第章气态污染物控制技术w.ppt

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1、第七章气态污染物控制技术基础(1)气体扩散气体在气相中的扩散气体在液相中的扩散气体吸收吸收机理气液平衡物理吸收化学吸收第一节气体扩散气态污染物脱除过程的单元操作流体输送热量传递质量传递气体扩散过程分子扩散－分子运动引起的湍流扩散－流体质点运动引起的气体扩散气体在气相中的扩散（Gilliland方程）气体在气相中的扩散扩散系数物质的特性常数之一P236影响因素：介质的种类温度压强浓度气体在气相中的扩散部分气体在空气中的扩散系数（0oC，101.33kPa）扩散系数的测量Stephan过程气体在液相中的扩散

2、在液相中的扩散系数估算方程扩散系数随溶液浓度变化很大上式只适用于稀溶液气体在液相中的扩散（续）某些物质在水中的扩散系数（20oC，稀溶液）溶解度计算例题P3017-1解：(1)由式7－13得：x=P*/E=500×2％/1.88×105=5.32×10－5摩尔分数由式7－14得：m=y*/x已知：y*=2%（体积）＝0.02m3/22.4×103=8.93×10－7kmol/m3所以：m=y*/x＝8.93×10－7/5.32×10－5=1.68×10－2kmol/m3由式7－18得溶液的平均分子量：M

3、m=Mx·x+Ms(1－x)=44×5.32×10－5+18(1－5.32×10－5)≈18由式7－17得溶液的总浓度：Ct=ρl/Mm=1000/18=55.56kmol/m3所以溶质的浓度为：C=Ct·x=55.56×5.32×10－5=2.96×10－3kmol/m3由式7－12可求得：H＝C/P*＝2.96×10－3/500×2％＝2.96×10－4kmol/m3用简化公式：H≈ρs/Ms·E=1000/18×1.88×105=2.96×10－4kmol/m3第二节气体吸收吸收机理1.双膜模型（

4、应用最广）假定:界面两侧存在气膜和液膜,膜内为层流,传质阻力只在膜内气膜和液膜外湍流流动,无浓度梯度,即无扩散阻力气液界面上,气液达溶解平衡即:CAi=HPAi膜内无物质积累,即达稳态.双膜理论双膜模型气相分传质速率液相分传质速率总传质速率方程xAL气液平衡平衡－吸收过程的传质速率等于解吸过程溶解度每100kg水中溶解气体的kg数溶解度是系统的温度和气相组成的函数气液平衡常见气体的平衡溶解度亨利定律亨利定律一定温度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶质的平衡分压成正比一定温度下，气体溶质的分压与它在溶液中

5、的浓度(摩尔分率)成正比。亨利定律（续）亨利系数H、E、m其中H又称为溶解度系数，H是温度的函数，随温度的增加而减小。H的大小反映了气体溶解的难易程度。易则H大、难则H小。E又称为相平衡常数。亨利系数之间的换算吸收系数吸收系数的不同形式传质阻力传质阻力－吸收系数的倒数吸收过程的气膜控制与液膜控制气膜阻力和液膜阻力的大小取决于被吸收组分的相平衡常数m和溶解度系数H。对于易溶气体，m很小、H很大，总阻力近似等于气膜阻力，这种情况称为气膜控制。对于难溶气体，m很大、H很小,总阻力近似等于液膜阻力,这种情况称为

6、液膜控制。传质过程吸收系数的影响因素吸收质与吸收剂设备、填料类型流动状况、操作条件吸收系数的获取实验测定；经验公式计算；准数关联计算常用吸收系数经验式界面浓度的计算作图法解析法稀溶液亨利定律+传质方程物理吸收操作线方程操作线、平衡线和吸收推动力物理吸收最小液气比（平衡线上凸）吸收塔的最小液气比物理吸收填料塔高度计算水吸收SO2的平衡线和操作线吸收法净化气态污染物的特点吸收法净化气态污染物，是用适当的吸收剂，从废气中选择性地吸收除去气态污染物以消除污染。这样的吸收过程具有如下特点：所要处理的废气中的气态污

7、染物浓度一般都很低，为了达到排放标准，要求吸收过程具有较高的吸收效率和吸收速度，化学吸收一般能满足这一要求，因此净化废气的吸收，常常是伴有气液相化学反应的吸收过程。废气中气态污染物的成分复杂。例如，燃烧产生的烟气中，除SO2外还含有NOx、CO2、O2和烟尘等。处理它们会给吸收操作带来种种困难，吸收操作是在极不利的条件下进行的。吸收法净化气态污染物的特点（续）需要处理的废气往往是气量大、温度高、压力低，吸收净化这样的废气在技术和经济上尚有不少问题需要研究。吸收了气态污染物的溶液需要处理，否则将造成二次污

8、染。吸收过程中直接得到的或者经过二次处理后再得到的副产品，往往是价格低廉的产品，难于补偿吸收过程的运行费用。化学吸收化学吸收的优点溶质进入溶剂后因化学反应消耗掉，溶剂容纳的溶质量增多液膜扩散阻力降低填料表面的停滞层仍为有效湿表面化学吸收的四种类型两分子反应中相界面附近液相内A与B的浓度分布化学吸收的气液平衡平衡浓度计算相平衡与化学平衡的关系化学吸收过程既应服从被吸收组分的气液平衡关系即相平衡关系，也应服从化学平衡关系。在这种情况下，亨利定律