第07章氣態(tài)污染物控制技術(shù)ppt課件

1、第七章 氣態(tài)污染物控制技術(shù)根底(1)氣體分散氣體在氣相中的分散氣體在液相中的分散氣體吸收吸收機(jī)理氣液平衡物理吸收化學(xué)吸收第一節(jié) 氣體分散氣態(tài)污染物脫除過程的單元操作流體保送熱量傳送質(zhì)量傳送 氣體分散過程分子分散分子運(yùn)動引起的湍流分散流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動引起的氣體分散氣體在氣相中的分散Gilliland 方程氣體在氣相中的分散分散系數(shù)物質(zhì)的特性常數(shù)之一 P236影響要素：介質(zhì)的種類溫度壓強(qiáng)濃度氣體在氣相中的分散部分氣體在空氣中的分散系數(shù)0oC，101.33kPa分散系數(shù)的丈量Stephan過程氣體在液相中的分散在液相中的分散系數(shù)估算方程分散系數(shù)隨溶液濃度變化很大上式只適用于稀溶液氣體在液相中的分散續(xù)某些

2、物質(zhì)在水中的分散系數(shù)20oC，稀溶液溶解度計(jì)算例題P301 7-1 解：(1) 由式713得：x = P*/E = 5002/1.88105=5.32105 摩爾分?jǐn)?shù) 由式714得：m = y*/x 知：y* = 2%體積0.02m3/22.4103 = 8.93107 kmol/m3 所以：m = y*/x 8.93107 / 5.32105 = 1.68102 kmol/m3 由式718得溶液的平均分子量： Mm = Mx x + Ms(1x) = 44 5.32105 +18(15.32105) 18 由式717得溶液的總濃度：Ct = l/ Mm = 1000/18 = 55.56 k

3、mol/m3 所以溶質(zhì)的濃度為：C = Ct x = 55.56 5.32105 = 2.96103 kmol/m3 由式712可求得：HC/ P*2.96103/ 50022.96104 kmol/m3 用簡化公式：Hs/ Ms E = 1000/181.88105 =2.96104 kmol/m3第二節(jié) 氣體吸收吸收機(jī)理 1.雙膜模型運(yùn)用最廣假定:界面兩側(cè)存在氣膜和液膜,膜內(nèi)為層流, 傳質(zhì)阻力只在膜內(nèi)氣膜和液膜外湍流流動,無濃度梯度, 即無分散阻力氣液界面上,氣液達(dá)溶解平衡 即:CAi=HPAi膜內(nèi)無物質(zhì)積累,即達(dá)穩(wěn)態(tài).雙膜實(shí)際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xAL氣液平

4、衡平衡吸收過程的傳質(zhì)速率等于解吸過程溶解度每100kg水中溶解氣體的kg數(shù)溶解度是系統(tǒng)的溫度和氣相組成的函數(shù) 氣液平衡常見氣體的平衡溶解度亨利定律亨利定律一定溫度下，稀溶液中溶質(zhì)的溶解度與氣相中溶質(zhì)的平衡分壓成正比一定溫度下，氣體溶質(zhì)的分壓與它在溶液中的濃度(摩爾分率)成正比。 亨利定律續(xù)亨利系數(shù) H、E、m 其中 H 又稱為溶解度系數(shù)，H 是溫度的函數(shù)，隨溫度的添加而減小。H 的大小反映了氣體溶解的難易程度。易那么 H 大、難那么 H 小。 E 又稱為相平衡常數(shù)。 亨利系數(shù)之間的換算吸收系數(shù)吸收系數(shù)的不同方式傳質(zhì)阻力傳質(zhì)阻力吸收系數(shù)的倒數(shù)吸收過程的氣膜控制與液膜控制氣膜阻力和液膜阻力的大小取

5、決于被吸收組分的相平衡常數(shù) m 和溶解度系數(shù) H。對于易溶氣體，m 很小、H很大，總阻力近似等于氣膜阻力，這種情況稱為氣膜控制。對于難溶氣體，m 很大、H 很小,總阻力近似等于液膜阻力, 這種情況稱為液膜控制。傳質(zhì)過程吸收系數(shù)的影響要素吸收質(zhì)與吸收劑設(shè)備、填料類型流動情況、操作條件吸收系數(shù)的獲取實(shí)驗(yàn)測定；閱歷公式計(jì)算；準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)計(jì)算常用吸收系數(shù)閱歷式界面濃度的計(jì)算作圖法 解析法稀溶液亨利定律+傳質(zhì)方程物理吸收操作線方程操作線、平衡線和吸收推進(jìn)力物理吸收最小液氣比平衡線上凸吸收塔的最小液氣比物理吸收填料塔高度計(jì)算水吸收SO2的平衡線和操作線吸收法凈化氣態(tài)污染物 的特點(diǎn) 吸收法凈化氣態(tài)污染物，是用適

6、當(dāng)?shù)奈談瑥膹U氣中選擇性地吸收除去氣態(tài)污染物以消除污染。這樣的吸收過程具有如下特點(diǎn)：所要處置的廢氣中的氣態(tài)污染物濃度普通都很低，為了到達(dá)排放規(guī)范，要求吸收過程具有較高的吸收效率和吸收速度，化學(xué)吸收普通能滿足這一要求，因此凈化廢氣的吸收，經(jīng)常是伴有氣液相化學(xué)反響的吸收過程。廢氣中氣態(tài)污染物的成分復(fù)雜。例如，熄滅產(chǎn)生的煙氣中，除SO2 外還含有NOx 、CO2 、O2 和煙塵等。處置它們會給吸收操作帶來種種困難，吸收操作是在極不利的條件下進(jìn)展的。吸收法凈化氣態(tài)污染物 的特點(diǎn)續(xù)需求處置的廢氣往往是氣量大、溫度高、壓力低，吸收凈化這樣的廢氣在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上尚有不少問題需求研討。吸收了氣態(tài)污染物的溶液需

7、求處置，否那么將呵斥二次污染。吸收過程中直接得到的或者經(jīng)過二次處置后再得到的副產(chǎn)品，往往是價(jià)錢低廉的產(chǎn)品，難于補(bǔ)償吸收過程的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用?；瘜W(xué)吸收化學(xué)吸收的優(yōu)點(diǎn)溶質(zhì)進(jìn)入溶劑后因化學(xué)反響耗費(fèi)掉，溶劑包容的溶質(zhì)量增多液膜分散阻力降低填料外表的停滯層仍為有效濕外表化學(xué)吸收的四種類型兩分子反響中相界面附近液相內(nèi)A與B的濃度分布化學(xué)吸收的氣液平衡平衡濃度計(jì)算相平衡與化學(xué)平衡的關(guān)系化學(xué)吸收過程既應(yīng)服從被吸收組分的氣液平衡關(guān)系即相平衡關(guān)系，也應(yīng)服從化學(xué)平衡關(guān)系。在這種情況下，亨利定律僅可適用于被溶解氣體沒有變化的分子的濃度，而此濃度決議于溶液中進(jìn)展反響的平衡條件。從化學(xué)平衡挪動原理的角度就可以了解為什么化學(xué)吸收

8、比單一的物理吸收，可以獲得較高凈化效率和較高反響速度。 化學(xué)吸收速率吸收速率物理吸收時(shí)化學(xué)吸收時(shí)K1未發(fā)生化學(xué)反響時(shí)的液相傳質(zhì)分系數(shù)由于化學(xué)反響使吸收速率加強(qiáng)的系數(shù) 相當(dāng)于選取一樣的推進(jìn)力C, 選用不同的傳質(zhì)系數(shù)引入加強(qiáng)系數(shù)吸收設(shè)備 氣態(tài)污染物吸收凈化過程，處置的是一些低濃度氣態(tài)污染物，且氣體量大，因此多項(xiàng)選擇用氣相為延續(xù)相、液相為分散相、湍流程度較高、相界面大的設(shè)備作吸收設(shè)備。吸收設(shè)備的類型 根據(jù)氣液兩相界面構(gòu)成的原理，吸收設(shè)備可以分為三類： 具有固定相界面的吸收設(shè)備 例如：石英管吸收器，石墨吸收器，列管式濕壁吸收器等。 在氣液兩相流動過程中構(gòu)成相界面的吸收設(shè)備 例如：填料吸收塔，篩板吸收塔

9、，泡沫吸收塔等。 有外部能量引入的吸收設(shè)備 例如：帶有機(jī)械攪拌的臥式吸收器，噴灑式吸收器等。 吸收設(shè)備.常用吸收設(shè)備吸收設(shè)備噴淋塔吸收設(shè)備吸收設(shè)備噴淋塔的主要操作、技術(shù)要求 壓力損失 通常為100200Pam塔高。 空塔氣流速度 為液滴沉降速度的50，普通取0.6-1.2ms。 液滴直徑 普通取0.5-1.0mm 液氣比 普通取0.21.0Kgm3噴淋塔的特點(diǎn) 構(gòu)造簡單、壓力損失小、操作穩(wěn)定方便，但效率不高 。吸收設(shè)備填料塔填料塔吸收設(shè)備填料塔的主要操作、技術(shù)要求 液體噴淋密度10m3 (hm2 )； 空塔氣速普通為0.31.5ms； 壓降通常為0.150.60KPam填料， 液氣比為0.52

10、.0Kgm3 ； 填料塔高度與直徑比3。 塔壁效應(yīng) 液體流經(jīng)填料層時(shí)，有向塔壁聚集的趨向，中心的填料不能充分加濕。抑制塔壁效應(yīng)的方法 塔徑與填料尺寸比8； 填料分層填料層高度太大時(shí)，每層為塔徑的3倍拉西環(huán)至8倍包爾環(huán)、鞍型填料吸收設(shè)備湍球塔 它是填料塔的一種特殊情況，其填料為在塔內(nèi)不斷湍動的空心和實(shí)心小球。主要操作、技術(shù)要求 支承板的開孔率為0.350.45， 限位板的開孔率為0.80.9； 填料的靜止床層高為0.20.3m； 小球應(yīng)質(zhì)輕、耐磨、耐腐蝕、耐高濕，直徑為2540mm。 空塔氣速普通為26ms。湍球塔的優(yōu)缺陷 優(yōu)點(diǎn)：氣流速度高、處置才干大，設(shè)備體積小，吸收效率高。 缺陷：有一定程度

11、的返混，阻力大，小球的材質(zhì)存在問題。旋流板塔 旋流板塔簡介 旋流板塔專利號ZL94210374.2是浙江大學(xué)譚天恩教授為首的研討小組發(fā)明的一種高效、節(jié)能的專利傳質(zhì)設(shè)備，適宜于進(jìn)展快速吸收、洗滌、增減濕、氣體直接傳熱、除霧、除塵等操作過程。自70年代問世以來在環(huán)保、石油、化工、輕工、冶金等行業(yè)得到普遍的注重和運(yùn)用。近年來更是成為煙氣脫硫除塵和工業(yè)廢氣治理領(lǐng)域的一朵奇葩，發(fā)明了宏大的社會、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，曾榮獲：1978年全國科學(xué)大會獎(jiǎng)；1984年度國家發(fā)明獎(jiǎng)；1986年度四川省科技提高獎(jiǎng)；1987年度浙江省科技提高獎(jiǎng)；1993年化工部科技提高二等獎(jiǎng)；1996年國家教委科技提高三等獎(jiǎng)；1999年浙

12、江省環(huán)境維護(hù)二等獎(jiǎng)。 旋流板塔旋流塔板的主要特點(diǎn) 傳質(zhì)、傳熱效果好，氣相單板效率可達(dá)50%；多塊旋流塔板的脫硫效率可達(dá)90%以上； 防堵性能好、操作彈性寬、適用范圍廣、操作管理方便； 氣液負(fù)荷高，霧沫夾帶少； 塔板壓降低，系統(tǒng)阻力??；運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低； 除塵性能好，可達(dá)98%以上。 旋流板塔旋流板塔任務(wù)原理旋流板塔任務(wù)時(shí)，煙氣由塔底從切向高速進(jìn)入，在塔板葉片的導(dǎo)向作用下旋轉(zhuǎn)上升。 逐板下流的液體在塔板上被煙氣噴成霧滴狀，使氣液間有很大的接觸面積。 液滴在氣流的帶動下旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的離心力強(qiáng)化氣液間的接觸，最后被甩到塔壁上，沿壁下流，經(jīng)過溢流安裝流到下一層塔板上，再次被氣流霧化而進(jìn)展氣液接觸。 由于塔內(nèi)提

13、供了良好的氣液接觸條件，氣體中的SO2等酸性氣體被堿性液體吸收的效果好；旋流板塔同時(shí)具有很好的除塵性能，氣體中的塵粒在旋流塔板上被水霧粘附，并受離心力作用甩到塔壁而除去，從而具有較高的除塵除霧效率。旋流板塔主要操作、技術(shù)要求 壓力損失 通常為200300Pa層。 空塔氣流速度 2.04.0m/s。 液氣比 0.21.0Kgm3設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù) 每層旋流板塊數(shù)：直徑1800時(shí)，32塊氣體凈化、25塊兼除塵； 盲板直徑普通為塔徑的1/4左右； 葉片仰角：25，葉片徑向角： 18 25； 罩筒高度：200300mm； 葉片厚度：5mm。 旋流板塔旋流板塔的制造資料 工程塑料 塑料板材和焊條殼體板材厚度大

14、于8mm、葉片板材厚度5mm 全不銹鋼 316L不銹鋼殼體鋼板厚度大于3mm、葉片鋼板厚度大于3mm和焊條。 外殼花崗巖麻石、葉片不銹鋼 應(yīng)設(shè)置檢修門，方便改換。 普通炭鋼，外敷防腐涂層 留意防止由于熱膨脹防腐涂層零落問題塔板數(shù)及其配置 普通3層，最上一層外脫水器，其他二層均為氣體吸收和除塵安裝。 噴淋安裝可設(shè)置在上一層的氣體吸收和除塵安裝上，也設(shè)置在每層的氣體吸收和除塵安裝上。 各層旋轉(zhuǎn)方向一致。旋流板塔旋流板塔的制造工藝以塑料為例 卷筒外殼組件 制造旋流板 內(nèi)支撐件塑料管壁開槽 外支撐件塑料板開槽、焊接成型 葉片制造、插入 旋流板整體焊接雙面 塔體筒體成型焊接 下部焊接 塔體定位 筒體焊接 開檢修門、察看孔 安裝噴淋安裝 上部椎體成型、與筒體組合焊接第七章 第一、二節(jié) 課外習(xí)題什么叫平衡溶解度，影響其數(shù)量大小的主要要素有哪些？用文字表述亨利定律，并闡明它的運(yùn)用前提？