大氣污染控制工程第7章氣態(tài)污染物控制技術(shù)1

1、第七章 氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)(1),吸收原理物理吸收傳質(zhì)計算化學(xué)吸收傳質(zhì)計算吸收設(shè)備,第一節(jié) 吸收法凈化氣態(tài)污染物,1.滲透模型假定:,氣液界面上的液體微元不斷被液相主體中濃度為CAL的微元置換每個微表面元與氣體接觸時間都為?界面上微表面元在暴露時間?內(nèi)的吸收速率是變化的,一、吸收原理,吸收機理,2.表面更新模型,假定:各表面微元具有不同的暴露時間,t=0-?各表面元的暴露時間(齡期)符合正態(tài)分布,3. 其它模型

2、表面更新模型的修正基于流體力學(xué)的傳質(zhì)模型界面效應(yīng)模型,4.雙膜模型（應(yīng)用最廣）,假定:相界面兩側(cè)存在層流的氣膜和液膜, 傳質(zhì)阻力只在膜內(nèi)，溶質(zhì)以擴散通過膜進(jìn)入液相主體相界面上，氣液濃度平衡，即界面上無吸收阻力膜外兩相主體內(nèi)溶質(zhì)濃度均勻，濃度梯度在膜內(nèi),吸收機理,雙膜理論,雙膜模型氣相分傳質(zhì)速率液相分傳質(zhì)速率總傳質(zhì)速率方程,氣液平衡,平衡－吸收過程的傳質(zhì)速率等于解吸過程氣相－平衡分壓液相－平衡溶解度，簡稱溶解

3、度每100kg水中溶解氣體的kg數(shù)與氣體和溶劑性質(zhì)，溫度和壓力有關(guān),氣液平衡,常見氣體的平衡溶解度,亨利定律,亨利定律物理吸收時，當(dāng)總壓不高（小于5×105 Pa ）時，在一定溫度下，稀溶液中溶質(zhì)的溶解度與氣相中溶質(zhì)的平衡分壓成正比,返回,吸收系數(shù),吸收系數(shù)的不同形式,傳質(zhì)阻力,傳質(zhì)阻力－吸收系數(shù)的倒數(shù),中等溶解度，氣、液兩相的傳質(zhì)阻力都不可忽略，水吸收SO2,傳質(zhì)過程,吸收系數(shù)的影響因素吸收質(zhì)與吸收劑設(shè)備、填料類型

4、流動狀況、操作條件吸收系數(shù)的獲取實驗測定；經(jīng)驗公式計算；準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)計算,常用吸收系數(shù)經(jīng)驗式,,，kGα——氣膜體積吸收系數(shù),，klα——液膜體積吸收系數(shù),α——系數(shù)，溫度的函數(shù),kG,界面濃度,作圖法，穩(wěn)定吸收過程，氣液界面氣液平衡,解析法稀溶液亨利定律+傳質(zhì)方程,y,yi=m×xi,二、物理吸收傳質(zhì)計算,操作線方程操作線、平衡線和吸收推動力,Ls,Ls,物理吸收,最小液氣比,（平衡線上凸）,吸收塔的最小液氣比,返

5、回,吸收塔設(shè)計計算,確定塔徑qv——吸收任務(wù)要求處理的氣體體積流量,m3/s；u——空塔氣速，m/s。,吸收塔高度吸收塔體積——總傳質(zhì)面積和每立方米填料層提供的氣、液有效接觸面積總傳質(zhì)面積——吸收負(fù)荷(單位時間傳質(zhì)量)/傳質(zhì)速率(單位時間內(nèi)單位氣、液接觸面積上的傳質(zhì)量)吸收負(fù)荷——物料衡算，傳質(zhì)速率——吸收速率吸收速率——推動力需要相平衡關(guān)系涉及物料衡算、吸收速率、相平衡關(guān)系應(yīng)用,吸收塔設(shè)計計算,例：在20℃，1.01

6、3×105Pa條件下，填料塔中用水洗滌含8%SO2的低濃度煙氣。要求凈化后塔頂排氣中SO2濃度降至1%，凈化煙氣量為300m3/h。計算逆流吸收過程所需最小液流量。,解：在操作條件下查表7—2得E=0.355×104kPa，P255 由于低濃度氣體吸收，且溶液為稀溶液，其氣液關(guān)系服從亨利定律.從而最小氣液比為：,,,,最小液氣比,亨利定律,三、化學(xué)吸收傳質(zhì)計算,化學(xué)吸收的優(yōu)點溶質(zhì)進(jìn)入溶劑后因化學(xué)反應(yīng)消耗

7、掉，溶劑容納的溶質(zhì)量增多液膜擴散阻力降低,化學(xué)吸收,A+B B兩分子反應(yīng)中相界面附近液相內(nèi)A與B的濃度分布吸收速率取決于反應(yīng)速率和擴散速率,,CAi-CAL是A在液相內(nèi)擴散的推動力B的濃度沒變可按物理吸收來處理水吸收SO2或CO2，反應(yīng)極慢,化學(xué)吸收,A與B因為反應(yīng)稍微減少，反應(yīng)主要在液相主體進(jìn)行A的濃度變化為稍向下凹的曲線吸收速率由擴散速率控制Na2CO3溶液吸收CO2，緩慢反應(yīng),A+B

8、 B兩分子反應(yīng)中相界面附近液相內(nèi)A與B的濃度分布吸收速率取決于反應(yīng)速率和擴散速率,,化學(xué)吸收,A沒擴散到液相主體之前被耗盡，反應(yīng)完全在液膜內(nèi)進(jìn)行A的濃度變化為向下凹的曲線吸收速率由擴散速率與反應(yīng)速率控制NaOH溶液吸收CO2 ，快速反應(yīng),A+B B兩分子反應(yīng)中相界面附近液相內(nèi)A與B的濃度分布吸收速率取決于反應(yīng)速率和擴散速率,,化學(xué)吸收,A與B反應(yīng)速率極快A與B濃度同時將為零，反應(yīng)面吸收速率只決定于A從

9、氣相主體擴散到氣液界面的阻力，成為氣膜控制稀酸吸收NH3等,A+B B兩分子反應(yīng)中相界面附近液相內(nèi)A與B的濃度分布吸收速率取決于反應(yīng)速率和擴散速率,,化學(xué)吸收的氣液平衡,平衡濃度計算,化學(xué)吸收速率,吸收速率物理吸收時化學(xué)吸收時,K1－未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時的液相傳質(zhì)分系數(shù)?－由于化學(xué)反應(yīng)使吸收速率增強的系數(shù),相當(dāng)于選取相同的推動力?C, 選用不同的傳質(zhì)系數(shù)－引入增強系數(shù),例：SO2化學(xué)吸收計算,主要參數(shù)G1—入塔

10、氣體的總摩爾流量，kmol/(m2?h)y1、y2—入塔、出塔氣體的SO2摩爾分率pH1—漿液的初始pH值W—單位時間通過塔任一截面單位面積的吸收劑體積流量，m3/m2·h1、氣相SO2的物料衡算,邊界條件： y(ZT)=y1,例：SO2化學(xué)吸收計算,2、化學(xué)反應(yīng)：各種物質(zhì)濃度 [SO2·H2O]=KhsP SO2 S [HSO3-]=

11、KhsKs1PSO2s/[H+] [SO32-]=KhsKs1Ks2PSO2s/[H+]2,例：SO2化學(xué)吸收計算,堿存在時，任意時間 [H+]+[M+]=[OH-]+[HSO3-]+2[SO32-] 即：[H+]+[M+]=KW/[H+]1-KhsKs1PSO2s/[H+]+2KhsKs1Ks2PSO2s/[H+]2 (7-72),3、在

12、塔底（z=ZT）和z之間計算SO2的物料平衡 G1y1+WKhsPSO2s (1+Ks1/[H+]+2Ks1Ks2/[H+]2) =G1y1-G1(1-y1)y2/(1-y2)+G1(1-y1)y/(1-y),的(7-72),例：SO2化學(xué)吸收計算,簡化式可寫為[H+]和y的非線性方程,四、吸收設(shè)備,吸收設(shè)備,噴淋塔,吸收設(shè)備,吸收設(shè)