吸收法净化气态污染物.doc

第九章吸收法净化气态污染物

9.1浓度为0.03（摩尔分数）的稀氨水，在30℃时氨的平衡分压为3.924kPa，氨水上方的总压为101.3kPa，其相平衡关系服从亨利定律。稀氨水密度近似取1000kg/m3，试计算亨利系数E、溶解度系数H及相平衡常数。
解：由x=p*/E得
享利系数：E=p*/x
=3.942×103/0.03
=1.314×105pa
溶解度系数：H=
=
=0.423mol/Pa·m3
因为y*=P*/P
=3.942/101.3
=0.039
又由y*=mx得
相平衡常数：m=y*/x
=0.039/0.03
=1.3
9.2试计算10℃及101.3kPa压力下，与空气接触的水中氧的最大浓度（分别以摩尔分数和g/m3表示）。
解：查表9-2得E=5.56×106kPa，摩尔分数可从式P=Ex求得，
即x=P/E=1.013×105/5.56×109
=0.18×10-4
=1.8×10-5
由附录表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=
=
=1.0×10-3mol/m3
9.3某吸收塔填料层高度为2.7m，在101.3kPa压力下，用清水逆流吸收混和气中的氨，混和气入塔流率0.03kmol/(m3s)，含氨2%（体积），清水的喷淋密度为0.018kmol(m2·s)，操作条件下亨利系数E为60kPa，体积传质系数为kya=0.1kmol/(m3·s)，试求排出气体中氨的浓度。
解：因为NH3易溶于水，所以属于气相控制。可依式9.75
Z=计算
又PA1=0.02×101.3×103
=2.026×103Pa
KGa=kya/p
将题中所给数值代入式9.75，有
2.7
∴PA2=0.25Pa
y2=PA2/P
=2.50×10-4/101.3
=2.47×10-4%
9.4在温度20℃，压力1.013×105Pa条件下，填料塔中用水洗涤含有8%SO2的低浓度烟气。要求净化后塔顶排气中SO2浓度降至1%，每小时净化烟气量为300m3。试计算逆流吸收过程所需最小液流量。
解：在20℃，1.01×105Pa条件下查表9—2得E=0.355×104kPa。
m=
=
=35.1
由于低浓度气体吸收，且溶液为稀溶液，其气液关系服从亨利定律
从而最小气液比为：

=9213.25m3/h
9.5试计算用H2SO4溶液从气相混和物中回收氨的逆流吸收塔的填料层高度。
已知：气体混和物中NH3的分压进口处为5×103Pa，出口处为103pa。吸收剂中H2SO4浓度；加入时为0.6kmol/m3，排出时为0.5kmol/m3。KG=3.5×10-6kmol/(m2·h·Pa)，KL=0.05m/s，H=7.5×10-4kmol/(m3·Pa)，气体流量G=Gs=45kmol/h，总压为105Pa。
解：NH3与H2SO4反应方程式为：
NH4OH+H2SO4=
又已知PA1=5×103PaPA2=103PaCB1=0.5kmol/m3CB2=0.6kmol/m3
G=45kmol/m3P=105Par=1/2
代入式9.27有NA=（G/P）（PA1-PA2）
=（L/rP1）（CB2-CB1）
NA=（45/105）（5×103-103）
=（2L/P1）（0.6-0.5）
得L/P1=9
计算临界浓度（CB）C：
S=P1H/P=P1
=0.013P1
L/SG=9/（0.013×45）
=15.4
kL/（1+kG）=0.05/（3.5×10-6/7.5×10-4）
=11
r=PS/(rρL)
PA1/L=5×103/0.026×105
=1.92
代入式9.77a:（GB）c=
=
=0.364kmol/m3
∵(CB)C<CB1∴由式9.75计算塔高
Z=
=
=2.07m
9.6试设计蒸发时为15t/h的燃煤锅炉烟气的除尘脱硫装置。要求排放烟气达到国家排放标准（一类区）。锅炉热效率70%，空气过剩系数1.2，烟尘排放因子为0.35。煤质组成：C=65.7%；S=1.7%；H=3.2%；水分=9.0；O=2.3%（含N量不计），灰分18.1%。
解：锅炉燃煤量、烟气排放量及组成
（1）锅炉燃煤量
已知煤的低位发热量为20939kJ/kg，水的蒸发热为2570.8kJ/kg，则蒸发量为15t/h的锅炉所需热量2570.8×15×103=38.6×106kJ/h，需煤量为38.6×106/(20939×70%)=2.6t/h。
（2）烟气排放量及组成（以燃烧1kg煤为基础）。
各组分CSHO水分灰分重量/g65717322390181摩尔数/mol54.750.5316(分子)0.72（分子）5需氧/mol54.750.538-0.72理论需氧量：54.75+0.53