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(1)物理吸收的基本原理
氣體吸收可分為物理吸收和化學吸收兩種。如果吸收過程不發生**的化學反應,單純是被吸收氣體溶解於液體的過程,稱為物理吸收,如用水吸收SO2。物理吸收的*點是,隨著溫度的升高,被吸氣體的吸收量減少。
物理吸收的程度,取決於氣--液平衡,隻要氣相中被吸收的分壓大於液相呈平衡時該氣體分壓時,吸收過程就會進行。由於物理吸收過程的推動力*小,吸收速率較低,因而在工程**上要求被淨化氣體的氣相分壓大於氣液平衡時該氣體的分壓。物理吸收速率較低,在**煙氣中*少單獨采用物理吸收法。
(2)化學吸收法的基本原理
若被吸收的氣體組分與吸收液的組分發生化學反應,則稱為化學吸收,例如應用堿液吸收SO2。應用固體吸收劑與被吸收組分發生化學反應,而將其從煙氣中分離出來的過程,也屬於化學吸收,例如爐內噴鈣(CaO)煙氣脫硫也是化學吸收。
在化學吸收過程中,被吸收氣體與液體相組分發生化學反應,有效的降低了溶液表麵上被吸收氣體的分壓。增加了吸收過程的推動力,即提高了吸收效率又降低了被吸收氣體的氣相分壓。因此,化學吸收速率比物理吸收速率大得多。
物理吸收和化學吸收,都受氣相擴散速度(或氣膜阻力)和液相擴散速度(或液膜阻力)的影響,工程上常用加強氣液兩相的擾動來消除氣膜與液膜的阻力。在煙氣脫硫中,瞬間內要連續不斷地淨化大量含低濃度SO2的煙氣,如單獨應用物理吸收,因其淨化效率*低,難以達到SO2的排放**。因此,煙氣脫硫技術中大量采用化學吸收法。用化學吸收法進行煙氣脫硫,技術上比較成熟,操作**比較豐富,**性強,已成為應用*多、*普遍的煙氣脫硫技術。
(3)化學吸收的過程
化學吸收是由物理吸收過程和化學反應兩個過程組成的。在物理吸收過程中,被吸收的氣體在液相中進行溶解,當氣液達到相平衡時,被吸收氣體 的平衡濃度,是物理吸收過程的極限。被吸收氣體中的活性組分進行化學反應,當化學反應達到平衡時,被吸收氣體的消耗量,是化學吸收過程的極限。這裏用Ca(OH)2溶液吸收SO2加以說明。
SO2(氣體)
||
SO2(液體)+Ca(OH)2 → CaSO3+H2O
←
化學吸收過程中,被吸收氣體的氣液平衡關係,即應服從相平衡關係,又應服從化學平衡關係。
(4)化學吸收過程的速率及過程阻力
化學吸收過程的速率,是由物理吸收的氣液傳質速度和化學反應速度決定的。化學吸收過程的阻力,也是由物理吸收氣液傳質的阻力和化學反應阻力決定的。
在物理吸收的氣液傳質過程中,被吸收氣體氣液兩相的吸收速率,主要取決於氣相中被吸收組分的分壓,和吸收達到平衡時液相中被吸收組分的平衡分壓之差。此外,也和傳質係數有關,被吸收氣體氣液兩相間的傳質阻力,通常取決於通過氣膜和液膜分子擴散的阻力。
煙氣脫硫通常是在連續及瞬間內進行,發生的化學反應是*快反應、快反應和中等速度的反應,如NaOH、Na2CO3、和Ca(OH)2等堿液吸收SO2。為此,被吸收氣體氣液相間的傳質阻力,遠較該氣體在液相中與堿液進行反應的阻力大得多。對於*快不可逆反應,吸收過程的阻力,其過程為傳質控製,化學反應的阻力可忽略不計。例如,應用堿液或氨水吸收SO2時,化學吸收過程為氣膜控製,過程的阻力為氣膜傳質阻力。
液相中發生的化學反應,是快反應和中等速度的反應時,化學吸收過程的阻力應同時考慮傳質阻力和化學反應阻力。