吸收法净化气态污染物

第九章 吸收法净化气态污染物

9.1 浓度为0.03（摩尔分数）的稀氨水，在30℃时氨的平衡分压为3.924 kPa ，氨水上方的总压为101.3kPa ，其相平衡关系服从亨利定律。稀氨水密度近似取1000kg/m 3，试计算亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数。 解：由x=p */E 得 享利系数：E=p */x

=3.942×103/0.03 =1.314×105p a 溶解度系数：H=E

M p s s

=

5

510

10314.1181000

-⨯⨯⨯ =0.423mol/Pa ·m 3 因为y *=P */P =3.942/101.3 =0.039 又由y *=mx 得 相平衡常数：m=y */x =0.039/0.03 =1.3

9.2 试计算10℃及101.3kPa 压力下，与空气接触的水中氧的最大浓度（分别以摩尔分数和g/m 3表示）。

解：查表9-2得E=5.56×106kPa ，摩尔分数可从式P=Ex 求得， 即x=P/E=1.013×105/5.56×109 =0.18×10-4 =1.8×10-5

由附录表7和元素表查得10℃下水的密度31/7.999m kg =ρ，O 2的分子量M 2o =32，依式9.9即可求得： C=

)

1(2x M x M x

s o L -+ρ

=)108.11(18108.132108.17.9995

55

---⨯-+⨯⨯⨯⨯ =1.0×10-3mol/m 3

9.3 某吸收塔填料层高度为2.7m ，在101.3kPa 压力下，用清水逆流吸收混和气中的氨，混和气入塔流率0.03kmol/(m 3s)，含氨2%（体积），清水的喷淋密度为0.018kmol(m 2·s)，操作条件下亨利系数E 为60kPa ，体积传质系数为k ya =0.1kmol/(m 3·s)，试求排出气体中氨的浓度。 解：因为NH 3易溶于水，所以属于气相控制。可依式9.75 Z=

2

1ln A A G P p

aP k G 计算 又P A1=0.02×101.3×103

=2.026×103Pa

K G a=k y a/p

将题中所给数值代入式9.75，有

2.7()23

10026.2ln /03.0A y P P aP k ⨯=

∴ P A2=0.25Pa y 2=P A2/P

=2.50×10-4/101.3 =2.47×10-4%

9.4 在温度20℃，压力1.013×105Pa 条件下，填料塔中用水洗涤含有8%SO 2的低浓度烟气。要求净化后塔顶排气中SO 2浓度降至1%，每小时净化烟气量为300m 3。试计算逆流吸收过程所需最小液流量。

解：在20℃，1.01×105Pa 条件下查表9—2得E=0.355×104kPa 。

m=P

E

=5

7

10

01.110355.0⨯⨯ =35.1

由于低浓度气体吸收，且溶液为稀溶液，其气液关系服从亨利定律 从而最小气液比为：

2121m i n

x m

y y y G L --=⎪⎭⎫

⎝⎛

30001

.35%

8%

1%8min ⨯--=

∴L

=9213.25m 3/h

9.5 试计算用H 2SO 4溶液从气相混和物中回收氨的逆流吸收塔的填料层高度。

已知：气体混和物中NH 3的分压进口处为5×103Pa ，出口处为103p a 。吸收剂中H 2SO 4浓度；加入时为0.6kmol/m 3，排出时为0.5kmol/m 3。K G =3.5×10-6kmol/(m 2·h ·Pa)，K L =0.05m/s ，H=7.5×10-4kmol/(m 3·Pa)，气体流量G=G s =45kmol/h ，总压为105Pa 。 解：NH 3与H 2SO 4反应方程式为：

NH 4OH+21H 2SO 4 =O H SO NH 2424)(2

1

+

又已知P A1=5×103Pa P A2=103Pa C B1=0.5kmol/m 3 C B2=0.6kmol/m 3 G=45kmol/m 3 P=105Pa r=1/2 代入式9.27有N A =（G/P ）（P A1-P A2） =（L/rP 1）（C B2-C B1）

N A =（45/105）（5×103-103） =（2L/P 1）（0.6-0.5） 得L/P 1=9

计算临界浓度（C B ）C ： S=P 1H/P=P 1 =0.013P 1 L/SG=9/（0.013×45） =15.4

k L /（1+k G ）=0.05/（3.5×10-6/7.5×10-4） =11 r=PS/(r ρL )

P A1/L=5×103/0.026×105 =1.92

代入式9.77a:（G B ）c =[][])

/()1/()/()/(1SG L k k P C SG L G L A m +++γ

=

4

.151192

.15.04.15++⨯

=0.364kmol/m 3

∵(C B )C

Z=

2

1ln A A Ga P P

P K G =33

10

105ln 5.345⨯ =2.07m

9.6 试设计蒸发时为15t/h 的燃煤锅炉烟气的除尘脱硫装置。要求排放烟气达到国家排放标准（一类区）。锅炉热效率70%，空气过剩系数1.2，烟尘排放因子为0.35。煤质组成：C=65.7%；S=1.7%；H=3.2%；水分=9.0；O=2.3%（含N 量不计），灰分18.1%。