Chuong 2 hapthu 1

Microsoft Word Chuong 2 Hapthu 1 doc DuMyLe Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT Chöông 2 Chöông 2 1 Chöông 2 QUAÙ TRÌNH HAÁP THUÏ Absorption Process 2 1 GIÔÙI THIEÄU QUAÙ TRÌNH HAÁP[.]

Chương 2 QUÁ TRÌNH HẤP THỤ

Absorption Process 2.1 GIỚI THIỆU QUÁ TRÌNH HẤP THỤ

Hấp thụ là quá trình lôi cuốn khí và hỗn hợp khí bởi chất lỏng (chất hấp thu - absorbentï) Cấu tử được tách ra từ hỗn hợp gọi là cấu tử mục tiêu hay cấu tử chính (absorbed

component)

Quá trình hấp thụ được phân làm 2 loại chính:

• Hấp thụ vật lý (Physical Absorption): Đây là quá trình hấp thụ đơn giản, các chất

hấp thụ không tương tác hóa học với chất được hấp thụ

• Hấp thụ hóa học (Chemical Absorption): giữa chất hấp thụ và chất được hấp thụ

xảy ra phản ứng hóa học tạo thành hợp chất hóa học khác Đối với lĩnh vực xử lý môi trường, quá trình này ứng dụng nhiều trong xử lý khí thải

Do độ hòa tan của các khí trong chất lỏng khác nhau nên có thể tiến hành hấp thụ chọn lọc một cấu tử nào đó của hỗn hợp khí, vì vậy phương pháp này được áp dụng rộng rãi khi tiến hành các quá trình công nghệ

Sự tách khí hòa tan từ chất hấp thụ, nghĩa là quá trình ngược lại của hấp thụ được gọi là nhả hấp, được mô tả bằng các quy luật hoàn toàn tương tự quá trình hấp thụ Quá trình này được ứng dụng trong xử lý nước thải khi cần xử lý nước bị ô nhiễm bởi khí hoà tan… Quá trình hấp thụ được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật để thu hồi cấu tử có giá trị từ hỗn hợp khí hoặc để xử lý các tạp chất độc hại

Điều cần lưu ý trong quá trình hấp thụ, đặc biệt là các quá trình hấp thụ hoá học, thường phát sinh nhiệt, điều này sẽ làm điều kiện cân bằng của hệ thống thay đổi

2.1.1 Cơ chế quá trình hấp thụ

Đa số các hệ hấp thụ đều được xây dựng trên cơ sở Lý thuyết hai lớp phim (The two-film

theory) đã được giải thích ở chương 1 của môn học Lý thuyết hai lớp phim mô tả quá

trình truyền khối chủ yếu diễn ra ở hai pha theo hướng dòng chảy chính Khi vật chất di chuyển qua bề mặt phân chia hai pha, độ thay đổi nồng độ là không đáng kể Tuy nhiên, trở lực chính của cả quá trình truyền khối chủ yếu tập trung ở lớp phim có độ dày rất

mỏng này Quy luật trao đổi vật chất bên trong lớp phim với dòng chảy tầng (Laminar

sub-layer) được mô tả cụ thể theo định luật Fick

Các hình bên dưới mô tả sự thay đổi nồng độ cấu tử chính trong hai pha của quá trình hấp thụ vật lý và quá trình hấp thụ hoá học trên cơ sở lý thuyết hai lớp phim

2.1.1 Lựa chọn chất hấp thụ

Có nhiều cách để lựa chọn một chất làm chất hấp thụ Thông thường, chất hấp thụ được chọn sao cho suất lượng pha lỏng là nhỏ nhất Một số đặc tính quan trọng cần lưu ý khi lưạ chọn chất hấp thụ:

• Có tính chọn lọc cao

• Tính độc hại của chất hấp thụ

Interface: Bề mặt phân chia pha Gas film: lớp phim khí

Gas film boundary: Ranh giới lớp phim

khí

Liquid film: lớp phim lỏng Liquid film boundary: Ranh giới lớp

phim lỏng

Main bulk of gas: Pha khí theo dòng

chảy

Main bulk of liqid:Pha lỏng theo dòng

chảy

Partial pressure PA áp suất riêng phân cấu tử A trong pha khí

Molar concentration CA: nồng độ cấu

tử A trong pha lỏng

Trường hợp hấp thụ vật lý

Trường hợp hấp thụ hoá học

• Tính khó bay hơi

• Có sẵn trên thị trường

Nếu quá trình thiết kế có lưu ý đến mục đích thu hồi các cấu tử đã được hấp thụ bằng phương pháp nhả hấp thì chất hấp thụ còn được chọn trên tiêu chí phải không tạo ra liên kết bền với chất cấu tử chính

2.2 TĨNH HỌC QUÁ TRÌNH HẤP THỤ

Trong trường hợp sự tương tác của chất lỏng với pha khí có 2 cấu tử, bao gồm chất được hấp thụ A, và chất trơ B, số pha F = 2, số cấu tử K = 3 và số yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến cân bằng của hấp thu n = 2 (nhiệt độ và áp suất) Theo định luật pha, số bậc tự do:

C = K – F + n = 3 – 2 + 2 = 3

Điều này nghĩa là đối với hệ này khi nhiệt đọâ và áp suất cho trước ở trạng thái cân bằng mỗi giá trị nồng độ của cấu tử phân tán trong một pha tương ứng một nồng độ của nó trong pha khác Mối liên hệ này được mô tả bởi định luật Henri

Phương trình Henri có nhiều dạng phụ thuộc đơn vị nồng độ

Nếu nồng độ được biểu diễn là phần khối lượng thì:

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ − +

=

P

H X

M M

X P

H M

M Y

C

A B

A cb

1

Trong đó:

MA, MB, MC: khối lượng phân tử cấu tử phân tán, chất trơ pha lỏng và pha khí P: áp suất chung của pha khí

H: hằng số Henri

Từ hệ số Henri ta có thể xác định hệ số phân phối pha (m) Khi đó, đường cân bằng của

hệ là một đường thẳng đi qua góc tọa độ (đúng trong trường hợp nồng độ nhỏ)

2.3 HIỆU ỨNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH HẤP THỤ

Do khi dịch chuyển phân tử khí vào chất lỏng, năng lượng tự do của cấu tử này sẽ giảm nên quá trình hấp thu kèm theo sự tỏa nhiệt Khi đó, thể tích của hệ hấp thụ cũng giảm Theo nguyên lý Le Chartelier, sự hòa tan khí vào chất lỏng tăng khi áp suất tăng và giảm khi nhiệt độ tăng

Trong thực tế, theo chế độ nhiệt, quá trình hấp thu cũng có thể được chia ra làm hấp thu đẳng nhiệt và hấp thụ không đẳng nhiệt

Quá trình hấp thu đẳng nhiệt diễn ra với nồng độ chất được hấp thụ nhỏ hoặc quá trình được giải nhiệt nhờ thiết bị truyền nhiệt đặc biệt Trong quá trình này, hằng số Henri không thay đổi

Ngược lai, trong quá trình hấp thu không đẳng nhiệt, nhiệt độ chất hấp thụ tăng theo thời gian và ảnh hưỡng xấu đến điều kiện cân bằng của hệ, hằng số Henri thay đổi phụ thuộc vào lượng chất được hấp thu hoặc phụ thuộc nồng độ của nó trong pha lỏng

( ) X f

Dạng hàm này có thể xác lập từ phương trình cân bằng nhiệt lượng Nếu cho rằng chất lỏng hấp thu toàn bộ năng lượng, ta có:

c ht

t c

L + =

Trong đó: C: nhiệt dung riêng của chất hấp thụ J/(kg.K)

tđ, tc _ nhiệt độ đầu vào và cuối của chất lỏng, 0C

Qht _ Nhiệt lượng sinh ra do hấp thụ, W

L _ lưu lượng pha lỏng trơ, kg/s

Lượng nhiệt phát sinh do quá trình hấp thụ có thể xác định qua công thức:

Q ht = q.M

Với q _ hiệu ứng nhiệt của quá trình, nhiệt lượng hấp thụ J/kg

M _ khối lượng chất hấp thụ được hấp thụ vào pha lỏng, kg/s

(X d X c)

L

M = −

X , d X c_ nồng độ ban đầu và cuối của cấu tử phân tán trong pha lỏng

Do đó:

c

c d

c d

t X X c

q t

t c L X

X q L t c L

+

−

=

=

− +

.

.

.

.

Đối với tiết diện bất kỳ của thiết bị:

( X Xd) td c

q

Đường cân bằng được xác định nhờ phương trình Henri với hằng số Henri được xác định theo mỗi giá trị X và nhiệt độ của pha lỏng

Khi hấp thụ với nồng độ pha khí cao hoặc khi hấp thụ các khí dễ hoà tan do nhiệt sinh ra lớn nên nhiệt độ chất lỏng có thể tăng lên đáng kể Trong phân tích và tính toán quá trình, người ta sử dụng các khái niệm nhiệt lượng hòa tan tích phân qtp và vi phân qvp

Nhiệt hòa tan tích phân là nhiệt lượng sinh ra do hình thành dung dịch với nồng độ X từ

cấu tử khí A và chất lỏng hấp thụ trên một Kmol dung dịch hoặc trên Kmol chất lỏng chứa cấu tử A

Tuy nhiên, quá trình tính toán kỹ thuật thường sử dụng khái niệm nhiệt hòa tan vi phân

nhiều hơn Đây là lượng nhiệt sinh ra do hấp thu một Kmol cấu tử phân tán trong 1 lượng vô cùng lớn dung dịch có nồng độ X

Nhiệt hấp thu vi phân và tích phân liên hệ nhau bở phương trình:

dX

d X q

tp

Nhiệt hòa tan phụ thuộc nhiệt độ chất lỏng (tl):

A vp

vp

l B A l

B tp

tp

t dX

dC X C

C q

q

t C C t

C C q

q

.

1

.

/

/

0

0

⎥⎦

⎤

⎢⎣

+

=

− +

− +

=

0

0,

vp

q _ nhiệt hòa tan tích phân và vi phân ở nhiệt độ 00C (1730K)

C _ nhiệt dung riêng dung dịch

CA, CA/ _ nhiệt dung riêng cấu tử phân tán ở trạng thái lỏng và khí

Nhiệt hấp thụ vi phân qvp liên quan với hệ số phân phối pha m bởi công thức:

2

ln

T R

q dT

m

Nhiệt độ chất hấp thụ tăng làm giảm độ hòa tan cấu tử phân tán trong chất lỏng, nghĩa là làm thay đổi điều kiện cân bằng, hằng số Henri tăng

Trên cơ sở này, ta có 2 phương án tiến hành quá trình hấp thu:

1 Đẳng nhiệt

2 Đoạn nhiệt (không trao đổi nhiệt với môi trường ngoài, không giải nhiệt sinh ra)

Hấp thu đẳng nhiệt được tiến hành với sự giải nhiệt pha lỏng nhờ thiết bị làm nguội,

được lắp đặt trực tiếp ngay trên bề mặt tiếp xúc pha hoặc bằng cách lấy chất lỏng ra ngoài thiết bị, làm nguội rồi tuần hoàn trở lại

Hấp thu đoạn nhiệt được thực hiện đối với các khí dễ hòa tan, nghĩa là các khí có hằng

số Henri nhỏ (khoảng 103 mmHg), lúc này vấn đề tĩnh học không quyết định quá trình Năng lượng sinh ra do hấp thụ tiêu hao chủ yếu cho sự bay hơi chất lỏng nên một mặt ổn định nhiệt quá trình, còn mặt khác ổn định nồng độ dung dịch tạo thành

Ví dụ khi hấp thu 1 kg HCl bởi dung dịch HCl nồng độ 0,28 phần khối lượng ở nhiệt độ

850C sinh ra năng lượng là 1,5MJ/Kg đủ để bay hơi 0,67 kg H2O trong điều kiện đó Để tăng nhiệt độ quá trình và lượng lỏng bay hơi người ta nung dòng khí vào tháp đến hiêt độ 70 – 1000C Hấp thụ nóng (đoạn nhiệt) được ứng dụng trong sản xuất axit HCL để thu được sản phẩm HCl 31 – 33 % khối lượng

2.4 KẾT CẤU THIẾT BỊ HẤP THỤ

Tùy theo mục đích thiết kế, có nhiều cách phân loại thiết bị hấp thụ Phụ thuộc vào cách

tổ chức bề mặt tiếp xúc pha, thiết bị hấp thụ có thể phân làm 4 loại (tương tự cách phân

loại các thiết bị truyền khối nói chung đã đề cập ở Chương 1) :

_ Thiết bị bề mặt và chảy màng

_ Thiết bị đệm

_ Thiết bị sủi bọt

_ Thiết bị phun

Thiết bị hoạt động bề mặt có bề mặt tiếp xúc pha không lớn, xác định bởi tiết diện ngang của thiết bị Chất hấp thụ chuyển động ở dạng màng theo đáy phẳng, pha khí đi ngược dòng trên màng lỏng này

Đôi khi trong không gian của khí có lắp các vách ngăn để ép khí sát chất lỏng tạo điều

tưới Oáng tưới được chế tạo bằng sứ Thiết bị dạng này chỉ áp dụng trong sản xuất nhỏ để hấp thu các khí dễ hòa tan Bởi vì quá trình hấp thụ tỏa nhiệt, làm tăng nhiệt độ ảnh hưởng xấu đến điều kiện cân bằng của hệ, giảm động lực của quá trình, nên thiết bị có kết cấu đồng dạng đôi khi còn được trang bị thiết bị truyền nhiệt để làm nguội chất lỏng Cường độ hoạt động của thiết bị hấp thụ màng và bề mặt thường không được quyết định bởi vận tốc truyền khối mà bởi vận tốc giải nhiệt sinh ra do hấp thụ

Trong thiết bị hấp thụ dạng màng, bề mặt tiếp xúc pha được tạo thành bởi màng chất hấp thụ, chảy theo bề mặt trong của ống hoặc tấm thẳng đứng

1 Thiết bị hấp thu dạng ống chảy màng: là thiết bị truyền nhiệt vỏ ống thẳng

đứng, trong đó khí chuyển động từ dưới lên, tiếp xúc vớichất lỏng chảy từ trên xuống theo vách ống Như vậy, bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt các ống và có thể đạt giá trị cao Nước làm nguội được cho vào không gian giữa các ống

2 Thiết bị hấp thụ dạng tấm phẳng chảy màng: là tháp có các tấm phẳng đặt

thẳng đứng Phần trên của thiết bị có cơ cấu phân phối chất lỏng, chất lỏng chảy thành màng theo 2 bên của tấm phẳng Bề mặt tiếp xúc pha lớn hơn so với thiết bị dạng ống Thiết bị dạng tấm có bề mặt riêng truyền khối lớn, nghĩa là bề mặt tiếp xúc pha lớn trong 1 đơn vị thể tích thiết bị nhưng trong thiết bị này không có khả năng giải nhiệt Ưu điểm của thiết bị hấp thu bề mặt và chảy màng là trở lực thủy động thấp

3 Thiết bị hấp thu dạng đệm: là tháp đứng hình trụ, chứa đầy vật liệu đệm đứng

yên, được giữ trên lưới phân phối, còn khí được cho vào từ dưới lưới Chất lỏng chảy vào thiết bị qua cơ cấu tưới và chuyển động qua lớp đệm ngược dòng với dòng khí Nhiệm vụ của đệm: tạo bề mặt tiếp xúc pha lớn và xoáy rối các dòng Vật liệu đệm phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau:

_ Bề mặt riêng lớn _ Thể tích tự do lớn để trở lực nhỏ

Ưu điểm của thiết bị hấp thu dạng đệm là: diện tích bề mặt riêng lớn, kết cấu thiết bị đơn giản, có thể làm việc trong môi trường ăn mòn, nên được áp dụng rất rộng rãi Phụ thuộc vào lưu lượng khi trên một đơn vị tiết diện thiết bị (G’, kg/m2.s) và mật độ tưới (L’, kg/m2.s), thiết bị hấp thu làm việc với các chế độ thủy động khác nhau Mật độ tưới được hiểu là lượng chât lỏng chảy qua 1 đơn vị tiết diện thiết bị trong 1 đơn vị thời gian Trong thiết bị sủi bọt, bề mặt tiếp xúc pha được hình thành nhờ phân tán khí vào chất lỏng ở dạng tia hoặc bọt khí

Đơn giản nhất là thiết bị hấp thụ dạng nồi Khí qua ống đi vào trong nồi, qua các khe răng cưa phân phối vào chất lỏng Thiết bị dạng này có một số khuyết điểm lớn:

• Trong thiết bị này không thể áp dụng nguyên lý ngược dòng bởi vì chất lỏng được khuấy trộn mãnh liệt bởi khí sủi bọt và vì vậy, chỉ có thể thực hiện sự tiếp xúc pha 1 bậc Thiết bị dạng này chỉ nên sử dụng đối với các cấu tử hấp thu không thuận nghịch (Ví dụ hấp thu NH3 bằng acid)

Để thực hiện nguyên lý ngược dòng phải áp dụng thiết bị nhiều bậc, sủi bọt, dạng mâm

(SV tham khảo file hình ảnh các thiết bị truyền khối ở Chương 1)

Mâm là đĩa được khoan lỗ để cho khí và chất lỏng đi qua Mâm được lắp trên tháp trùng với trục tháp Phụ thuộc vào cơ cấu thiết bị sủi bọt, mâm được chia ra: mâm chóp, mâm xuyên lỗ, mâm van

Trong thiết bị hấp thu dạng mâm chóp, khí được cho vào ở dưới đáy thiết bị rồi lần lượt

đi qua các mâm qua ống khí, được đậy bằng chóp ở trên, phần rìa của chóp ngập trong chất lỏng Mực chất lỏng được xác định bởi độ cao của ống chảy tràn trên mâm Đầu dưới của ống chảy tràn ngập trong chất lỏng ở mâm dưới để tạo rở lực thủy tĩnh Để tăng tiếp xúc giữa khí và lỏng trên mâm thay cho chóp lớn, người ta sử dụng một số lớn các chóp nhỏ Điều này làm tăng chu vi sủi bọt và do đó tăng cường độphân tán khí trong chất lỏng

Thiết bị sủi bọt có thể làm việc ở một số chế độ thủy động:

• Nếu lưu lượng nhỏ, khí chuyển động qua lớp chất lỏng ở dạng các bong bóng khí

riêng biệt – chế độ bong bóng Bề mặt tiếp xúc pha không lớn và tăng nếu tăng

lưu lượng khí

• Tăng vận tốc khí sẽ tạo thành các bọt chuyển động xoáy rối – chế độ bọt Lúc

này, bề mặt tiếp xúc pha và mức độ sử dụng bề mặt tăng nhanh Chế độ này là chế độ tối ưu của thiết bị sủi bọt

• Tiếp tục tăng vận tốc khí sẽ phá vỡ mạnh các bọt và tăng sự lôi cuốn chất lỏng

theo khí Chế độ này được gọi là chế độ tia (injection) Lúc này bề mặt tiếp xúc

pha giảm mạnh Tiếp tục tăng vận tốc khí nữa thì tất cả chất lỏng sẽ treo lơ lửng trong không gian giữa các mâm, chất lỏng không chảy dọc theo thiết bị được Bắt đầu chế độ ngập lụt và quá trình truyền khối bị cắt đứt

Tháp sủi bọt có cường độ làm việc cao nhờ tạo được bề mặt tiếp xúc pha lớn và sự khuấy trộn các pha mãnh liệt Hoạt động của thiết bị sủi bọt không phụ thuộc mật độ tưới, bởi vì với bất kỳ lưu lượng chất lỏng nào mức chất lỏng trên mâm luôn cố định và được xác định bởi độ cao của tấm chảy tràn Thiết bị dạng này nên ứng dụng khi lưu lượng chất lỏng không lớn Trên mâm có thể bố trí cơ cấu làm nguội Nhược điểm của chúng là trở lực cao và không thể lắp mâm tuyệt đối nằm ngang

dạng tia và bọt Chất lỏng chảy ngang qua mâm nhờ cơ cấu chảy tràn Hiệu quả mâm xuyên lỗ cao hơn mâm chóp do sự phân tán nhuyễn bọt khí và tia Kết cấu mâm này đơn giản hơn mâm chóp Trở ngại của mâm này là sự nhiễm bẩn các lỗ và ăn mòn mâm cũng như đặc tính của một số chất lỏng tạo thành bọt ổn định

Thiết bị với mâm hoặc khay chứa chất lỏng sẽ khác với mâm xuyên lỗ ở chỗ không có

cơ cấu chảy tràn Chất lỏng được giữ trên mâm nhờ chênh lệch áp suất tạo ra bởi khí và sủi bọt nhờ bọt khí đi qua các lỗ Nhưng đồng thời chất lỏng cũng chảy xuống mâm dưới qua chính các lỗ này Chiều cao lớp bọt trên mâm được xác định bởi vận tốc khí Mâm này vượt qua mâm xuyên lỗ theo năng suất nhưng rất nhạy với sự thay đổi vận tốc khí và chất lỏng

Trong mâm van, các lỗ được đậy bằng các van tự do nằm trên lỗ, chiều cao nâng van giới hạn bởi cơ cấu đặc biệt Khi thay đổi lưu lượng khí, chiều rộng khe được điều chỉnh tự động nên giữ đựoc vận tốc cố định sụt vào chất lỏng Nhờ đó mâm van có thể làm việc ổ định trong khoảng thay đổi tải trọng theo khí Trong thiết bị hấp thụ, bất kỳ dạng mâm nào cũng diễn ra sự xáo trộn mãnh liệt chất lỏng do sụt khí, làm đồng nhất nồng độ cấu tử phân tán trong toàn bộ thể tích pha lỏng Điều này ảnh hưởng xấu đến động lực của quá trìnhbởi vì chât lỏng mới vào mâm bị bão hòa cấu tử phân tán do trộn lẫn với chất lỏng đã hấp thụ Để loại trừ nhược điểm này, người ta tạo chuyển động định hướng cho chất lỏng trên mâm Điều này đạt được ví dụ bằng cách lắp các vách ngăn trên mâm Trên mâm có chóp dạng chữ S chuyển động định hướng của chất lỏng đạt được nhờ sự thoát khí 1 mặt dưới chóp

Mâm bản phẳng gồm các tấm phẳng có vách nghiêng từ 10 – 150 so vơi trục tháp Khí đi qua khe rãnh giữa các tấm với vận tốc 20 – 40 m/s, phá vỡ nước thành các giọt và đẩy chúng đến các khe rãnh tiếp theo Việc tổ chức chuyển động của chất lỏng trên mâm có

ý nghĩa lớn đến hiệu quả hoạt động của nó Có 2 yếu tố ảnh hưởng:

1 Thời gian lưu chất lỏng trên mâm, phụ thuộc đường đi của nó Đại lượng này phải lớn nhất có thể được bởi vì nó xác định mức độbão hòa chất lỏng

2 Chiều cao lớp chất lỏng trên mâmtại mỗi điểm trên bề mặt của nó phải bằng nhau để tạo điều kiện đồng đều hoạt động của toàn bộ cơ cấu tiếp xúc

Nhưng khi tăng quãng đường chuyển động, chất lỏng sẽ tăng trở lực, tăng chi phí cho việc tạo lưu lượng chất lỏng trên mâm Vì vậy, trong mỗi trường hợp riêng phải chọn phương án tối ưu cho việc tổ chức dòng lỏng

a) Chất lỏng chuyển động hướng tâm, được ứng dụng đối với nhiều mâm chóp và đường kính tháp lớn

b) Chất lỏng chảy theo vành đai, được sử dụng đối với mâm một chóp và đường kính tháp nhỏ

c) Chất lỏng chuyển động theo vành đai, được tổ chức nhờ các vi tháp nhiều chóp và đường kính không lớn

d) Chuyển động hướng đường kính Trong phương án này sử dụng cơ cấu chảy còn khi ứng dụng ống chảy tràn nhất thiết phải đặt trên mâm các vách ngăn chảy tràn Bởi vì nếu không thì trên mâm sẽ hình thành vùng tù đọng Thiết bị này áp dụng cho mâm nhiều chóp

f) Thông thường áp dụng cho tháp xuyên lỗ Thiết bị này bảo đảm chuyển động vành đai cho chất lỏng trên mâm nhờ vách ngăn hình chữ S

Trong thiết bị dạng phun và thiết bị buồng khí rỗng là dạng thiết bị có bề mặt tiếp xúc pha được hình thành nhờ phân tán chất lỏng trong dòng khí Trong tháp trần sự phân tán chất lỏng được thực hiện nhờ vòi phun đặt trên đỉnh tháp Thiết bị này đặc trưng bởi bề mặt riêng phần lớn Đặc biệt quá trình tiến hành hiệu quả khi giọt lỏng va đập vào bề mặt thành hay thiết bị Hiệu quả làm việc của thiết bị xác định bởi kích thước giọt Đường kính giọt lỏng tối ưu là 0,5 – 1 mm

Để tiến hành quá trìnhhấp thụ còn ứng dụng thiết bị có vòi phun gồm ống thu và ống phân tán Khí và chất lỏng cùng đi vào ống thu, chất lỏng được vỡ thành giọt nhỏ nhờ động năng của dòng khí Bởi vì vận tốc tương đối giữa khí và lỏng lớn nên quá trình truyền khối diễn ra mãnh liệt Trong phần loa – vận tốc khí giảm và các giọt lỏng kết dính thành giọt lớn và tách ra khỏi khí Thiết bị dạng này làm việc theo nguyên tắc thuận dòng nên làm giảm động lực của quá trình Thời gian tiếp xúc pha rất ngắn (phần ngàn giây) Vì vậy thiết bị với vòi phun nên áp dụng đối với khí dễ tan vàsử dụng để tiến hành quá trình của các thiết bị mắc nối tiếp

Thiết bị hấp thu với sự phun giọt lỏng cơ học rất đa dạng, nhưng sự hình thành bề mặt tiếp xúc pha đều do năng lượng cơ học được cấp vào từ bên ngoài Có thể mô tả thiết bị phun cơ học gồm vỏ thiết bị, rotor quay bên trong vỏ có gắn các que (búa) rotor ngâm trong chất lỏng, mực nước được bố trí cao hơn trục quay một chút, khi quay rotor, chất lỏng được phun bụi mãnh liệt Trên bề mặt chất lỏng hình thành một lượng lớn các giọt lỏng, chuyển động với vận tốc lớn trong dòng khí Như vậy sẽ tăng được bề mặt tiếp xúc pha lớn và bảo đảm điều kiện truyền khối tốt Thiết bị này đồng thời cũng tạo được sự chênh lệch áp suất ở đầu vào và ra như quạt Nhược điểm của thiết bị này là tiêu hao điện năng lớn