第07章 气态污染物控制技术3.ppt

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1、第七章气态污染物控制技术基础气体扩散气体吸收气体吸附气体催化净化嘉兴学院.生化学院第四节气体催化净化催化作用和催化剂气固催化反应动力学气－固相催化反应器的设计嘉兴学院.生化学院含尘气体通过催化床层发生催化反应，使污染物转化为无害或易于处理的物质优点：转化率高；无二次污染；操作简单。应用工业尾气和烟气去除SO2和NOxVOCs和臭气的催化燃烧净化汽车尾气的催化净化概述：嘉兴学院.生化学院四层催化床第二级催化床预除尘和水分填充床吸收塔填充床吸收塔来自冶炼厂或硫磺燃烧的富含SO2的尾气水约为初始进气SO2浓度3%的尾气含有约为初始进气SO2浓度0.3%的

2、尾气水单级吸收工艺二级吸收工艺SO2单级和二级净化工艺的流程图催化反应：420～550℃嘉兴学院.生化学院催化净化工艺：催化剂：Pt(Pd,过渡金属，稀土)/Al2O3等VOCs的催化氧化嘉兴学院.生化学院催化净化工艺NOxNH3filterCombustorMixerReactorNOx的选择性催化还原（SCR）嘉兴学院.生化学院催化净化工艺车用催化转化器嘉兴学院.生化学院一、催化作用和催化剂1.催化作用改变反应历程，降低活化能提高反应速率（阿累尼乌斯方程）显著特征对于正逆反应的影响相同，不改变化学平衡选择性嘉兴学院.生化学院2.催化剂状态：气态

3、、液态、固态组成：活性组分＋助催化剂＋载体催化剂的组成催化剂的性能活性选择性稳定性嘉兴学院.生化学院活性：衡量效能的标准W－产品质量WR－催化剂质量t－反应时间选择性：转化率嘉兴学院.生化学院稳定性：保持活性的能力热稳定性、机械稳定性和化学稳定性表示方法：寿命老化活性组分的流失、烧结、积炭结焦、机械粉碎等工作温度越高，老化速度越快中毒对大多数催化剂，毒物：HCN、CO、H2S、S、As、Pb嘉兴学院.生化学院二、气固催化反应动力学1.反应过程(1)反应物从气流主体-催化剂外表面(2)进一步向催化剂的微孔内扩散(3)反应物在催化剂的表面上被吸附(4)

4、吸附的反应物转为为生成物(5)生成物从催化剂表面脱附下来(6)脱附生成物从微孔向外表面扩散(7)生成物从外表面扩散到气流主体(1),(7)：外扩散；(2),(6)内扩散(3),(4),(5)：动力学过程主气流微孔固相催化剂粒子示意图嘉兴学院.生化学院催化剂中的浓度分布球形催化剂无化学反应，浓度梯度为常量边扩散边反应，活性越大曲线越陡嘉兴学院.生化学院2、催化剂反应动力学嘉兴学院.生化学院表面化学反应速率方程对于催化床NA－反应物A的流量，kmol/hNA0－反应物A的初始流量，kmol/hVR－反应气体体积，m3x－转化率L－反应床长度，mA－反应

5、床截面积，m2Q－反应气体流量，m3t－接触时间，hcA0－反应物的初始浓度,kmol/m3嘉兴学院.生化学院外扩散控制的速率方程嘉兴学院.生化学院外扩散控制降低催化剂表面反应物浓度，从而降低反应速度表现因数：KG消除方法：提高气速，以增强湍流程度，减小边界层厚度气速提高到一定程度，转化率趋于定值，外扩散影响消除－下限流速嘉兴学院.生化学院内扩散控制的速率方程Ks:反应速率常数η：催化剂有效系数Si:单位体积催化剂的内表面，m2/m3f:与浓度分布有关的函数嘉兴学院.生化学院催化剂有效系数反应催化剂微孔内浓度分布对反应速率的影响嘉兴学院.生化学院

6、内扩散控制降低催化剂内反应物浓度，从而降低反应速度表现因数：η消除方法尽量减小催化剂颗粒大小粒径减小到一定程度，转化率趋于定值，内扩散影响消除嘉兴学院.生化学院优点:流体接近于平推流，返混小，反应速度较快固定床中催化剂不易磨损，可长期使用停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，高选择性和转化率缺点:传热差(热效应大的反应，传热和温控是难点)催化剂更换需停产进行气固催化反应器的特点嘉兴学院.生化学院固定床反应器单层绝热反应器结构简单，造价低廉，气流阻力小内部温度分布不均用于化学反应热效应小的场合嘉兴学院.生化学院多段绝热反应器相邻两段之间引入热交换(

7、a)直接换热(b)间接换热嘉兴学院.生化学院列管式反应器用于对反应温度要求高，或反应热效应很大的场合其他反应器径向反应器薄层床反应器自热式反应器嘉兴学院.生化学院反应器类型的选择根据反应热的大小和对温度的要求，选择反应器的结构类型尽量降低反应器阻力反应器应易于操作，安全可靠结构简单，造价低廉，运行与维护费用经济嘉兴学院.生化学院第七章气态污染物控制技术基础气体扩散气体吸收气体吸附气体催化净化嘉兴学院.生化学院