大氣污染控制工程課件07-2氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)

1、第7章 氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ),教學(xué)內(nèi)容: 氣體擴(kuò)散 氣體吸收 氣體吸附 氣體催化凈化 教學(xué)重點(diǎn) 掌握氣體擴(kuò)散、氣體吸收、吸附和催化的基本原理和過(guò)程 了解常用吸收劑、吸附劑和催化劑的特性 教學(xué)重點(diǎn) 初步學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)吸收塔、吸附床和催化轉(zhuǎn)化器,第7章 氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)(2),3氣體吸附 吸附劑 吸附機(jī)理 吸附工藝與設(shè)備計(jì)算 教學(xué)重點(diǎn)： 吸附過(guò)程與吸附劑、吸附理論、吸附設(shè)備及其計(jì)算方法、吸附法凈化有機(jī)蒸氣 教學(xué)難點(diǎn)： 吸附設(shè)備及其計(jì)算方法、吸附法凈化有機(jī)蒸氣,3氣體吸附,吸附 用多孔固體吸附劑將氣體（或液體）混合物中的組分濃集于固體表面 吸附質(zhì)被吸附物質(zhì) 吸附劑附著吸附質(zhì)的物質(zhì) 優(yōu)點(diǎn)：效率高、可

2、回收、設(shè)備簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)：吸附容量小、設(shè)備體積大,吸附機(jī)理,物理吸附和化學(xué)吸附,物理吸附和化學(xué)吸附,同一污染物可能在較低溫度下發(fā)生物理吸附 若溫度升高到吸附劑具備足夠高的活化能時(shí)，發(fā)生化學(xué)吸附,一、吸附劑,吸附劑需具備的特性 內(nèi)表面積大 具有選擇性吸附作用 高機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)和熱穩(wěn)定性 吸附容量大 來(lái)源廣泛，造價(jià)低廉 良好的再生性能,常用吸附劑特性,常用吸附劑特性,分子篩特性,氣體吸附的影響因素,操作條件 低溫有利于物理吸附；高溫利于化學(xué)吸附 增大氣相壓力利于吸附,吸附劑性質(zhì) 比表面積（孔隙率、孔徑、粒度等）,氣體吸附的影響因素,典型吸附質(zhì)分子的橫截面積,氣體吸附的影響因素,吸附質(zhì)性質(zhì)、濃度 臨界直

3、徑吸附質(zhì)不易滲入的最大直徑 吸附質(zhì)的分子量、沸點(diǎn)、飽和性 吸附劑活性 單位吸附劑吸附的吸附質(zhì)的量 靜活性吸附達(dá)到飽和時(shí)的吸附量 動(dòng)活性未達(dá)到平衡時(shí)的吸附量,常見(jiàn)分子的臨界直徑,氣體吸附的影響因素,吸附劑再生,溶劑萃取 活性炭吸附SO2，可用水脫附,置換再生 脫附劑需要再脫附,降壓或真空解吸,吸附劑再生,吸附平衡,當(dāng)吸附速度脫附速度時(shí)，吸附平衡，此時(shí)吸附量達(dá)到極限值 極限吸附量受氣體壓力和溫度的影響 吸附等溫線,NH3在活性炭上的吸附等溫線,二、吸附機(jī)理,吸附等溫線,m單位吸附劑的吸附量 P吸附質(zhì)在氣相中的平衡分壓 K,n經(jīng)驗(yàn)常數(shù), 實(shí)驗(yàn)確定,吸附方程式,弗羅德里希（Freundlich）方程（

4、I型等溫線中壓部分） lgm對(duì)lgP作圖為直線,吸附方程式,朗格繆爾（Langmuir）方程（I型等溫線）,吸附方程式,BET方程（I、II、III型等溫線，多分子層吸附）,吸附速率,吸附過(guò)程,吸附,吸附速率,外擴(kuò)散速率 內(nèi)擴(kuò)散速率 總吸附速率方程,吸附工藝,固定床,吸附工藝,移動(dòng)床,吸附工藝,移動(dòng)床,吸附工藝,流化床,流化床,吸附工藝,固定床吸附計(jì)算,固定床吸附計(jì)算,固定床吸附計(jì)算,固定床吸附計(jì)算,保護(hù)作用時(shí)間,L實(shí)際曲線與理論曲線的比較 1理論線2實(shí)際曲線,固定床吸附計(jì)算,同樣條件下 定義動(dòng)力特性,固定床吸附計(jì)算,吸附床長(zhǎng)度 假定條件 等溫吸附 低濃度污染物的吸附 吸附等溫線為第三種類型

5、吸附區(qū)長(zhǎng)度為常數(shù) 吸附床的長(zhǎng)度大于吸附區(qū)長(zhǎng)度,固定床吸附計(jì)算,吸附床長(zhǎng)度,L0吸附區(qū)長(zhǎng)度 WA穿透至耗竭的惰性氣體通過(guò)量 WE耗竭時(shí)的通過(guò)量 1-f吸附區(qū)內(nèi)的飽和度,吸附器的壓力損失,1）圖解計(jì)算,移動(dòng)床計(jì)算,操作線 吸附速率方程,例：用連續(xù)移動(dòng)床逆流等溫吸附過(guò)程凈化含H2S的空氣。吸附劑為分子篩。空氣中H2S的濃度為3（重量），氣相流速為6500kg/h，假定操作在293K和1atm下進(jìn)行，H2S的凈化率要求為95，試確定： (1) 分子篩的需要量（按最小需要量的1.5倍計(jì)）； (2) 需要再生時(shí)，分子篩中H2S的含量； (3) 需要的傳質(zhì)單元數(shù)。 解：(1) 吸附器進(jìn)口氣相組成： H2S的

6、流量0.036500195kg/h 空氣的流量65001956305kg/h 吸附器出口氣相組成： H2S0.05(195)9.75 kg/h 空氣6305 kg/h,移動(dòng)床計(jì)算,移動(dòng)床計(jì)算,實(shí)驗(yàn)得到的平衡關(guān)系如右圖 假定X20，從圖得（X1）最大0.1147 所以實(shí)際需要的分子篩 0.37263052345.5kg/h (2),分子篩吸收H2S的平衡數(shù)據(jù),移動(dòng)床計(jì)算,(3) 圖解積分法計(jì)算NOG NOG3.127,圖解積分法求傳質(zhì)單元數(shù),吸附凈化氣體的應(yīng)用,1、低濃度二氧化硫的吸附凈化 常用的吸附劑是活性炭,煙氣中含有足量的水蒸氣和氧， SO2氧化成SO3, SO3繼而由于水發(fā)生反應(yīng)生成稀硫

7、酸。用金屬鹽浸漬吸附劑可以增加對(duì)二氧化硫的吸附率，它們的作用是催化氧化二氧化硫 。 吸附法脫硫的缺點(diǎn) ：除了吸附容量有限外，吸附法必須在吸附器中采用比較低的氣流速度。另外，高活性的碳易于被氣體中的氧所氧化。覆蓋在炭表面的硫酸，減低了活性炭的吸附能力，需要用加熱或洗滌的方法脫附，回收這些硫酸，并使活性炭得以再生。,吸附凈化氣體的應(yīng)用,2、含氟化氫廢氣的吸附凈化 采用工業(yè)氧化鋁、氧化鈣、氫氧化鈣或碳酸鈣等作為吸附劑。對(duì)于鋁廠電解煙氣，采用的氧化鋁也是鋁電解的原料，吸附的氟化氫可以隨同氧化鋁進(jìn)入電解生產(chǎn)中，代替冰晶石，不存在吸附劑再生問(wèn)題。在鋁電解煙氣的主要組分中，氟化氫的沸點(diǎn)最高，因此最容易被吸附。而且氟化氫有較大的極性和相當(dāng)大的偶極距，同時(shí)具有較高的表面活性，很容易被吸附。,氧化