吸收法凈化氣態(tài)污染物

1、第九章 吸收法凈化氣態(tài)污染物9.1 濃度為0.03（摩爾分?jǐn)?shù)）的稀氨水，在30時(shí)氨的平衡分壓為3.924 kPa，氨水上方的總壓為101.3kPa，其相平衡關(guān)系服從亨利定律。稀氨水密度近似取1000kg/m3，試計(jì)算亨利系數(shù)E、溶解度系數(shù)H及相平衡常數(shù)。 解：由x=p*/E得 享利系數(shù)：E=p*/x =3.942103/0.03 =1.314105pa 溶解度系數(shù)：H= = =0.423mol/Pam3 因?yàn)閥*=P*/P =3.942/101.3 =0.039 又由y*=mx得 相平衡常數(shù)：m=y*/x =0.039/0.03 =1.39.2 試計(jì)算10及101.3kPa壓力下，與空氣接觸的

2、水中氧的最大濃度（分別以摩爾分?jǐn)?shù)和g/m3表示）。 解：查表9-2得E=5.56106kPa，摩爾分?jǐn)?shù)可從式P=Ex求得， 即x=P/E=1.013105/5.56109 =0.1810-4 =1.810-5 由附錄表7和元素表查得10下水的密度，O2的分子量M=32，依式9.9即可求得： C= = =1.010-3mol/m39.3 某吸收塔填料層高度為2.7m，在101.3kPa壓力下，用清水逆流吸收混和氣中的氨，混和氣入塔流率0.03kmol/(m3s)，含氨2%（體積），清水的噴淋密度為0.018kmol(m2s)，操作條件下亨利系數(shù)E為60kPa，體積傳質(zhì)系數(shù)為kya=0.1kmol

3、/(m3s)，試求排出氣體中氨的濃度。 解：因?yàn)镹H3易溶于水，所以屬于氣相控制?？梢朗?.75 Z=計(jì)算 又PA1=0.02101.3103 =2.026103Pa KGa=kya/p 將題中所給數(shù)值代入式9.75，有 2.7 PA2=0.25Pa y2=PA2/P =2.5010-4/101.3 =2.4710-4%9.4 在溫度20，壓力1.013105Pa條件下，填料塔中用水洗滌含有8%SO2的低濃度煙氣。要求凈化后塔頂排氣中SO2濃度降至1%，每小時(shí)凈化煙氣量為300m3。試計(jì)算逆流吸收過(guò)程所需最小液流量。 解：在20，1.01105Pa條件下查表92得E=0.355104kPa。

4、m= = =35.1 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： =9213.25m3/h9.5 試計(jì)算用H2SO4溶液從氣相混和物中回收氨的逆流吸收塔的填料層高度。 已知：氣體混和物中NH3的分壓進(jìn)口處為5103Pa，出口處為103pa。吸收劑中H2SO4濃度；加入時(shí)為0.6kmol/m3，排出時(shí)為0.5kmol/m3。KG=3.510-6kmol/(m2hPa)，KL=0.05m/s，H=7.510-4kmol/(m3Pa)，氣體流量G=Gs=45kmol/h，總壓為105Pa。 解：NH3與H2SO4反應(yīng)方程式為： NH4OH+H2SO4 = 又已知PA

5、1=5103Pa PA2=103Pa CB1=0.5kmol/m3 CB2=0.6kmol/m3 G=45kmol/m3 P=105Pa r=1/2 代入式9.27有NA=（G/P）（PA1-PA2） =（L/rP1）（CB2-CB1） NA=（45/105）（5103-103） =（2L/P1）（0.6-0.5） 得L/P1=9 計(jì)算臨界濃度（CB）C： S=P1H/P=P1 =0.013P1 L/SG=9/（0.01345） =15.4 kL/（1+kG）=0.05/（3.510-6/7.510-4） =11 r=PS/(rL) PA1/L=5103/0.026105 =1.92 代入式9

6、.77a:（GB）c= = =0.364kmol/m3 (CB)CCB1 由式9.75計(jì)算塔高 Z= = =2.07m9.6 試設(shè)計(jì)蒸發(fā)時(shí)為15t/h的燃煤鍋爐煙氣的除塵脫硫裝置。要求排放煙氣達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)（一類區(qū)）。鍋爐熱效率70%，空氣過(guò)剩系數(shù)1.2，煙塵排放因子為0.35。煤質(zhì)組成：C=65.7%；S=1.7%；H=3.2%；水分=9.0；O=2.3%（含N量不計(jì)），灰分18.1%。 解：鍋爐燃煤量、煙氣排放量及組成 （1）鍋爐燃煤量 已知煤的低位發(fā)熱量為20939kJ/kg，水的蒸發(fā)熱為2570.8kJ/kg，則蒸發(fā)量為15t/h的鍋爐所需熱量2570.815103=38.6106k

7、J/h，需煤量為38.6106/(2093970%)=2.6t/h。 （2）煙氣排放量及組成（以燃燒1kg煤為基礎(chǔ)）。各組分CSHO水分灰分重量/g65717322390181摩爾數(shù)/mol54.750.5316(分子)0.72（分子）5需氧/mol54.750.538-0.72 理論需氧量：54.75+0.53+8-0.72 =62.56mol/kg（煤） 理論空氣量：62.56(3.76+1) =297.79=297.7922.410-3 =6.67m3/kg（煤）（標(biāo)態(tài)）。 理論空氣量下煙氣組成（單位：mol） CO2：54.75 SO2:0.53 H2O:16+5 N2:62.563.

8、76 理論煙氣量：54.75+0.53+16+5+62.563.76 =6.98m3/kg 實(shí)際煙氣量（標(biāo)態(tài)）：6.98+6.67(1.2-1) =8.31m3/kg 2.6t/h煤的煙氣量（標(biāo)態(tài)）：2.61038.31 =21.61103m3/h 煙氣組成（標(biāo)態(tài)）： =4082mg/m3 C煙塵= =3971.1mg/m3 （2）確定煙氣除塵脫硫工藝并進(jìn)行物料衡算 本題擬采用現(xiàn)有除塵設(shè)施、后加脫硫裝置的工藝，其流程為：鍋爐煙氣除塵設(shè)施脫硫措施煙囪。 物料衡算： GB1327191中規(guī)定一類區(qū)：煙塵100mg/m3，SO21200mg/m3, 據(jù)此得： 粉塵入口 除塵系統(tǒng) 出 口 3971mg

9、/m3 97.5% 100mg/m3 除塵量：（3971-100）2.16110410-6=83.7kg/h 入口SO2濃度 脫硫系統(tǒng) 出口SO2濃度 4082mg/m3(標(biāo)態(tài)) 70.6% 1200mg/m3（標(biāo)態(tài)） 脫硫量（以SO2計(jì)）： （4082-1200）2.16110410-6 =62.3kg/h 計(jì)算結(jié)果示于下圖：鍋爐煙氣 煙氣排放CSO=4082mol/m3 除塵系統(tǒng) 脫硫系統(tǒng) CSO=1200mg/m3CTSP=3971.1mol/m3 CTSP=100mg/m3 全系統(tǒng)回收：SO2 62.3kg/h，煙塵83.7kg/h,Q=21610m3/h3、除塵器、脫硫裝置的選擇設(shè)計(jì)

10、 （1）除塵器 選用立式麻石旋風(fēng)水膜除塵器，水膜除塵器內(nèi)煙氣上升速度3.55m/s之間為宜。 D1= = =1.46m 選用MCLS1.6型麻石膜除塵器，其煙氣進(jìn)口尺寸bh=4201200mm2，總高H為11500mm，內(nèi)徑1600mm。 此時(shí)煙氣進(jìn)口速度為 = =16.5m/s （2）脫硫裝置選用內(nèi)裝80mm陶瓷拉西環(huán)（整砌），吸收液為石灰石漿液，逆流接觸。 CG1=0.064mol/m3 CG2= LsminCB2=21610(0.064-0.019)=972.5mol/h CaCO3的理論需要量：972.5M=97.3kg/h 實(shí)際用量取2倍的理論用量為：297.2=194.4kg/h，為減少結(jié)垢，可在循環(huán)槽內(nèi)加入已二酸，其加入量為2kg/t（石灰石）。 YG1= =0.14% PG1=0.14%1.013105=141.8Pa YG2=0.01922.410-3=0.04% PG2=0.