气态污染物控制技术优秀课件
合集下载
第5章气态污染物控制技术基础.pptx
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
氨水做吸收剂 NH3 SO2 H2O (NH4 )2 SO3
(NH4 )2 SO3 SO2 H2O 2NH4HSO3
图 氨法烟气脱硫工艺流程
（五）干法脱硫技术
❖ 干法烟气脱硫 ❖ 所得到得脱硫产物是干态形式 ❖ 特点：
CaSO3(液)+1/2O2→CaSO4(液) CaSO3(液)→CaSO3(固) CaSO4(液)→CaSO4(固)
该工艺的主要优点
投资和占地面积相对较小
无废水排放
技术较为成熟
缺点
对吸收剂的质量要求较高
脱硫副产品大部分是CaSO3, 难于进行综合利用。
吸收塔的温度
要求足够地低，以满足脱硫化学反应的要求；
❖ 缺点：
（1）但是该工艺装置的基建投资大 (约占电厂投资的 11~18%)
（2）运行费用高（约占电厂总运行费用的8~18%）
一、主要烟气脱硫工艺
一、主要烟气脱硫工艺
（一）石灰石/石灰法洗涤
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）
（一）石灰石/石灰法洗涤
❖ 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:
（五）干法脱硫技术
2.循环流化床烟气脱硫
§4烟气脱硝技术
❖ 一. 选择性催化还原法（SCR）
（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
氨水做吸收剂 NH3 SO2 H2O (NH4 )2 SO3
(NH4 )2 SO3 SO2 H2O 2NH4HSO3
图 氨法烟气脱硫工艺流程
（五）干法脱硫技术
❖ 干法烟气脱硫 ❖ 所得到得脱硫产物是干态形式 ❖ 特点：
CaSO3(液)+1/2O2→CaSO4(液) CaSO3(液)→CaSO3(固) CaSO4(液)→CaSO4(固)
该工艺的主要优点
投资和占地面积相对较小
无废水排放
技术较为成熟
缺点
对吸收剂的质量要求较高
脱硫副产品大部分是CaSO3, 难于进行综合利用。
吸收塔的温度
要求足够地低，以满足脱硫化学反应的要求；
❖ 缺点：
（1）但是该工艺装置的基建投资大 (约占电厂投资的 11~18%)
（2）运行费用高（约占电厂总运行费用的8~18%）
一、主要烟气脱硫工艺
一、主要烟气脱硫工艺
（一）石灰石/石灰法洗涤
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）
（一）石灰石/石灰法洗涤
❖ 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:
（五）干法脱硫技术
2.循环流化床烟气脱硫
§4烟气脱硝技术
❖ 一. 选择性催化还原法（SCR）
（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
气态污染物控制技术
x * A A * A
K x x K c c
Al A
南
* A
通
大
學
11 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
吸收系数的不同形式
南
通
大
學
12 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
吸收系数——传质阻力的倒数
传质总阻力＝气相传质阻力＋液相传质阻力
例：
1 1 m K y k y kx
由于在连续操作中GB、LS、y1、x1都是恒定的，所 以用摩尔分率表示较方便
LS L1 x G B G1 y x y X Y 1 x 1 y
南 通 大 學
17 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
根据吸收质的物料平衡有
LS LS Y X Y X 1 1 GB G B
南 通 大
x p /E
*
y* m x
學
7 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
二、吸收速率存在气膜和液膜,膜内为层流, 传质阻力只 在膜内 气膜和液膜外湍流流动,无浓度梯度, 即无扩散阻力 气液界面上,气液达溶解平衡 即:CAi=HpAi 膜内无物质积累,即达稳态
kg
DAg Zg
气液两相传质过程示意图
南 通 大 學
10 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
液相分传质速率方程
N A k x x Ai x A N A kl c Ai c A
K x x K c c
Al A
南
* A
通
大
學
11 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
吸收系数的不同形式
南
通
大
學
12 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
吸收系数——传质阻力的倒数
传质总阻力＝气相传质阻力＋液相传质阻力
例：
1 1 m K y k y kx
由于在连续操作中GB、LS、y1、x1都是恒定的，所 以用摩尔分率表示较方便
LS L1 x G B G1 y x y X Y 1 x 1 y
南 通 大 學
17 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
根据吸收质的物料平衡有
LS LS Y X Y X 1 1 GB G B
南 通 大
x p /E
*
y* m x
學
7 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
二、吸收速率存在气膜和液膜,膜内为层流, 传质阻力只 在膜内 气膜和液膜外湍流流动,无浓度梯度, 即无扩散阻力 气液界面上,气液达溶解平衡 即:CAi=HpAi 膜内无物质积累,即达稳态
kg
DAg Zg
气液两相传质过程示意图
南 通 大 學
10 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
液相分传质速率方程
N A k x x Ai x A N A kl c Ai c A
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。
气态污染物控制技术概述(ppt29张)
• 组员：刘旭东刘洋材龙欢
大气污染控制技术
第五章 气态污染物控制技术
---5.2 烟气脱硫技术
5.2 烟气脱硫技术
烟气脱硫技术
湿法烟气脱硫 半干法烟气脱硫 干法烟气脱硫
烟气脱硫后的 生成物是否回收？
脱硫技术
净化原理
抛弃法
回收法
吸收法
吸附法、 催化法
5.2.1 湿法烟气脱硫
•
烟气脱硫技术是采用含有吸收剂的溶液 或浆液在湿润状态下洗涤烟气以除去SO2 。由于是气态反应，脱硫反应速度快、效 率高、脱硫剂利用率高，是目前广泛采用 的方法之一。但系统存在堵塞以及脱硫后 的烟气温度低于酸露点，易产生腐蚀问题 。湿法的流程和设备相对比较复杂，所需 费用也较高。为了避免二次污染，必须对 污水进行处理，运行成本也较高。
喷雾干燥脱硫工艺流程
炉内喷钙-炉后增湿活化脱硫技术
• 它是在炉内喷钙的基础上发展起来的。由 于在锅炉的预热器和除尘器之间加装一个 活化反应器，并进行喷水增湿，使脱硫效 率达到70％以上 。
循环流化床烟气脱硫技术
• 它的主要吸收剂制备系统、二氧化硫吸收系统、除尘
系统、吸收剂在循环系统、自控和在线监测等系统组成 。
• （1）反应原理
碱性硫酸铝-石膏法
• 吸收
Al2(SO4)3.Al2O3=Al2(SO4）3.Al(SO3）3
• 氧化 • 中和
Al2(SO4)3.Al2(SO3)3+3/2O2=2Al2(SO4)3
2Al2(SO4)3+3CaCO3+6H2O=Al2(SO4)3.Al2o3 +CaSO4.2H2O+3CO2
•
石灰石/石灰-石膏法脱硫的基本原理是用石灰或石灰 石浆液吸收烟气中的SO2 ，先生成亚硫酸钙，然后将 亚硫酸钙氧化为硫酸钙。
大气污染控制技术
第五章 气态污染物控制技术
---5.2 烟气脱硫技术
5.2 烟气脱硫技术
烟气脱硫技术
湿法烟气脱硫 半干法烟气脱硫 干法烟气脱硫
烟气脱硫后的 生成物是否回收？
脱硫技术
净化原理
抛弃法
回收法
吸收法
吸附法、 催化法
5.2.1 湿法烟气脱硫
•
烟气脱硫技术是采用含有吸收剂的溶液 或浆液在湿润状态下洗涤烟气以除去SO2 。由于是气态反应，脱硫反应速度快、效 率高、脱硫剂利用率高，是目前广泛采用 的方法之一。但系统存在堵塞以及脱硫后 的烟气温度低于酸露点，易产生腐蚀问题 。湿法的流程和设备相对比较复杂，所需 费用也较高。为了避免二次污染，必须对 污水进行处理，运行成本也较高。
喷雾干燥脱硫工艺流程
炉内喷钙-炉后增湿活化脱硫技术
• 它是在炉内喷钙的基础上发展起来的。由 于在锅炉的预热器和除尘器之间加装一个 活化反应器，并进行喷水增湿，使脱硫效 率达到70％以上 。
循环流化床烟气脱硫技术
• 它的主要吸收剂制备系统、二氧化硫吸收系统、除尘
系统、吸收剂在循环系统、自控和在线监测等系统组成 。
• （1）反应原理
碱性硫酸铝-石膏法
• 吸收
Al2(SO4)3.Al2O3=Al2(SO4）3.Al(SO3）3
• 氧化 • 中和
Al2(SO4)3.Al2(SO3)3+3/2O2=2Al2(SO4)3
2Al2(SO4)3+3CaCO3+6H2O=Al2(SO4)3.Al2o3 +CaSO4.2H2O+3CO2
•
石灰石/石灰-石膏法脱硫的基本原理是用石灰或石灰 石浆液吸收烟气中的SO2 ，先生成亚硫酸钙，然后将 亚硫酸钙氧化为硫酸钙。
气态污染物控制[1]
![气态污染物控制[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/c8519628e45c3b3567ec8ba5.png)
气态污染物控制[1]
2、分类：气体吸收可分为物理吸收和化学 吸收。
①物理吸收：溶解的气体不与溶剂中的 某成分发生化学反应。
②化学吸收：溶解的气体与溶剂中的某 种成分发生化学反应，导致气体平衡压降低。
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
3、吸收过程的相平衡 （1）气液相平衡
a.气体在液体中的溶解度
a、吸收液的选择应从下类因素考虑： ①增大对有害组分的吸收，减少吸收液的用量； ②减少吸收液的损失，使其蒸汽压尽量降低； ③粘度小，比热不大，不起泡； ④尽可能无毒、难燃、化学稳定性好； ⑤来源充足，价格低廉，易再生可重复使用； ⑥有利于有害组分的回收利用； ⑦尽可能不采用腐蚀性介质，以延长设备寿命。
捕集效率高、设备简单、一次性投资低。 广泛地用于气态污染物的处理，例如：SO2、H2S、HF、NOx等。 物理吸收；化学吸收。
吸附净化
使气体混合物与适当的多孔性固体接触，利用固体表面存在的未平 衡的分子引力或化学键力，把混合物中某一组分或某些组分吸留在固 体表面上，达到气体混合物分离的目的。
效率高，能回收有用组分，设备简单，操作方便，易于实现自动控 制。
磺燃烧的富含 SO2的尾气
始 度3进%的气尾SO气2 浓
水
含有约为初
始浓度进0气.3%S的O2
尾气
水
预除尘 和水分
段间冷却 的四层催
化床
填充 床吸 收塔
第二级 催化床
填充 床吸 收塔
PPT文档演模板
单级吸收工艺 二级吸收工艺
SO2单级和二级净化工艺的流程图 催化反应：420～550℃
气态污染物控制[1]
xi----摩尔分数
Ci---平衡浓度
Hi……i气体在溶液中的溶解度系数，mol/(m3·Pa)
气态污染物的治理技术.ppt
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《清洁生产》课程
5．冷凝法
• 在不同温度下具有不同的饱和蒸汽压，采用降低废气 温度或提高废气压力的方法，使一些易于凝结的有害 气体或蒸汽态的污染物冷凝成液体并从废气中分离出 来。
• 冷凝法对废气的净化程度与冷却温度有关，冷却温度 愈低，对易凝结组分的清除程度愈高。
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《清洁生产》课程
③助催化剂
• 是改善催化剂活性及热稳定等性能的填加 物。
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《清洁生产》课程
催化方法的特点
• 净化效率较高，受废气中污染物浓度影响 较小，无需将污染物与主气流分离，避免 了二次污染。但催化剂价格较贵，操作要 求较高，废气中的有害物质很难作为有用 物质进行回收等。
吸附剂、吸附质
• 具有吸附作用的固体物质称为吸附剂，被 吸附的气体组分称为吸附质。
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《清洁生产》课程
吸附平衡
• 吸附过程是可逆过程，在吸附质被吸附的同时，部分 已被吸附的吸附质分子还可因分子的热运动而脱离固 体表面回到气相中去，这种现象称为脱附。当吸附速 度与脱附速度相等时，就达到了吸附平衡，达到平衡 时，吸附剂丧失了吸附能力。
石灰石/石膏烟气脱硫工艺示意图
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《清洁生产》课程
B、曾经遇到的困难 • （1）腐蚀，Cl的腐蚀引出一部分外排，减少腐蚀。
（2）Ca的结垢，沉积CaSO4加入添加剂。 （3）除雾器堵塞，有雾沫夹带造成。 （4）低的利用率。 （5）气固分离。 （6）脱硫渣的利用。 （7）控制pH，需碱量大。
二 气态污染物的治理技术
(一）气态污染物的治理方法
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
9
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
13
填 料 塔 结 构
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
14
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
大气污染控制技术ppt课件
二氧 化硫 控制 技术
湿法 烟气 脱硫
氧法：回收硫铵法、回收石膏 法、回收硫磺法
钙法：石灰石－石膏法 钠法：中和法、直接利用法、
回收亚硫酸钠法、回收石膏法、 回收硫磺法 镁法 碱式硫酸铝法 磷铵肥法
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
烟尘 粉尘
沉降室
旋风除尘器 湿法除尘器
布袋除尘器
静电除尘器
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
大气 污染 控制 技术
二氧 化硫
烟气脱硫：从烟气中脱除二 氧化硫的技术
一般分类：抛弃法，回收法 按控制技术分类 （1）干法烟气脱硫 （2）湿法烟气脱硫 （3）洁净煤燃烧技术
处理效率，求出 CoCi(1)
口浓度，并判断
C o C s 达标
是否满足排放标
C o C s 不达标
准
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
控制 技术
大纲 要求
熟悉二氧化硫、氮氧化 物尘（烟尘、粉尘）控 制的主要方法
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
主要 大气 污染 控制 技术
主要大气污染物 二氧化硫 氮氧化物 烟（粉）尘
大气污染控制技术 清洁煤燃烧技术 高烟囱排放技术 烟气脱硫、脱硝、除尘技术
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
湿法 烟气 脱硫
氧法：回收硫铵法、回收石膏 法、回收硫磺法
钙法：石灰石－石膏法 钠法：中和法、直接利用法、
回收亚硫酸钠法、回收石膏法、 回收硫磺法 镁法 碱式硫酸铝法 磷铵肥法
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
烟尘 粉尘
沉降室
旋风除尘器 湿法除尘器
布袋除尘器
静电除尘器
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
大气 污染 控制 技术
二氧 化硫
烟气脱硫：从烟气中脱除二 氧化硫的技术
一般分类：抛弃法，回收法 按控制技术分类 （1）干法烟气脱硫 （2）湿法烟气脱硫 （3）洁净煤燃烧技术
处理效率，求出 CoCi(1)
口浓度，并判断
C o C s 达标
是否满足排放标
C o C s 不达标
准
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
控制 技术
大纲 要求
熟悉二氧化硫、氮氧化 物尘（烟尘、粉尘）控 制的主要方法
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
主要 大气 污染 控制 技术
主要大气污染物 二氧化硫 氮氧化物 烟（粉）尘
大气污染控制技术 清洁煤燃烧技术 高烟囱排放技术 烟气脱硫、脱硝、除尘技术
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
第07章 气态污染物控制技术108.ppt
气态污染物
气
液
气相 界 液相
面
气体扩散
气体在气相中的扩散系数（Gilliland 方程）
DAB
1.8
104
[V
T 0.5
0.5
A V
0.5 B
]2
MA
A
[1 MA
1 ]0.5 MB
T－绝对温度，K DAB－扩散系数，cm2/s M－气体的摩尔质量 V －气体在沸点下呈液态时的摩尔体积,cm3/mol
相平衡方程
在工业计算中因气体和液体的量都随吸收过程 进行而不断变化，因此常用X液相中溶质与吸 收剂的摩尔分数和Y气相中溶质与惰性组分的 摩尔分数表示。
Y
1
mX
1 mX
Y y /(1 y) X x /(1 x）
相平衡方程式在吸收操作上的作用
确定了传质的方向： 如某混合气体中某组分的摩尔分率为y，而溶液中该 组分的摩尔分率为x1，当两者混合时，首先确定在该 温度下的m值，然后求出与x1相平衡的y1*＝mx1来， 如果y>y1*该组分将被溶液吸收，反之解吸。
时间内的吸收速率是变
化的
液体主相
吸收机理
3.表面更新模型
➢假定:
各表面微元具有不同的暴露时间,t=0～
各表面元的暴露时间(龄期)符合正态分布
4. 其它模型
➢表面更新模型的修正
气液界面 流体微元
➢基于流体力学的传质模型
➢界面效应模型
液体主相
双膜理论
双膜模型
➢ 气相分传质速率
NA k y ( y A yAi )
x1 1 x1
)
500 ( 0.005
0.1 0 ) /(
0.0027
气态污染物控制技术3
PPT文档演模板
气态污染物控制技术3
l 活性组分：是催化剂主体，单独对化学反应起 催化作用，可作为催化剂单独使用。
l 助催化剂:本身无活性，但具有提高活性组分 活性的作用。
l 载体:起承载活性组分作用，使催化剂具有合 适形状与粒度，大的比表面积，增大活性、减 少用量，增加机械强度，延长寿命等。
PPT文档演模板
气态污染物控制技术3
3 催化剂的性能
l 活性：是衡量催化剂效能大小的指标。
W－产品质量 WR－催化剂质量 t－反应时间
PPT文档演模板
气态污染物控制技术3
催化剂的性能
l 稳定性：催化剂在化学反应过程中保持活性的能力。
Ø 热稳定性、机械稳定性和化学稳定性 Ø 表示方法：寿命 Ø 老化
l 活性组分的流失、烧结、积炭结焦、机械粉碎等 Ø 中毒： Ø 暂时性和永久性中毒
l 球形催化剂 中组分A的 浓度分布
PPT文档演模板
气态污染物控制技术3
催化剂反应动力学
PPT文档演模板
气态污染物控制技术3
催化剂反应动力学
例：A＋B
R＋S
•表面反应控制
•A的吸附： •B的吸附： •表面反应： •R的脱附： •S的脱附：
吸附或脱附控制
•反应速度取决于带 ^ 反应(最慢反应)，其它都达到平衡
l 数学模型法
l 转化率较高的工业反应器，温度分布具有明显的 轴向温差
l 轴向等温分布计算
PPT文档演模板
气态污染物控制技术3
固定床反应器
l 最主要的气固相催化反应器
Ø 优点: l 流体接近于平推流，返混小，反应速度较快； l 固定床中催化剂不易磨损，可长期使用； l 停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，高选择性和转化率。
相关主题
- 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)。
操作线、平衡线和吸收推动力
物理吸收
最小液气比
(
LS GB
)
m in
Y1 Y2
X
* 1
X
2
(
LS GB
)
m in
Y1 Y2 X 1max X 2
（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
zT dz (
G
)
y1
dy
0
k ya y2 (1 y )( y yi )
zT dz (
难 溶 气 体 （ 稀 碱 溶 液 吸 收 C O 2 ， 水 吸 收 O 2 ）
➢ 气 膜 控 制 （ 1 m ， 1 1）
k y k x K y k y
易 溶 气 体 （ 碱 或 氨 液 吸 收 S O 2 ）
传质过程
吸收系数的影响因素
➢ 吸收质与吸收剂 ➢ 设备、填料类型 ➢ 流动状况、操作条件
c H p* x p*/E y* m x
参数换算
H c/(x E)
H S /(MS E)
吸收系数
➢ 吸收系数的不同形式
传质阻力
➢ 传质阻力－吸收系数的倒数
➢ 传 质 总 阻 力 ＝ 气 相 传 质 阻 力 ＋ 液 相 传 质 阻 力 ➢ 液 膜 例 控 ： 制 （ k m x k 1 y K ， 1 yK 1 y k 1 yk m xk m ） x
扩散系数的测量
Stephan过程
D AB
RT P ln( pB1 /
pB2 )
A1 MA
L
2 2
L
2 1
2t
A1－ 液 体 A 的 密 度 ， g/m 3
L1－ 液 体 的 初 始 高 度 ， cm L2 － 液 体 的 最 终 高 度 ， cm
p B1 、p B 2 － 分 别 为 L 1、 L 2时 空 气 分 压
L
)
x1
dx
0
kxa x2 (1 x)( xi x)
水吸收SO2的平衡线和操作线
化学吸收
化学吸收的优点
➢ 溶质进入溶剂后因化学反应消耗掉，溶剂容纳的 溶质量增多
➢ 液膜扩散阻力降低 ➢ 填料表面的停滞层仍为有效湿表面
化学吸收
两分子反应中相界面附近液相内A与B的浓度分布
化学吸收的气液平衡
平衡浓度计算
➢ 总传质速率方程
NAKy(yAyA *) NAKA g(pAp* A)
NAKx(xA *xA) NAKA l(c* AcA)
气液平衡
平衡－吸收过程的传质速率等于解吸过程
溶解度
➢ 每100kg水中溶解气体的kg数
气液平衡
常见气体的平衡溶解度
亨利定律
亨利定律
➢ 一定温度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶 质的平衡分压成正比
水 吸 收 SO 2（ 中 等 溶 解 气 体 吸 收 ）
kga9.81104G0.7L0.25;klaaL0.82
界面浓度的计算
作图法
NA ky(yA yAi) kx(xAi xA)
yA yAi kx
xA xAi
ky
解析法
➢稀溶液亨利定律+传质方程
物理吸收
操作线方程
YG L S BX (Y 1G L S BX 1 )G LX (Y 1G LX 1 )
1 ]0.5 MB
T－绝对温度，K DAB－扩散系数，cm2/s M－气体的摩尔质量 V －气体在沸点下呈液态时的摩尔体积,cm3/molA－气体密Βιβλιοθήκη ，g/cm3气体在气相中的扩散
扩散系数
➢ 物质的特性常数之一 ➢ 影响因素：
介质的种类 温度 压强 浓度
气体在气相中的扩散
部分气体在空气中的扩散系数（0oC，101.33kPa）
➢ y1、y2—入塔、出塔气体的SO2摩尔分率
4. 其它模型
➢表面更新模型的修正 ➢基于流体力学的传质模型 ➢界面效应模型
气液界面 流体微元
液体主相
双膜理论
双膜模型
➢ 气相分传质速率
NA ky ( y A yAi )
➢ 液相分传质速率 NA kg( p A pAi )
NA kx(x Ai xA)
NA kl(cAi cA)
xAL
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
水 吸 收 氨 （ 易 溶 气 体 吸 收 ） k g a 6 .0 7 1 0 4 G 0 .9 L 0 .3 9 G 、 L － 气 、 液 相 空 塔 流 量
水 吸 收 C O 2 （ 难 溶 气 体 吸 收 ） k l a 2 .5 7 U 0 .9 6 U － 喷 淋 密 度 ， m 3 / ( m 2 · h )
t－ 变 化 时 间 ， s
气体在液相中的扩散
在液相中的扩散系数
➢ 估算方程
DAB
7.41010
(MB)0.5T 0.5
BVA
B－液体的粘度，cP －溶剂的缔结因数，水2.6，甲醇1.9，乙醇1.5，
非缔结如苯、乙醚为1.0
➢ 扩散系数随溶液浓度变化很大 ➢ 上式只适用于稀溶液
气体在液相中的扩散
某些物质在水中的扩散系数（20oC，稀溶液）
第二节 气体吸收
吸收机理
1.双膜模型（应用最广）
➢假定: 界面两侧存在气膜和液膜,膜内 为层流, 传质阻力只在膜内 气膜和液膜外湍流流动,无浓度 梯度, 即无扩散阻力 气液界面上,气液达溶解平衡 即:CAi=HPAi 膜内无物质积累,即达稳态.
吸收机理
气态污染物控制技术
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 ➢湍流扩散－流体质点运动引起
气体扩散
在气相中的扩散（Gilliland 方程）
DAB
1.8104
T0.5
0.5
[VA
V0B.5]2
MA [ 1
A MA
2.渗透模型
➢ 假定:
气液界面上的液体微元不断被液 相主体中浓度为CAL的微元置换 每个微表面元与气体接触时间都
为 界面上微表面元在暴露时间内的
吸收速率是变化的
气液界面 流体微元
液体主相
吸收机理
3.表面更新模型
➢假定:
各表面微元具有不同的暴露时间,t=0- 各表面元的暴露时间(龄期)符合正态分布
化学吸收速率
吸收速率
➢ 物理吸收时 NA kA(CAi CAl) ➢ 化学吸收时 NA K1(cAi cAl )
K1－未发生化学反应时的液相传质分系数
－由于化学反应使吸收速率增强的系数
➢ 相当于选取相同的推动力C, 选用不同的传质系数 －引入增强系数
例：SO2化学吸收计算
主要参数
➢ G1—入塔气体的总摩尔流量，kmol/(m2•h)
物理吸收
最小液气比
(
LS GB
)
m in
Y1 Y2
X
* 1
X
2
(
LS GB
)
m in
Y1 Y2 X 1max X 2
（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
zT dz (
G
)
y1
dy
0
k ya y2 (1 y )( y yi )
zT dz (
难 溶 气 体 （ 稀 碱 溶 液 吸 收 C O 2 ， 水 吸 收 O 2 ）
➢ 气 膜 控 制 （ 1 m ， 1 1）
k y k x K y k y
易 溶 气 体 （ 碱 或 氨 液 吸 收 S O 2 ）
传质过程
吸收系数的影响因素
➢ 吸收质与吸收剂 ➢ 设备、填料类型 ➢ 流动状况、操作条件
c H p* x p*/E y* m x
参数换算
H c/(x E)
H S /(MS E)
吸收系数
➢ 吸收系数的不同形式
传质阻力
➢ 传质阻力－吸收系数的倒数
➢ 传 质 总 阻 力 ＝ 气 相 传 质 阻 力 ＋ 液 相 传 质 阻 力 ➢ 液 膜 例 控 ： 制 （ k m x k 1 y K ， 1 yK 1 y k 1 yk m xk m ） x
扩散系数的测量
Stephan过程
D AB
RT P ln( pB1 /
pB2 )
A1 MA
L
2 2
L
2 1
2t
A1－ 液 体 A 的 密 度 ， g/m 3
L1－ 液 体 的 初 始 高 度 ， cm L2 － 液 体 的 最 终 高 度 ， cm
p B1 、p B 2 － 分 别 为 L 1、 L 2时 空 气 分 压
L
)
x1
dx
0
kxa x2 (1 x)( xi x)
水吸收SO2的平衡线和操作线
化学吸收
化学吸收的优点
➢ 溶质进入溶剂后因化学反应消耗掉，溶剂容纳的 溶质量增多
➢ 液膜扩散阻力降低 ➢ 填料表面的停滞层仍为有效湿表面
化学吸收
两分子反应中相界面附近液相内A与B的浓度分布
化学吸收的气液平衡
平衡浓度计算
➢ 总传质速率方程
NAKy(yAyA *) NAKA g(pAp* A)
NAKx(xA *xA) NAKA l(c* AcA)
气液平衡
平衡－吸收过程的传质速率等于解吸过程
溶解度
➢ 每100kg水中溶解气体的kg数
气液平衡
常见气体的平衡溶解度
亨利定律
亨利定律
➢ 一定温度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶 质的平衡分压成正比
水 吸 收 SO 2（ 中 等 溶 解 气 体 吸 收 ）
kga9.81104G0.7L0.25;klaaL0.82
界面浓度的计算
作图法
NA ky(yA yAi) kx(xAi xA)
yA yAi kx
xA xAi
ky
解析法
➢稀溶液亨利定律+传质方程
物理吸收
操作线方程
YG L S BX (Y 1G L S BX 1 )G LX (Y 1G LX 1 )
1 ]0.5 MB
T－绝对温度，K DAB－扩散系数，cm2/s M－气体的摩尔质量 V －气体在沸点下呈液态时的摩尔体积,cm3/molA－气体密Βιβλιοθήκη ，g/cm3气体在气相中的扩散
扩散系数
➢ 物质的特性常数之一 ➢ 影响因素：
介质的种类 温度 压强 浓度
气体在气相中的扩散
部分气体在空气中的扩散系数（0oC，101.33kPa）
➢ y1、y2—入塔、出塔气体的SO2摩尔分率
4. 其它模型
➢表面更新模型的修正 ➢基于流体力学的传质模型 ➢界面效应模型
气液界面 流体微元
液体主相
双膜理论
双膜模型
➢ 气相分传质速率
NA ky ( y A yAi )
➢ 液相分传质速率 NA kg( p A pAi )
NA kx(x Ai xA)
NA kl(cAi cA)
xAL
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
水 吸 收 氨 （ 易 溶 气 体 吸 收 ） k g a 6 .0 7 1 0 4 G 0 .9 L 0 .3 9 G 、 L － 气 、 液 相 空 塔 流 量
水 吸 收 C O 2 （ 难 溶 气 体 吸 收 ） k l a 2 .5 7 U 0 .9 6 U － 喷 淋 密 度 ， m 3 / ( m 2 · h )
t－ 变 化 时 间 ， s
气体在液相中的扩散
在液相中的扩散系数
➢ 估算方程
DAB
7.41010
(MB)0.5T 0.5
BVA
B－液体的粘度，cP －溶剂的缔结因数，水2.6，甲醇1.9，乙醇1.5，
非缔结如苯、乙醚为1.0
➢ 扩散系数随溶液浓度变化很大 ➢ 上式只适用于稀溶液
气体在液相中的扩散
某些物质在水中的扩散系数（20oC，稀溶液）
第二节 气体吸收
吸收机理
1.双膜模型（应用最广）
➢假定: 界面两侧存在气膜和液膜,膜内 为层流, 传质阻力只在膜内 气膜和液膜外湍流流动,无浓度 梯度, 即无扩散阻力 气液界面上,气液达溶解平衡 即:CAi=HPAi 膜内无物质积累,即达稳态.
吸收机理
气态污染物控制技术
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 ➢湍流扩散－流体质点运动引起
气体扩散
在气相中的扩散（Gilliland 方程）
DAB
1.8104
T0.5
0.5
[VA
V0B.5]2
MA [ 1
A MA
2.渗透模型
➢ 假定:
气液界面上的液体微元不断被液 相主体中浓度为CAL的微元置换 每个微表面元与气体接触时间都
为 界面上微表面元在暴露时间内的
吸收速率是变化的
气液界面 流体微元
液体主相
吸收机理
3.表面更新模型
➢假定:
各表面微元具有不同的暴露时间,t=0- 各表面元的暴露时间(龄期)符合正态分布
化学吸收速率
吸收速率
➢ 物理吸收时 NA kA(CAi CAl) ➢ 化学吸收时 NA K1(cAi cAl )
K1－未发生化学反应时的液相传质分系数
－由于化学反应使吸收速率增强的系数
➢ 相当于选取相同的推动力C, 选用不同的传质系数 －引入增强系数
例：SO2化学吸收计算
主要参数
➢ G1—入塔气体的总摩尔流量，kmol/(m2•h)