气态污染物控制技术基础习题及答案

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）CO2，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gCO2。

7.220。C时O2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H2S气体，气体压力为20atm，其中含0.1%H2S（体积）。吸收剂中含0.25mol/m3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/m3.h.atm，D Al=5.4×10－6m2/h，D Bl =3.6×10－6m2/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SO2，气体流量为5000m 3N/h，其中SO2占5%，要求SO2的回收率为95%，气、液逆流接触，在塔的操作条件下，SO2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10m3/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/m2.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/m3的CCl4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CCl4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/m3，当吸附CHCl3与空气混合气时，通过气速为20m/min，CHCl3的初始浓度为30g/m3，设CHCl3蒸汽完全被吸附，已知活性炭对CHCl3的静活性为26.29%，解吸后炭层对CHCl3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CO2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)。