吸收塔是化學(xué)工業(yè)中最常用的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一。它具有結(jié)構(gòu)簡單、便于用耐腐蝕材料制造以及壓降小等優(yōu)點(diǎn),可通過采用高效填料、塔板、噴頭、除霧、氣液分離器等等,以獲得很好的經(jīng)濟(jì)效果,常用于吸收、精餾等分離過程。
在VOC處理中可作為單獨(dú)、前處理、多塔串聯(lián)使用的情況很廣泛。
1、廢氣吸收塔的種類
廢氣吸收塔的種類與大致適用范圍:按氣液相接觸形態(tài)分為三類。
(1)氣體以氣泡形態(tài)分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔;
(2)液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧塔;
(3)液體以膜狀運(yùn)動與氣相進(jìn)行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔。
吸收設(shè)備有塔器與其他設(shè)備類型:板式塔、填料塔、噴淋塔、湍球塔、鼓泡塔等。其他如管式濕壁、文丘里噴射、噴灑吸收器。
幾種主要形式化學(xué)吸收塔的特性及其適用范圍如下
2、吸收塔應(yīng)具備以下基本要求
(1)氣液之間應(yīng)有足夠的接觸面積和一定的接觸時(shí)間。
(2)氣液之間擾動劇烈,吸收阻力小,吸收效率高。
(3)操作范圍寬,運(yùn)行穩(wěn)定,有合適的彈性。
(4)氣流通過設(shè)備阻力小,能耗低。
(5)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕能力。
(6)結(jié)構(gòu)簡單、便于制造和檢修。
3、幾種常用的吸收塔
(1)填料塔,它由外殼、填料、填料支承、液體分布器、中間支承和再分布器、氣體和液體進(jìn)出口接管等部件組成,塔外殼多采用金屬材料,也可用塑料制造。填料是填料塔的核心,它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面,填料與塔的結(jié)構(gòu)決定了塔的性能。
填料必須具備較大的比表面,有較高的空隙率、良好的潤濕性、耐腐蝕、一定的機(jī)械強(qiáng)度、密度小、價(jià)格低廉等。
常用的填料有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、弧鞍形和矩鞍形填料,20世紀(jì)80年代后開發(fā)的新型填料如QH-1型扁環(huán)填料、八四內(nèi)弧環(huán)、刺猬形填料、金屬板狀填料、規(guī)整板波紋填料、格柵填料等,為先進(jìn)的填料塔設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。
填料塔適用于快速和瞬間反應(yīng)的吸收過程,多用于氣體的凈化。
該塔結(jié)構(gòu)簡單,易于用耐腐蝕材料制作,氣液接觸面積大,接觸時(shí)間長,氣量變化時(shí)塔的適應(yīng)性強(qiáng),塔阻力小,壓力損失為300~700Pa,與板式塔相比處理風(fēng)量小,空塔氣速通常為0.5~1.2m/s,氣速過大會形成液泛,噴淋密度6~8m3/(m2,h)以保證填料潤濕,液氣比控制在2~10L/m3。
填料塔不宜處理含塵量較大的煙氣,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)克服塔內(nèi)氣液分布不均的問題。
(2)湍球塔,它是填料塔的一種特殊形式,運(yùn)行時(shí)塔內(nèi)填料處于運(yùn)動狀態(tài),以強(qiáng)化吸收過程。在塔內(nèi)柵板間放置一定數(shù)量的輕質(zhì)小球填料(直徑29~38mm),吸收劑自塔頂噴下,濕潤小球表面,氣體從塔底進(jìn)入,小球被吹起湍動旋轉(zhuǎn),由于氣、液、固三相充分接觸,小球表面液膜不斷更新,增加了吸收推動力,提高了吸收效率。
該塔制造、安裝、維修較方便,可以用大小、質(zhì)量不同的小球改變操作范圍。
該塔處理風(fēng)量較大,空塔氣速1.5~6.0m/s,噴淋密度20~110m3/(m2•h),壓力損失1500~3 800Pa,而且還可處理含塵氣體。
其缺點(diǎn)是塑料小球不能承受高溫,小球易裂(一般0.5~1年),需經(jīng)常更換,成本高。
板式塔是在塔內(nèi)裝有一層層的塔板,液體從塔頂進(jìn)入。氣體從塔底進(jìn)入,氣液的傳質(zhì)、傳熱過程是在各個(gè)塔板上進(jìn)行。
板式塔種類很多。
大致可分為二類:一類是降液管式,如泡罩塔、篩孔板塔、浮閥塔、S形單向流板塔、舌形板塔、浮動噴射塔等;另一類是穿流式板塔,如穿流柵孔板塔(淋降板塔)、波紋穿流板塔、菱形斜孔板塔、短管穿流板塔等。
①篩孔板塔
篩孔直徑一般取5~10mm,篩孔總面積占篩板面積的10%~18%。
為使篩板上液層厚度保持均勻,篩板上設(shè)有溢流堰,液層厚度一般為40mn左右,篩板空塔風(fēng)速約為1.0~3.5m/s,篩板小孔氣速6~13m/s,每層篩板阻力300~600Pa。
篩孔板塔主要優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單,處理風(fēng)量大,并能處理含塵氣體。
不足之處是篩孔堵塞清理較麻煩,塔的安裝要求嚴(yán)格,塔板應(yīng)保持水平;操作彈性較小。
②斜孔板塔
斜孔板塔是篩孔板塔的另一形式。斜孔寬10~20m,長10~15mm,高6mm。空塔氣流速度一般取1~3.5m/s,篩孔氣流速度取10~15m/s。
氣體從斜孔水平噴出,相鄰兩孔的孔口方向相反,交錯(cuò)排列,液體經(jīng)溢流堰供至塔板(堰高30mm),與氣流方向垂直流動,造成氣液的高度湍流,使氣液表面不斷更新,氣液充分接觸,傳質(zhì)效果較好,凈化效率高,同時(shí)可以處理含塵氣體,不易堵塞,每層篩板阻力約為400~600Pa。
該塔結(jié)構(gòu)比篩孔板塔復(fù)雜,制造較困難,安裝要求嚴(yán)格,容易發(fā)生偏流。
③文氏管吸收器
文氏管吸收器通常由文氏管、噴霧器和旋風(fēng)分離器組成,操作時(shí)將液體霧化噴射到文氏喉管的氣流中,氣流速度為60~100m/s,處理100m3/min的廢氣需液體霧化噴人量為40L/min。
文氏管吸收器結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備小、占空間少、氣速高、處理量大、氣液接觸好、傳質(zhì)較容易,特別適用于捕集氣流中的微小顆粒物。
但因氣液并流,氣液接觸時(shí)間短,不適合難溶或反應(yīng)速度慢的氣液吸收,而且壓力損失大(800~9000h),能耗高。
4、各種常用吸收塔的操作參數(shù)如下
來源:VOCs前沿