大氣污染控制工程第六章氣態(tài)污染物控制技術基礎.ppt

1、第六章氣體污染物控制技術基礎，2，6.1基本原理6.2吸收法6.3吸附法6.4催化凈化法6.5冷凝法6.6燃燒法6.7生物法6.8其他方法，OUTLINE，3，質(zhì)量傳遞熱量傳遞動量傳遞，6.1基本原理，4質(zhì)量從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域傳遞一個或多個團隊。傳熱熱是從高溫區(qū)域到低溫區(qū)域的移動。動量傳遞系統(tǒng)的動量是從高速流體層到低速流體層的移動。5，質(zhì)量傳遞，1，氣體污染物控制中常見的傳導過程，吸收和吹(氣制)，吸附，催化劑凈化，冷凝等，6，2，傳導方式，1分子傳導材料，2對油質(zhì)，移動流體和商人面之間發(fā)生的傳導過程靜止流體和固體中的物質(zhì)傳遞依賴于分子擴散。分子擴散速度很慢。氣體大約每分鐘10厘米，液體

2、大約0.05厘米，固體則只有0.00001厘米。7，對流擴散受流體特性、流動狀態(tài)(層流或湍流)、流場幾何特性等影響。層流下的擴散稱為層流擴散，湍流下的擴散稱為湍流擴散。(1)層流擴散分子擴散，界面和流體之間的擴散通量仍然根據(jù)佩克定律。(2)湍流擴散，8，3，氣體在氣象中的擴散，氣體污染物a通過惰性氣體組b的運動，a在b中的擴散系數(shù)DAB，T:溫度，k；DAB:擴散系數(shù)，cm2/s；m:氣體的摩爾質(zhì)量；氣體在沸點變成液體時的摩爾體積，cm3/mol；答：氣體密度，g/cm3。9，沸點溫度下部分氣體的液體分子體積(cm3/mol)，10，空氣中氣體的擴散系數(shù)(101.33kPa，CM2/S)，11

3、，4，氣體在液體中擴散，氣體污染物A通過DAB:MB:液體b的摩爾質(zhì)量；氣體在沸點變成液體時的摩爾體積，cm3/mol；b:溶液的粘度，cP。12，水中氣體擴散系數(shù)(20，稀溶液，10-9cm2/s)，13，傳熱，相關傳熱過程主要有兩種茄子情況。也就是說，強化傳熱過程，例如各種熱更換設備的傳熱。為了減少熱損失，削弱設備和管道的傳熱過程，例如保溫。根據(jù)傳熱機制，傳熱包括熱導熱對流輻射傳熱，14，蛇管換熱器，15，套管換熱器，16，熱管換熱器殼換熱器，固定管板換熱器1擋板，2管束；3殼體4頭5接管6管板，17，動量傳遞過程大部分在流體流動狀態(tài)下進行，流體的動量傳遞與熱和質(zhì)量的傳遞有很密切的關系，因

4、此動量傳遞理論是研究熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的基礎。18，物理吸收化學吸收吸收設備的主要工藝計算概述，6.2吸收法，19，概述，1，吸收的定義是混合氣體各組在同一液體溶劑中物理溶解度(或化學反應活性)的不同而分離氣體混合物的工作過程。本質(zhì)上，混合氣體組是從氣相到液相的相間傳導過程。液體溶劑吸收劑、S混合氣體中明顯溶于液體的組分溶質(zhì)、A幾乎不溶于液體的組分、B吸收后獲得的溶液吸收液吸收液后氣體凈化器、20、在環(huán)境領域的應用：凈化有害氣體(如SO2、NOX、HCN等)。它也可以轉(zhuǎn)化為有用的物質(zhì)：通過吸收法可以回收有用的元素黃道，例如凈化石油煉制尾氣中的硫化氫。吸收法凈化氣體污染物的特征(與化工相比):處

5、理量大，成分復雜。吸收成分濃度低。吸收效率和吸收率要求高。多采用化學吸收。21，2，吸收類型在溶質(zhì)和吸收劑之間發(fā)生的反應：物理吸收：洗滌劑吸收粗苯等化學吸收：硫酸吸收氨，堿液吸收CO2等?；旌蠚怏w吸收的組分數(shù)：1萬億吸收：用水吸收HCl氣體的多組分吸收：用液體碳氫化合物吸收乙烯、丙烯等系統(tǒng)溫度是否變化：液體溫度顯著提高的話，稱為沸騰吸收。液體溫度基本不變的話，等溫吸收，22，(1)氣液平衡和亨利定律1。氣液平衡，相間動態(tài)平衡，平衡分壓，pA*摩爾分數(shù)，雅摩爾比，y .飽和濃度摩爾分數(shù)，xA摩爾濃度，cA摩爾比，24，2。劉憲華定律在稀溶液條件下溫度恒定，總壓力不大時氣體溶質(zhì)的平衡分壓和溶解度成

6、正比。p*A溶質(zhì)是氣相平衡分壓，Pa xA溶質(zhì)是液相的摩爾分數(shù)E劉憲華系數(shù)，Pa。劉憲華系數(shù)取決于水系統(tǒng)的特性和系統(tǒng)的溫度。劉憲華系數(shù)越大，說明氣體難以溶于溶劑。溶劑中氣體的溶解度隨溫度的升高而減少，因此劉憲華系數(shù)增大。氣體的各種條件下的劉憲華系數(shù)可以在手冊中找到。25，溶質(zhì)的溶解度以摩爾濃度表示，亨利定律可以寫如下。p*A溶質(zhì)在氣相平衡分壓、kPa cA溶質(zhì)在液相中的摩爾濃度、kmol/m3 H溶解度系數(shù)、kmol/(m3 kPa)，注意：亨利定律，26，(2)在吸收過程中，相平衡關系的應用相平衡是氣液兩相1.判斷傳導方向，根據(jù)相平衡計算平衡時，溶質(zhì)在氣相或液相中的構(gòu)成。與實際配置相比，可以

7、判斷傳導的方向。實際液相構(gòu)成平衡成分，溶質(zhì)在氣相液相中使用氣體，液體兩相平衡圖判斷，則更加直觀。27，2。計算傳導推力的實際配置和平衡配置之間的差距推力，希望在治理氣相、液相、(摩爾分數(shù)) (氣體分壓、摩爾濃度)、28、3廢氣污染時，通過吸收工作，最大限度地降低塔氣體的尾氣濃度?？梢酝ㄟ^增加塔高，減少處理氣體的數(shù)量，增加吸收劑的數(shù)量來實現(xiàn)。29，但出塔氣體的最小濃度(y2)與入塔吸收劑濃度(x2)平衡的濃度：(2)溶質(zhì)在兩相界面上由氣相液體，即相之間傳遞(3)溶質(zhì)在界面上傳遞到液體主體，即液體內(nèi)傳遞。31，1。分子擴散和旋渦擴散無論是液體還是氣象，單相內(nèi)物質(zhì)的傳遞機制都通過擴散發(fā)揮作用。擴散可

8、以分為：分子擴散：分子在流體中的熱運動導致物質(zhì)從高濃度區(qū)域傳送到低濃度區(qū)域。旋渦擴散：指湍流流動的流體中，湍流和漩渦等宏觀運動導致物質(zhì)向濃度下降的方向傳遞。32，(1)在分子擴散的一個階段，濃度下降，分子以不規(guī)則的熱運動從高濃度擴散到低濃度。對于2萬億水系統(tǒng)，一組分子擴散通量與該組擴散方向的濃度梯度成正比(啄，菲克定律):對于B組，系統(tǒng)宏觀停止，沒有總流量，各地溫度和總壓力相等：A組：33，分子擴散通量，整個流的傳遞通量一個組的傳導稱為單向傳導，NM=NA NB=0NM=NA，35，組A的傳遞量：在穩(wěn)態(tài)條件下，NA和c0為常數(shù)，父積分：Z=0，cA=cA1；Z=Z，cA=cA2，可用：36，清

9、理：B組停滯膠片兩側(cè)摩爾濃度的對數(shù)平均值。常識適用于氣相和液相，方法是A組通過靜態(tài)組B的電導率方程。37，如果氣象可以被視為理想氣體，也可以提出以下關系。靜壓組B在氣幕兩側(cè)分壓的對數(shù)平均值，P氣相的總壓力，Pa，漂移系數(shù)，B組反映了因分子在相內(nèi)擴散而引起的氣相總流量，對A組傳導量的增加起作用。(10.2-26)，38，分子擴散系數(shù)D是物質(zhì)的重要傳遞物性，表示物質(zhì)擴散率的大小。擴散系數(shù)大表示分子迅速擴散。擴散系數(shù)的影響因素主要包括物質(zhì)本身的屬性、擴散介質(zhì)的特性(種類、濃度等)、擴散系統(tǒng)的溫度、壓力等。在一定條件下，物質(zhì)的擴散系數(shù)可以通過實驗來測量，查閱相關手冊和文獻，或者應用一些半經(jīng)驗公式來估計

10、。39，(2)旋渦擴散旋渦擴散是湍流流體中通過質(zhì)點的脈動和旋渦混合作用從高濃度擴散到低濃度的現(xiàn)象。對于渦流擴散，可以提供類似于分子擴散的步進定律的表達。渦流擴散系數(shù)取決于流體湍流，而不是物理參數(shù)，與分子擴散系數(shù)有本質(zhì)區(qū)別。湍流流體中的總擴散通量是分子擴散通量和渦流擴散通量的總和。40，2。油質(zhì)和電導率方程流動流體和商人特面之間的傳導稱為大油質(zhì)。關于遺傳質(zhì)量的過程很復雜。41，因此，氣體和相偏壓面的大油質(zhì)量方程是，G虛擬靜壓基膜厚度，m p，pi溶質(zhì)在氣相和相偏壓中的分壓，Pa DG溶質(zhì)在空氣中的擴散系數(shù)，m2/s，氣相漂移系數(shù)，42，同樣，液體和相Mol/m3 DL溶質(zhì)的液相因此，可以定義流量

11、系數(shù)以包括虛擬膠片厚度和其他影響因素。膜傳導系數(shù)、以kG分壓差為驅(qū)動力的膜傳導系數(shù)、mol /(m2sPa)、44、下一個：膜傳導系數(shù)方程式、液膜傳導系數(shù)的影響因素：物理參數(shù)(擴散系數(shù)D、流體粘度、密度)、工作，45，(2)相間傳導的雙膜理論針對氣體吸收傳導過程，雙膜模型的基本論點是：(1)徐璐接觸的氣體-液體兩相流體之間有穩(wěn)定的相面，介面兩側(cè)各有虛擬的阻流膜和阻流膜。(2)在相界面上，氣液兩相可以瞬間平衡，界面上沒有傳質(zhì)阻力。(3)在膜層外，氣液兩相流體完全爆裂，沒有濃度梯度，成分均勻，沒有傳導阻力。，46，相位介面，G，L，溶質(zhì)A，p，pi，ci，c，氣體主體，液態(tài)，47，雙膜模型是溶質(zhì)正

12、常分子擴散，48，以氣體分壓為誘導力的總電導率方程：p*液相主體濃度C與平衡的氣體分壓，Pa KG氣相總電導率系數(shù)，在氣液界面中應用亨利定律的氣相總電導率系數(shù)KG與液體總電導率KL的關系：50，總電導率方程的其他表達式：x，y溶質(zhì)電導率與傳導功率成正比，與傳導電阻成反比。通過增加溶質(zhì)的氣相分壓或降低液相濃度，可以增加傳導功率，從而提高傳導率。51，傳導總阻力分析：包括薄膜電阻和液膜電阻兩部分：在一般吸收運行條件下，kG和kL的數(shù)值大體相似，但徐璐不同溶質(zhì)的劉憲華系數(shù)值大不相同。用水吸收NH3，HCl等的過程是屬于這種氣膜電阻控制的傳導過程。(以空氣分壓差為推力時)，52，對于不溶性氣體：H值小

13、，液膜電阻相對大。叫做膠片控制。如果薄膜、液膜傳導電阻相當，兩者都不能忽略。總電導率由雙膜電阻共同控制。例如，吸水SO2屬于這里。例如，用水吸收O2屬于液膜電阻控制的傳導過程。53，用化學吸收、吸附法處理氣體污染物時，通常使用化學吸收。1.化學吸收的特征溶質(zhì)A被吸收劑吸收后，吸收劑或其中的活性組分B和化學反應繼續(xù)。氣體液相間傳導和液體內(nèi)的化學反應同時進行。54，相位介面，G，溶質(zhì)A，p，pi，氣體主體，液態(tài)主體，A BM，反應區(qū)域位置影響因素反應速度慢，或者活性組B的擴散速度慢，那么溶質(zhì)A擴散到液態(tài)主體后，大部分也可能無法反應。ci、55、溶質(zhì)A的化學吸收率的影響因素：溶質(zhì)的擴散率活性成分的擴散率、化學反應率反應產(chǎn)物擴散率化學吸收過程可以加快溶質(zhì)的電導率，增加吸收劑的吸收能力。已經(jīng)反應的溶質(zhì)不再影響氣液平衡關系。溶質(zhì)在液相擴散過程中發(fā)生反應，消耗，增加了傳導動力。56，2，化學吸收的平衡關系與化學吸收有關的過程：氣液兩相之間溶質(zhì)的常平衡溶質(zhì)在液相中的化學反應平衡，57，溶質(zhì)A僅與一個活性成分反應，反應關系是化學反應平衡常數(shù)：A在液相中不反應，物理因此，溶劑的吸收率大于物理吸收。，59，(1)溶質(zhì)和吸收劑反應：假設溶