气态污染物控制技术基础习题及答案

第七章 气态污染物控制技术基础 习题

7.1 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。C ，总压强为500kPa 。从手

册中查得30。C 时在水中的亨利系数E=1.88×10－5kPa ，试求溶解度系数H 及相平衡常数m ，并计算每100g 与该气体相平衡的水中溶有多少gCO 2。

7.2 20。C 时O 2溶解于水的亨利系数为40100atm ，试计算平衡时水中氧的含量。

7.3 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）。吸收剂中含0.25mol/m 3的游离MEA 。吸收在293K 进行。反应可视为如下的瞬时不可逆反应：

+-+→+3

222222NH CHCH CH HS NH CHCH CH S H 。 已知：k Al a=108h －1，k Ag a=216mol/m 3.h.atm ，D Al =5.4×10－6m 2/h ，D Bl =3.6×10－6m 2/h 。

试求单位时间的吸收速度。

7.4 在吸收塔内用清水吸收混合气中的SO 2，气体流量为5000m 3N /h ，其中SO 2占5%，要求SO 2的回收率为95%，气、液逆流接触，在塔的操作条件下，SO 2在两相间的平衡关系近似为Y *=26.7X ，试求：

1）若用水量为最小用水量的1.5倍，用水量应为多少？

2）在上述条件下，用图解法求所需的传质单元数。

7.5 某吸收塔用来去除空气中的丙酮，吸收剂为清水。入口气体流量为10m 3/min ，丙酮含量为11%（摩尔），要求出口气体中丙酮的含量不大于2%（摩尔）。在吸收塔操作条件下，丙酮－水的平衡曲线（1atm 和299.6K ）可表示为2)1(95.133.0x xe y -=。

1）试求水的用量，假设用水量取为最小用水量1.75倍；

2）假设气相传质单元高度（以m 计）33.033.003.3-=L G H y 。

其中G 和L 分别为气、液相的流量（以kg/m 2.h 表示），试计算所需要的高度。

7.6 某活性炭填充固定吸附床层的活性炭颗粒直径为3mm ，把浓度为0.15kg/m 3的CCl 4蒸汽通入床层，气体速度为5m/min ，在气流通过220min 后，吸附质达到床层0.1m 处；505min 后达到0.2m 处。设床层高1m ，计算吸附床最长能够操作多少分钟，而CCl 4蒸汽不会逸出？

7.7 在直径为1m 的立式吸附器中，装有1m 高的某种活性炭，填充密度为230kg/m 3，当吸附CHCl 3与空气混合气时，通过气速为20m/min ，CHCl 3的初始浓度为30g/m 3，设CHCl 3蒸汽完全被吸附，已知活性炭对CHCl 3的静活性为26.29%，解吸后炭层对CHCl 3的残留活性为1.29%，求吸附操作时间及每一周期对混合气体的处理能力。

7.8 在温度为323K 时，测得CO 2在活性炭上吸附的实验数据如下，试确定在此条件下弗罗德里希和朗格谬尔方程的诸常数。

7.9利用活性炭吸附处理脱脂生产中排放的废气，排气条件为294K，1.38×105Pa，废气量25400m3/h。废气中含有体积分数为0.02的三氯乙烯，要求回收率99.5%。已知采用的活性炭的吸附容量为28kg三氯乙烯/100kg活性炭，活性炭的密度为577kg/m3，其操作周期为4h，加热和解析2h，备用1h，试确定活性炭的用量和吸附塔尺寸。

7.10尾气中苯蒸汽的浓度为0.025kg/kg干空气，欲在298K和2atm条件下采用硅胶吸附净化。固定床保护作用时间至少要90min。设穿透点时苯的浓度为0.0025kg/kg干空气，当固定床出口尾气中苯浓度达0.020kg/kg干空气时即认为床层已耗竭。尾气通过床层的速度为1m/s（基于床的整个横截面积），试决定所需要的床高。

已知硅胶的堆积密度为625kg/m3，平均粒径Dp=0.60cm，平均表面积a=600m2/m3。在上述操作条件下，吸附等温线方程为：Y*=0.167X1.5。

式中Y*=kg苯/kg干空气，X=kg苯/kg硅胶。假定气相传质单元高度

.0

51

D

G

H

=

(

)

.0μ

/

00237

O Y

p

7.11把处理量为250mol/min的某一污染物引入催化反应器，要求达到74%的转化率。假设采用长6.1m，直径3.8cm的管式反应器，求所需要催化剂的质量和所需要的反应管数目。

假定反应速度可表示为：R A=－0.15（1－x A）mol/（kg催化剂.min）。

催化剂堆积密度为580kg/m3。

7.12为减少SO2向大气环境的排放量，一管式催化反应器用来把SO2转化为SO3。其反应方程式为：2SO2+O2－>2SO3

总进气量是7264kg/d，进气温度为250。C，二氧化硫的流速是227kg/d。假设反应是绝热进行且二氧化硫的允许排放量是56.75kg/d。试计算气流的出口温度。SO2反应热是171.38kJ/mol，热容是0.20J/(g.K)。