气态污染物控制技术
第5章气态污染物控制技术基础.pptx
氨水做吸收剂 NH3 SO2 H2O (NH4 )2 SO3
(NH4 )2 SO3 SO2 H2O 2NH4HSO3
图 氨法烟气脱硫工艺流程
（五）干法脱硫技术
❖ 干法烟气脱硫 ❖ 所得到得脱硫产物是干态形式 ❖ 特点：
CaSO3(液)+1/2O2→CaSO4(液) CaSO3(液)→CaSO3(固) CaSO4(液)→CaSO4(固)
该工艺的主要优点
投资和占地面积相对较小
无废水排放
技术较为成熟
缺点
对吸收剂的质量要求较高
脱硫副产品大部分是CaSO3, 难于进行综合利用。
吸收塔的温度
要求足够地低，以满足脱硫化学反应的要求；
❖ 缺点：
（1）但是该工艺装置的基建投资大 (约占电厂投资的 11~18%)
（2）运行费用高（约占电厂总运行费用的8~18%）
一、主要烟气脱硫工艺
一、主要烟气脱硫工艺
（一）石灰石/石灰法洗涤
目前应用最广泛的脱硫技术（20世纪30年代由英 国皇家化学工业公司提出）
（一）石灰石/石灰法洗涤
❖ 然后，生成的CaSO4与未反应的CaO以及飞灰一起， 随烟气进入锅炉后部的活化反应器。在活化器中， 通过喷水雾增湿，一部分尚未反应的CaO转变成具 有较高反应活性的Ca(OH)2继续与烟气中的SO2反 应，从而完成脱硫的全过程:
（五）干法脱硫技术
2.循环流化床烟气脱硫
§4烟气脱硝技术
❖ 一. 选择性催化还原法（SCR）
（1）石灰浆制备系统
将生石灰制成粒度为50mm 、具有较高活性的石灰乳浆
（2）脱硫系统 石灰乳浆在吸收塔内被雾化成<100mm 的雾粒，与 烟气接触混合，完成烟气脱硫的化学反应
大气污染控制工程第七章课后习题答案
第七章气态活染物控制技术基础一、填空题1、吸收法净化气态污染物是利用混合气体中各成分在吸收剂中的不同，或与吸收剂中的组分发生，从而将有害组分从气流中分离出来。
【答】溶解度，化学反应2、用水吸收HC1气体属于，用N a OH溶液吸收S02属于，用酸性溶液吸收N H3属于。
【答】物理吸收，化学吸收，化学吸收3、目前工业上常用的吸收设备可分为、和三大类。
【答】表面吸收器，鼓泡式吸收器，喷洒式吸收器4、气体扩散同时发生在气相和液相中，扩散过程既包括，也包括。
【答】分子扩散，湍流扩散5、吸收操作线斜率Ls/G s称为吸收操作的液气比，物理含义为。
【答】处理单位惰性气体所消耗的纯吸收剂的量6、常用的吸收剂有和。
【答】水，碱金属钠、钾、铵或碱土金属钙、镁等的溶液7、防治S02污染的方法主要有清洁生产工艺、采用低硫燃料、、及等。
M g2+, S二酸，氨【答】燃料脱硫，燃料固硫，烟气脱硫8、湿式石灰/石灰石-石膏法存在结垢和堵塞问题，通过在吸收液中加入C a C l2、、、等添加剂可解决此问题。
【答】浆液的p H值，吸收温度，石灰石的粒度9、影响湿式石灰/石灰石-石膏法吸收效率的主要因素有，，，流体力学状态，控制溶液过饱和，吸收剂种类等。
【答】石灰/石灰石法，氧化镁法，钠碱法10、目前应用较多的脱硫方法有、、、氨吸收法、亚硫酸钠法、柠檬酸钠法等。
【答】催化还原法（选择性、非选择性)，吸收法，吸附法11、吸附设备主要有、和三种类型。
【答】固定床吸附器，移动床吸附器，流化床吸附器12、影响吸附容量的因素有、、、和。
【答】吸附剂表面积、吸附剂的孔隙大小、孔径分布、分子极性、吸附剂分子上官能团性质13、吸附区高度的计算方法有法和法。
【答】穿透曲线法；希洛夫近似法14、希洛夫方程式为。
【答】x=K L-t015、进入催化燃烧装置的气体首先要除去粉尘、液滴等有害组分，其目的为。
【答】防止中毒16、催化剂的组成为、和。
【答】主活性组分；助催化剂；载体17、催化剂的性能主要指其、和。
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
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大 气
污
染
控
制
工
程
吸收系数的不同形式
南
通
大
學
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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
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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
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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
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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。
气态污染物控制技术基础
吸收习题1、试求293K 下，混合气体中SO 2平衡分压为0.05atm 时，SO 2在水中的溶解度。
已知293K 下H SO2为1.63kmol/(atm.m 3)，离解常数为32231m /kmol 107.1]SO []HSO ][H [K --+⨯==，并假设完全解离。
2、试计算以Na 2CO 3溶液吸收CO 2时的增强系数。
已知传质分系数 k L =0.4╳10-4，扩散系数D A =1.5╳10-9m 2/s ，反应速率常数r=1.6s -1(298K)。
3、用HNO 3吸收净化含NH 35%（体积）的废气，为了使吸收过程以较快的速度进行，必须使吸收过程不受在HNO 3液相扩散速率所限制。
试计算吸收时HNO 3的最低浓度为多少？已知：k A G =0.1kmol/(m 2.atm.h)，k L =0.72m/h ，D 硝酸=D 氨=D 。
4、采用填料吸收塔净化废气，使尾气中有害组分从0.2%降低至0.02%（按体积计）。
用纯水吸收时，k G a=32kmol/(m 3.atm.h)，k L a=0.1h -1，H A ’=0.125atm.m 3/kmol ，液气流量分别为L=700 kmol/m 2.h ，G=100 kmol/ m 2.h ，总压P=1atm,液体的总摩尔浓度为56kmol/ m 3，且假设不变。
今加入活性组分B ，进行极快化学吸收，化学反应式为A+B C 。
当B 的浓度为0.128 kmol/m 3时，比较填料塔高度与用水吸收时的变化。
设D A =D B =D 。
5. 某混合气体中含有2％（体积）CO 2，其余为空气。
混合气体的温度为30℃，总压为500kpa 。
从手册中查得30℃在水中的亨利系数E ＝1.88╳105kpa,试求溶解度系数H 及相平衡常数m ，并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。
6．用乙醇胺（MEA ）溶液吸收H 2S 气体，气体压力为20atm ，其中含0.1％H 2S （体积）。
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。
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吸收机理 气液平衡 物理吸收 化学吸收
第一节 气体扩散
气态污染物脱除过程的单元操作
流体输送
热量传递 质量传递 气体扩散过程
➢分子扩散－分子运动引起 ➢湍流扩散－流体质点运动引起
气体扩散
在气相中的扩散（Gilliland 方程）
DAB
1.8
104
T 0.5
[VA0.5
V 0.5 B
大气污染控制工程下册
什么是有害气体？与含尘气体有什么区别？ 有害气体的控制方法有些？ 如何将空气中的有害体去除？ 就你所学过的知识，如何去除？
大气污染控制工程
一、颗粒污染物的净化——气溶胶 二、有害气体的净化——气态污染物
1、气态污染物净化的一般原理 根据蒸气压差异进行净化 根据分子态污染物溶解度的不同 利用分子状物质的选择吸附作用 利用污染物分子与附加物质进行特定的化 学反应
0.072 0.084 0.0268 0.0315
0.00213 0.00275
283K 12.6 6.36 6.68 5.49 4.42 3.27 2.97 2.18 1.89 0.768 0.248 0.148 0.141 0.104 0.096 0.0367
DAB
7.4 1010
( M B )0.5T BVA0.6
B ——液体的粘度，cPa ——溶剂的缔结因数，水2.6，甲醇1.9。乙醇1.5，
非缔结溶剂如苯、乙醚均为1.0
扩散系数随溶液浓度变化很大 上式只适用于稀溶液
气体在液相中的扩散
某些物质在水中的扩散系数（20oC，稀溶液）
第二节 气体吸收
液体主相
双膜理论
双膜模型
气相分传质速率
NA ky ( y A yAi )
液相分传质速率NA kg ( p A pAi )
NA kx ( x Ai xA )
N
总传质速率方程
A
kl (c Ai
cA )
xAL
NA K y ( y A yA* )
NA
KAg
(
p
A
p* A
)
NA Kx ( xA* xA )
每个微表面元与气体接触时间都为 界面上微表面元在暴露时间内的吸收
速率是变化的
气液界面 流体微元
液体主相
吸收机理
3.表面更新模型
➢假定:
各表面微元具有不同的暴露时间,t=0- 各表面元的暴露时间(龄期)符合正态分布
4. 其它模型
➢表面更新模型的修正 ➢基于流体力学 表示（单组分） P EX
X —吸收质在液相中的摩尔分率
对 X来说： 物理吸收—溶解于液相中的吸收质的量
于
化学吸收—未参加反应的量
E —享利系数,单位与气相压相同（atm）
气体在水中的亨利系数值见下表
气体在水中的亨利系数值
气体 氦 氢 氮
空气 一氧化碳
氧 甲烷 一氧化氮 乙烷 乙烯 臭氧 COS 氧化亚氮 二氧化碳 乙炔 硫化氢
H c /(x E)
H S /(MS E)
一、气体在液相中的平衡溶解度
溶解度是系统的温度、总压、气相组成的函数
即 CA t, P, PA
当 P 不太高＜5atm时，认为P对溶解度的影响可忽略，
t 当温度 一定时。
CA f PA
PA —A组分在气相中的分压。
若以组成在溶液中的浓度为自变量，则
]2
MA
A
1
M
A
1 0.5
M
A
DAB ——扩散系数，cm2/s T ——绝对温度，K M ——气体的摩尔质量
V ——气体在沸点下呈液态时的摩尔体积， cm3/mol
气体在气相中的扩散
扩散系数
➢物质的特性常数之一 ➢影响因素：
介质的种类 温度 压强 浓度
气体在气相中的扩散
部分气体在空气中的扩散系数（0oC，101.33kPa）
NA
K
Al
(c* A
cA )
思考题
气体在气相中的扩散与液相中的 扩散有什么不同？
扩散与去除有害气体的相互关系 是什么？
第二节 气体的吸收
吸收设备
污染气体 入口
搅拌器
清洁气体 出口
水洗喷管
去湿器 浆液喷嘴
循环泵
氧化空气 入口
多孔板
吸收设备
填料塔
填 料 塔
泡沫颗粒滤珠填料（EPS发泡塑料滤珠） 直径50空心球
PA* F CA
1、当溶解达到平衡时，平衡溶解度 C（A* 气液平衡）
CA* f PA
PA* F CA
2、享利定律 对于压力不太大的稀溶液，在一定温度下，气体在液
体中的溶解度与该气体的平衡分压成正比。 ①当溶质含量以 X 表示（单组分） ②溶质含量以浓度 C (mol/m3,kmol/m3) 表示时
溴
273K 12.9 5.79 5.29 4.32 3.52 2.55 2.24 1.69 1.26 0.552 0.194 0.092 ─ 0.0728
278K ─ 6.08 5.97 4.88 3.96 2.91 2.59 1.93 1.55
0.653 0.218 0.117 0.117 0.0876
供应丝网波纹填料
鲍耳环填料
拉西环，矩鞍环，异鞍环，十字环，鲍尔环
气液平衡
平衡－吸收过程的传质速率等于解吸过 程
溶解度
每100kg水中溶解气体的kg数
气液平衡
常见气体的平衡溶解度
亨利定律
亨利定律
一定温度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相 中溶质的平衡分压成正比
参数换算
c H p* x p* / E y* m x
吸收机理
1.双膜模型（应用最广）
➢假定: 界面两侧存在气膜和液膜,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.
吸收机理
2.渗透模型
假定:
气液界面上的液体微元不断被液相主 体中浓度为CAL的微元置换
扩散系数的测量
Stephan过程
DAB
RT P ln(PB1 / PB2 )
Al
MA
L22 L12 2t
Al ——液体A的密度，g/m3
L1 ——液体的初始高度，cm
L2 ——液体的最终高度，cm
t ——变化时间，s
PB1, PB2 ——分别为初始和最终时的空气分压
气体在液相中的扩散
在液相中的扩散系数 ➢估算方程
2、净化方法
冷凝法(蒸气态污染物)一级处理 液体吸收法 固体吸附法
催化转化法 直接燃烧1000℃以上
燃烧法 热力燃烧700-800℃ 催化燃烧300-400℃
大型脱硫设备
有 机 废 气 浓 缩 吸 附 净 化 设 备
酸碱废气净化塔
第七章 气态污染物控制技术基础
气体扩散
气体在气相中的扩散 气体在液相中的扩散