气态污染物控制技术

鲍耳环填料
拉西环，矩鞍环，异鞍环，十字环，鲍尔环
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
参数换算
c H p* x p*/E y* m x
大气污染控制工程下册
有害气体的净化
2、净化方法
冷凝法(蒸气态污染物)一级处理 液体吸收法 固体吸附法
催化转化法 直接燃烧1000℃以上
燃烧法 热力燃烧700-800℃ 催化燃烧300-400℃
大型脱硫设备
有 机 废 气 浓 缩 吸 附 净 化 设 备
酸碱废气净化塔
第七章 气态污染物控制技术基础
H ——溶解度系数 kmol/m3atm
注：H f t 气体溶解度大小的指标，温度越高，H越小，易溶气体H大，难溶气体H小）
由于 P* EX P* C/H
说明 E 与 H 存在一定的关系
对于稀溶液 E 1 0
H M0 0 ——溶剂密度，k g / m 3 M 0 ——液体的平均分子量(kg/mol)
液体主相
双膜理论
双Fra Baidu bibliotek模型
气相分传质速率
NA ky ( y A yAi )
液相分传质速率NA kg( pA pAi )
NA kx(x Ai xA)
总传质速率方程NA kl(cAi cA)
xAL
NAKy(yAyA *) NAKA g(pAp* A)
NAKx(xA *xA) NAKA l(c* AcA)
H c/(x E)
H S /(MS E)
一、气体在液相中的平衡溶解度
溶解度是系统的温度、总压、气相组成的函数
即 CAt,P,PA
当 P 不太高＜5atm时，认为P对溶解度的影响可忽略，
当温度 t 一定时。
CA f PA
P A —A组分在气相中的分压。
若以组成在溶液中的浓度为自变量，则
PA* FCA
气体扩散
气体在气相中的扩散 气体在液相中的扩散
气体吸收
吸收机理 气液平衡 物理吸收 化学吸收
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）
D A B1.8 10 4[V A 0.5 T 0 V .5B 0.5]2M A A M 1AM 1A 0.5
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
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
1、当溶解达到平衡时，平衡溶解度 C
（* 气液平衡）
A
CA* f PA
PA* FCA
2、享利定律 对于压力不太大的稀溶液，在一定温度下，气体在液
体中的溶解度与该气体的平衡分压成正比。 ①当溶质含量以 X 表示（单组分） ②溶质含量以浓度 C (mol/m3,kmol/m3)表示时
①当溶质含量以 X 表示（单组分） P EX
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 y k m xk m ） x
D A B ——扩散系数，cm2/s T ——绝对温度，K 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
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：
l 介质的种类 l 温度 l 压强 l 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）
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
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
思考题
气体在气相中的扩散与液相中的 扩散有什么不同？
扩散与去除有害气体的相互关系 是什么？
第二节 气体的吸收
吸收设备
污染气体 入口
搅拌器
清洁气体 出口
水洗喷管
循环泵 氧化空气 入口
去湿器 浆液喷嘴
多孔板
吸收设备
填料塔
填 料 塔
泡沫颗粒滤珠填料（EPS发泡塑料滤珠） 直径50空心球
供应丝网波纹填料
X —吸收质在液相中的摩尔分率
对 X 来说： 物理吸收—溶解于液相中的吸收质的量
于
化学吸收—未参加反应的量
E —享利系数,单位与气相压相同（atm）
气体在水中的亨利系数值见下表
气体在水中的亨利系数值
当以气体的摩尔分率 Y 表示时，则又可写成
Y* mX
Y ——为溶质在气相中的摩尔分率
推导： 据Dolton定律 P* PTY*
则： Y * P *
PT
又∵ ∴
P* EX
Y* E X mX PT
m —相平衡常数
P T (为气相总压)
②溶质含量以浓度 C (mol/m3,kmol/m3)表示时,亨利定律可表示为
P* C/H 或 C* PH
C —溶质在液相中的浓度 kmol/m3 物理吸收——完全溶解量 化学吸收——剩余溶解量
扩散系数的测量
Stephan过程
DABPln(P RBT 1/PB2)M AA l L2 22tL1 2
A l ——液体A的密度，g/m3
L 1 ——液体的初始高度，cm
L 2 ——液体的最终高度，cm
t ——变化时间，s
PB1 , PB 2 ——分别为初始和最终时的空气分压
气体在液相中的扩散
在液相中的扩散系数 ➢估算方程
DAB7.41010
(MB)0.5T V0.6
BA
B ——液体的粘度，cPa
——溶剂的缔结因数，水2.6，甲醇1.9。乙醇1.5，
非缔结溶剂如苯、乙醚均为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）