大气污染控制技术第十章习题及答案

《大气污染控制技术》习题十

第十章 挥发性有机物污染控制

10.1 查阅有关资料，绘制CO 2蒸汽压随温度变化曲线，接合CO 2物理变化特征对曲线进行分析说明。

解：

见《大气污染控制工程》P379 图10－1。

10.2 估算在40。C 时，苯和甲苯的混合液体在密闭容器中同空气达到平衡时，顶空气体中苯

和甲苯的摩尔分数。已知混合液中苯和甲苯的摩尔分数分别为30%和70%。 解：

由Antoine 方程C

t B A P +-=lg 可分别计算得到40。C 时 苯的蒸汽压P 1=0.241atm ；甲苯的蒸汽压P 2=0.078atm 。 因此0723.01241.03.01=⨯==P P x y 苯苯，0546.02==P

P x y 甲苯甲苯。

10.3 计算20。C 时，置于一金属平板上1mm 厚的润滑油蒸发完毕所需要的时间。已知润滑

油的密度为1g/cm 3，分子量为400g/mol ，蒸汽压约为 1.333×10－4Pa ，蒸发速率为

P

p s m mol )5.0(2⋅。 解： 列式M lA t P p A ρ=⨯5

.0，故 Y s p P

M l t 12010333.11001.110400100.1100.12245

333=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=---ρ

10.4 利用溶剂吸收法处理甲苯废气。已知甲苯浓度为10000mg/m 3，气体在标准状态下的流量为20000m 3/h ，处理后甲苯浓度为150mg/m 3，试选择合适的吸收剂，计算吸收剂的用量、吸收塔的高度和塔径。

解：

取温度为100o F=310.8K

进口甲苯浓度：1m 3气体中含1000mg ，则体积为

33310772.2273

8.3100224.0921010000m --⨯=⨯⨯⨯，即浓度为2772ppm 。 同理可计算出口甲苯浓度为41.6ppm 。

《Air Pollution Control Engineering 》P366 Example10.14选择C 14H 30作吸收剂，但本题出口

甲苯浓度过低，分压41.6×10－6atm ，小于C 14H 30 100o F 时分压47×10－6ppm ，因此不能选

择C 14H 30，而应该选择蒸汽压更低的吸收剂，此处选择C 16H 34，在100 o F 下蒸汽压约

10×10－6atm ，分子量M=226。

***3.1407.01y y atm

atm p Py x toluene toluene ===，取x i bottom =0.8x=0.8×14.3×0.002772=0.032， 因此085.00

032.06.412772=--=--=it ib it ib x x y y G L 。 又G=20000m 3/h=784.3kmol/h=13.93lb/s=28.8lbmol/min 。

故L=0.085G=0.085×28.8=2.45lbmol/min ，即吸收剂用量251.2kg/min 。

由CRC Handbook of Chemistry 查得100 o F 下，C 16H 34 2/48ft lbm L =ρ，cp 4.2=μ，75.0=ϕ。008.0)48

071.0(92226085.0)()(''5.05.05.0=⨯⨯===L G G L L G M M G L G L ρρρρβ； 代入2)(log 27098.0log 0662.16798.1log ββα---=中解得23.0=α。 由s ft lb F g G g L F G G L G ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯===22.02.0002.02/75.04

.275.0502.32071.04823.0''ϕμραρρρϕμα得 取75%，则G ’=0.56lb/ft 2.s ，故29.2456.093.13'ft G m A gas

===，m ft A D 72.163.54===π。 传质单元数])/()/()/1()/()/()/1(ln[)/1(1B

B B B B T y PL HG x P H PL HG y y PL HG x P H PL HG y PL HG N +--+----= H/P=0.07/1=0.07，HG/PL=0.07/0.085=0.824，1－HG/PL=0.176。代入上式解得N=13.3。 m ft KaPA NL h 66.19609

.241445.23.13==⨯⨯⨯⨯==

10.5 采用活性碳吸附法处理含苯废气。废气排放条件为298K 、1atm ，废气量20000m 3/h ，

废气中含有苯的体积分数为 3.0×10－3，要求回收率为99.5%。已知活性炭的吸附容量为

0.18kg （苯）/kg （活性炭），活性炭的密度为580kg/m 3，操作周期为吸附4小时，再生3小时，备用1小时。试计算活性炭的用量。

解：

废气中苯的含量y 1=20000×3.0×10－3=60m 3/h ，由气体方程RT M

m PV =得 h kg RT PVM m /5.191298

314.81078601001.13

5=⨯⨯⨯⨯⨯==-。 根据去除要求，实际去除量为m ’=191.5×99.5%=190.5kg/h 则一个周期所需活性炭量为

kg 1.846818.085.190=⨯，体积36.14580

5.8461m V ==

10.6 利用冷凝—生物过滤法处理含丁酮和甲苯混合废气。废气排放条件为388K 、1atm 、废气量20000m 3/h ，废气中甲苯和丁酮体积分数分别为0.001和0.003，要求丁酮回收率大于80%，甲苯和丁酮出口体积分数分别小于3×10-5和1×10-4，出口气体中的相对湿度为80%，

出口温度低于40。C ，冷凝介质为工业用水，入口温度为25。C ，出口为32。C ，滤料丁酮和

甲苯的降解速率分别为0.3和1.2kg/m 3.d ，阻力为150mmH 2O/m 。比选设计直接冷凝—生物过滤工艺和间接冷凝—生物过滤工艺，要求投资和运行费用最少。

10.7 丙烷充分燃烧时，要供入的空气量为理论量的125%，反应式为：

O H CO O H C 22283435+→+。问燃烧100mol 丙烷需要多少摩尔空气？

解：

实际需O 2 1.25×5×100=625mol ，空气量625/0.21=2976mol 。