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導(dǎo)讀：有機(jī)揮發(fā)性廢氣在治理時(shí)，吸收法是常用的方法之一，尤其是化學(xué)吸收。化學(xué)吸收法的機(jī)理是用液體處理氣體中的污染物的方法，使廢氣與液體緊密接觸，氣體混合物中的一種或多種組分溶解于液體中，或者與液體中的組分進(jìn)行選擇性化學(xué)反應(yīng)，從而將物質(zhì)從氣相中分離出來(lái)。吸收質(zhì)與吸收劑或液相中的某種活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)即是化學(xué)吸收?；瘜W(xué)吸收基于的基本理論是雙膜理論。雙膜理論描述了吸收過(guò)程是一個(gè)相際傳質(zhì)過(guò)程，即溶質(zhì)先從氣相主體擴(kuò)散到氣液界面，穿過(guò)界面，再向液相主體擴(kuò)散。 雙膜理論的基本要點(diǎn)是： （1）相接觸的氣、液兩流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)附近各有一層很薄的穩(wěn)定的氣膜或液膜，溶質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過(guò)此兩膜層。 （2）界面上的氣、液兩相呈平衡。相界面上沒(méi)有傳質(zhì)阻力。 （3）在膜層以外的氣、液兩相主體區(qū)無(wú)傳質(zhì)阻力，即濃度梯度(或分壓梯度)為零。 1.2 化學(xué)吸收優(yōu)缺點(diǎn)（2）化學(xué)吸收加快吸收速率，從而減小設(shè)備容積；（3）化學(xué)吸收增加了溶質(zhì)在液相的溶解度，減少吸收劑用量；（4）化學(xué)吸收降低了溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓，可較徹底地除去氣相中很少量的有害氣體。化學(xué)吸收法處理VOCs廢氣的典型工藝流程是：含VOCs的氣體由底部進(jìn)人吸收塔，在上升的過(guò)程中與來(lái)自塔頂?shù)奈談┠媪鹘佑|，吸收液與吸收質(zhì)發(fā)生選擇性化學(xué)反應(yīng)，被凈化后的氣體由塔頂排出。吸收了VOCs的吸收劑通過(guò)熱交換器后，進(jìn)人汽提塔頂部，在溫度高于吸收溫度或（和）壓力低于吸收壓力時(shí)得以解吸，吸收劑再經(jīng)過(guò)溶劑冷凝器冷凝后進(jìn)人吸收塔循環(huán)使用。解吸出的VOCs氣體經(jīng)過(guò)冷凝器、氣液分離器后以純VOCs氣體的形式離開(kāi)汽提塔，被進(jìn)一步回收利用。該工藝適用于VOCs濃度較高、溫度較低和壓力較高的場(chǎng)合。其他情況下需要做相應(yīng)的調(diào)整。對(duì)于化學(xué)吸收，其作為前處理工藝或后處理工藝，在很多產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)廢氣的場(chǎng)合均可應(yīng)用，如下：（1）噴漆廢氣：主要成分為丙酮、丁醇、二甲苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等揮發(fā)性有機(jī)化合物，主要產(chǎn)生于油漆噴涂等表面處理企業(yè)。（2）塑料、塑膠廢氣：主要成分為塑料、塑膠等粒子受熱加工過(guò)程中揮發(fā)出來(lái)的聚合物單體，因塑料、塑膠組成成分較為復(fù)雜，廢氣中主要含乙烯、丙烯、苯乙烯、丙烯晴和丁二烯等烯烴類(lèi)塑料聚合物單體，但濃度普遍較低、風(fēng)量大。涉及企業(yè)主要有塑料造粒企業(yè)、化纖生產(chǎn)企業(yè)、注塑企業(yè)、橡膠生產(chǎn)企業(yè)等。（3）定型廢氣：主要成分為其主要成分為醛、酮、烴、脂肪酸、醇、酯、內(nèi)酯、雜環(huán)化合物、芳香族化合物。涉及的企業(yè)主要為染整企業(yè)、化纖生產(chǎn)企業(yè)。（4）化工有機(jī)廢氣：主要由化工企業(yè)排放產(chǎn)生，廢氣成分同化工企業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的化工產(chǎn)品種類(lèi)有較大關(guān)系。（5）印刷廢氣：主要成分為油墨中揮發(fā)出來(lái)的甲苯、非甲烷類(lèi)總烴、乙酸乙酯、乙醇等。涉及的企業(yè)主要為含有油墨印刷工序的企業(yè)，主要如包裝品、印花等公司。 2.相關(guān)設(shè)備和產(chǎn)品2.1設(shè)備（產(chǎn)品）分類(lèi)概述關(guān)于化學(xué)吸收法，設(shè)計(jì)時(shí)通常要決定：合理的工藝、適宜的吸收劑、吸收設(shè)備等，吸收劑的選取和吸收設(shè)備的選擇時(shí)化學(xué)吸收法的關(guān)鍵。通常吸收劑根據(jù)吸收質(zhì)的不同，可選取酸性溶液、堿性溶液、有機(jī)化學(xué)品等。吸收設(shè)備也有表面吸收器、鼓泡式吸收器和噴灑式吸收器。常見(jiàn)的吸收塔有填料塔、噴淋塔、文丘里吸收器等。還有一些其他輔助設(shè)備設(shè)施，如填料、除霧器等。對(duì)于吸收工藝、吸收劑和吸收設(shè)備的選擇，需遵循一定的原則和要點(diǎn)。（1）對(duì)混合VOCs含氯化氫、硫酸霧等酸性成分，但濃度不高時(shí)，采用堿吸收填料塔、板式塔作為預(yù)處理。（2）混合VOCs含氨氣等堿性成分，但濃度不高時(shí)，采用酸吸收填料塔作為預(yù)處理。（3）VOCs含有醇類(lèi)等易溶于水的組分，一般采用水吸收填料塔進(jìn)行預(yù)處理。（4）若VOCs無(wú)機(jī)酸堿成分濃度較高，排放量大，一般在酸堿中和吸收之前用降膜吸收器進(jìn)行回收處理，用水作為吸收劑。（5）若VOCs含漆霧，粉塵等，要先進(jìn)行漆霧預(yù)處理，粉塵采用除塵器、分離器或者過(guò)濾器進(jìn)行預(yù)處理。（6）若VOCs含大量水蒸氣，要先通過(guò)急冷塔或者冷卻塔進(jìn)行預(yù)處理。對(duì)于化學(xué)吸收，吸收劑的選擇，直接關(guān)系吸收效率的高低，是成為決定吸收操作效果是否良好的關(guān)鍵。因此在選擇吸收劑時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：（3）對(duì)有害物組分的溶解度要大，其他組分盡量小。（4）為了減小吸收液的損失，其蒸氣壓應(yīng)盡量低。（5）為了減少設(shè)備投資，盡量不采用腐蝕性介質(zhì)。（7）盡可能無(wú)毒、難燃、并且化學(xué)穩(wěn)定性好，冰點(diǎn)要低。（8）來(lái)源充足，價(jià)格低廉，就地取材，易再生重復(fù)使用。（10）吸收堿性氣體常用酸性吸收劑，如；對(duì)于酸性氣體，常用堿性溶液吸收，如常用：氫氧化鈉，氫氧化鈣，氨水，碳酸鈉；輕烴、焦化類(lèi)氣體（苯、甲苯、二甲苯、萘）多用洗油作吸收劑，如洗油吸收苯、瀝青煙、焦化廢氣；聚乙醇醚、冷甲醇、二乙醇胺等做吸收劑吸收硫化氫、二氧化碳等。2.1.3吸收設(shè)備的設(shè)計(jì)原則（1）根據(jù)被吸收氣體、吸收液、吸收塔型式和要求的吸收效率，應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)合理的空塔氣速。（2）吸收塔的高度應(yīng)能保證氣液有足夠的有效接觸時(shí)間。（3）對(duì)于易吸收的氣體宜取小的液氣比，不易吸收的氣體宜取較大的液氣比，特別難吸收的氣體或一些特殊場(chǎng)合，宜采用大的液氣比。（4）吸收塔的氣體出口處應(yīng)設(shè)置除霧裝置。（5）吸收塔的氣體進(jìn)口段應(yīng)設(shè)氣流分布裝置。（6）吸收液噴淋效果應(yīng)均勻，防止溝流和壁流現(xiàn)象的發(fā)生。（8）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便，造價(jià)低廉。（9）吸收裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)符合HJ/T387的規(guī)定。2.1.4 吸收設(shè)備的選擇要點(diǎn)（1）若氣液反應(yīng)速度非?？欤梢?xún)?yōu)先選用噴淋塔、填料塔等；（2）若反應(yīng)極快，熱效應(yīng)大時(shí)，也可以考慮采用篩板吸收塔；（3）若反應(yīng)物濃度高，可選用文丘里或噴霧塔洗滌器；（4）當(dāng)氣液傳質(zhì)速度慢時(shí)，需要提供大量的液體，此時(shí)采用鼓泡塔，也可采用大的液氣比的方法選擇其他塔型；（5）在吸收容易又產(chǎn)生固體時(shí)，宜選用內(nèi)部構(gòu)件少、阻力小、壓降小的設(shè)備，如潑水輪吸收室等；（6）在達(dá)到吸收要求的前提下，盡可能選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、容易操作的設(shè)備。在常見(jiàn)的吸收設(shè)備中，按結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度依次排序?yàn)椋簢娏芩?、板式塔、填料塔?/span>2.1.5 吸收設(shè)備的運(yùn)行管理（1）選擇和掌握適當(dāng)?shù)目账馑俣?/span>填料塔為1.5~2m/s，板式塔、噴淋塔為2m/s以上，湍球塔為4m/s左右。填料塔操作時(shí)不能產(chǎn)生“液泛”，板式塔不能產(chǎn)生“噴塔”，湍球塔不能產(chǎn)生“短路”等?？账馑僭礁咛幚砟芰υ酱螅咭脖仨氃礁?，要考慮氣液接觸時(shí)間。高的空塔氣速會(huì)造成嚴(yán)重的霧沫夾帶，這將給除霧器增加負(fù)擔(dān)，也有超標(biāo)的危險(xiǎn)。液氣比增大，氣液傳質(zhì)速率大，從而污染物的去除效率增大。在工程中，允許的最小氣液比有吸收塔的運(yùn)行特性決定。控制和調(diào)整吸收液濃度、PH值、注意系統(tǒng)的防垢和堵塞、溫度、壓力、密封、泄漏等，同時(shí)兼顧能耗。填料塔的典型結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。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(rùn)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(kāi)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(guò)程，多用于氣體的凈化。 
（圖2.1 填料塔） 填料塔運(yùn)行穩(wěn)定，操作時(shí)，一般要求空塔氣速通常為0.5～1.2m/s，氣速過(guò)大會(huì)形成液泛，噴淋密度6～8m3/(m2/h)以保證填料潤(rùn)濕，液氣比控制在1～10L/m3。 填料塔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制造，氣液接觸良好，壓降較小等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是易結(jié)垢，當(dāng)煙氣中含有懸浮顆粒時(shí)易堵塞，清理檢修時(shí)填料損耗大。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(wèn)題。用噴嘴將液體噴射成為許多細(xì)小的液滴，以增大氣象與液相的接觸面，完成傳質(zhì)過(guò)程。比較典型的設(shè)備是空心噴灑吸收器和文丘里吸收器。噴淋塔的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2.2。在吸收器中，氣體通常是自下而上流動(dòng)，而液體則是由裝在塔頂?shù)膰娚淦鞒世葼顕姙?。?dāng)塔體比較高時(shí)，可將噴灑器分層放置，也可以采用組合噴灑方式?？账掌鹘Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，阻力小，效率較高。
（圖2.2 噴淋塔） 文丘里管吸收器是目前高效率吸收器之一。通常用在高溫?zé)煔獾慕禍睾统龎m上，也用在有有害體的洗滌上，其結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。它是由收縮管、喉管和擴(kuò)散管組成的。文丘里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(jiǎn)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。
（圖2.3 文丘里管吸收器） 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(guò)程是在各個(gè)塔板上進(jìn)行。板式塔種類(lèi)很多。大致可分為二類(lèi)：一類(lèi)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(dòng)噴射塔等；另一類(lèi)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。以下簡(jiǎn)單介紹篩孔板塔和斜孔板塔。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(jiǎn)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。斜孔板塔：斜孔板塔是篩孔板塔的另一形式。斜孔寬10～20m，長(zhǎng)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(dòng)，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。 圖2.4所示的是一種錯(cuò)流型的篩板塔結(jié)構(gòu)。在截面為圓形的塔內(nèi)，沿塔高裝有多層篩板。篩板上開(kāi)有2～15mm的小孔，開(kāi)孔率一般為6%～25%。操作時(shí)，氣體從下而上經(jīng)篩孔進(jìn)入篩板上的液層，形成鼓泡層，氣、液在鼓泡層內(nèi)完成傳質(zhì)過(guò)程后進(jìn)入上一層；吸收液在篩板上交錯(cuò)流動(dòng)，這樣氣液進(jìn)行逐級(jí)的多次接觸。
（圖2.4 板式塔） 湍球塔結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。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(dòng)狀態(tài)，以強(qiáng)化吸收過(guò)程。在塔內(nèi)柵板間放置一定數(shù)量的輕質(zhì)小球填料，吸收劑自塔頂噴下，濕潤(rùn)小球表面，氣體從塔底進(jìn)入，小球被吹起湍動(dòng)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(dòng)力。提高了吸收效率。湍球塔采用的小球通常由不銹鋼、聚乙烯、聚丙烯或發(fā)泡聚苯乙烯等塑料制作，小球直徑有25mm、30mm、38mm等幾種規(guī)格，當(dāng)塔的直徑大于200mm時(shí)，填料的靜止床層高度控制在0.2～0.3m。湍球塔也常常設(shè)計(jì)成多層結(jié)構(gòu)。操作時(shí)，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1500-3800Pa，而且還可處理含塵氣體。湍球塔的優(yōu)點(diǎn)是氣流速度高，處理能力大，設(shè)備體積小，吸收效率高，不易被固體顆粒堵塞，可用于含塵量較高的煙氣處理。它的缺點(diǎn)是壓降大，塑料小球不能承受高溫，使用壽命短，需經(jīng)常更換。
（圖2.5 湍球塔） 2.2.2 吸收器附件 2.2.2.1支撐板 支撐板起作著支撐填料或者球體的作用。它可以是柵板或者是孔板。一般需滿(mǎn)足以下幾個(gè)條件：足夠的強(qiáng)度、要有一定的腐蝕性、要保證一定的開(kāi)孔率等。圖2.6為一系列支撐板型式。
（圖2.6 填料支撐板） 2.2.2.2液體分布裝置 在填料塔和噴淋塔等吸收塔內(nèi)部，為保證從塔頂引入的液體能均勻的分布在整個(gè)塔的截面上，通常要設(shè)置液體分布裝置。常見(jiàn)的液體分布裝置有管式噴淋器、蓮蓬式噴灑器、盤(pán)式噴灑器等。圖2.7為液體分布裝置。
（圖2.7 液體分布裝置） 2.2.2.3液體再分布裝置 使用填料塔時(shí)，液體沿填料層下流時(shí)，往往由于塔壁處阻力較小而有逐漸向塔壁處集中的趨勢(shì)。這樣，沿填料向下距離愈遠(yuǎn)，填料層中心的潤(rùn)濕程度就愈差，形成了所謂“干椎體”的不正?，F(xiàn)象，減少了氣液兩相的有效傳質(zhì)面積。因此每隔一段距離必須設(shè)置液體再分布裝置。圖2.8為液體再分布裝置。常用的再分布器是截錐式再分布器。
（圖2.8 液體再分布裝置） 2.2.2.4 氣體分布器 吸收塔的氣體進(jìn)口通常設(shè)氣體分布裝置。常見(jiàn)的方法是使進(jìn)氣管伸直塔的中心線(xiàn)位置，管段為45o向下的切口或向下的缺口。對(duì)于大塔，管的末端可以制成向下的喇叭形擴(kuò)大口，或進(jìn)氣管制成的多孔盤(pán)管式。圖2.9為氣體分布器。
（圖2.9 氣體分布器） 2.2.2.5除霧器 在吸收塔塔頂，需設(shè)置能去除被氣體夾帶的液體霧滴。常用的除霧裝置有折板除霧器、填料除霧器、絲網(wǎng)除霧器、旋流板除霧器等。除霧器的選用主要應(yīng)根據(jù)塔頂氣體的霧沫夾帶量和工藝條件的允許程度而定。圖2.10為各種除霧器。
（圖2.10 除霧器）
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