大气污染控制工程课件——气态污染物净化技术
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第11章 吸附法净化气态污染物 大气污染控制工程课件
11. 吸附法
物理吸附与化学吸附有很多不同点，前者吸附剂与 吸附质之间不发生化学反应，物质性质不发生变化， 吸附进行速度较快，很快能达到吸附平衡，吸附反 应是放热反应，吸附热较小，相当于物质的液化热 或汽化热，吸附没有选择性，吸附质往往是多层的， 具有可逆性；
后者吸附进行缓慢，达到平衡需要时间长，吸附时 发生化学反应，并在吸附剂表面生成新物质，吸附 为放热过程，放热量较大，相当于化学反应热，吸 附有选择性，常常是不可逆的，一般为单层吸附。
（3）操作条件
影响吸附的操作条件主要有温度、压力、气 流速度等。
对于物理吸附，控制较低温度有利。对于化 学吸附，提高温度对吸附有利，
从理论上讲，增加压力对吸附有利，但提高 压力会增加能耗，实际上一般不采用。
气流速度大小受吸附时间的控制，为保证吸 附完全，应保证一定的接触时间，因此气流 速度不宜过大，实践表明，固定床吸附操作 合理的气流速度控制在0.2~0.6m/s。
图4-6 移动床吸附器示意图 1-冷却器；2-吸附器；3-分配板；4-提升管；5-再生器 ；6-吸附剂控制机械；7-固粒料面控制器;8-封闭装置；
9-出料阀门
3.流化床吸附器
它是由带有溢流装置的 多层吸附器和移动式脱 附器组成。废气从吸附 器的下部引入，气体通 过筛板向上移动，将吸 附剂吹起，在吸附段完 成吸附操作，吸附后的 气体进入扩大段，降低 气流速度，减少吸附剂 的携带。完成吸附从底 部另一侧排出的吸附剂 直接用蒸气进行脱附和 干燥，然后从顶部送回 吸附段继续使用。
3.连续式流程
连续化流程是由连续性运行的流化床或移动 床吸附器构成，其特点是吸附和脱附再生同 时进行，利于自动化操作。
4.吸附操作应注意的事项
根据影响吸附操作的影响因素，在进行吸附操作时，主要注意 以下问题：
物理吸附与化学吸附有很多不同点，前者吸附剂与 吸附质之间不发生化学反应，物质性质不发生变化， 吸附进行速度较快，很快能达到吸附平衡，吸附反 应是放热反应，吸附热较小，相当于物质的液化热 或汽化热，吸附没有选择性，吸附质往往是多层的， 具有可逆性；
后者吸附进行缓慢，达到平衡需要时间长，吸附时 发生化学反应，并在吸附剂表面生成新物质，吸附 为放热过程，放热量较大，相当于化学反应热，吸 附有选择性，常常是不可逆的，一般为单层吸附。
（3）操作条件
影响吸附的操作条件主要有温度、压力、气 流速度等。
对于物理吸附，控制较低温度有利。对于化 学吸附，提高温度对吸附有利，
从理论上讲，增加压力对吸附有利，但提高 压力会增加能耗，实际上一般不采用。
气流速度大小受吸附时间的控制，为保证吸 附完全，应保证一定的接触时间，因此气流 速度不宜过大，实践表明，固定床吸附操作 合理的气流速度控制在0.2~0.6m/s。
图4-6 移动床吸附器示意图 1-冷却器；2-吸附器；3-分配板；4-提升管；5-再生器 ；6-吸附剂控制机械；7-固粒料面控制器;8-封闭装置；
9-出料阀门
3.流化床吸附器
它是由带有溢流装置的 多层吸附器和移动式脱 附器组成。废气从吸附 器的下部引入，气体通 过筛板向上移动，将吸 附剂吹起，在吸附段完 成吸附操作，吸附后的 气体进入扩大段，降低 气流速度，减少吸附剂 的携带。完成吸附从底 部另一侧排出的吸附剂 直接用蒸气进行脱附和 干燥，然后从顶部送回 吸附段继续使用。
3.连续式流程
连续化流程是由连续性运行的流化床或移动 床吸附器构成，其特点是吸附和脱附再生同 时进行，利于自动化操作。
4.吸附操作应注意的事项
根据影响吸附操作的影响因素，在进行吸附操作时，主要注意 以下问题：
大气污染控制工程 第10章 催化法净化气态污染物.ppt.Convertor
第十三章催化法净化气态污染物催化作用和催化原理催化剂催化燃烧装置固定床催化反应器的设计催化法的应用催化作用和催化原理催化法定义：利用催化剂在化学反应中的催化作用，将废气中有害的污染物转化成无害的物质，或转化成更易处理和回收利用的物质。
在大气污染控制工程中，对于有机废气、臭味等可采用催化燃烧法进行净化。
催化燃烧法适用连续排放的废气，且从节约能源上考虑，排气浓度和温度最好较高；催化燃烧法不适用于含有大量尘粒、雾滴的废气净化，也不适用于在氧化过程中产生固体物质的废气以及污染源间歇产生场合的废气净化。
催化燃烧法的特点▼在催化剂的作用下，有机化合物氧化成二氧化碳和水▼废气需预热至200-400℃▼操作简便，净化效率稳定，所需外加的能量比直接燃烧法要少，但当浓度较低时耗能比吸附法多催化燃烧法的应用在国内，催化燃烧法被广泛用于下列工业中处理可燃废气：石油化工、染料、农药、化学试剂、印刷、油漆喷涂、电线加工等部门和汽车尾气处理。
该法对废气组成有较高要求，废气中不能有过多不参加反应的微粒物质和使催化剂性能降低、寿命缩短的物质。
催化作用催化剂的定义：在化学反应的前后其数量和性质均未发生变化，且能使化学反应速度加快的物质。
催化作用：催化剂在化学反应过程中所起的作用称为催化作用。
当催化剂和反应物同处于一个由溶液或气体混合物组成的均相体系中时，其催化作用称为均相催化作用。
而当催化剂与反应物处于不同的相时(通常催化剂呈固体，反应物为液体或气体)，其催化作用称为多相催化(或非均相催化)作用。
催化作用的特征：催化剂只能加速化学反应的速度，缩短到达平衡的时间，而不能使平衡移动，也不能使热力学上不可能发生的反应发生。
催化作用有特殊的选择性。
一种催化剂在不同的化学反应中表现出明显不同的活性；而对相同的反应物，选择不同的催化剂就可得到不同的产物。
当发生A+B→C的反应，若无催化剂参与反应，反应所需的活化能为E0，若有催化剂K参与反应，则原反应会按新路径进行：第一步：A+K→AK 活化能为E1第二步：AK+B→C+K 活化能为E2化学反应动力学研究表明，反应速度是随活化能的下降而呈指数规律上升的。
大气污染治理工程PPT课件
课程对实践环节及课外作业的要求
• • • • • • • • • • •
配合本教学内容,安排了课程设计和课程实验,内容如下: 1. 主要实验名称、学时及类型 ① 文丘里—旋风水膜除尘器的除尘模拟实验 4学时 综合性 ② 干法脱硫实验, 4学时 验证性 ③ 粉尘真密度的测定 4学时 性能测试 ④ 粉尘粒径分布的测定 4学时 定性和定量 ⑤ 气态污染物的吸收净化实验 4学时 综合性 可根据实验条件适当增减部分内容。 2. 课程设计 内容: 某企业烟气净化系统的设计 工作量: 设备图、系统布置图各一套(要求用CAD制图);设计说明书一份。
课程内容、学时分配及教学基本要求
• (一) 基本要求 – 了解大气污染物及其主要污染源,大气环境标准及综合防治措施。 – 了解大气污染与燃烧的关系。 – 了解大气污染与气象的关系,初步学会大气污染物浓度分布和烟囱 设计的估算方法。 – 基本掌握除尘技术的基本理论,学会正确选用除尘设备、设计除尘 系统。 – 基本掌握气态污染物净化的基本原理,主要污染物的典型净化工艺 流程和设备。 – 基本掌握设计、选择和运行大气污染净化系统。
SO2 SO3 H 2 SO4
M n 2 ，Fe 2
（2）气态状污染物
• 常见的有：CO、NOx、HC化合物、SOx、微粒、光化学烟雾等
• • • • • • 粉尘（钢铁厂、冶炼厂、水泥厂、建筑材料厂等）； 硫化物（民用炉、热点站、金属冶炼、硫酸厂）； 氮化物（硝酸厂、氮肥厂、炸药厂）； 氧化物（CO、CO2）； 卤化物（氟化物、氯化物、制碱厂）； 有机物质的污染。
大气圈的构成及大气组成大气圈的构成及大气组成大气圈各层特点大气圈各层特点大气组成恒定组分可变组分不定组分大气组成恒定组分可变组分不定组分大气污染的形成大气污染的形成大气污染的含义大气污染的含义大气污染源的分类大气污染源的分类次污染物和二次污染物次污染物和二次污染物一次污染物和二次污染物一次污染物和二次污染物重要的大气污染物重要的大气污染物coconox大气的危害大气的危害大气污染与气象的关系大气污染与气象的关系大气污染气象学的研究状况大气污染气象学的研究状况影响大气污染的气象因子动力因子热力因子影响大气污染的气象因子动力因子热力因子大气污染的状况大气污染的状况大气污染防治途径大气污染防治途径大气污染质量控制标准大气污染质量控制标准????????????????noxsoxsoxhchcdustdustmistmist等等??????????????第一章第一章概概论论??空气的重要意义
第11章 吸附法净化气态污染物 大气污染控制工程课件
4.影响吸附的因素
影响吸附的因素主要包括吸附剂性质、吸附 质性质、吸附质的浓度、操作条件等。
（1）吸附剂性质：吸附剂的表面积越大，提 供的吸附表面越大，吸附能力越强。影响吸 附剂表面积的结构因素包括吸附剂的空隙率、 孔径、颗粒大小等。
（2）吸附质的性质：吸附质的分子大小、沸 点、饱和度等影响吸附量的大小，一般认为 分子质量越大、沸点越高、不饱和性越强， 则越容易被吸附。
能提高速度，减小装置尺寸，降低投资； ③温度是吸附和脱附的关键，应掌握好温度的变化，及时调整
保证最佳温度范围； ④时时监测排气中污染物的浓度，及时脱附和再生，保证操作
的顺利进行。
4.2.3. 吸附设备
目前常用的吸附净化设备有三种：固定床吸附器、 移动床吸附器和流化床吸附器。
固定床吸附器如图4-4和4-5所示，把吸附剂固定在 一个床层上，床层厚度0.5~2m，被净化气体通过床 层时被吸附。固定床吸附器按气流运动方式分为立 式和卧式两种，立式气流上下运动，卧式气流水平 运动；按形状分为方型和圆形两种。固定床吸附器 的特点是结构简单、投资较低，操作方便，适合于 小型、分散、间歇性的污染源处理。自动操作受到 限制。
当排气间歇时间大于再生所需要的时间时， 可以在吸附完成后，在同一设备内完成脱附 操作；
当排气间歇时间小于再生所需要时间时，可 将吸附器内的吸附剂更换，对失效吸附剂集 中再生处理。
2.半连续式流程
是应用最普遍的一种吸附流程，可用于 间歇产生废气的场合，也可以用于连续 操作。
流程由2~3台吸附器构成，当一台吸附 器进行吸附操作时，另一台进行再生操 作，当再生周期大于吸附周期时，可以 再增加一台吸附器用于吸附操作。
1.填空题
习题
（1）连续排放时，可以选择的吸附流程为
大气污染控制工程讲义气态污染物控制技术基础气体
第七章 气态污染物控制技术基础第一节 气体吸收一 概述1．定义：吸收净化法是利用废气中各混合组分在选定的吸收剂中溶解度不同，或者其中某一种或多种组分与吸收剂中活性组分发生化学反应，达到将有害物从废气中分离出来，净化废气的目的的一种方法。
吸收2．分类：（1）物理吸收：可看成是单纯的物理溶解过程。
如：水吸收HCL 、CO 2等。
吸收限度取决于气体在液体中的平衡浓度；吸收速率主要取决于污染物从气相转入液相的扩散速度。
（2）化学吸收：吸收过程中组分与吸收剂发生化学反应。
如：碱液吸收CO 2、SO 2等；酸液吸收NH 3等。
吸收限度同时取决于气液平衡和液相反应的平衡条件；吸收速率同时取决于扩散速度和反应速度。
（3）异同点：同：两类吸收所依据的基本原理以及所采用的吸收设备大致相同。
异：一般来说，化学反应的存在能提高反应速度，并是吸收的程度更趋于完全。
结合大气污染治理工程中所需净化治理的废气，具有气量大，污染物浓度低等特点，实际中多采用化学吸收法。
二 吸收净化的基本原理1．气液相平衡（1）定义：在一定的温度和压力下，气液两相发生接触后，吸收质便由气象向液相移动，随着液体中吸收质浓度的逐渐增加，吸收速率逐渐渐少，解析速率逐渐增大，经过一段时间接触后，吸收速率和解析速率相等，即吸收质在气象中的分压和在液相中的浓度不再变化，此时气液两相达到平衡，简称相平衡。
在平衡状态下，被吸收气体在溶液上方的分压称为平衡分压，可溶气体在溶液中的浓度称为平衡浓度，或平衡溶解度，溶解度。
（2）气体在液体中的溶解度：在100kg 水中溶解气体的千克数。
参见P241图7-4，常见气体在水中的溶解度，可知： ①不同性质的气体在同一温度和压力下的溶解度不同；②气体的溶解度与温度有关，多数气体的溶解度随温度的升高而降低；③温度一定时，溶解度随溶质分压升高而增大。
在吸收系统中，增加气相总压，组分的分压会增加，溶解度也随之增加。
2．亨利定律（1）定义：对于稀溶液，在较低压力下，x —p 是通过原点的直线，但在压力偏高时与直线偏差很大，这样在较低压力下，我们就可用“亨利定律”来表示。
大气污染控制工程课件——其他气态污染物的净化技术
硫代硫酸钠吸收法工艺流程图
1-氮氧化物气柜；2-填料吸收塔；3-泵；4-循环槽
大气污染控制技术
6 其他气态污染物的净化技术
7
5. 硝酸氧化-碱液吸收法 • 原理：浓硝酸（浓度大于40%）将NO氧化成NO2，
使尾气中NOx的氧化度≥50%，然后用碱液进行吸收 处理。
• 工艺操作主要控制指标：
• 硝酸浓度＞40%， • 空塔速度0.5m/s， • 喷淋密度15m3/m2•h， • 吸收温度25℃， • 入口NOx浓度2000～4000ppm， • 出口浓度500～800ppm， • 净化效率大于80%。
• 催化还原法：在一定温度和催化剂存在条件下，将
NOx还原为N2。
• 根据还原反应的选择性，催化还原法分为非选择性还
原法和选择性还原法。
一、非选择性还原法
• 在一定温度和催化剂作用下，具有还原性的气体（如
CH4、CO、H2等）与NOx反应，并将其还原为N2， 同时部分还原剂还与废气中O2发生反应。 1.反应原理
• 硝酸尾气中的NOx还原为N2。
碱—亚硫酸铵吸收工艺流程
1-碱液吸收塔；2-亚硫酸铵吸收塔；3-碱泵；4-亚硫酸铵泵；
5-亚硫酸铵液贮槽；6-亚硝酸钠液贮槽；7-硫酸铵成品槽
大气污染控制技术
6 其他气态污染物的净化技术
6
4. 硫代硫酸钠吸收法 • 原理：在碱性条件下，硫代硫酸钠将NO2还原为N2。
第六章 其他气态污染物的净化技术
大气污染控制技术
6 其他气态污染物的净化技术
1
• 本章主要内容
• 氮氧化物、酸雾、有机废气、恶臭等废气 的净化；
• 了解各种气态污染物的来源、性质和净化 控制方法。
湖大大气污染控制工程课件09吸收法净化气态污染物
对于典型的气液相反应
aA（气相）+bB（液相）
rR
如果化学反应进行得极快，根据A组分与
反应物B的扩散速率不同，会使液相浓度分
布出现3种情况：
（1）CBL<CKP时，吸收速率 方程如下
NA
K AG (PAG
a bH A
DBL DAL
CBL )
其中
11
K AG
1/( kAG
) H AkAL
式中：a，b——化学反应方程式中的反应系数；
A（液）
M++N－
则
[A]物理平衡 =HAPA* [A]化学消耗=[M+]=（K[A]物理平衡 ）0.5
CA=[A]物理平衡 +[A]化学消耗 =HAPA*+（KHAPA*） 0.5
9、2 吸收速率
▪ 9、2、1物理吸收速率 ▪ 1、双膜理论（由刘易斯和怀特曼提出） （1）组成：气相主体+气膜+相界面+液膜+液
▪ 1、化学吸收过程
（1）化学吸收过程：①气相反应物从气相主 体通过气膜向气液相界面传递； ②气相反应 物从气液相界面向液相传递； ③反应组分在 液膜或液相主体内与反应物相遇发生化学反 应； ④反应生成的液相产物向液相主体扩散， 留存于液相，若生成气相产物则向相界面扩 散； ⑤气相产物平衡
▪ 9、1、1物理吸收平衡 1、气体组分在液相的吸收
混合气体 （可吸收组分）
吸收 解吸
吸收剂 （液相）
溶解度：在一定的温度和压力下，吸收过程的
速率和解吸过程的速率相等时气体溶质在液相中 的含量称为该气体的平衡溶解度，在同一系统中 随温度的升高而减小，随压力的增大而增大。
2、享利定律
西建大大气污染控制工程课件第7章 气态污染物控制技术-2吸附法净化气态污染物
4. 吸附器设计的影响
（1）对吸附器的要求 ① 有足够的气流流通面积和停留时间 ② 气流分布均匀 ③ 有效控制和调节吸附操作温度 ④ 易于更换吸附剂
（2） 对工艺的要求 ① 预先除去杂质，防止吸附器污染。 ② 对高浓度气体进行一级处理，将吸附作为二级 处理，以减轻吸附系统负荷。
§7-2-2 吸附理论
NH3在活性炭上的吸附等温线
上图中：相对压力为：p/pv；p——气相中吸附质分压； pv ——一定温度下，吸附质的饱和蒸气压。
3. 吸附等温线方程 （1） Freundlich 方程
1
XT k pn
式中：XT —— 被吸附组分的质量与吸附剂质量的比值， g质/g剂；
k，n —— 经验常数，通常n＞1，由实验测定。
k yap (YA
YAi )
式中：dMA —— dt时间内吸附质从气相扩散至固体表面的
质量，kg/m3剂 ;
ky —— 外扩散吸附分系数， kg/（m2.s）；
常用作干燥剂，也可作催化剂载体。
(4) 沸石分子筛 ［M2(Ⅰ)·M2(Ⅱ)］O·Al2O3·nSiO2·mH2O
其中：M2(Ⅰ) ——一价金属； M2(Ⅱ) ——二价金属；
n——硅铝比；
m——结晶水摩尔数。
特点:孔径均一、吸附容量大、吸附选择性强。
可净化：SO2 、NOX 等。
（5） 白土 分为：漂白土和酸性白土。 主要成分：硅铝酸盐。 用途：油类脱色、除臭。
A、B ——常数。
——适用于Ⅰ型等温线。
(3)BET方程——多分子层吸附
p
1 C 1p
V p0 p Vm C Vm C p0
式中： V —— 吸附达平衡的气体吸附量,ml ； Vm —— 固体表面盖满单分子层所吸附的气体体积，ml； P —— 被吸附组分在气相中的平衡分压， Pa ； P0 —— 在吸附温度下该气体的饱和蒸汽压， Pa ； C —— 与吸附热有关的常数。
第七章—催化法净化气态污染物 大气污染控制工程课件
大气污染控制工程
第七章 催化法净化气态污染物
第七章 催化法净化气态污染物
催化法是利用催化剂在化学反应中的催化作 用，将废气中有害的污染物转化成无害的物质， 或转化成更易处理或回收利用的物质的方法。
化学反应发生在气流与催化剂接触过程中， 反应物和产物无需与主气流分离，使操作过程大 为简化，对不同浓度的污染物均具有较高的去除 率。
s
1
s
[1
tanh(3s )
1
3s
]
ηs为气固相催化反应的催化剂有效系数。
对于等温非一级反应，设： rA kf (cA ) 利用类似的方法可解得： RA s (rA )s
s
1
s
[1
tanh(3s )
1
3s
]
s
R 3
k De
f (cAS)
二、气固相催化反应动力学
席勒模数φs：
➢ 反映反应速率与扩散速率对过程影响程度的 参数。
Vs 0
dVs
建立宏观速率方程的方法是通过对催化剂的
物料衡算和热量衡算，得到颗粒内的反应物浓度 及温度分布表示式，代入本征反应速率方程中， 并由上式积分得到。
二、气固相催化反应动力学
(1) 物料衡算
设球形颗粒的半径为R，处 于连续流动的气流中，气体在颗 粒内的有效扩散系数为De(m2/s)，
(De=Dε0/δ，其中ε0是催化剂空 隙率；δ是微孔形状因子， δ=1～6；D 是考虑了微孔内努森
一、气固相催化反应过程
不同控制过程反应物的浓度分布
二、气固相催化反应动力学
1.本征速率方程
对于一般反应：a A+b B l L+ｍ M
其速率方程的幂指数形式的通式为：
第七章 催化法净化气态污染物
第七章 催化法净化气态污染物
催化法是利用催化剂在化学反应中的催化作 用，将废气中有害的污染物转化成无害的物质， 或转化成更易处理或回收利用的物质的方法。
化学反应发生在气流与催化剂接触过程中， 反应物和产物无需与主气流分离，使操作过程大 为简化，对不同浓度的污染物均具有较高的去除 率。
s
1
s
[1
tanh(3s )
1
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]
ηs为气固相催化反应的催化剂有效系数。
对于等温非一级反应，设： rA kf (cA ) 利用类似的方法可解得： RA s (rA )s
s
1
s
[1
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1
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]
s
R 3
k De
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二、气固相催化反应动力学
席勒模数φs：
➢ 反映反应速率与扩散速率对过程影响程度的 参数。
Vs 0
dVs
建立宏观速率方程的方法是通过对催化剂的
物料衡算和热量衡算，得到颗粒内的反应物浓度 及温度分布表示式，代入本征反应速率方程中， 并由上式积分得到。
二、气固相催化反应动力学
(1) 物料衡算
设球形颗粒的半径为R，处 于连续流动的气流中，气体在颗 粒内的有效扩散系数为De(m2/s)，
(De=Dε0/δ，其中ε0是催化剂空 隙率；δ是微孔形状因子， δ=1～6；D 是考虑了微孔内努森
一、气固相催化反应过程
不同控制过程反应物的浓度分布
二、气固相催化反应动力学
1.本征速率方程
对于一般反应：a A+b B l L+ｍ M
其速率方程的幂指数形式的通式为：
第10章催化转化法净化气态污染物大气污染控制工程课件
寿命——指在指定的使用条件下，催化剂的活 性能够达到装置生产能力和原料消耗定额的允 许使用时间，可以是指活性下降后再生活性又 恢复的累计使用时间。
工业催化剂的稳定性
工业催化剂的稳定性包括如下几方面：
化学稳定性：保持稳定的化学组成和化合状态。 热稳定性：能在反应条件下，不因受热而破坏其
物理化学状态，能在一定温度范围内保持良好的 稳定性。 机械稳定性：固体催化剂颗粒抵抗摩擦、冲击、 重压、温度等引起的种种应力的程度。
导致催化剂失活的主要因素
催化剂表面析炭； 活性表面因吸附原料中所夹带的有关杂质 ； 活性组分的挥发、流失，负载活性金属烧结或
微晶粒子长大都会使活性不可逆的衰退 ； 化学物种对载体的侵蚀，以及载体孔结构的烧
结导致孔道崩塌，催化剂强度丧失而失活 。
催化剂分类
金属催化剂（Ni,Fe, Cu, Pt, Pd…等过渡金属或 贵金属.)
催化作用
——催化剂所起的这种作用称为催化作用。
催化反应
——涉及到催化剂的反应称为催化反应。
催化作用的特征（1）
催化剂只能加速热力学上可以进行的反应， 而不能加速热力学上无法进行的反应。 在开发一种新的化学反应的催化剂时，首 先要对该反应体系进行热力学分析，看在 给定的条件下是否属于热力学上可行的反 应。
催化作用的特征（3） -催化剂对反应具有选择性
催化剂对反应具有选择性
根据热力学计算，某一反应可能生成不止一种产 物时，应用催化剂可加速某一目的产物的反应， 即称为催化剂对该反应的选择性。
工业上利用催化剂具有选择性，使原料转化为所 需要的产品。
催化作用的特征（4）
-催化剂的寿命
催化剂能改变化学反应的速度，其自身不进入反应的 产物，在理想的情况下不为反应所改变。
工业催化剂的稳定性
工业催化剂的稳定性包括如下几方面：
化学稳定性：保持稳定的化学组成和化合状态。 热稳定性：能在反应条件下，不因受热而破坏其
物理化学状态，能在一定温度范围内保持良好的 稳定性。 机械稳定性：固体催化剂颗粒抵抗摩擦、冲击、 重压、温度等引起的种种应力的程度。
导致催化剂失活的主要因素
催化剂表面析炭； 活性表面因吸附原料中所夹带的有关杂质 ； 活性组分的挥发、流失，负载活性金属烧结或
微晶粒子长大都会使活性不可逆的衰退 ； 化学物种对载体的侵蚀，以及载体孔结构的烧
结导致孔道崩塌，催化剂强度丧失而失活 。
催化剂分类
金属催化剂（Ni,Fe, Cu, Pt, Pd…等过渡金属或 贵金属.)
催化作用
——催化剂所起的这种作用称为催化作用。
催化反应
——涉及到催化剂的反应称为催化反应。
催化作用的特征（1）
催化剂只能加速热力学上可以进行的反应， 而不能加速热力学上无法进行的反应。 在开发一种新的化学反应的催化剂时，首 先要对该反应体系进行热力学分析，看在 给定的条件下是否属于热力学上可行的反 应。
催化作用的特征（3） -催化剂对反应具有选择性
催化剂对反应具有选择性
根据热力学计算，某一反应可能生成不止一种产 物时，应用催化剂可加速某一目的产物的反应， 即称为催化剂对该反应的选择性。
工业上利用催化剂具有选择性，使原料转化为所 需要的产品。
催化作用的特征（4）
-催化剂的寿命
催化剂能改变化学反应的速度，其自身不进入反应的 产物，在理想的情况下不为反应所改变。
东南大大气污染控制工程课件07气态污染物控制(空气净化技术)
筛 板 塔
➢ 填料吸收塔的设计
• 塔径的计算
处理气量：根据实际的 工业过程而定。
DT
4Q
V0
• 填料塔高度的计算
空塔速度：一般由填料 塔的液泛速率Vt 确定， 通常取V0=0.60-0.70Vt。
由过程吸收速率NA和对吸收效率的要求来确定。
H
G P
d P PA G 1
AG
PA G 2 N A a
✓气相与液相相同为分散相
▪ 按汽液接触方式分类
✓连续接触式 填料塔、喷淋塔、湍球塔
✓间断接触式
板式塔
➢ 常用吸收塔介绍
要求气液有效接触面积大，气液湍动程度高， 设备压力损失小，结构简单，易操作维修， 投资少，操作费用低等。
• 填料塔
结构简单、便于用耐腐蚀材料制造，气液 接触效果好，压降小。 当烟气中含有悬 浮颗粒时，填料容易堵塞，清理检修时填 料损耗大。
液体以液滴形式分散于气体中
空心（喷嘴式）喷洒吸收器 高气速并流喷洒吸收器
机械喷洒吸收器
▪ 按气液两相界面形成原理分类
✓具有固定相界面的吸收设备 ✓在气液两相流动过程中形成相界面的吸收设备
✓有外部能量引入的吸收设备 ▪ 按汽液分散形式分类
板式塔
✓气相分散、液相连续
喷淋塔、填料塔
✓液相分散、气相连续
文丘里吸收塔
环境工程学
第七章 气态污染物控制 （空气净化技术）
主要内容
• 吸收净化 • 吸附净化 • 催化转化 • 燃烧转化 • 冷凝法 • 生物净化 • 其他空气净化方法
第一节 吸收净化
利用气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解 度不同，或者与吸收剂发生选择性化学反应， 从而将有害组分从气流中分离出来。
大气污染控制工程课件——4 气态污染物净化技术96页PPT
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动， 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
大气污染控制工程课 件——4 气态污染物净
化技术
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
谢谢！
大气污染控制工程课 件——4 气态污染物净
化技术
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
谢谢！
大气污染控制工程课件——4 气态污染物净化技术
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
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3.设备、管道的结垢和堵塞
• 吸收净化过程产生一些固体物质，导致结垢和堵塞。
• 解决方法：
• 工艺操作上，控制水分蒸发量，控制溶液pH值，严
格控制进入吸收系统的粉尘量等；
• 设备选择上，选择不易结垢和堵塞的吸收器，减少吸
收器内部构件，增加其内部的光滑度；
• 操作上，提高流体的流动性和冲击性。
双膜理论示意图
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
5
• 气相主体流中的吸收质先以湍流扩散到气膜表面，
然后再以分子扩散流通过气膜到相界面，继而进
入液膜，吸收质仍以分子扩散方式通过液膜再进
入液相主体流中。
• 吸收质量传递的同时，相反的质量传递也存在，
达到动平衡状态为止。
• 吸收速率：气体吸收质在单位时间内通过单位相
行表面吸收。
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
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填 料 塔 结 构
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4 气态污染物净化技术
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1）填料塔按气、液流向分类 • 逆向流、同向流、错流式。 • 逆向流填料塔优点：气液接触效果好； • 各截面推动力大，操作性能稳定； • 缺点：不适于处理含尘气流，填料层易堵塞。 2）填料 • 填料主要作用：气液接触提供条件。 • 要求具备特征：比表面积大、良好的润湿性； • 有较高的孔隙率（45％~95％）； • 填料尺寸适当，对气流阻力小； • 耐腐蚀、机械强度大、造价低、稳定性好。 • 工业用填料多用实体填料，如拉西环、鲍尔环、
较快，达到吸附平衡时间短； • 是放热反应，吸附热较小（液化热或汽化热）； • 吸附没有选择性，往往是多层的，具有可逆性； • 化学吸附特点： • 进行缓慢，达到平衡时间长； • 吸附时发生化学反应，并在吸附剂表面生成新物质； • 吸附为放热过程，放热量较大，相当于化学反应热； • 吸附有选择性，常常不可逆，一般为单层吸附。 • 实际中同时存在，低温时主要是物理吸附，高温时主
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吸收设备的分类 • 根据气、液两相界面的接触形式，吸收设备分为
表面、鼓泡式和喷洒式吸收器三大类。 1．表面吸收器（填料塔） • 两相接触表面是静止液面或流动的液膜表面。 • 主要有填料塔、液膜吸收器、水浴吸收器。 • 填料塔内装有填料，填料表面被吸收液润湿，进
• 可溶的气态污染物A和吸收剂B发生可逆反应： A+B→←N。
• 获得高吸收效率的关键：选择合适的吸收剂使反 应进行比较彻底。
• 2）化学吸收机理
①气相中可溶性组分A向两相界面传递，与物理吸收
相同；
②A穿过界面溶于液相；
③A在液相中传递并与液相中物质B发生反应。
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
界面而被吸收剂吸收的量。
• 吸收速率：NA=KG（P-P*）=K L（C*-C） • 提高吸收速率方法：提高气相主体和界面处的分
压差、浓度差或膜层的传质系数。
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2．化学吸收原理
• 伴有显著的化学反应，较高的选择性和吸收速率， 能较彻底除去少量有害气体。
1）化学反应对相平衡的影响
丝网和电）之后再排放。
6.气体再加热
• 高温烟气净化后，温度下降很多，直接排入大气， 在一定的气象条件下，将出现“白烟”现象；
• 另外，烟气温度低，热力抬升作用减少、扩散能力 降低，容易造成局部污染。
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
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• 加热再排放办法： • 净化后烟气与一部分未净化高温烟气混合； • 设置尾部燃烧炉：在炉内燃烧天然气或重油，产生高
温燃烧气，再与净化气混合后排放。 • 目前国外的湿式排烟脱硫装置，大多采用此法。 7.吸收液的后处理 • 吸收气态污染物产生富液，直接排放，浪费资源，造
成环境污染。 • 处理目的：恢复原有的吸收能力； • 加工成副产品回收。 • 处理方法：物理分离、化学反应等。
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
• 物理吸收：溶解的气体与吸收液不发生明显的化学 反应，仅是被吸收的气体组分溶于液体。
• 例如用洗油吸收烃类蒸汽。 • 化学吸收：被吸收的气体组分与吸收液发生明显化
学反应的吸收过程。 • 如碱液吸收烟气中的SO2，用水吸收NO2。 • 气态污染物含量较低，多采用化学吸收法处理。 • 吸收法优点：捕集效率高、设备简单、一次性投资 大气污低染控。制技净术 化含SO2,H24S气,H态F污和染物N净化O技x术等污染物的废气。 4
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3）化学反应使吸收速率提高原因 ①化学吸收过程中，化学反应消耗了进入液相中的
溶质，溶质气体的有效溶解度增大而平衡分压降 低，增大了吸收过程推动力； ②溶质在液膜内扩散的过程中因化学反应而消耗， 减小了传质阻力，吸收系数增大。
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
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4.1.2 吸收工艺
• 吸收法净化气态污染物的工艺配置应考虑以下问题：
1.烟气除尘
• 废气含烟尘，吸收前应除去烟尘。
• 干式电除尘器或布袋除尘器；
• 湿式除尘最好，冷却和除尘作用兼备。
2.烟气的预冷却
• 烟气温度高，不宜直接吸收，降温可提高吸收效率。
• 冷却烟气方法：
• ①设置间接冷却器；
• ②直接增湿冷却；
• ③用预洗涤塔除尘增湿降温。
• 综合考虑高温烟气冷却到333K左右适宜。
4.1.1 吸收原理
1．物理吸收原理 1）物理吸收过程的相平衡 • 亨利定律描述气液相间的相平衡关系：
当总压不高(＜0.5Mpa)，稀溶液中溶 质的溶解度与气相中溶质的平衡分压成 正比，即：c=H·p*，H为亨利常数。 2）物理吸收过程的机理 • 吸收过程是气液两相间的传质过程，用 双膜理论进行描述。 ①气液两相间有个相界面。界面两侧各有 一个稳定的滞流膜层，称气膜和液膜。 ②气液膜层将各相主体流与相界面隔开。
第四章 气态污染物净化技术
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
1
• 本章主要内容
• 气态污染物的治理方法： • 吸收法； • 吸附法； • 催化转化法； • 冷凝法； • 燃烧法。
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
2
• 气态污染物种类多，包括无机物和有机物两大类。
• 无机气态污染物：硫化物（SO2、SO3、H2等）、 含氮化合物（NO2、NO、NH3等）、卤素化合物 （C12、HCl、HF、SiF4等）、碳的氧化物（CO、 CO2等）、氧化物及过氧化物（O3）等；
双膜理论示意图
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
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• 气相主体流中的吸收质先以湍流扩散到气膜表面，
然后再以分子扩散流通过气膜到相界面，继而进
入液膜，吸收质仍以分子扩散方式通过液膜再进
入液相主体流中。
• 吸收质量传递的同时，相反的质量传递也存在，
达到动平衡状态为止。
• 吸收速率：气体吸收质在单位时间内通过单位相
• 有机气态污染物：碳氢化合物（烃、芳烃、稠环芳
烃等）、含氧有机物（醛、酮、酚等）、含氮有机 物（芳香胺类化合物、腈等）、含硫有机物（硫醇、
噻吩、二硫化碳等）、含氮有机物（氯化烃、氯醇、
有机氯农药等）等。
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4.1 吸收法
• 吸收：气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度不 同，或与吸收剂发生选择性化学反应，将有害组分 从气流中分离的过程。
4.吸收操作
• 吸收操作是提高吸收效果的关键。
• 气液接触方式：顺流、逆流和错流；
• 操作方式：一次吸收和循环吸收；一个吸收塔内分为
一段吸收和多段吸收；并联吸收和串联吸收等。
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
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5.除雾 • 洗涤器内易生成“水雾”、“酸雾”或“碱雾”，
对烟囱造成腐蚀，产生结垢，排入环境造成污染。 • 解决办法：处理后烟气经过除雾器（折流式、旋风、
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3.设备、管道的结垢和堵塞
• 吸收净化过程产生一些固体物质，导致结垢和堵塞。
• 解决方法：
• 工艺操作上，控制水分蒸发量，控制溶液pH值，严
格控制进入吸收系统的粉尘量等；
• 设备选择上，选择不易结垢和堵塞的吸收器，减少吸
收器内部构件，增加其内部的光滑度；
• 操作上，提高流体的流动性和冲击性。
行表面吸收。
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表面、鼓泡式和喷洒式吸收器三大类。 1．表面吸收器（填料塔） • 两相接触表面是静止液面或流动的液膜表面。 • 主要有填料塔、液膜吸收器、水浴吸收器。 • 填料塔内装有填料，填料表面被吸收液润湿，进
• 可溶的气态污染物A和吸收剂B发生可逆反应： A+B→←N。
• 获得高吸收效率的关键：选择合适的吸收剂使反 应进行比较彻底。
• 2）化学吸收机理
①气相中可溶性组分A向两相界面传递，与物理吸收
相同；
②A穿过界面溶于液相；
③A在液相中传递并与液相中物质B发生反应。
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界面而被吸收剂吸收的量。
• 吸收速率：NA=KG（P-P*）=K L（C*-C） • 提高吸收速率方法：提高气相主体和界面处的分
压差、浓度差或膜层的传质系数。
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2．化学吸收原理
• 伴有显著的化学反应，较高的选择性和吸收速率， 能较彻底除去少量有害气体。
1）化学反应对相平衡的影响
丝网和电）之后再排放。
6.气体再加热
• 高温烟气净化后，温度下降很多，直接排入大气， 在一定的气象条件下，将出现“白烟”现象；
• 另外，烟气温度低，热力抬升作用减少、扩散能力 降低，容易造成局部污染。
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• 加热再排放办法： • 净化后烟气与一部分未净化高温烟气混合； • 设置尾部燃烧炉：在炉内燃烧天然气或重油，产生高
温燃烧气，再与净化气混合后排放。 • 目前国外的湿式排烟脱硫装置，大多采用此法。 7.吸收液的后处理 • 吸收气态污染物产生富液，直接排放，浪费资源，造
成环境污染。 • 处理目的：恢复原有的吸收能力； • 加工成副产品回收。 • 处理方法：物理分离、化学反应等。
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• 物理吸收：溶解的气体与吸收液不发生明显的化学 反应，仅是被吸收的气体组分溶于液体。
• 例如用洗油吸收烃类蒸汽。 • 化学吸收：被吸收的气体组分与吸收液发生明显化
学反应的吸收过程。 • 如碱液吸收烟气中的SO2，用水吸收NO2。 • 气态污染物含量较低，多采用化学吸收法处理。 • 吸收法优点：捕集效率高、设备简单、一次性投资 大气污低染控。制技净术 化含SO2,H24S气,H态F污和染物N净化O技x术等污染物的废气。 4
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3）化学反应使吸收速率提高原因 ①化学吸收过程中，化学反应消耗了进入液相中的
溶质，溶质气体的有效溶解度增大而平衡分压降 低，增大了吸收过程推动力； ②溶质在液膜内扩散的过程中因化学反应而消耗， 减小了传质阻力，吸收系数增大。
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4.1.2 吸收工艺
• 吸收法净化气态污染物的工艺配置应考虑以下问题：
1.烟气除尘
• 废气含烟尘，吸收前应除去烟尘。
• 干式电除尘器或布袋除尘器；
• 湿式除尘最好，冷却和除尘作用兼备。
2.烟气的预冷却
• 烟气温度高，不宜直接吸收，降温可提高吸收效率。
• 冷却烟气方法：
• ①设置间接冷却器；
• ②直接增湿冷却；
• ③用预洗涤塔除尘增湿降温。
• 综合考虑高温烟气冷却到333K左右适宜。
4.1.1 吸收原理
1．物理吸收原理 1）物理吸收过程的相平衡 • 亨利定律描述气液相间的相平衡关系：
当总压不高(＜0.5Mpa)，稀溶液中溶 质的溶解度与气相中溶质的平衡分压成 正比，即：c=H·p*，H为亨利常数。 2）物理吸收过程的机理 • 吸收过程是气液两相间的传质过程，用 双膜理论进行描述。 ①气液两相间有个相界面。界面两侧各有 一个稳定的滞流膜层，称气膜和液膜。 ②气液膜层将各相主体流与相界面隔开。
第四章 气态污染物净化技术
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• 本章主要内容
• 气态污染物的治理方法： • 吸收法； • 吸附法； • 催化转化法； • 冷凝法； • 燃烧法。
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• 气态污染物种类多，包括无机物和有机物两大类。
• 无机气态污染物：硫化物（SO2、SO3、H2等）、 含氮化合物（NO2、NO、NH3等）、卤素化合物 （C12、HCl、HF、SiF4等）、碳的氧化物（CO、 CO2等）、氧化物及过氧化物（O3）等；
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• 气相主体流中的吸收质先以湍流扩散到气膜表面，
然后再以分子扩散流通过气膜到相界面，继而进
入液膜，吸收质仍以分子扩散方式通过液膜再进
入液相主体流中。
• 吸收质量传递的同时，相反的质量传递也存在，
达到动平衡状态为止。
• 吸收速率：气体吸收质在单位时间内通过单位相
• 有机气态污染物：碳氢化合物（烃、芳烃、稠环芳
烃等）、含氧有机物（醛、酮、酚等）、含氮有机 物（芳香胺类化合物、腈等）、含硫有机物（硫醇、
噻吩、二硫化碳等）、含氮有机物（氯化烃、氯醇、
有机氯农药等）等。
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4.1 吸收法
• 吸收：气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度不 同，或与吸收剂发生选择性化学反应，将有害组分 从气流中分离的过程。
4.吸收操作
• 吸收操作是提高吸收效果的关键。
• 气液接触方式：顺流、逆流和错流；
• 操作方式：一次吸收和循环吸收；一个吸收塔内分为
一段吸收和多段吸收；并联吸收和串联吸收等。
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5.除雾 • 洗涤器内易生成“水雾”、“酸雾”或“碱雾”，
对烟囱造成腐蚀，产生结垢，排入环境造成污染。 • 解决办法：处理后烟气经过除雾器（折流式、旋风、
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3.设备、管道的结垢和堵塞
• 吸收净化过程产生一些固体物质，导致结垢和堵塞。
• 解决方法：
• 工艺操作上，控制水分蒸发量，控制溶液pH值，严
格控制进入吸收系统的粉尘量等；
• 设备选择上，选择不易结垢和堵塞的吸收器，减少吸
收器内部构件，增加其内部的光滑度；
• 操作上，提高流体的流动性和冲击性。
行表面吸收。
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