气态污染物控制技术3
大气污染控制工程第四章气态污染物处理技术基础
加大MA，可有以下几种途径： 1）加大传质推动力△P=PA－PA* 2）增加气相传质系数KG 3）增加气液两相的有效传质面积A
气体吸附
吸附理论 几种常见的吸附剂 固定床吸附系统 流化床吸附器
吸附理论
吸附机理 物理吸附：气体分子和固体间形成弱键，
X
液相中溶质的摩尔数 液相中溶剂的摩尔数
x 1 x
Y
气相中溶质的摩尔数 气相中惰性组分摩尔数
y 1 y
操作线和平衡线图（见下图）
吸收塔的物料衡算和操作线方程
Gm,1 y1 Lm,2 x2 Gm,2 y2 Lm,1x1
因为总的气体流量 （或液体流量）在塔 顶和塔底是不同的， 上面的方程式一般不 能进一步简化。这个
不同反应类型的增强因子表达式
（1）不可逆瞬时反应
A(溶质) bB(反应物) C(反应产物)
=1+rS
扩散系数比 r ≡ DB/D 计量浓度比 S ≡CBL/bCi
对增强因子的补充说明
扩散系数比r通常接近于1，且难于人为
地改变它；计量浓度比S那可以在很大的
范围内改变，而为影响的主要因素。
当其他条件不变而增大CBL时，则变大， 其极限条件是：当CBL达某一临界浓度 CBLc ，液相对溶质无传质阻力
吸附过程示意图
通常气相吸附质浓度高，过程受固相控 制；气相吸附质浓度低，过程受气膜控 制
吸附平衡
气固两相长时间接触，吸附与脱附达到 动态平衡
吸附等温线 在一定温度下，吸附量与吸附质平衡分 压之间的关系曲线被称为吸附等温线
吸附等温线有五种基本类型（见下图）
基本吸附等温线
（1）型：Langmuir等温吸附 （2）、（3）型：多分子层吸附 （4）、（5）型：多分子层吸附，并且吸附质在吸附
气态污染物控制技术
K x x K c c
Al A
南
* A
通
大
學
11 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
吸收系数的不同形式
南
通
大
學
12 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
吸收系数——传质阻力的倒数
传质总阻力＝气相传质阻力＋液相传质阻力
例：
1 1 m K y k y kx
由于在连续操作中GB、LS、y1、x1都是恒定的，所 以用摩尔分率表示较方便
LS L1 x G B G1 y x y X Y 1 x 1 y
南 通 大 學
17 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
根据吸收质的物料平衡有
LS LS Y X Y X 1 1 GB G B
南 通 大
x p /E
*
y* m x
學
7 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
二、吸收速率存在气膜和液膜,膜内为层流, 传质阻力只 在膜内 气膜和液膜外湍流流动,无浓度梯度, 即无扩散阻力 气液界面上,气液达溶解平衡 即:CAi=HpAi 膜内无物质积累,即达稳态
kg
DAg Zg
气液两相传质过程示意图
南 通 大 學
10 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
液相分传质速率方程
N A k x x Ai x A N A kl c Ai c A
大气污染与防治第八章气态污染物控制技术基础.
800
0.92 673 22 393 423 600
800
0.794 873 4 473 -573 ——
800
0.794 873 5 473 -573 ——
800
—— 873 13 473 -573 ——
常用吸附剂特性
分子筛特性
气体吸附的影响因素
操作条件
低温有利于物理吸附；高温利于化学吸附 增大气相压力利于吸附
利用混合气中各组分在溶液中溶解度差异而使气体混合物中
各组分分离的单元操作称为吸收过程。 吸收操作的依据：混合物各组分在某种溶剂（吸收剂）中溶 解度（或化学反应活性）的差异。 溶质：混合气体中能够显著溶解的组分称为溶质或吸收质； 惰性组分：不被溶解的组分称为惰性组分（惰气）或载体； 吸收剂：吸收操作中所用的溶剂称为吸收剂或溶剂； 吸收液：吸收操作中所得到的溶液称为吸收液或溶液，其成 分为溶质A和溶剂S；
吸附剂性质
比表面积（孔隙率、孔径、粒度等）
fVm W N0 A f 22.4 103
－比表面积，m2/g
f －单位体积气体铺成单分子层的面积,m2/mL
N0－阿佛加德罗常数
A －吸附质分子横截面积,m2 Vm－吸附剂表面被单分子铺满时的气体体积，mL W－吸附剂的重量，g
气体吸附的影响因素
典型吸附质分子的横截面积
气体吸附的影响因素
吸附质性质、浓度
临界直径－吸附质不易渗入的最大直径 吸附质的分子量、沸点、饱和性 单位吸附剂吸附的吸附质的量 静活性－吸附达到饱和时的吸附量 动活性－未达到平衡时的吸附量
吸附剂活性
常见分子的临界直径
《大气污染控制工程》教案 第七章
第七章气态污染物控制技术基础从污染气体中脱除二氧化硫等气态污染物的过程，是化工及有关行业中通用的单元操作过程。
这种单元操作的内容包括流体输送、热量传递和质量传递。
其中质量传递过程主要采用气体吸收、吸附和催化操作。
第一节气体扩散气体的质量传递过程是借助于气体扩散过程来实现的。
扩散过程包括分子扩散和湍流扩散两种方式。
一、气体在气相中的扩散气态污染物通过惰性气体组分B的运动，可用A在B中的扩散系数D AB给出。
D AB与气体B通过气体A的扩散系数D BA相等，可由修正的吉里兰方程给出。
扩散系数是物质的特性常数之一，同一物质的扩散系数随介质的种类、温度、压强及浓度的不同而变化。
二、气体在液体中的扩散第二节气体吸收一、吸收机理气体吸收是溶质从气相传递到液相的相际间传质过程，对于吸收机理以双膜理论模型的应用较广。
把吸收过程简化为通过气液两层层流膜的分子扩散，通过此两层膜的分子扩散阻力就是吸收过程的总阻力。
吸收质在单位时间内通过单位面积界面而被吸收剂吸收的量称之为吸收速率。
根据双膜理论，在稳态吸收操作中，从气相主体传递到界面吸收质的通量等于从界面传递到液相主体吸收质的通量，在界面上无吸收质积累和亏损。
吸收传质速率方程的一般表达式为：吸收速率＝吸收推动力×吸收系数，或吸收速率＝吸收推动力/吸收阻力。
吸收系数和吸收阻力互为倒数。
吸收速率方程表达式有多种，有气相分传质速率方程，液相分传质速率方程及总传质速率方程。
二、气液平衡1.气液相平衡关系式（1）气体在液体中的溶解度（2）亨利定律（3）亨利定律式参数的换算2.吸收系数3.界面浓度（1）作图法（2）解析式三、物理吸收1.吸收操作线方程在吸收操作中，一般采用逆流连续操作，通过对逆流操作吸收塔进行物料衡算，可得出吸收操作线。
2.吸收剂用量与液气比设计吸收塔时，所处理的气体流量、进出塔气体溶质浓度均由设计任务而定，吸收剂的种类和入塔浓度由设计者选定，而吸收剂用量和出塔溶液中吸收质浓度需通过计算确定。
煤气化过程中控制污染物产生的技术措施
煤气化过程中控制污染物产生的技术措施
朱志全
【期刊名称】《化工管理》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】随着能源需求的不断增长,煤气化技术因其独特的能源转化效益和环境优势越来越受到关注。
然而,煤气化过程中的污染物控制始终是重要而棘手的问题,影响煤气的质量和应用,也对环境和人类健康构成了威胁。
因此,对于煤气化过程中的污染物控制技术的研究,具有重要的实际意义和理论价值。
文章详细探讨了煤气化过程中的污染物控制技术,对比分析各种技术的优缺点及其适用条件。
特别关注新兴技术如纳米技术、高温煤气清洁化技术和微波吸附技术在环保领域的应用,讨论其在处理煤气化过程中带来的污染物方面的潜力和挑战,希望能为科学家、工程师和决策者提供全面的参考,实现煤气化的环保和经济效益的最优化。
【总页数】4页(P58-61)
【作者】朱志全
【作者单位】陕煤集团榆林化学有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ546
【相关文献】
1.汽车清洗美容业经营过程中产生污染物对环境的影响及防治——对思茅城区汽车清洗美容业污染物的调查王Cjl
2.煤气化过程中气态污染物采样分析的研究进展
3.
煤气化过程中气态污染物采样分析的研究进展(续)4.煤焦化过程中污染物的产生与控制
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
生物质燃气化过程中粉尘和气态污染物的排放控制
生物质燃气化过程中粉尘和气态污染物的排放控制随着环保意识的不断提升，生物质燃气化技术因其低碳、低排放的特点而备受关注。
然而，生物质燃气化过程中会产生大量粉尘和气态污染物，会对环境和人体健康造成危害。
本文将从排放来源、排放控制技术、运行管理等多方面介绍生物质燃气化过程中粉尘和气态污染物的排放控制。
一、排放来源生物质燃气化过程中产生的主要粉尘和气态污染物有以下几种：1. 烟气中的颗粒物，其中包括飞灰、烟尘等。
2. 烟气中的气态有机物（VOCs）、氮氧化物（NOx）和二氧化硫（SO2）等。
3. 燃烧残渣中产生的灰渣、渣油等。
其中，飞灰和烟尘是由于生物质燃烧时产生的固体粒子，在烟气传输过程中，粒子之间的碰撞和携带空气中的水分等因素会导致其增大，从而形成可见的灰尘和烟雾。
VOCs、NOx和SO2等则是由于生物质燃烧中的一系列化学反应过程中产生的气态污染物。
二、排放控制技术为了减少生物质燃气化过程中的污染物排放，采用以下排放控制技术：1. 循环流化床技术循环流化床技术可以有效控制飞灰和烟尘的排放，具有高效、低能耗、灰渣含碳低等优点。
循环流化床技术是将生物质原料通过气流送入反应器，在高温下进行氧化反应生成气体和灰渣。
2. 湿式电除尘技术湿式电除尘技术能够去除烟气中的颗粒物和气态污染物。
湿式电除尘技术是将烟气通过高压喷雾装置与水接触，使颗粒物和气态污染物被湿润和沉降，再通过高电场区域使其离子化并聚集，最终在电极上沉积下来。
3. SCR技术SCR技术主要用于NOx的控制。
SCR技术是通过向烟气中喷入一定量的氨水，使氨水与NOx反应生成氮和水蒸气。
三、运行管理在生物质燃气化过程中，为了保持机器的正常运行，需要进行日常维护和管理。
具体操作如下：1. 清理烟道和换热器生物质燃气化过程中，烟气通过烟道和换热器输送，在传输过程中可能会堵塞烟道和换热器，导致烟气流量减少或甚至停滞。
应每年对烟道和换热器进行清理，保证畅通。
2. 控制燃料的质量和含水率燃料的质量和含水率对生物质燃气化过程中的排放影响很大。
大气污染控制技术考试试题
大气污染控制技术考试试题一、选择题（每题 2 分，共 40 分）1、以下哪种气体不属于大气污染物？（）A 二氧化硫B 氮气C 一氧化碳D 颗粒物2、大气污染的主要来源不包括（）A 工业排放B 农业活动C 自然现象，如火山喷发D 家庭烹饪3、以下哪种技术不属于气态污染物的控制技术？（）A 吸收法B 吸附法C 重力沉降法D 催化转化法4、静电除尘器主要去除大气中的（）A 大颗粒污染物B 小颗粒污染物C 气态污染物D 细菌和病毒5、以下哪种燃料燃烧产生的二氧化硫排放量相对较少？（）A 煤B 石油C 天然气D 木材6、以下关于大气污染对人体健康影响的描述，错误的是（）A 可能导致呼吸道疾病B 可能引发心血管疾病C 对免疫系统没有影响D 可能影响神经系统7、布袋除尘器的主要优点是（）A 除尘效率高B 阻力小C 设备简单D 运行成本低8、以下哪种措施不能有效减少大气中的氮氧化物排放？（）A 提高燃烧温度B 采用低氮燃烧技术C 安装尾气脱硝装置D 优化燃烧过程9、活性炭吸附法常用于去除大气中的（）A 二氧化硫B 氮氧化物C 挥发性有机物D 颗粒物10、大气中的臭氧层主要吸收（）A 紫外线B 红外线C 可见光D 微波11、以下哪种气象条件不利于污染物的扩散？（）A 大风B 高湿度C 逆温D 降雨12、以下关于汽车尾气排放标准的描述，正确的是（）A 排放标准越严格，对空气质量改善越有利B 排放标准只针对汽油车，不包括柴油车C 排放标准一旦制定，不会再进行修订D 较低的排放标准可以降低汽车生产成本13、湿法脱硫技术中，常用的脱硫剂是（）A 石灰B 碳酸钠C 氨水D 以上都是14、以下哪种设备可以用于测量大气中的颗粒物浓度？（）A 气相色谱仪B 分光光度计C 颗粒物监测仪D 质谱仪15、大气污染综合防治的核心是（）A 减少污染物排放B 增加绿化面积C 加强环境监测D 提高公众环保意识16、以下哪种能源属于清洁能源？（）A 核能B 太阳能C 风能D 以上都是17、以下关于大气污染的全球性问题，描述错误的是（）A 酸雨问题只在局部地区存在B 温室效应导致全球气温升高C 臭氧层破坏会增加紫外线辐射D 大气污染可以通过大气环流进行跨境传输18、以下哪种方法可以用于评估大气污染控制措施的效果？（）A 成本效益分析B 环境影响评价C 污染物浓度监测D 以上都是19、以下关于大气污染控制技术的发展趋势，描述正确的是（）A 更加注重单一技术的应用B 逐渐减少对末端治理技术的依赖C 对新技术的研发投入减少D 不再关注能源结构的调整20、以下哪种行业对大气污染的贡献较大？（）A 电力行业B 纺织行业C 食品行业D 电子行业二、填空题（每题 2 分，共 20 分）1、大气污染物按存在状态可分为（）污染物和（）污染物。
气态污染物控制
b、常用的吸收剂： ①水 优点：价廉易得；缺点：溶解度随温
度变化； ②碱性吸收液 用于与碱起反应的有害气体； ③酸性吸收液 ④有机吸收液 洗油吸收苯和沥青烟等。
气态污染物控制
5、吸收设备： 作用： ①使气液两相充分接触，以便很好的传
递； ②提供大的接触面； ③最大限度的减少阻力和增大推动力。
气态污染物控制
②吸附等温式 常用的有： a、朗格缪尔吸附等温式（Longmuir） 用于恒温下，均一表面上的单层可逆吸
附。
q0—吸附剂表面吸满单层时的吸附量g /g a—常数
气态污染物控制
为了计算方便，常改写倒数关系：
说明1/q与1/Ce呈直线关系，即可求出q0、a
气态污染物控制
b、弗兰德利希 指数函数型经验公式 q=k·Ce1/n 或 XT=k·p1/n k—弗兰德利希常数 n>1的常数 将上式两边取对数 lgq=lgk+(1/n)lgCe 或 lgXT=lgk+(1/n)lgp
Pi ----组分分压 Pa Ei ----组分的亨利系数，Pa
xi----摩尔分数
Ci---平衡浓度
Hi……i气体在溶液中的溶解度系数，mol/(m3·Pa)
气态污染物控制
c、传质吸收过程的判断 相平衡过程是质量传递的动态平衡过程。
若气相中溶质组分浓度y高于气相平衡时的 气相组分平衡浓度，即y>yi*则传质过程为吸 收过程；反之，y<yi*则传质过程为解吸过程。
水
含有约为初
始浓度进0气.3%S的O2
尾气
水
预除尘 和水分
段间冷却 的四层催
化床
填充 床吸 收塔
第二级 催化床
填充 床吸 收塔
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
催化反应动力学方程
宏观动力学方程
➢ （3）内扩散反应速率方程：
vA K sS i f (C AS )
K s－ 反 应 速 率 常 数 η －催化剂有效系数 S i－ 单 位 体 积 催 化 剂 的 内 表 面 积 ,m 2/m 3 f－ 与 浓 度 分 布 有 关 的 函 数
催化反应动力学方程
活性组分：是催化剂主体，单独对化学反应起 催化作用，可作为催化剂单独使用。
助催化剂:本身无活性，但具有提高活性组分 活性的作用。
载体:起承载活性组分作用，使催化剂具有合 适形状与粒度，大的比表面积，增大活性、减 少用量，增加机械强度，延长寿命等。
3 催化剂的性能
活性：是衡量催化剂效能大小的指标。
烟气脱硫催化净化工艺
来自冶炼厂或硫 含 有 约 为 初
磺燃烧的富含 SO2的尾气
始 度3进%的气尾S O气2 浓
水
含有约为初
始浓度进0气.3S%的O 2
尾气
水
预除尘 和水分
段间冷却 的四层催
化床
填充 床吸 收塔
第二级 催化床
填充 床吸 收塔
单级吸收工艺 二级吸收工艺
SO2 1/ 2O2 VanadiumSO3 SO3 H2O H2SO4
➢ 改变反应历程，降低活化能； ➢ 提高反应速率：
A e x p ( E ) （阿累尼乌斯方程）。
R T
催化作用显著特征
➢ 改变反应速度，对于正逆反应的影响相同，不改变化学平衡； ➢ 选择性
2 催化剂
加速化学反应，而本身的化学组成在反应前后 保持不变的物质。
组成
➢ 活性组分 ＋ 助催化剂 ＋ 载体
(1),(7)：外扩散；(2),(6)内扩散 (3),(4),(5)：动力学过程
主 气 流
微孔 固相
催化剂粒子示意图
催化剂反应动力学
球形催化剂 中组分A的 浓度分布
催化剂反应动力学
催化剂反应动力学
例：A＋B R＋S
表面反应控制
A的吸附： B的吸附： 表面反应： R的脱附： S的脱附：
吸附或脱附控制
4 N H 3 6 N O 5 N 2 6 H 2 O 催 化 剂 2 0 0 ～ 3 0 0 ℃ ： P t (P d ,F e ,C u ,M n )/A l2 O 3(T iO 2 ,V 2 O 5 )
汽车尾气催化净化工艺
车用催化转化器
1 气体催化净化
催化作用 : 化学反应速度因加入某种物质而改变，而 被加入物质的数量和性质，在反应终了时不变的作用。
催化反应动力学方程
宏观动力学方程
➢ （2）外扩散的传质速率方程：
v A K G S e a ( C A G C A S )
K G － 扩 散 系 数 ， m /h S e－ 单 位 体 积 催 化 剂 的 外 表 面 积 ， m 2/m 3 φ a－ 催 化 剂 的 有 效 表 面 系 数 ； 球 形 φ a＝ 1 C A G － 主 气 流 中 反 应 物 A 的 浓 度 ， m o l/m 3 C A S－ 催 化 剂 外 表 面 上 A 的 浓 度 ， m o l/m 3
➢ 实验测定
➢ 计算法
等 温 一 级 不 可 逆 反 应 ， 球 形 催 化 剂
＝ 3 ( 1 1 ) s ta n n s s
s R
K
c n1
SO2单级和二级净化工艺的流程图 催化反应：420～550℃
VOCs催化净化工艺
VOCs的催化氧化
催化剂：Pt (Pd，过渡金属，稀土)/Al2O3 等
NOx催化净化工艺
NOx Combustor
NH3 filter
Mixer
Reactor
NOx的选择性催化还原（SCR）
8 N H 3 6 N O 2 7 N 2 1 2 H 2 O
第七章 气态污染物控制技术基础(3)
催化法净化气态污染物
➢ 催化作用和催化剂 ➢ 气固催化反应动力学 ➢ 气－固相催化反应器的设计
第四节 催化法净化气态污染物
气体催化－含有污染物的气体通过催化床层发 生催化反应，使污染物转化为无害或易于处理 与回收利用物质的净化方法。
应用
➢ 工业尾气和烟气去除SO2和NOx； ➢ 有机挥发性气体VOCs和臭气的催化燃烧净化； ➢ 汽车尾气的催化净化。
dN A dWR
WR－催化剂重量，kg x－转化率
L－反应床长度，m
对于催化床
A－反应床截面积，m2 Q－反应气体流量，m3
t－接触时间，h
r A N A 0 d d V x R N A A d 0 d L x N Q A d 0 d t x c A 0 d d x t cA0－反应物的初始浓度,kmol/m3
A W tWR
选择性
W－产品质量 WR－催化剂质量 t－反应时间
B 通过催化反剂应床所层得后目反的应产了物的摩反尔应数物摩尔数100％
催化剂的性能
稳定性：催化剂在化学反应过程中保持活性的能力。
➢ 热稳定性、机械稳定性和化学稳定性 ➢ 表示方法：寿命 ➢ 老化
活性组分的流失、烧结、积炭结焦、机械粉碎等 ➢ 中毒： ➢ 暂时性和永久性中毒
催化剂有效系数
➢ 反应催化剂微孔内浓度分布对反应速率的影响
si
实际反应速率
Ks f(CAS)dS
按外表面反应物浓度计算得到的理论反应速率
0
Ks
f
(CAS)Si
➢ 在内扩散的影响下 催化剂微孔内表面上反应物很低，沿微孔方向降至平衡浓度 催化剂内表面积并未充分利用 η值较小
催化反应动力学方程
催化剂有效系数
反应速度取决于带 ^ 反应(最慢反应)，其它都达到平衡
5 催化反应动力学方程
NA－反应物A的流量，kmol/h
（1）表面化学反应速率方程： NA0－反应物A的初始流量，kmol/h
对于气固催化连续系统
SR－反应表面积，m2 VR－反应气体体积，m3
rA
பைடு நூலகம்
dN A dSR
r'A
dN A dVR
r '' A
对大多数催化剂，毒物：CO、H2S、S、As、 Pb 、HCN
催化剂表面形态电镜照片
4 气固催化反应动力学
反应过程：7个步骤
➢ (1)反应物从气流主体至催化剂外表面 ➢ (2)进一步向催化剂的微孔内扩散 ➢ (3)反应物在催化剂的内表面上被吸附 ➢ (4)吸附的反应物转化为生成物 ➢ (5)生成物从催化剂表面脱附下来 ➢ (6)脱附生成物从微孔向外表面扩散 ➢ (7)生成物从外表面扩散到气流主体