大气第七章总结.doc

气态污染物控制技术基础 一、气体扩散 1.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。 扩散的推动力是浓度差，其结果是气体从浓度较高的区域转移到浓度较低的区域，是种质量传递。 2.扩散速率方程 费克(Fick)定律 气相中的稳态扩散： 由于液体的密度和黏度较大，因此组分A在液体中的扩散速度远比在气体中慢得多，规律与在气相中的扩散类似 3.扩散系数 其值随扩散物质和介质的种类及温度而有所不同，并在一定程度上随压力和浓度而异，数值一般由实验方法确定 二、气体吸收 1.概述 气体吸收的必要条件是污染气体（污染物）在吸收液中有一定的溶解度 分类：A.物理吸收 （单纯的物理溶解过程，吸收能达到的限度取决于吸收进行条件下的气液平衡关系，吸收速度取决于污染物从气相转入液相的扩散啊速度） B.化学吸收 化学反应能提高吸收速度并使得吸收的程度趋于完全 2.基本原理 吸收过程的气液相平衡关系，指气液两相达到平衡时，被吸收组分在两相中的浓度分配关系。 1）亨利定律: 对于非理想溶液，当总压不高时，在恒定的温度下，稀溶液上方溶质的平衡压力与其在溶液中的摩尔分率成正比。p*=Ex 或x=p*/E .亨利系数E 的单位与分压单位一致，其值较大表示溶解度较小，随温度的升高而增大。 其他形式： c=H p* （H 为溶解度系数） y*=m x （m 为相平衡常数）m=E/P 根据相平衡方程式判断气液接触时溶质的传质方向 2）吸收过程机理——双膜理论 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；膜内无物质积累,即达稳态. 吸收过程机理——溶质渗透理论 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；每个微表面元与气体接触时间都为τ；界面上微表面元在暴露时间τ内的吸收速率是变化的 吸收过程机理——表面更新理论 假定: 各表面微元具有不同的暴露时间； 各表面元的暴露时间(龄期)符合正态分布 3）吸收速率方程式 其一般表达形式为：吸收速率=吸收推动力/吸收阻力=吸收推动力×吸收系数； 气相总传质速率： 液相总传质速率： 总传质系数：传质阻力=气相传质阻力+液相传质阻力 气膜控制 kxky、液膜控制kykx 3.吸收塔的计算 物料衡算： 吸收操作线方程： （具体公式推导及符号含义见教材P259） 低浓度气体吸收，则 最佳液气比的确定L/G：采用大液气比时，操作线的斜率也大，吸收液出口浓度则低；如果减少吸收剂用量，即降低液气比，则操作线的斜率减小，吸收液出口浓度增大，吸收推动力也减小，则欲在单位时间内吸收相同量的吸收质就必须加大吸收设备。最小液气比 若为稀溶液服从亨利定律则 综合考虑设备投资和操作费用，对于低浓度气体吸收，最适宜吸收剂用量：L=(1.1~2.0)(L)min 化学吸收 与物理吸收比较，化学吸收的优点：a.单位体积溶剂能够容纳的溶质量增多,使吸收推动力增加，设备的容量也相应增大; b.溶质在液膜中的扩散阻力大为降低，总传质系数增大，吸收速率提高；c.气、液有效接触面积增大, d.吸收剂一般不是纯水而是其他液体或溶有活性物质的溶液；如果所进行的化学反应是可逆的，则吸收剂可以循环使用 五个反应步骤：溶质A从气流主体扩散到气液界面→.溶质A在液膜中的扩散溶剂中反应组分B在液膜中的扩散→.组分A和B在反应区（带）的化学反应→.反应产物从反应区到液相主体的扩散。 吸收设备 基本要求：气液之间应有较大的接触面积和一定的接触时间；气液之间扰动强烈、吸收阻力低、吸收效率高；气流通过时的压力损失小，操作稳定；结构简单，制作维修方便，造价低廉；应具有相应的抗腐蚀和防堵塞能力 Eg. 喷淋塔、填料塔 吸收工艺配置：吸收后的富液需合理处理；吸收之前应设置专门高效除尘器；锅炉燃烧排出的烟气预冷却；结垢和堵塞；除雾；气体的再加热提高烟气抬升高度 填料层高度计算： 对数平均法、图解积分法 体积传质系数Kya、Kxa，单位为kmol/(m3·s) 附课件例题及作业题 气体吸附 1、概述： 适用：浓度低的有害气体 优点：效率高、可回收、设备简 缺点：吸附容量小、设备体积大 物理吸附与化学吸附的区别：吸附热(化学吸附的吸附热与化学反应热相近，而物理吸附的吸附热与气体的液化热相近 )、选择性、温度的影响（活化能）、吸附层厚度。同一污染物可能