第5章教材气态污染物控制技术基础(1)
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
大气污染控制工程(郝吉明著)课后答案(全)
c（mol/m 3N ） =
2）每天流经管道的 CCl4 质量为 1.031×10×3600×24×10－3kg=891kg 1.4 解： 每小时沉积量 200×（500×15×60×10－6）×0.12 µg =10.8 µg 1.5 解： 由《大气污染控制工程》P14 （1－1） ， 取 M=210
SO2：
0.15 ×10 −3 0.12 × 10 −3 = 0.052 ppm ，NO2 ： = 0.058 ppm 64 × 44.643 46 × 44.643 4.00 × 10 −3 = 3.20 ppm 。 28 × 44.643
Cபைடு நூலகம்：
1.3 解： 1） ρ （g/m3N ） =
1.50 × 10 −4 × 154 3 = 1.031g / m N 22.4 × 10 −3 1.50 × 10 −4 3 。 = 6.70 × 10 −3 mol / mN −3 22.4 × 10
作业习题解答
第一章 概 论
1.1 解： 按 1mol 干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故 nN2=0.781mol ， nO2=0.209mol ， nAr=0.00934mol，nCO2=0.00033mol。质量百分数为
N2 % =
0.781 × 28.01 0.209 × 32.00 × 100% = 75.51% ， O2 % = × 100% = 23.08% ； 28.97 × 1 28.97 ×1 0.00934 × 39.94 0.00033 × 44.01 Ar % = × 100% = 1.29% ， CO2 % = × 100% = 0.05% 。 28.97 × 1 28.97 × 1
COHb p 2.2 × 10 −4 = M ∝ = 210 × = 0.2369 ， O2 Hb p O2 19.5 × 10 − 2
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。
气态污染物控制技术基础知识
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。
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。
大气污染控制技术基础
空燃比（AF）定义为单位质量燃料燃烧所需要的空气质量，它由燃烧方程式直接 求得。 例如，甲烷在理想空气量下的完全燃烧： CH4＋2O2＋7.56N2→CO2＋7.56N2 空燃比： AF=2×32＋7.56×28/1×16=17.2
2. 4 烟气量的计算
１. 理论烟气体积
在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体 积。以Vfg0表示，烟气成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸气。 干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气； 湿烟气：包括水蒸气在内的烟气。
高位发热量（QH）指的是燃料完全燃烧，并当燃烧产物中的水蒸气（包括燃料中所含 水分生成的水蒸气和燃料中氢燃烧生成的水蒸气）凝结为水时的反应热。 低位发热量（QL）是指燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时完全燃烧过程所释放的热 量。
2. 4 烟气量的计算
燃料的燃烧过程伴随分解和其他的氧化、聚合等过程。燃烧烟气主要由悬浮的 少量颗粒物、燃烧产物、未燃烧和部分燃烧的燃料、氧化剂以及惰性气体（主 要是N2）等组成。 燃烧可能释放出的污染物有硫的氧化物、氮的氧化物、一氧化碳、二氧化碳、 金属及其重金属盐类、酮、醛和稠环碳氢化合物等。
用奥氏烟气分析仪测定烟气中的CO2、O2和CO 的含量，可以确定燃烧设备在运行中烟气成
分和空气过剩系数。 实际空气量 空气过剩系数为 α= 理论空气量 1 a
a-----过剩空气中O2的过剩数
设燃烧是完全燃烧，过剩空气中的氧只以O2 形式存在，燃烧产物用下标P表示，
若燃烧是完全的，过剩空气中的O仅能够以的o2形式存在，假定
解：由例2-3可知，理论空气量条件下烟气组成（mol）为：
CO2：73.58 SOX：0.5
H2O：47.5+0.278
NX：
2. 4 烟气量的计算
１. 理论烟气体积
在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体 积。以Vfg0表示，烟气成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸气。 干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气； 湿烟气：包括水蒸气在内的烟气。
高位发热量（QH）指的是燃料完全燃烧，并当燃烧产物中的水蒸气（包括燃料中所含 水分生成的水蒸气和燃料中氢燃烧生成的水蒸气）凝结为水时的反应热。 低位发热量（QL）是指燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时完全燃烧过程所释放的热 量。
2. 4 烟气量的计算
燃料的燃烧过程伴随分解和其他的氧化、聚合等过程。燃烧烟气主要由悬浮的 少量颗粒物、燃烧产物、未燃烧和部分燃烧的燃料、氧化剂以及惰性气体（主 要是N2）等组成。 燃烧可能释放出的污染物有硫的氧化物、氮的氧化物、一氧化碳、二氧化碳、 金属及其重金属盐类、酮、醛和稠环碳氢化合物等。
用奥氏烟气分析仪测定烟气中的CO2、O2和CO 的含量，可以确定燃烧设备在运行中烟气成
分和空气过剩系数。 实际空气量 空气过剩系数为 α= 理论空气量 1 a
a-----过剩空气中O2的过剩数
设燃烧是完全燃烧，过剩空气中的氧只以O2 形式存在，燃烧产物用下标P表示，
若燃烧是完全的，过剩空气中的O仅能够以的o2形式存在，假定
解：由例2-3可知，理论空气量条件下烟气组成（mol）为：
CO2：73.58 SOX：0.5
H2O：47.5+0.278
NX：
- 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)。
液膜扩散阻力降低 填料表面的停滞层仍为有效湿表面
两分子反应中相界面附近液相内A与B的浓度分布
(3)、吸收流程 逆流操作：被吸收气体由下向上流动，而吸收
剂由上向下 并流操作：气体和吸收剂同时由上部向下流动 错流操作：气体和吸收剂呈交叉方向流动
在实际吸收工艺流程中一般采用逆流操作
二、吸收剂 （1）水：SO2 FH NH3 HCl 碱金属，碱土金属的盐类，铵盐： SO2 HF HCl NOX （2）吸收剂的选择 适宜的物理性质:粘度小，较低的凝固点，适宜的沸点，
缺点是受气流速度影响大， 当气流速度过小时，不能 发挥应有的效能；当气流 速度过大时，吸收效率降 低。
图5—6所示的是筛 板式吸收塔示意图。 沿塔高装有塔板， 两相在每块塔板上 接触。
塔板分为错流式、 穿流式、气液并流 式等几种。
(3)喷洒式吸收器
用喷嘴将液体喷射成为许多细小的液滴，以增 大气—液相的接触面，完成传质过程。
15～25
活性氧化 铝
750～ 1000 0.836～ 1.045 773
18～48
硅胶 800 0.92 673 22
沸石分子筛
第五章 气态污染物控制技术基础
教学内容: 气体吸收 气体吸附 气体催化净化 教学重点 掌握气体扩散、气体吸收、吸附和催化的基
本原理和过程 了解常用吸收剂、吸附剂和催化剂的特性 教学重点 初步学会设计吸收塔、吸附床和催化转化器
建议学时数：8学时（自学）
§1气体吸收
、吸收机理
一、基本原理 (1)概念：利用吸收剂将混合气体中的一种或多种组成有选择的分
离过程称作吸收。 具有吸收作用的物质称为吸收剂。 被吸收的组分称为吸附质 物理吸收 （HCl和水） 化学吸收（SO2和NaOH溶液） 利用：混合气体中各成分在吸收剂中的溶解度不同 吸收剂中的组
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＋液相传质阻力例：Leabharlann 1 1 m Ky ky kx
液膜控制（
m 1 kx ky
，1
Ky
m kx
）
难溶气体（稀碱溶液吸收CO2，水吸收O2）
气膜控制（1 m ，1 1 ）
ky kx Ky ky
易溶气体（碱或氨液吸收SO2）
吸附机理
物理吸附和化学吸附
物理吸附
1.吸附力－范德华力； 2.不发生化学反应； 3.过程快，瞬间达到平衡； 4.放热反应； 5.吸附可逆；
化学吸附
1.吸附力－化学键力； 2.发生化学反应； 3.过程慢； 4.升高温度有助于提高速率； 5.吸附不可逆；
物理吸附和化学吸附
• 同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附 • 若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生化学吸附
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
吸收系数的获取
实验测定；经验公式计算
物理吸收
吸收过程中不发生明显的化学反应，单纯是被 吸收组分溶解于液体的过程
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
搅拌器
吸收设备
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
填 料 塔
§2气体吸附
吸附
概念：用多孔固体吸附剂将气体（或液体）混合 物中的组分浓集于固体表面
吸附质－被吸附物质 吸附剂－附着吸附质的物质 优点：效率高、可回收、设备简单 缺点：吸附容量小、设备体积大
比较典型的设备是空心喷洒吸收器和文丘里吸 收器。
图5—7所示是几种空心喷洒吸收器示意图。在吸收器中， 气体通常是自下而上流动，而液体则是由装在塔顶的喷射 器呈喇叭状喷洒。空心喷洒吸收器结构简单，造价低廉， 阻力小，但吸收效率不是很高，因此应用受到了极大的限 制。
吸收设备
喷淋塔
填料塔
污染气体 入口
分发生选择性化学反应。
(2)、吸收平衡
平衡－吸收过程的传质速 率等于解吸过程（同一时 间内溶解于液体中的气体 分子数等于从液体中解脱 出来的气体分子数）
溶解度
每100kg水中溶解气体的 kg数
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
比热容不大,不起泡等； 良好的化学性质：不易燃，热稳定性高，无毒性； 价格低，易再生 有利于有害物质的回收利用
（3）常用的吸收设备： 表面吸收器：填料塔（逆流传质推动力大） 鼓泡式吸收器：鼓泡吸收塔，筛板吸收塔 喷洒式吸收器
废气由塔底进入塔体，自下向 上穿过填料层最后由塔顶排出。 吸收剂由塔顶通过分布器均匀 地喷淋到填料层中，并沿着填 料层向下流动，从塔底排出塔 外。在废气沿塔上升的同时， 与吸收剂在填料层中充分接触， 污染物浓度逐渐降低，而塔顶 喷淋的总是新鲜的吸收液，因 而吸收传质的平均推动力大， 吸收效果好。
一、吸附剂
吸附剂需具备的特性
内表面积大 具有选择性吸附作用 高机械强度、化学和热稳定性 吸附容量大 来源广泛，造价低廉 良好的再生性能
常用吸附剂特性
吸附剂类型
堆积密度 /kg·m-3
热
容
/kJ(kg·K)-1
操作温度上 限/K
平均孔径/Å
活性炭
200～600
0.836～ 1.254 423
鼓泡式吸收器
鼓泡式吸收器内均有液相连续的鼓泡层，分散 的气泡在穿过鼓泡层时有害组分被吸收。常见 的设备有鼓泡塔、湍球塔和各种板式吸收塔。
净化气态污染物中应用较多的是鼓泡塔和筛板 塔。
气体由下面的多孔板进入， 通过支撑板上面的液体时 形成鼓泡层。
鼓泡塔的优点是：①塔不 易堵塞，②压力损失小。
填料塔的优点是：①吸收效果比较可靠；②对 气体变动的适用性强；③可用耐腐蚀材料制作， 结构简单制作容易，④压力损失较小(490Pa／ m塔高)。
填料塔的缺点主要是：①当气流过大时发生液 泛而不易操作；②吸收液中含固体或吸收过程 中产生沉淀时，使操作发生困难；③填料数量 多，质量大，检修不方便。
两分子反应中相界面附近液相内A与B的浓度分布
(3)、吸收流程 逆流操作：被吸收气体由下向上流动，而吸收
剂由上向下 并流操作：气体和吸收剂同时由上部向下流动 错流操作：气体和吸收剂呈交叉方向流动
在实际吸收工艺流程中一般采用逆流操作
二、吸收剂 （1）水：SO2 FH NH3 HCl 碱金属，碱土金属的盐类，铵盐： SO2 HF HCl NOX （2）吸收剂的选择 适宜的物理性质:粘度小，较低的凝固点，适宜的沸点，
缺点是受气流速度影响大， 当气流速度过小时，不能 发挥应有的效能；当气流 速度过大时，吸收效率降 低。
图5—6所示的是筛 板式吸收塔示意图。 沿塔高装有塔板， 两相在每块塔板上 接触。
塔板分为错流式、 穿流式、气液并流 式等几种。
(3)喷洒式吸收器
用喷嘴将液体喷射成为许多细小的液滴，以增 大气—液相的接触面，完成传质过程。
15～25
活性氧化 铝
750～ 1000 0.836～ 1.045 773
18～48
硅胶 800 0.92 673 22
沸石分子筛
第五章 气态污染物控制技术基础
教学内容: 气体吸收 气体吸附 气体催化净化 教学重点 掌握气体扩散、气体吸收、吸附和催化的基
本原理和过程 了解常用吸收剂、吸附剂和催化剂的特性 教学重点 初步学会设计吸收塔、吸附床和催化转化器
建议学时数：8学时（自学）
§1气体吸收
、吸收机理
一、基本原理 (1)概念：利用吸收剂将混合气体中的一种或多种组成有选择的分
离过程称作吸收。 具有吸收作用的物质称为吸收剂。 被吸收的组分称为吸附质 物理吸收 （HCl和水） 化学吸收（SO2和NaOH溶液） 利用：混合气体中各成分在吸收剂中的溶解度不同 吸收剂中的组
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＋液相传质阻力例：Leabharlann 1 1 m Ky ky kx
液膜控制（
m 1 kx ky
，1
Ky
m kx
）
难溶气体（稀碱溶液吸收CO2，水吸收O2）
气膜控制（1 m ，1 1 ）
ky kx Ky ky
易溶气体（碱或氨液吸收SO2）
吸附机理
物理吸附和化学吸附
物理吸附
1.吸附力－范德华力； 2.不发生化学反应； 3.过程快，瞬间达到平衡； 4.放热反应； 5.吸附可逆；
化学吸附
1.吸附力－化学键力； 2.发生化学反应； 3.过程慢； 4.升高温度有助于提高速率； 5.吸附不可逆；
物理吸附和化学吸附
• 同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附 • 若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生化学吸附
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
吸收系数的获取
实验测定；经验公式计算
物理吸收
吸收过程中不发生明显的化学反应，单纯是被 吸收组分溶解于液体的过程
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
搅拌器
吸收设备
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
填 料 塔
§2气体吸附
吸附
概念：用多孔固体吸附剂将气体（或液体）混合 物中的组分浓集于固体表面
吸附质－被吸附物质 吸附剂－附着吸附质的物质 优点：效率高、可回收、设备简单 缺点：吸附容量小、设备体积大
比较典型的设备是空心喷洒吸收器和文丘里吸 收器。
图5—7所示是几种空心喷洒吸收器示意图。在吸收器中， 气体通常是自下而上流动，而液体则是由装在塔顶的喷射 器呈喇叭状喷洒。空心喷洒吸收器结构简单，造价低廉， 阻力小，但吸收效率不是很高，因此应用受到了极大的限 制。
吸收设备
喷淋塔
填料塔
污染气体 入口
分发生选择性化学反应。
(2)、吸收平衡
平衡－吸收过程的传质速 率等于解吸过程（同一时 间内溶解于液体中的气体 分子数等于从液体中解脱 出来的气体分子数）
溶解度
每100kg水中溶解气体的 kg数
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
比热容不大,不起泡等； 良好的化学性质：不易燃，热稳定性高，无毒性； 价格低，易再生 有利于有害物质的回收利用
（3）常用的吸收设备： 表面吸收器：填料塔（逆流传质推动力大） 鼓泡式吸收器：鼓泡吸收塔，筛板吸收塔 喷洒式吸收器
废气由塔底进入塔体，自下向 上穿过填料层最后由塔顶排出。 吸收剂由塔顶通过分布器均匀 地喷淋到填料层中，并沿着填 料层向下流动，从塔底排出塔 外。在废气沿塔上升的同时， 与吸收剂在填料层中充分接触， 污染物浓度逐渐降低，而塔顶 喷淋的总是新鲜的吸收液，因 而吸收传质的平均推动力大， 吸收效果好。
一、吸附剂
吸附剂需具备的特性
内表面积大 具有选择性吸附作用 高机械强度、化学和热稳定性 吸附容量大 来源广泛，造价低廉 良好的再生性能
常用吸附剂特性
吸附剂类型
堆积密度 /kg·m-3
热
容
/kJ(kg·K)-1
操作温度上 限/K
平均孔径/Å
活性炭
200～600
0.836～ 1.254 423
鼓泡式吸收器
鼓泡式吸收器内均有液相连续的鼓泡层，分散 的气泡在穿过鼓泡层时有害组分被吸收。常见 的设备有鼓泡塔、湍球塔和各种板式吸收塔。
净化气态污染物中应用较多的是鼓泡塔和筛板 塔。
气体由下面的多孔板进入， 通过支撑板上面的液体时 形成鼓泡层。
鼓泡塔的优点是：①塔不 易堵塞，②压力损失小。
填料塔的优点是：①吸收效果比较可靠；②对 气体变动的适用性强；③可用耐腐蚀材料制作， 结构简单制作容易，④压力损失较小(490Pa／ m塔高)。
填料塔的缺点主要是：①当气流过大时发生液 泛而不易操作；②吸收液中含固体或吸收过程 中产生沉淀时，使操作发生困难；③填料数量 多，质量大，检修不方便。