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有化學(xué)反應(yīng)存在的氣液相平衡
為了加快凈化速率、提高凈化效率,實(shí)際氣態(tài)污染物凈化過程通常采用化學(xué)吸收法。此時(shí),氣態(tài)污染物的總?cè)芙饬坑梢合辔锢砦樟亢突瘜W(xué)反應(yīng)消耗量?jī)刹糠纸M成。即CA-LAL-HHS 化學(xué)平(4-13)其中,[A]甲可果用亨利定律近似計(jì)算,而[A學(xué)平可根據(jù)化學(xué)平衡進(jìn)行計(jì)算。
設(shè)氣態(tài)污染物A與吸收液中所含組分B發(fā)生如下反應(yīng):aA+bB、=mM+nN則氣態(tài)污染物A在溶液中的轉(zhuǎn)化過程可表示為(4aA()+bB、mM+mN由享利定律有[A]=平=HAp2(4-14)由化學(xué)平衡有KTA][BCT(4-15)式(4-15)中[A]就是式(4-14)中的[A]m平,在已知化學(xué)平衡常數(shù)K及反應(yīng)前后某種反應(yīng)物B或C…的濃度變化的情況下可求出生成物M、N的濃度,再由化學(xué)反應(yīng)式可求出A4,從而可由式(413)求出C。下面以溶液中只有一種組分與氣態(tài)污染物A發(fā)生反應(yīng)且化學(xué)計(jì)量數(shù)為1的簡(jiǎn)單情況來分別討論不同反應(yīng)情況下的平衡
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被吸收組分A與溶劑相互作用
水對(duì)氨的吸收過程就屬于這種情況。這種情況下氣態(tài)污染物A在溶液中的轉(zhuǎn)化過程的通式可表示為(氣Aa)+B)→M(a)中、的增加、組分A在液相內(nèi)的溶解度C、度大,但無論怎樣增大中端個(gè)N是小上的、就是在種浸應(yīng)阻情混下,對(duì)純將的化學(xué)吸N分的度(的大值木過明收幫性組分的初始濃度值以的是一些較為單的戦反應(yīng),対下棱復(fù)的情混,如溶液中反應(yīng)組分不止一種成單數(shù)木都等1用式(有13)式(15)來求取C。氣門單糖從氣相南液相轉(zhuǎn)的過程,對(duì)于吸收機(jī)理以雙膜理論應(yīng)用較為普,圖題輪樂意、相按觸的氣液兩相間存一軸定的相界離、在相界面兩額的氣相和液氣照液博中分在滑照、腳氣膜和液服、在傳質(zhì)方面氣以外的氣相為氣相去體、在液以外的面減相稱為液相主體、限過程為,被收組分從氣相主體過氣邊界向氣移動(dòng);被吸收分從氣膜相界釋被收組分在相界氣相主體溶人相滑人液相的被吸收組分從氣液液相主體相內(nèi)液移動(dòng))溶入液相的被收組分從內(nèi)液流者體移、滑膜課,準(zhǔn)糧態(tài)限收操作中,從氣主體傳速到界離收質(zhì)的通量等于從界面?zhèn)鲌D4=2雙膜理論示意相主體的量、在界面上無限收質(zhì)的積累和虧損、被吸收組分在氣膜和液膜內(nèi)的傳質(zhì)速率用滿述分子擴(kuò)教的費(fèi)克定律推出對(duì)氣以N(PM PA)- (PAA P)(4-29)式中、N為被收組分A的傳質(zhì)速率,kmol/om2:a)D為組分A在氣相中的分子擴(kuò)散數(shù)、momいいPa)る為氣膜厚度,m:pa、P分別為氣相主體與界面處的分壓,Pa氣相傳質(zhì)系數(shù)、mwl/(mい8?Pa)對(duì)于液照NA是(Cい=CA)=Aa(CA=CA)(4-30)式中,D為組分A在液相中的分子擴(kuò)戦系數(shù),m/a為液膜厚度,mC、C分別為相者體與界面處的液度,mol/m'A為氣相傳質(zhì)系數(shù),m/a由于組分A在界面位置處于氣液平衡狀態(tài),根據(jù)章利定律有CN=H、p(4-31)將式(431)代入式(20)、式(30)中、消去界面參數(shù)、CA可得穩(wěn)定吸收過程的總傳率方程式K A(P-PI)(4-32)K (CN(4-33)中k-+(4-34)(4-35式(4-32)、式(4-33)表明,傳質(zhì)過程速率N等于傳質(zhì)推動(dòng)力(Pn-p)與傳質(zhì)I/KAa之比或(C-CA)與傳質(zhì)阻力1/KA之比。傳質(zhì)推動(dòng)力越大,傳質(zhì)阻力越小,則過程傳質(zhì)速率就越快。從式(4-34)、式(4-35)中可以看出,吸收過程總阻力1/K為氣膜阻力11和液阻力之和、1バ為液限阻力1Aん。與氣膜阻力之和。在總傳質(zhì)阻力中、氣的阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液膜阻力,則稱為氣膜控制;若液膜阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣膜阻力則稱為液膜控制,分吸收過程的膜控制情況見表4-8。表4-8部分吸收的膜控制情況氣、液控制液膜控制氣膜控圖水吸收CO水成氨水吸收氨水或弱堿吸收水吸收丙濃硫酸吸收SO水吸收氧氣濃硫酸吸收NO水成*吸收HC水吸收水吸收氨酸吸收5%氨堿吸收H2S或氨水吸收氫氧化鈉溶液吸收H2S液體的蒸發(fā)或冷要提高過程的吸收速率可采取以下措施:①提高氣液相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度,以減小氣膜和液膜的厚度:②增大供液量,降低液相吸收濃度,以增大吸收推動(dòng)力;③增加氣液接觸面積;④選用對(duì)吸收質(zhì)溶解度大的吸收劑。