩尔比，则8.1吸收法基本原理8.1吸收法基本原理平衡方程式在吸收操作上的应用判断传质方向

对于混合气体中某组分的摩尔分数为y，而在溶液中该组分的摩尔分数为x1,当两者混合时，首先确定该温度和压强条件下的m值，由求出与x1相平衡的y1，即y1=mx1 1)当y>y1时，则该组分由气相传递到液相（吸收） 2)当y<y1时，则该组分由液相传递到气相（解吸）8.1吸收法基本原理确定经过吸收后废气和溶液的极限浓度经过吸收后，废气中溶质浓度减小，但存在极限值，废弃浓度不会低于该极限值经过吸收后，溶液中溶质浓度增加，但不会高于极限值8.1.3化学吸收平衡定义：气态污染物的总净化量由液相物理吸收量和化学反应消耗量两部分组成:其中[A]物理平衡可采用前面介绍的亨利定律近似计算，而[A]化学消耗可根据化学平衡进行计算。由于吸收组分既遵从相平衡关系又遵从化学平衡的关系，式中[A]就是[A]物理平衡，在已知化学平衡常数K及反应前后反应物B的浓度变化的情况下可求出生成物M、N的浓度，再由化学反应式可求出[A]化学消耗及[A]净化。8.1吸收法基本原理8.1.4吸收过程-双膜理论定义：吸收过程是溶质从气流当中传递到液体当中，是气液两相之间的物质传递，称为对流传质双膜理论可以揭示对流传质过程8.1吸收法基本原理双膜理论模型相关理论双膜理论（滞留膜理论）溶质渗透理论表面更新新理论8.1吸收法基本原理双膜理论的假设条件气液两相接触面附近分别存在着不发生对流作用的气膜和液膜，溶质必须以分子扩散的方式连续通过这两个薄膜膜的厚度与气液相流速有关，流速越大，膜越薄界面上气液两相呈平衡状态，两相界面上无扩散阻力两相主体中溶质的分压/浓度均匀不变，仅在气液薄膜中浓度发生变化8.1吸收法基本原理传质过程被吸收组分从气相主体通过气膜边界向气膜移动；被吸收组分从气膜向相界面移动；被吸收组分在相界面处溶入液相；溶入液相的被吸收组分从气液相界面向液膜移动；溶入液相的被吸收组分从液膜向液相主体移动。双膜理论模型再继续传质的条件---平衡的破坏：1）气相中可溶组分分压的增加2）液相中该组分浓度的降低传质的推动力是可溶气体在气相主体和气膜中的分压差p-pi和可溶气体在液膜和液相主体中的浓度差Ci-C传质的阻力来自双膜，膜越厚，阻力越大。膜的厚度与气液相流速有关8.1吸收法基本原理8.1.5吸收速率方程吸收速率方程的推导气膜中的扩散速率液膜中的扩散速率NA-----单位面积上的扩散速率kG,kL---组分在气膜和液膜中的传质分系数CCi---

液相主体及液面上的组分浓度kmol/m3DGDL---组分在气相和液相中的扩散系数m2/sZFZL----气膜和液膜的厚度R----通用气体常数T----热力学温度P总

----混合气体总压pBm----惰性气体在气膜中的分压DL还与溶质的浓度相关8.1吸收法基本原理假设气液界面上无扩散阻力，则溶质在气膜中的扩散速率和在液膜中的扩散速率相等由气体吸收服从亨利定律，可得Pe---与液相主体中组分浓度C成平衡的组分在气相主体中分压Ce---与气相主体的的组分分压p成平衡的溶液浓度作用是消去Pi、Ci，这样就不用纠结界面上的气体压力和液体浓度状况8.1吸收法基本原理两个吸收速率方程表达式吸收传质速率方程一般表达式：传质速率=传质推动力×传质系数或传质速率=传质推动力/传质阻力，显然：传质系数=1/传质阻力KG---以气相分压差表示的气相传质总系数KL---以液相浓度差表示的液相传质总系数影响吸收速率的因素由传质速率方程，可知在t时间内，通过界面F的溶质的量G可表示为影响因素：总传质系数K越大越好，温度低，K值大；流速高，膜薄，K值大传质界面F越大越好，与液滴直径有关接触时间t越长越好，取决于吸收塔尺寸和气流速度传质推动力越大越好，气体中可吸收组分的分压越大，推动力越大；吸收液中组分的浓度越低，推动力越大8.1吸收法基本原理8.1吸收法基本原理以摩尔分数表示吸收速率方程当气液两相的组成都用摩尔分数来表示时，以x表示液相中溶质的摩尔分数，y表示气相中溶质的摩尔分数，则吸收速率方程变为：式中：ky,kx---溶质在气膜和液膜中的传质分系数Ky---以摩尔分数差表示的气相传质总系数Kx---以摩尔分数差表示的液相传质总系数8.1吸收法基本原理吸收控制步骤因为传质阻力为传质系数的倒数其中：1/Ky为总阻力；1/ky为在气相中的传质阻力；1/kx为在液相中的传质阻力。同理，针对液相的，同样如此。显然：在总阻力中，每一项的阻力所占的分数，不仅取决于kx和ky值，而且还取决于相平衡常数平均值m。8.1吸收法基本原理现分三种情况进行讨论吸收控制步骤：对于易溶气体组分溶质在吸收剂中的溶解度很大，从而m很小，m/kx可以忽略。所以1/Ky≈1/ky，即有属于气膜传质过程控制对于难溶气体组分m很大，有可忽略，则有

属于液膜传质过程控制。对于中等溶解度的气体组分

m值适中时，气液两相传质阻力都不可忽略，受气液膜传质过程控制。8.2吸收塔的计算8.2.1吸收过程的物料平衡逆流吸收塔内气、液流率和组成的变化G、L—分别表示单位时间通过塔任一截面单位面积的混合气体和吸收液的流量，Kmol/(m2·s)；Y、Y1、Y2—分别表示在塔的任意截面、塔底和塔顶的气相组成，（Kmol吸收质/Kmol惰性气体）；X、X1、X2—分别表示在塔的任意截面、塔底和塔顶的液相组成，（Kmol吸收质/Kmol吸收剂）。x、y—分别表示任一截面上吸收液和混合气体中溶质的摩尔分数8.2吸收塔的计算对全塔进行物料衡算就任意截面与塔顶间进行物料衡算有：或

此式即为吸收操作线方程式。吸收操作线斜率L/G称为吸收操作的液气比,物理含义为处理单位惰性气体所消耗的纯吸收剂的量8.2吸收塔的计算吸收操作线和推动力图示8.2吸收塔的计算操作线方程式的作用

说明塔内气液浓度变化情况，更重要的是通过气液情况与平衡关系的对比，确定吸收推动力,进行吸收速率计算,并可确定吸收剂的最小用量,计算出吸收剂的操作用量。操作线与平衡线间的关系，要掌握以下三个方面：(1)在Y—X图上，吸收操作线必须处于平衡线之上；(2)操作线与平衡线之间的距离反映了吸收推动力的大小

操作线上任一点代表某截面上气、液组成（Y,X），该点到平衡线的垂直距离（Y-Y*）和水平距离（X*-X）分别代表该截面上的吸收推动力。(3)平衡线与操作线不能相交或相切8.2.2最小（最佳）气液比的确定在吸收塔设计中要处理的废气流量、进出塔气体溶质浓度（即G、Y1、Y2）均由设计任务而定吸收剂的种类和进塔浓度X2由设计者决定只有吸收剂用量L及出塔溶液中吸收质浓度X1是待计算的。根据物料衡算，L与X1之中只有一个是独立的未知量，通常在计算中先确定L值，则X1便随之而定了。由于G属已知条件，因而可通过确定操作线斜率L/G（液气比）来确定L。8.2吸收塔的计算8.2吸收塔的计算由Y=Y1作水平线与平衡线相交，交点的横坐标即为X1*，由全塔的物料平衡计算可得：8.2吸收塔的计算E.G.

一逆流操作的填料塔中，用清水吸收混合气中的氨。混合气流率为300Kmol/m2·h，某氨含量y1=5%，出塔净化器含量y2=0.1%(均为摩尔分率)。操作条件下气液平衡关系服从亨利定律，y=1.2x，实际液气比为最小液气比的2倍,试计算清水用量和出塔氨水浓度x1。解：属于低浓度气体吸收,且气液平衡关系服从亨利定律,则最小液气比：清水用量：出塔氨水浓度：实际设计中气液比的确定必须满足下列三个原则：操作液气比必须大于最小液气比；就填料塔而言操作液体的喷淋密度（即每平方米的塔截面上每小时的喷淋量，m3/m2·h）应大于为充分润湿填料所必需的最小喷淋密度，一般为3-4m3/m2·h，此时设备的阻力较小。操作气液比的选定应尽可能从设备投资和操作费用两方面权衡考虑，以达到最经济的要求。这是因为：设备投资和操作费用间矛盾。①L↑，L/G↑，(Y-Y*)（或（X*-X））↑,有利于吸收的操作，设备的尺寸和投资↓；②L↑，动力消耗↑，X1↓，对需回收吸收剂的操作来说，增加了溶液再生的困难，操作费用↑。首先要求Lmin，然后确定吸收剂操作用量L，在选用一个合适的L/G，根据实际经验，取：L=(1.1-2.0)Lmin。8.2吸收塔的计算8.2吸收塔的计算8.2.3填料塔塔径和阻力的计算泛点：在给液量保持不变，在逆流情况下，气体的流速达到一定值时，此时液体停止下降，且随同上逸的气体被吹出塔外，此时气体的流速称为“泛点”液泛气速：是填料塔正常操作气速的上限。当空气气速超过液泛气速时,填料塔持液量迅速增加,压降急剧上升，气体夹带液沫严重，填料塔的正常操作被破坏。影响压降和液泛气速的因素主要有填料的特性、气体和液体的流量及物理性质等。8.2吸收塔的计算填料塔泛点和压降的通用关联图8.2吸收塔的计算填料塔塔径的计算D取决于处理的气体量Q和适宜的空塔气速u0，即：

D—塔径,m；Q—处理气量,m3/s；u0—空塔气速,m/sQ一定时，若u0↘，D↗，则动力消耗少，但设备投资高；若u0↗，D↘，则动力消耗大，但设备投资少。

u0取值，根据生产经验：①由ut确定，u0=0.5-0.80ut，其中ut为液泛速率。②有关手册中查得。需注意：由上式算出的塔径应进行圆整，8.2吸收塔的计算填料层高度的计算现讨论有化学反应的气液逆流接触型吸收塔的计算，吸收塔内的浓度变化G,Y1L,X1dhY+dYYXX+dXG,Y2L,X2h吸收塔内浓度变化8.2吸收塔的计算h=HOG·NOGh=HOL·NOLHOG查表9-2NOG如何求解？？？（1）对数平均推动力法NOG=Y1--Y2(△Y)lmh=G(Y1--Y2)KYa(Y-Ye)lmh=L(X1--X2)KXa(Xe-X)lm同理（2）吸收因数法8.2吸收塔的计算8.3化学吸收8.3.1概述化学吸收的五个步骤溶质A从气流主体通过气膜到达界面的扩散溶质A在液膜中的扩散；溶剂中组分B液膜中的扩散；组分A和B在反应区的化学反应；反应产物从反应区到液相主体的扩散。控制步骤控制

动力学控制

扩散控制

液膜控制

气膜控制

8.3化学吸收8.3.2化学反应对吸收的影响溶质进入溶剂后因化学反应而消耗，单位体积溶剂能容纳的溶质量增多，表现在平衡关系上为溶液的平衡分压降低，从而使吸收推动力增加。如果反应进行的很快，使气体刚进入气液相界面就被消耗殆尽，则溶质在液膜中的扩散阻力大大降低，甚至为零，导致总吸收系数增大，吸收速率提高。填料表面有一部分液体停滞不动或流动很慢，在物理吸收中这部分液体往往被溶质饱和不能再进行吸收，但在化学吸收中，则要吸收多得多的溶质才能达到饱和。8.3化学吸收两分子反应中相界面附近液相内A与B的浓度分布伴有化学反应的吸收速率1、气膜传质仍可按与物理吸收的模式计算；2、在气液相界面上，组分A仍处于平衡状态，可用亨利定律来描述；3、在液膜中，组分A的吸收不同于物理吸收，它一面进行物理扩散，一面进行化学反应，若在液膜中未反应完，还要进一步转移到液相主体中继续进行。伴有化学反应，组分A浓度降低加快，吸收速率大大提高。8.3化学吸收8.3化学吸收伴有化学反应的吸收速率的表达方式：物理吸收速率：化学吸收速率：8.3化学吸收极快速不可逆反应－－－－①A>B气相主体气膜液相主体液膜相界面反应面P/C8.3化学吸收极快速不可逆反应－－－－②A=B气相主体气膜液相主体液膜相界面反应面P/C8.3化学吸收极快速不可逆反应－－－－③A<B气相主体气膜液相主体液膜相界面反应面P/C8.5.1吸收剂选择对污染物具有良好的选择性吸收能力:要求对SO2具有较高的吸收能力，以提高吸收速率，减少吸收剂的用量，减少设备体积和降低能耗选择性能好:要求对SO2具有良好的选择性能，对其他组分不吸收或吸收能力很低，确保对SO2具有较高的吸收能力。挥发性低，无毒，不易燃烧，化学稳定性好，凝固点低，不发泡，易再生，粘度小，比热小。不腐蚀或腐蚀小，以减少设备投资及维护费用。来源丰富，容易得到，价格便宜。便于处理及操作，不易产生二次污染。8.5吸收气体污染物的工艺配置吸收剂选择原则：常见气态污染物与适宜的吸收剂污染物适宜的吸收剂污染物适宜的吸收剂氯化氢水、氢氧化钙氨水、硫酸、硝酸氟化氢水、碳酸钠苯酚氢氧化钠二氧化硫氢氧化钠、亚硫酸钠、氢氧化钙有机酸氢氧化钠硫化氢二乙醇胺、氨水、碳酸钠硫醇次氯酸钠氯气氢氧化钠、亚硫酸钠8.5吸收气体污染物的工艺配置8.5吸收气体污染物的工艺配置8.5.2吸收工艺配置烟气除尘（预洗涤装置－洗涤塔、文丘里洗涤器）烟气预冷却（换热器降温、烟道直接增湿降温、预洗涤器除尘增湿降温）解决结垢和堵塞问题（严格除尘、控制水分的蒸发量、控制PH值、控制液相中易于结晶的组分不要过饱和等；流动床洗涤器；材料选择）除雾（10-60nm；水分及气态污染物盐液滴）气体再加热（温度过低－“白烟”，烟气抬升不够；循环或尾部燃烧炉）8.5吸收气体污染物的工艺配置除尘有时采取在吸收塔前增设预洗涤塔，采取将吸收置于预洗涤塔之上，两塔合为一体，下段为预洗段，上段为吸收段；有时采用文丘里类型的洗涤器，既除尘，又吸收气态污染物。烟气的预冷却冷却烟气的方法有：直接增湿冷却，即采用水直接喷入烟气管道中增湿降温用预洗涤塔(或预洗涤段)除尘增湿降温烟温过高，不利于吸收操作过程；烟温过低，将带来热交换器面积、冷却负荷太大等问题。一般只将高温烟气冷却到333K左右较为适宜。8.5吸收气体污染物的工艺配置结垢和堵塞弄清结垢的机理、影响结垢和造成堵塞的因素，然后有针对性地从工艺设计、设备结构、操作控制等方面着手解决。工艺操作上，控制溶液或料浆中水分的蒸发量，控制溶液pH，控制溶液中易于结晶物质不要过饱和，严格除尘，控制进入吸收系统的尘量。设备结构上设计或选择不易结垢和堵塞的吸收器。8.5吸收气体污染物的工艺配置除雾在吸收塔内易存在生成“雾”的问题，雾不仅是水分，它还是一种溶有气态污染物的盐溶液。任何漏到烟囱部分的雾，实际上就是把污染物排入到大气，雾气中所含液滴的直径主要在10-60μm之间，一般小于10μm的液滴不会产生，因而工艺上要对吸收设备提出除雾的要求。8.5吸收气体污染物的工艺配置气体再加热在处理高温烟气的湿式净化中，烟气在洗涤中被冷却增湿，如果排入大气后，在一定的气象条件下，将发生“白烟”。白烟没有充分稀释之前如果回到地面，容易出现较高浓度的污染。防止白烟发生的措施：吸收净化后的烟气与一部分未净化的高温烟气混合，以降低混合气的湿度和升高混合气的温度。设置尾部燃烧炉，在炉内燃烧天然气或重油，产生1273-1373K的高温燃烧气，再与净化气混合。部分吸收过程的膜控制情况气膜控制液膜控制气、液膜控制1.水或氨水吸收氨2.浓硫酸吸收三氧化硫3.水或稀盐酸吸收氯化氢4.酸吸收5%氨5.碱或氨水吸收二氧化硫6.氢氧化钠溶液吸收硫化氢7.液体的蒸发或冷凝1.水或弱碱吸收二氧化碳2.水吸收氧气

3.水吸收氯气1.水吸收二氧化碳2.水吸收丙酮3.浓硫酸吸收二氧化氮4.碱吸收硫化氢8.5吸收气体污染物的工艺配置8.6吸收净化法的应用8.6.1概述中国酸雨趋势不容乐观根据世界卫生组织对60个国家10-15年的监测发现，全球污染最严重的10个城市中我国就占了8个，我国城市大气中二氧化硫和总悬浮微粒的浓度是世界上最高的。大气环境符合国家一级标准的不到1%，62%的城市大气中二氧化硫年日平均浓度超过了3级标准（100mg/m3）。全国酸雨面积已占国土资源的30%，每年因酸雨和二氧化硫污染造成的损失高达1100亿元。8.6吸收净化法的应用1997年下半年，世界银行环境经济专家的一份报告指出：中国环境污染的规模居世界首位，大城市的环境污染状况在目前是世界上最严重的，全球大气污染最严重的20个城市中有10个在中国。大气中的二氧化硫和氮氧化物与降水溶合成酸雨，现在中国是仅次于欧洲和北美的第三大酸雨区。大气污染严重破坏生态环境和严重危害人体呼吸系统，危害心血管健康，加大癌症发病率，甚至影响人类基因造成遗传疾病。我国政府对二氧化硫和酸雨污染的控制及管理措施1990年12月，国务院环委会第19次会议通过了《关于控制酸雨发展的意见》1992年国务院批准在贵州、长沙等九大城市开展征收工业烧煤二氧化硫排污费和酸雨结合防治试点工作1995年8月，全国人大常委会通过了新修订的《中华人民共和国大气污染防治法》，规定在全国划定酸雨控制区和二氧化硫控制区，并在“两控区”内强化对二氧化硫和酸雨的污染控制1998年1月，国务院正式批准《酸雨控制区和二氧化硫控制区划分方案》。为了实现两控区的控制目标，国务院文件还具体规定：新建、改造烧煤含硫量大于1%的电厂，必须建设脱硫的设施。现有烧煤含硫量大于1%的电厂，要在2010年前分期分批建成脱硫设施或采取其他相应结果的减排SO2的措施。8.6吸收净化法的应用8.6吸收净化法的应用8.6.2吸收法在烟气脱硫中的应用石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫最早实现工业化应用目前实用业绩最多的单项技术优点：技术成熟、运行状况稳定、原材料石灰石分布极广、成本低廉在世界上应用烟气脱硫装置最多的美、德、日三国中，石灰石/石灰-石膏法装置分别占80%、90%、75%以上。反应原理吸收氧化8.6吸收净化法的应用石灰（石灰石）-石膏法的工艺流程烟气在冷却塔内用水洗涤降低温度并增湿，同时除去大部分的烟尘。冷却后的烟气进入两级串联的吸收塔用石灰浆液洗涤脱硫，然后经过除沫、升温由烟囱排放。吸收后的含亚硫酸钙和硫酸钙的混合浆液经过氧化，得到的石膏浆料经离心过滤和洗涤得成品石膏。8.6吸收净化法的应用石灰石-石膏法烟气脱硫工艺流程简图

1-锅炉；2-电除尘器；3-待净化烟气；4-净化烟气；5-气-气换热器；6-吸收塔；7-持液槽；8-除雾器；9-氧化用空气；10-工艺过程用水；11-粉状石灰石；12-工艺过程用水；13-粉状石灰石贮仓；14-石灰石中和剂贮箱；15-水力漩流分离器；16-皮带过滤机；17-中间贮箱；18-溢流贮箱；19-维修用塔槽贮箱；20-石膏贮仓；21-溢流废水；22-石膏8.6吸收净化法的应用石灰石-石膏烟气脱硫系统系统组成：石灰石制备系统、吸收塔、烟气再热系统、脱硫风机、石膏脱水装置、石膏贮存装置、废水处理系统

吸收剂：石灰石储藏量丰富，便宜，是最常用的吸收剂。一般要求石灰石粉90％通过325目筛(44μm)或250目筛(63μm)，并且CaCO3含量大于90％。吸收塔：系统的核心装置，要求气液接触面积大，气体的吸收反应良好，压力损失小，并且适用于大容量烟气处理。烟气再加热：烟气经过湿法FGD系统洗涤后，温度降至50～60℃，已低于露点，为了增加烟囱排出烟气的扩散能力，减少可见烟团的出现，许多国家规定了烟囱出口的最低排烟温度。8.6吸收净化法的应用8.6吸收净化法的应用烟气脱硫吸收塔类型

（a）喷雾塔；（b）填料塔；（c）气泡喷射反应器；（d）双回路塔喷淋塔填料塔湿法烟气脱硫8.6吸收净化法的应用8.6吸收净化法的应用海水烟气脱硫工艺利用海水的天然碱度来脱除烟气中SO2的一种湿法烟气脱硫法。该技术基本不产生废弃物，具有技术成熟、工艺简单、系统运行可靠、脱硫效率高和投资运行费用低等特点。烟气中的SO2与海水接触主要发生以下反应：H+与海水中的碳酸盐发生以下反应：8.6吸收净化法的应用Flakt-Hydro海水脱硫工艺流程示意图

1-烟囱；2-BUF风机；3-吸收塔；4-泵；

5-氧化空气吹入装置6-氧化反应槽；7-中和反应槽主要由烟气系统、供排海水系统、海水恢复系统等组成。8.6吸收净化法的应用从锅炉排出的烟气经除尘器除尘后，通过GGH冷却降温，以提高吸收塔内的SO2吸收效率，并防止塔的内体受到热破坏，塔的内体最大限度地采用较便宜的防腐材料和轻质填料。冷却后的烟气从塔底送入吸收塔，在吸收塔中与由塔顶均匀喷洒的纯海水(利用电厂循环冷却水)逆向充分接触混合，海水将烟气中SO2吸收生成亚硫酸根离子。净化后的烟气，通过GGH升温后，经高烟囱排入大气8.6吸收净化法的应用吸收SO2后的海水进入曝气池，在曝气池注入大量的海水和空气．将SO2氧化成硫酸根离子，至其水质恢复后又流入大海。经脱硫而流回海洋的海水，其硫酸盐成分只稍微提高，当离开排放口一定距离后，这种浓度的差异就会消失。氨法烟气脱硫氨是一种良好的碱性吸收剂，其碱性强于钙基吸收剂。用氨吸收烟气中的SO2是气液或气气相反应，反应速率快，吸收剂利用率高，吸收设备体积可大大减小。另外，其脱硫副产品硫酸铵在某些地区可作为农用肥料。该法脱硫效率高，对烟气条件变化适应性强，整个系统不产生废水或废渣，能耗低，对安全运行有高可靠性和适用性，因而其应用呈上升趋势。8.6吸收净化法的应用氨法烟气脱硫工艺主要由吸收过程和结晶过程组成。在吸收塔中，烟气与氨水吸收剂逆向接触，SO2与氨反应生成亚硫酸铵和硫酸氢铵：在吸收塔底槽，亚硫酸铵被充入的强制氧化空气氧化为硫酸铵：8.6吸收净化法的应用8.6吸收净化法的应用氨法烟气脱硫工艺流程图

1-烟囱；2-BUF风机；3-吸收塔；4-喷射器；5-脱水机；

6-干燥机；7-过滤器；8-硫酸铵结晶器喷雾干燥法脱硫喷雾干燥脱硫是20世纪70年代中期在美国和欧洲发展起来的。该技术在美国的燃煤电站上得到商业应用始于1980年，如今在FGD市场中列第二位。在燃低、中硫煤的地区，有逐渐取代湿法烟气脱硫的趋势8.6吸收净化法的应用8.6吸收净化法的应用化学过程当雾化的石灰浆液在吸收塔中与烟气接触后，浆液中的水分开始蒸发，烟气降温并增湿，在石灰消化槽中产生的Ca(OH)2与SO2反应生成干粉产物。生石灰制浆SO2被液滴吸收：吸收剂与SO2反应：液滴中CaSO3过饱和沉淀析出：8.6吸收净化法的应用被溶于液滴中的氧气所氧化生成硫酸钙：CaSO4难溶于水，便会迅速沉淀析出固态在喷雾干燥工艺中，烟气中的其它酸性气体SO3、HCl等也会同时与Ca(OH)2反应，而且SO3和HCl的脱除率高达95％，远大于湿法脱硫工艺中SO3和HCl的脱除率。8.6吸收净化法的应用工艺流程喷雾干燥烟气脱硫工艺是利用喷雾干燥的原理，在吸收剂喷入吸收塔后，一方面吸收剂与烟气中的SO2发生化学反应，生成固体产物；另一方面烟气将热量传递给吸收剂，使之不断干燥，在塔内脱硫反应后形成的产物为干粉，其部分在塔内分离，由锥体出口排出，另一部分随脱硫后烟气进入电除尘器收集。8.6吸收净化法的应用

工艺过程：

（1）吸收剂制备

（2）吸收剂浆液雾化

（3）雾粒与烟气的接

触混合

（4）液滴蒸发与SO2吸

收

（5）灰渣排出

（6）灰渣再循环喷雾干燥烟气脱硫工艺流程图

8.6吸收净化法的应用8.6.2吸收法净化含氮氧化物废气水吸收法水不仅不能吸收NO，在水吸收NO2时还将放出部分NO，因而常压下水吸收法效率不高，特别不适用于燃烧废气脱硝，因为燃烧废气中NO占总NOx的95％。8.6吸收净化法的应用8.6.3吸收法净化含氮氧化物废气稀硝酸吸收法由于NO在稀硝酸中的溶解度比在水中大得多，故可用硝酸吸收NOx废气。

一氧化氮在硝酸水溶液中的溶解度硝酸浓度/%00.51.0246126599溶解度/(m3N•m-3）0.0410.71.01.482.163.194.209.2212.58.6吸收净化法的应用采用的吸收液为15%-20%的硝酸该过程为物理吸收，当空塔速率小于0.2m/s，净化效率可达67％-87％。用漂白硝酸吸收净化NOx工艺流程1-硝酸吸收塔；2-尾气吸收塔；3-加热器；4-冷却器5-漂白塔；6-尾气预热器；7-尾气透平机

8.6吸收净化法的应用8.6.4吸收法净化含氟废气含氟废气通常是指含有HF和SiF4的废气。主要来源于冶金工业的铝电解和炼钢过程及化学工业的黄磷、磷肥等生产过程。工艺原理：用Na2CO3吸收废气中的氟化物，可以得到氟化钠，然后与新生态氢氧化铝反应生成冰晶石吸收：生成冰晶石：8.6吸收净化法的应用工艺流程：用Na2CO3或NH3来吸收废气中的氟化物，不仅可以净化铝厂含氟废气，而且可以用于磷肥厂含SiF4的废气治理碱法吸收净化含氟废气工艺流程8.6吸收净化法的应用含氟烟气（主要是HF），经除尘后进入吸收塔，在塔内Na2CO3与HF发生反应，吸收塔出来的净化气，经气水分离器分离水分后排放。吸收液进入循环槽，在吸收过程放出的CO2的酸化作用下与NaAlO2制备槽来的NaAlO2发生合成冰晶石的反应；合成的冰晶石经沉降结晶、过滤、干燥即得成品冰晶石。此合成冰晶石Na3AlF6的反应是在吸收塔内循环过程中完成的，故称为塔内合成法。制作时间：2020.04感谢观看948吸收法净化气体污染物8吸收法净化气体污染物目标掌握吸收法净化烟气的原理。掌握吸收塔法净化烟气的设计方法。重点亨利定律。吸收塔的计算。958.1吸收法基本原理（1）吸收利用吸收剂将混合气体中的一种或多种组分有选择地吸收分离的过程称作吸收。8吸收法净化气体污染物（2）吸收剂具有吸收作用的物质称为吸收剂。（3）吸收质被吸收的组分称为吸收质。968吸收法净化气体污染物（4）吸收液吸收操作得到的液体称为吸收液。（5）吸收尾气剩余的气体称为吸收尾气。（6）吸收原理吸收法净化气体污染物是利用混合气体中各成分在吸收剂中的溶解度不同，或与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出来。978吸收法净化气体污染物气液平衡——亨利定律吸收进行时，吸收解吸同时进行，经过一段时间，气液两相达到动态平衡。此时气相中吸收质的分压称为平衡分压，液相中所溶解的吸收质浓度称为平衡浓度，简称溶解度。C=Hp式中C—吸收液中某种组分的浓度，g/100g；H—亨利常数；p—气体中该组分的分压力，Pa。988吸收法净化气体污染物吸收过程——双膜理论“双膜理论”假定在气液两相接触面（界面）附近，分别存在着不发生对流作用的气膜和液膜，被吸收组分必须以分子扩散方式连续通过此两薄膜，因此传质速率主要决定于分子扩散。滞留膜的厚度随各相主体的流速和湍流状态而变，流速越大，膜厚度越薄。在界面上气液两相呈平衡状态，即液相的界面浓度是和在界面处的气相组成呈平衡状态的饱和浓度，亦可理解为在相面上无扩散阻力。在两相主体中吸收质的浓度均匀不变，仅在薄膜中发生浓度变化，两相薄膜中的浓度差就等于膜外的气液两相的平均浓度差。998吸收法净化气体污染物亨利定律混合气体中某可溶组分由气相溶入液相的过程首先是靠分子扩散穿过气膜到达界面，界面上气相分子增加，破坏了平衡状态，于是使一部分分子转入液相，以达到新的平衡，液相分子再靠扩散，由界面到达液层。如此连续进行，直到气液两相完全平衡后，传质停止，再继续传质的条件是气相分压增加，或液相中该组分浓度降低。传质的推动力是分压差和浓度差，阻力是气膜和液膜，传质过程的阻力来自双膜，膜越厚、阻力越大，这与气、液相的流速有直接的关系。1008吸收法净化气体污染物吸收速率方程在气膜中的扩散速率

1018吸收法净化气体污染物在液膜中的扩散速率

总传质系数

稳定传质方程式

1028吸收法净化气体污染物传质通量G

有利于传质过程进行的因素有：（1）K值愈大愈好。（2）传质界面愈大愈好。（3）接触时间t愈长愈好。（4）推动力愈大愈好。

1038吸收法净化气体污染物1048吸收法净化气体污染物在特定压力和温度下，液相和气相相平衡的各点都在平衡曲线QRSE上，在此曲线上方一点P代表设备中某个位置上未达平衡的气、液浓度y和x，而在平衡曲线上的一点R，其气、液界面上的组成为yi和xi，即相当于界面上的平衡，现令与液相组成二相平衡的气相组成为ye，其值可以根据x在平衡线上的值定出，也就是Q点所显示的纵坐标值。同理S点的横坐标值就是与气相组成y相平衡的液相组成xe。因为压力与温度一定时，平衡曲线的位置是唯一的。因此ye完全可以反映x的大小，它们的单位又相同，二者可以直接相比较，于是（y-ye）代表了两相传质的总推动力，同理（xe-x）也同样代表了两相传质的总推动力。1058吸收法净化气体污染物

1068吸收法净化气体污染物

1078吸收法净化气体污染物（1）气膜控制若气相阻力在总阻力中所占比重较大，则M点便很靠近Q点，此时图中的R点也沿平衡线向下移动，在极端情况下，Ky=ky，M、Q、R三点重合，式（8-17）中的m1就成为通过Q点的切线斜率，此种情况说明溶质气体在溶剂中的溶解度极大，也就是说这是对易溶气体的吸收，气相阻力占主导地位，其特点是只要气相分压增加少许，则液相中相应的平衡浓度会有很大增加，因此是气膜控制。1088吸收法净化气体污染物（2）液膜控制液相阻力在总阻力中占的比重很大，N点很靠近S点，Kx=kx，在极端情况下N、R、S三点重合，式中的m2值很大，说明当气相中的溶质分压即便有了较大变化，液相的浓度变化也是很小的，此种情况称为液膜控制。（3）双膜控制气膜与液膜双方的阻力都不容忽略，此种情况称为双膜控制。1098吸收法净化气体污染物8.2吸收塔的计算

G—单位时间通过吸收塔任一截面单位面积的惰性气体的量，kmol/(m2h)；L—单位时间通过吸收塔任一截面单位面积纯吸收剂的量，kmol/(m2h)；Y、Y1、Y2分别为塔的任意截面、塔底和塔顶的气相组成，Kmol吸收质/(Kmol惰性气体)；X、X1、X2分别为塔的任意截面、塔底和塔顶的液相组成，Kmol吸收质/(Kmol吸收剂)。1108吸收法净化气体污染物

1118吸收法净化气体污染物直线的两端分别反映了塔底（Y1、X1）和塔顶（Y2、X2）的气液两相组成。此直线上任一点的Y、X都对应着吸收塔中某一截面处的气、液的组成，斜率L/G称为液气比，其物理含义是处理单位惰性气体所消耗的纯吸收剂的量。1128吸收法净化气体污染物操作线与平衡线的关系（1）在Y-X图上，吸收操作线必须处于平衡线上方。气相中的浓度必须大于相平衡的浓度。（2）操作线与平衡线之间的距离反映了吸收推动力的大小。在任一塔截面上，气相中可溶组分的浓度比与液相平衡浓度相对应气相平衡浓度大得越多，则吸收推动力越大。（3）操作线与平衡线不能相交或相切。意味着在塔的某一截面处吸收推动力等于零。1138吸收法净化气体污染物最佳液气比的确定液气比的确定须满足三个原则（1）操作液气比必须大于最小液气比最小液气比：由于Y2、X2已知，则操作线下端点的位置便已确定。当G值已知时，随着L值的减少，操作线的斜率（L/G）便随之减小，而且此时操作线越靠近平衡线。当L值小到使操作线与平衡线初次相交或相切时，吸收推动力降至为零，表示取得的吸收效果要用无限多的相接触面积或无限长的塔高，这是一种达不到的极限情况，这时的L值便是吸收剂流量的最小值（Lmin），在此条件下的液气比（L/G）min称为最小液气比。1148吸收法净化气体污染物

1158吸收法净化气体污染物（2）就填料塔而言，操作液体的喷淋密度m3/