第5章气态污染物控制技术基础(2)
第五章气态污染物控制技术二
（三）吸附平衡
1、定义：由于吸附过程的一种可逆过程，在吸 定义：由于吸附过程的一种可逆过程， 附质被吸附的同时， 附质被吸附的同时，部分已被吸附的物质由于 分子的热运动而脱离固体表面回到气相中去， 分子的热运动而脱离固体表面回到气相中去， 当吸附速度与脱附速度相等时，达到了～。 当吸附速度与脱附速度相等时，达到了～。 特点：达到吸附平衡时，吸附过程仍在进行， 2、特点：达到吸附平衡时，吸附过程仍在进行， 但被吸附物质的量不再增加， 但被吸附物质的量不再增加，可以说吸附剂失 去了吸附能力，必须进行再生。 去了吸附能力，必须进行再生。
（三）流化床吸附器 1、工作过程： 在设备中，流体以不同的流速通过细颗粒固 定床层时，出现流化状态，颗粒悬浮于气体之 中，并上下浮沉，达到净化效果。 2、分类：按照流化体系分 （1）气固、液固流化床。 （2）气、液、固三相流化床。 3、优点： （1）由于流体与固体的强烈搅动，大大强化 可传质系数。 （2）由于采用小颗粒吸附剂，并处于运动状 态，从而提高了界面的传质速率，使其 适宜于净化大气量的污染废气。 （3）由于传质速率的提高，使吸附床的体积 减小。 （4）由于强烈的搅拌的混合，使床层吸附与再生工艺过程连续化操作。 4、缺点： 炭粒经机械磨损造成吸附剂的损耗。
一、吸附法基本原理
（一）物理吸附和化学吸附 根据吸附过程中吸附剂和吸附质之间作用力的不同来 划分： 1、物理吸附：在吸附过程中，当吸附剂和吸附质之间的 作用力是范德华力（或静电引力）时，称为～。 特点： （1）吸附剂和吸附质间不发生化学反应。 （2）吸附过程进行较快，参与吸附的各相之间迅速达到 平衡。 （3）物理吸附是种放热过程，其吸附热较小，相当于被 吸附气体的升华热，一般为20kJ／mol左右。 （4）吸附过程可逆，无选择性
大气污染控制工程重点
大气污染控制工程重点第一章概论第一节大气与大气污染1、大气污染：大气污染系指由于人类活动或者自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了生态环境。
2、酸雨：在清洁的空气中被CQ饱和的雨水pH为5.6,故将pH小于5.6的雨、雪或其他形式的大气降水（如雾、露、霜）称为酸雨。
第二节大气污染物及其来源1、大气污染物的种类很多,按其存在的状态可概括为两大类：气溶胶状态污染物、气体状态污染物。
2、气溶胶状态污染物：气体介质和悬浮在其中的分散粒子所组成的系统称为气溶胶。
3、霾（或灰霾）：霾天气是大气中悬浮的大量微小尘粒使空气浑浊,能见度降低到10km以下的天气现象,易出现在逆温、静风、相对湿度较大等气象条件下。
4、总悬浮颗粒（TSP :指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径100 口的颗粒物。
5、可吸入颗粒物（PM io）:指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径10g 的颗粒物。
6、气态污染物的种类很多，总体上可分为五类：以二氧化硫为主的含硫化合物，以一氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物，碳的化合物，有机化合物和卤素化合物等。
7、对于气态污染物，可分为一次污染物和二次污染物。
一次污染物是指直接从污染源排到大气中的原始污染物质；二次污染物是指由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。
8、硫酸烟雾：硫酸烟雾系大气中的SQ等硫氧化合物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时，发生一些列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。
9、光化学烟雾：光化学烟雾是在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾（有时带些紫色或黄褐色）。
其主要成分有臭氧、过氧乙酰硝酸酯、酮类和醛类等。
光化学烟雾的刺激性和危害要比一次污染物严重得多。
第四节大气污染综合防治本节内容为了解的章节（不排除在最后一题中出现，最后一章的机动车污染防治也是一样），防治措施为以下7种，具体内容请看书本。
气态污染物控制技术基础
吸收习题1、试求293K 下，混合气体中SO 2平衡分压为0.05atm 时，SO 2在水中的溶解度。
已知293K 下H SO2为1.63kmol/(atm.m 3)，离解常数为32231m /kmol 107.1]SO []HSO ][H [K --+⨯==，并假设完全解离。
2、试计算以Na 2CO 3溶液吸收CO 2时的增强系数。
已知传质分系数 k L =0.4╳10-4，扩散系数D A =1.5╳10-9m 2/s ，反应速率常数r=1.6s -1(298K)。
3、用HNO 3吸收净化含NH 35%（体积）的废气，为了使吸收过程以较快的速度进行，必须使吸收过程不受在HNO 3液相扩散速率所限制。
试计算吸收时HNO 3的最低浓度为多少？已知：k A G =0.1kmol/(m 2.atm.h)，k L =0.72m/h ，D 硝酸=D 氨=D 。
4、采用填料吸收塔净化废气，使尾气中有害组分从0.2%降低至0.02%（按体积计）。
用纯水吸收时，k G a=32kmol/(m 3.atm.h)，k L a=0.1h -1，H A ’=0.125atm.m 3/kmol ，液气流量分别为L=700 kmol/m 2.h ，G=100 kmol/ m 2.h ，总压P=1atm,液体的总摩尔浓度为56kmol/ m 3，且假设不变。
今加入活性组分B ，进行极快化学吸收，化学反应式为A+B C 。
当B 的浓度为0.128 kmol/m 3时，比较填料塔高度与用水吸收时的变化。
设D A =D B =D 。
5. 某混合气体中含有2％（体积）CO 2，其余为空气。
混合气体的温度为30℃，总压为500kpa 。
从手册中查得30℃在水中的亨利系数E ＝1.88╳105kpa,试求溶解度系数H 及相平衡常数m ，并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。
6．用乙醇胺（MEA ）溶液吸收H 2S 气体，气体压力为20atm ，其中含0.1％H 2S （体积）。
气态污染物控制技术基础知识
第一节 气体扩散
气态污染物脱除过程的单元操作
➢ 流体输送 ➢ 热量传递 ➢ 质量传递
气体扩散过程
➢分子扩散－分子运动引起的 ➢湍流扩散－流体质点运动引起的
气体扩散
气体在气相中的扩散（Gilliland 方程）
气体在气相中的扩散
扩散系数
➢ 物质的特性常数之一 P236 ➢ 影响因素：
例如：填料吸收塔，筛板吸收塔，泡沫吸收塔等。 ③ 有外部能量引入的吸收设备
例如：带有机械搅拌的卧式吸收器，喷洒式吸收器等。
.常用吸收设备
吸收设备
喷淋塔
吸收设备
吸收设备
吸收设备
喷淋塔的主要操作、技术要求
压力损失
通常为100～200Pa／m塔高。
空塔气流速度
为液滴沉降速度的50％，一般取0.6-1.2m／s。
吸收系数的获取
➢ 实验测定；经验公式计算；准数关联计算
常用吸收系数经验式
界面浓度的计算
作图法
解析法
➢稀溶液亨利定律+传质方程
操作线方程
物理吸收
操作线、平衡线和吸收推动力
物理吸收
最小液气比
（平衡线上凸）
吸收塔的最小液气比
物理吸收
填料塔高度计算
水吸收SO 的平衡线和操作线 2
支承板的开孔率为0.35～0.45， 限位板的开孔率为0.8～0.9； 填料的静止床层高为0.2～0.3m； 小球应质轻、耐磨、耐腐蚀、耐高湿，直径为25～40mm。 空塔气速一般为2－6m／s。
湍球塔的优缺点
优点：气流速度高、处理能力大，设备体积小，吸收效率高。 缺点：有一定程度的返混，阻力大，小球的材质存在问题。
大气污染控制工程各章考试重点
第1章概论1、大气污染和大气污染物的概念分别是什么？答：大气污染系指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。
大气污染物系指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人和环境产生有害影响的那些物质。
2、全球性大气污染问题有哪些？答：全球性大气污染问题包括温室效应、臭氧层破坏和酸雨等三大问题3、大气污染物如何分类？答：大气污染物按其存在状态可概括为两大类：气溶胶状态污染物（粉尘、烟、飞灰、黑烟、雾）；在我国的环境空气质量标准中，还可根据粉尘颗粒的大小分为总悬浮颗粒物（TSP）和可吸入颗粒物（PM10）气体状态污染物，以分子状态存在，包括：含硫化合物（SO2）、含氮化合物（NO和NO2）、碳氧化物、有机化合物、卤素化合物等。
4、目前中国的大气污染以哪种类型为主？主要大气污染物是什么？答：以煤烟型为主，主要大气污染物是SO2和烟尘。
5、环境空气质量功能区如何分类？答：根据环境空气质量标准，将环境空气质量功能区分为三类：一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的区；二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区；三类区为特定工业区。
以上三类区分别执行一、二、三级标准。
6、如何利用空气污染指数确定空气质量级别？第2章燃烧与大气污染1、煤中硫的存在形态有哪些？哪些形态的硫最终以SOX的形式排放？答：煤中含有四种形态的硫：黄铁矿硫（FeS2）、硫酸盐硫（MeSO4）、有机硫和元素硫。
2、煤收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基的概念？答：收到基（ar），以包括全部水分和灰分的燃料作为100%的成分，亦即锅炉燃料的实际成分，(ar)C+H+O+N+S+A+W=100%；空气干燥基（ad），以去掉外部水分的燃料为100%成分，(ad)C+H+O+N+S+A+W=100%；干燥基（d），以去掉全部水分的燃料作为100%的成分，(d)C+H+O+N+S+A=100%；干燥无灰基（daf），以去掉全部水分和灰分的燃料作为100%的成分，(daf)C+H+O+N+S=100% 。
大气污染控制工程期末复习题答案
大气污染控制工程期末复习题第一章概述一、名词解释大气和环境空气，大气污染，温室效应，酸雨，TSP和PM10，二次污染物，硫酸烟雾，光化学氧化剂，能见度，大气污染综合防治：二、填空题1．大气是由多种气体混合而成的，其组成可以分为三部分：干结空气、水蒸气、各种杂质。
2．干结空气的平均分子量为28.966，在标准状态下（273.15k，101325Pa）密度为1.293kg/m3 3．按照大气污染的范围来分，大致可分为：局部地区污染、地区性污染、广域污染、全球性污染四类。
4．全球性大气污染问题包括温室效应、臭氧层破坏和酸雨等三大问题。
5．大气污染物的种类很多，按其存在状态可概括为两大类：气溶胶状态污染物和气体状态污染物。
6．气体状态污染物是以分子状态存在的污染物，简称气态污染物，其种类很多，包括含硫化合物、含氮化合物、碳氧化合物、有机化合物、卤素化合物五大类。
7．从大气污染的控制角度，按气溶胶来源和物理性质，可将其分为粉尘、烟、飞灰、黑烟、雾。
8．大气污染物的来源可分为自然污染源和人为污染源两类，人为污染源按照污染源的空间分布可分为点源、面源、线源。
按人们社会活动功能不同分为生活污染源、工业污染源、交通污染源。
按对污染物的分类统计分析可分为燃料燃烧，工业生产和交通运输。
9．大气中悬浮颗粒物的平均粒径为1.0μm，密度为2500kg/m3，如果散射率K＝2，能见度为8km时颗粒物的浓度是mg/m3。
10．目前我国的大气环境污染仍以煤烟型为主，主要污染物为TSP和SO2.11．大气污染物侵入人体主要有三条途径：表面接触、食入含污染物的食物、吸入污染空气。
12．环境空气质量控制标准按其用途可分为环境空气质量标准、大气污染物排放标准、大气污染物控制技术标准、大气污染警报标准。
按其使用范围分为国家标准、地方标准和行业标准。
13．目前，我国空气污染指数的记入项目为PM10、SO2、NO2、CO、O3。
三、简答题1、简述硫酸烟雾与光化学烟雾的区别4、如何实现大气污染的综合防治。
大气污染控制工程第三版期末复习考试重点
大气污染控制工程第三版期末复习考试重点《大气污染控制工程》复习要点第一章概论第一节：大气与大气污染1、大气的组成：干洁空气、水蒸气和各种杂质。
2、大气污染：系指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利，或危害了生态环境。
P3（名词解释/选择）3、按照大气污染范围分为：局部地区污染、地区性污染、广域污染、全球性污染。
4、全球性大气污染问题包括温室效应、臭氧层破坏和酸雨等三大问题。
P3（填空）5、温室效应：大气中的二氧化碳和其他微量气体，可以使太阳短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气温升高的现象，称为“温室效应”。
P3第二节：大气污染物及其来源1、大气污染物的种类很多，按其存在状态可概括为两类：气溶胶状态污染物，气体状态污染物。
P42、气体状态污染物：硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、有机化合物、硫酸烟雾、光化学烟雾3、对于气体污染物，有可分为一次污染物和二次污染物。
P54、大气污染物的来源可分为自然污染源和人为污染源两类。
P75、人为污染源有各种分类方法。
按污染源的空间分布可分为：点源、面源、线源。
P76、人为污染源：生活污染源、工业污染源、交通运输污染源7、对主要大气污染物的分类统计：燃料燃烧、工业生产、交通运输和氮氧化物。
8、中国的大气环境污染以煤烟型为主，主要污染物为颗粒物、SO2第三节：大气污染的影响1、大气污染物侵入人体的主要三条途径：表面接触、食入含污染物的食物和水、吸入被污染的空气2、大气污染物的影响：①对人体健康的影响②对植物的伤害③对器物和材料的影响④对大气能见度和气候的影响第四节：大气污染综合防治1、大气污染综合防治：实质上就是为了达到区域环境空气质量控制目标，对多种大气污染控制方案的技术可行性、经济合理性、区域适应性和实施可能性等进行最优化选择和评价，从而得出最优的控制技术方案和工程措施。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（二）改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫
Ø 加入己二酸的石灰石法 n 己二酸抑制气液界面上SO2溶解造成的pH值降低，加 速液相传质 n 己二酸钙的存在增加了液相与SO2的反应能力 n 降低钙硫比
Ø 添加硫酸镁 n SO2以可溶性盐的形式吸收，解决结垢问题
第5章气态污染物控制技术基础(2)
n （3）灰渣再利用
v
提高钙的利用率，改善传热传质条件，改善吸收塔
塔壁结垢的趋势。
第5章气态污染物控制技术基础(2)
（四）其他湿法脱硫工艺
Ø 1.氧化镁法
第5章气态污染物控制技术基础(2)
（四）其他湿法脱硫工艺
v 2.海水脱硫法基本原理
Ø —— 自然界海水呈碱性， pH值 8.0-8.3 Ø —— SO2为海水吸收后，生成可溶性硫酸盐 Ø —— 恢复硫自然循环
第5章气态污染物控制技术基础(2)
n 该工艺的主要优点
n 投资和占地面积相对较小
n 无废水排放
n 技术较为成熟
n
缺点
n 对吸收剂的质量要求较高
n 脱硫副产品大部分是CaSO3, 难于进行综合利用。
第5章气态污染物控制技术基础(2)
n 吸收塔的温度 n 要求足够地低，以满足脱硫化学反应的要求； n 要求保证高于露点，以防止设备和烟道的腐
第5章气态污染物控制技术基础(2)
§4烟气脱硝技术
v 三. 吸收法净化烟气中NOx
当用碱溶液[如NaOH或Mg(OH)2吸收NOx时， 欲完全去除NOx ，必须首先将一半以上的NO转化为 NO2，或者向气流中添加NO2。当NO/ NO2比等于 1时，吸收效果最佳。
第5章气态污染物控制技术基础(2)
的电厂应用
第5章气态污染物控制技术基础(2)
•（五）干法脱硫技术
第5章气态污染物控制技术基础(2)
（五）干法脱硫技术
1.干法喷钙脱硫
第5章气态污染物控制技术基础(2)
v 首先，作为固硫剂的石灰石粉料喷入锅炉炉膛， CaCO3受热分解成CaO和CO2，热解后生成的CaO 随烟气流动，与其中SO2反应，脱除一部分SO2
•（一）石灰石/石灰法洗涤
v 原理:烟气用含有亚硫酸钙和硫酸钙的石灰石/石灰浆液 洗涤，SO2与浆液中的碱性物质发生化学反应生成亚硫 酸盐和硫酸盐，新鲜浆液中石灰石/石灰浆液不断加入脱 硫液的循环回路。浆液中的固体（包括燃煤飞灰）连续 地从浆液中分离出来并排往沉淀池.
v 从除尘器出来的烟气在吸收塔内经过洗涤，脱去SO2。
v 反应机理： v 石灰法： v SO2+CaO+2H2O→CaSO3·2H2O v 石灰石法： v SO2+CaCO3+H2O→CaSO3·2H第2O5章气+态C污染O物2控制技术基础(2)
影响因素：pH，美国国家环保局的实验表明，石灰 石系统的最佳操作pH为5.8~6.2，石灰系统约为8 。 其它因素：液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固 体含量、SO2浓度、吸收塔结构 • 上述因素的典型值见下表
第5章气态污染物控制技 术基础(2)
2020/11/26
第5章气态污染物控制技术基础(2)
•一、主要烟气脱硫工艺
第5章气态污染物控制技术基础(2)
一、主要烟气脱硫工艺
n （一）石灰石/石灰法洗涤
q 目前应用最广泛的脱硫技术（20世纪30年代由英 国皇家化学工业公司提出）
第5章气态污染物控制技术基础(2)
第5章气态污染物控制技术基础(2)
（一）石灰石/石灰Байду номын сангаас洗涤（续）
第5章气态污染物控制技术基础(2)
烟气脱硫工艺
第5章气态污染物控制技术基础(2)
（一）石灰石/石灰法洗涤（续）
v 解决的问题
n 设备腐蚀（吸收塔材料采用合金材料C-276） n 结垢和堵塞（减少亚硫酸盐的氧化） n 除雾器阻塞（用高速喷嘴每小时数次喷清水进行冲洗） n 脱硫剂的利用率（增加在循环池内停留时间） n 液固分离 n 固体废物的处理处置
（二）改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫
Ø 双碱流程 n 用碱金属或碱类水溶液吸收SO2，后用石灰或石灰石再 生 n 解决结垢问题和提高SO2的利用率
第5章气态污染物控制技术基础(2)
（三）喷雾干燥法烟气脱硫
一种湿－干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法
Ø 脱硫过程 n SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收 n 温度较高的的烟气干燥液滴形成干固体废物 n 干废物由袋式或电除尘器捕集
Ø 尿素或氨基化合物作为还原剂，较高反应温度 930~1090℃
Ø 化学反应
Ø 同样，需要控制温度避免潜在氧化反应发生
第5章气态污染物控制技术基础(2)
§4烟气脱硝技术
v 二. 选择性非催化还原法（SNCR）
第5章气态污染物控制技术基础(2)
§4烟气脱硝技术
v 二. 选择性非催化还原法（SNCR）
第5章气态污染物控制技术基础(2)
表8—5 石灰石/石灰法烟气脱硫的典型操作条件
•
•烟气中的 SO2体积分数/10-6 •浆液中的固体含量/% •浆液PH •钙/硫比
•液/气比 •气流速度/ms-1
石灰
4000 10～15
7.5 1.05～1.1
4.7 3.0
石灰石
4000 10～15
5.6
1.1 ～1.3 ﹥8.8 3.0
Ø 设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的 1/2~1/3)
第5章气态污染物控制技术基础(2)
（三）喷雾干燥法烟气脱硫
第5章气态污染物控制技术基础(2)
•主要系统 •（1）石灰浆制备系统
•将生石灰制成粒度为50mm 、具有较高活性的石灰乳浆
•（2）脱硫系统 •石灰乳浆在吸收塔内被雾化成<100mm 的雾粒，与 烟气接触混合，完成烟气脱硫的化学反应 •该工艺化学物理原理为： •CaO+H2O→Ca(OH)2 •SO2+H2O→H2SO3 •Ca(OH)2+H2SO3→CaSO3+H2O • CaSO3(液)+1/2O2→CaSO4(液) • CaSO3(液)→CaSO3(固) • CaSO4(液)→CaSO4(固)
第5章气态污染物控制技术基础(2)
v 铂、钯等贵金属催化剂的最佳操作温度为 175~290℃；
v 金属氧化物催化剂，例如以二氧化钛为载体的五氧 化二钒催化剂，在260 ~450℃下操作效果最好;
v 沸石催化剂，通常可在更高温度下操作。
第5章气态污染物控制技术基础(2)
v 二. 选择性非催化还原法（SNCR）
第5章气态污染物控制技术基础(2)
§4烟气脱硝技术
v 一. 选择性催化还原法（SCR）
Ø 催化剂：贵金属、碱性金属氧化物 Ø 还原反应 Ø 潜在氧化反应
第5章气态污染物控制技术基础(2)
§4烟气脱硝技术
v 一. 选择性催化还原法（SCR）
第5章气态污染物控制技术基础(2)
§4烟气脱硝技术
v 一. 选择性催化还原法（SCR）
§4烟气脱硝技术
v 三. 吸收法净化烟气中NOx
第5章气态污染物控制技术基础(2)
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/26
第5章气态污染物控制技术基础(2)
v 然后，生成的CaSO4与未反应的CaO以及飞灰一起， 随烟气进入锅炉后部的活化反应器。在活化器中， 通过喷水雾增湿，一部分尚未反应的CaO转变成具 有较高反应活性的Ca(OH)2继续与烟气中的SO2反 应，从而完成脱硫的全过程:
第5章气态污染物控制技术基础(2)
（五）干法脱硫技术
2.循环流化床烟气脱硫
第5章气态污染物控制技术基础(2)
（四）其他湿法脱硫工艺
3. 氨法脱硫就是以氨水作为SO2的吸收剂，所产生的副 产品为亚硫酸氨
n 氨水做吸收剂
•图 氨法烟气脱硫工艺流程
第5章气态污染物控制技术基础(2)
（五）干法脱硫技术
v 干法烟气脱硫 v 所得到得脱硫产物是干态形式 v 特点：
n 投资较湿法低 n 无需装设除雾器及烟气再热器 n 适合于含硫量中等、有高品位石灰石来源
蚀。 n 在钙硫比不变的情况下，通过水量的变化来
控制吸收塔的出口温度。
第5章气态污染物控制技术基础(2)
影响喷雾干燥干法烟气脱硫效率的主要因素：
n （1）钙硫比
v
随着钙硫比的增加，脱硫率也增大，但其增大的幅度
由大到小，最后趋于平稳。
n （2）吸收塔出口烟温
v
温度越低，脱硫率越高。
v
SO2脱除反应的基本条件是吸收剂雾滴必须含有水分。