大气污染控制工程课件07-2气态污染物控制技术基础.ppt
第7章 气态污染物控制技术基础,教学内容:气体扩散 气体吸收 气体吸附 气体催化净化教学重点掌握气体扩散、气体吸收、吸附和催化的基本原理和过程 了解常用吸收剂、吸附剂和催化剂的特性 教学重点初步学会设计吸收塔、吸附床和催化转化器,第7章 气态污染物控制技术基础(2),3气体吸附吸附剂吸附机理吸附工艺与设备计算教学重点：吸附过程与吸附剂、吸附理论、吸附设备及其计算方法、吸附法净化有机蒸气教学难点：吸附设备及其计算方法、吸附法净化有机蒸气,3气体吸附,吸附用多孔固体吸附剂将气体（或液体）混合物中的组分浓集于固体表面吸附质被吸附物质吸附剂附着吸附质的物质优点：效率高、可回收、设备简单缺点：吸附容量小、设备体积大,吸附机理,物理吸附和化学吸附,物理吸附和化学吸附,同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生化学吸附,一、吸附剂,吸附剂需具备的特性内表面积大具有选择性吸附作用高机械强度、化学和热稳定性吸附容量大来源广泛，造价低廉良好的再生性能,常用吸附剂特性,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,吸附剂性质比表面积（孔隙率、孔径、粒度等）,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、饱和性吸附剂活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,常见分子的临界直径,气体吸附的影响因素,吸附剂再生,溶剂萃取活性炭吸附SO2，可用水脱附,置换再生脱附剂需要再脱附,降压或真空解吸,吸附剂再生,吸附平衡,当吸附速度脱附速度时，吸附平衡，此时吸附量达到极限值极限吸附量受气体压力和温度的影响吸附等温线,NH3在活性炭上的吸附等温线,二、吸附机理,吸附等温线,m单位吸附剂的吸附量P吸附质在气相中的平衡分压K,n经验常数,实验确定,吸附方程式,弗罗德里希（Freundlich）方程（I型等温线中压部分）lgm对lgP作图为直线,吸附方程式,朗格缪尔（Langmuir）方程（I型等温线）,吸附方程式,BET方程（I、II、III型等温线，多分子层吸附）,吸附速率,吸附过程,吸附,吸附速率,外扩散速率内扩散速率总吸附速率方程,吸附工艺,固定床,吸附工艺,移动床,吸附工艺,移动床,吸附工艺,流化床,流化床,吸附工艺,固定床吸附计算,固定床吸附计算,固定床吸附计算,固定床吸附计算,保护作用时间,L实际曲线与理论曲线的比较1理论线2实际曲线,固定床吸附计算,同样条件下定义动力特性,固定床吸附计算,吸附床长度假定条件等温吸附低浓度污染物的吸附吸附等温线为第三种类型吸附区长度为常数吸附床的长度大于吸附区长度,固定床吸附计算,吸附床长度,L0吸附区长度WA穿透至耗竭的惰性气体通过量WE耗竭时的通过量1-f吸附区内的饱和度,吸附器的压力损失,1）图解计算,移动床计算,操作线吸附速率方程,例：用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S的空气。吸附剂为分子筛。空气中H2S的浓度为3（重量），气相流速为6500kg/h，假定操作在293K和1atm下进行，H2S的净化率要求为95，试确定：(1)分子筛的需要量（按最小需要量的1.5倍计）；(2)需要再生时，分子筛中H2S的含量；(3)需要的传质单元数。解：(1)吸附器进口气相组成：H2S的流量0.036500195kg/h 空气的流量65001956305kg/h 吸附器出口气相组成：H2S0.05(195)9.75 kg/h 空气6305 kg/h,移动床计算,移动床计算,实验得到的平衡关系如右图假定X20，从图得（X1）最大0.1147所以实际需要的分子筛 0.37263052345.5kg/h(2),分子筛吸收H2S的平衡数据,移动床计算,(3)图解积分法计算NOGNOG3.127,图解积分法求传质单元数,吸附净化气体的应用,1、低浓度二氧化硫的吸附净化常用的吸附剂是活性炭,烟气中含有足量的水蒸气和氧，SO2氧化成SO3,SO3继而由于水发生反应生成稀硫酸。用金属盐浸渍吸附剂可以增加对二氧化硫的吸附率，它们的作用是催化氧化二氧化硫。吸附法脱硫的缺点：除了吸附容量有限外，吸附法必须在吸附器中采用比较低的气流速度。另外，高活性的碳易于被气体中的氧所氧化。覆盖在炭表面的硫酸，减低了活性炭的吸附能力，需要用加热或洗涤的方法脱附，回收这些硫酸，并使活性炭得以再生。,吸附净化气体的应用,2、含氟化氢废气的吸附净化 采用工业氧化铝、氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙等作为吸附剂。对于铝厂电解烟气，采用的氧化铝也是铝电解的原料，吸附的氟化氢可以随同氧化铝进入电解生产中，代替冰晶石，不存在吸附剂再生问题。在铝电解烟气的主要组分中，氟化氢的沸点最高，因此最容易被吸附。而且氟化氢有较大的极性和相当大的偶极距，同时具有较高的表面活性，很容易被吸附。,氧化铝对氟化氢的吸附主要是化学吸附。Al2O3+6HF 2AlF3+3H2O 温度较低时，有利于氟化氢吸附。该吸附过程的速度很快，氧化铝与烟气中的氟化氢接触后，反应几乎在0.1s内完成。氟化氢浓度提高时，反应速度急剧增大。,
