1、第七章第七章 气态污染物控制技术基础气态污染物控制技术基础气体吸收气体吸收气体吸附气体吸附气体的催化净化气体的催化净化本章主要内容本章主要内容21 1、吸收原理、吸收原理2 2、物理吸收传质计算、物理吸收传质计算3 3、化学吸收传质计算、化学吸收传质计算4 4、吸收设备、吸收设备3一、气体吸收一、气体吸收1 1、吸收原理、吸收原理4吸收机理、气液平衡吸收机理、气液平衡吸收速率：吸收质在单位时间内通过单位面积界吸收速率：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面而被吸收剂吸收的量一、气体吸收一、气体吸收亨利定律式 xmy Hcp/气相分传质速率方程 iyAyykN iGAppkN 液
2、相分传质速率方程 xxkNixA cckNLiA 气相总传质速率方程*yAyyKN*GAppKN 液相总传质速率方程 xxKN*xA ccKN*LA xyy11kmkKLGG111HkkK吸收速率吸收推动力吸收速率吸收推动力吸收系数吸收系数吸收速率吸收推动力吸收速率吸收推动力吸收阻力吸收阻力用一相主体与界面的用一相主体与界面的浓度差表示推动力浓度差表示推动力用一相主体的浓度与其平用一相主体的浓度与其平衡浓度之差表示推动力衡浓度之差表示推动力气膜控制气膜控制(易溶气体易溶气体)液膜控制液膜控制(难溶气体难溶气体)气、液膜控制气、液膜控制 1.水或氨水吸收氨水或氨水吸收氨 2.浓硫酸吸收三氧化硫浓
3、硫酸吸收三氧化硫 3.水或稀盐酸吸收氯化氢水或稀盐酸吸收氯化氢 4.酸吸收酸吸收5%氨氨 5.碱或氨水吸收二氧化硫碱或氨水吸收二氧化硫 6.氢氧化钠溶液吸收硫化氢氢氧化钠溶液吸收硫化氢 7.液体的蒸发或冷凝液体的蒸发或冷凝1.水或弱碱吸收水或弱碱吸收二氧化碳二氧化碳2.水吸收氧气水吸收氧气3.水吸收氯气水吸收氯气 1.水吸收二氧化碳水吸收二氧化碳2.水吸收丙酮水吸收丙酮3.浓硫酸吸收二氧浓硫酸吸收二氧化氮化氮4.碱吸收硫化氢碱吸收硫化氢吸收过程的控制步骤吸收过程的控制步骤一、气体吸收一、气体吸收1 1、吸收原理、吸收原理吸收速率：吸收速率：GGL111KkHk5一、气体吸收一、气体吸收1 1、
4、吸收原理、吸收原理界面浓度的计算：界面浓度的计算：作图法作图法气液相平衡时气液相平衡时,气液界面两侧气液界面两侧气相传质速率与液相传质速率气相传质速率与液相传质速率相等相等xxkyykNixiyAyxkkxxyyii界面浓度界面浓度(xi,yi)就是通过点就是通过点(x,y)斜率为斜率为-kx/ky的直线与气液平的直线与气液平衡线的交点衡线的交点yxAIxiyi6一、气体吸收一、气体吸收2 2、物理吸收传质计算、物理吸收传质计算吸收操作线方程：吸收操作线方程：)(11XGLsYXGLsYBB塔内任一截面上气液两相组成塔内任一截面上气液两相组成:在吸收塔任何断面上，气相中污在吸收塔任何断面上，气
5、相中污染物减少的量等于液相中增加的染物减少的量等于液相中增加的量量 在整个吸收过程中，吸收剂和混在整个吸收过程中，吸收剂和混合气体中惰性成分的总量不变合气体中惰性成分的总量不变7一、气体吸收一、气体吸收2 2、物理吸收传质计算、物理吸收传质计算吸收操作线方程：吸收操作线方程：逆流吸收塔的操作线逆流吸收塔的操作线并流吸收塔的操作线是怎样的？并流吸收塔的操作线是怎样的？吸收推动力)(11XGLsYXGLsYBB8一、气体吸收一、气体吸收2 2、物理吸收传质计算、物理吸收传质计算吸收剂用量：吸收剂用量：当出塔吸收液浓度当出塔吸收液浓度X1和进塔气相和进塔气相中吸收质浓度中吸收质浓度Y1成平衡，成平衡
6、，X1=X1*吸收液的吸收能力得到充分发挥吸收液的吸收能力得到充分发挥，对应液气比为最小液气比：对应液气比为最小液气比：21*21min)(XXYYGLsB9一、气体吸收一、气体吸收2 2、物理吸收传质计算、物理吸收传质计算吸收塔设计：吸收塔设计：（1 1）吸收塔的塔径：根据空塔气速确定）吸收塔的塔径：根据空塔气速确定（2 2）吸收塔的塔高：）吸收塔的塔高：yy*T12)()(NHYYdYaKGzYYyHy气相总传质单元高度，反映了吸收设备传质效能气相总传质单元高度，反映了吸收设备传质效能的高低的高低Ny气相总传质单元数，反映了吸收过程的难易程度气相总传质单元数，反映了吸收过程的难易程度10一
7、、气体吸收一、气体吸收2 2、物理吸收传质计算、物理吸收传质计算吸收塔设计：吸收塔设计：（3 3）传质单元数的求取：）传质单元数的求取：对数平均法：对数平均法：在相平衡线近似为直线的情况下，在相平衡线近似为直线的情况下，m12yYYYN*11*22*11*22mln)()(YYYYYYYYYm12xXXXN*11*22*11*22mln)()(XXXXXXXXXYXAB Y=Y-Y*Y1 Y212)(*yYYYYdYN11一、气体吸收一、气体吸收2 2、物理吸收传质计算、物理吸收传质计算吸收塔设计：吸收塔设计：（3 3）传质单元数的求取：）传质单元数的求取：12)(*yYYYYdYN 图解积分
8、法：图解积分法：12一、气体吸收一、气体吸收3 3、化学吸收传质计算、化学吸收传质计算化学反应对吸收的影响化学反应对吸收的影响极慢反应极慢反应水吸收水吸收SO2缓慢反应缓慢反应Na2CO3吸收吸收CO2 较快反应较快反应 NaOH吸收吸收CO2 瞬时反应瞬时反应 碱液吸收碱液吸收SO2 13一、气体吸收一、气体吸收3 3、化学吸收传质计算、化学吸收传质计算化学吸收速率化学吸收速率物理吸收时：物理吸收时：化学吸收时，由于液相发生化学反应，传质分系数和传化学吸收时，由于液相发生化学反应，传质分系数和传质推动力增大：质推动力增大：化学吸收速率：化学吸收速率：由于化学反应使吸收速率增强的系数由于化学反
9、应使吸收速率增强的系数)()(AAiLAAiLcckcckN)(AAiLcckNAAiAAiLLcccckk)(AAiLcckN14一、气体吸收一、气体吸收3 3、化学吸收传质计算、化学吸收传质计算气液平衡气液平衡平衡浓度计算平衡浓度计算平衡分压与平衡溶解度之间的关系平衡分压与平衡溶解度之间的关系l溶于液相的溶质量：溶于液相的溶质量：CA=A物理平衡物理平衡+A化学消耗化学消耗 l被吸收组分的气液平衡关系取决于相平衡，又被吸收组分的气液平衡关系取决于相平衡，又服从化学平衡服从化学平衡l一般化学反应一般化学反应l被吸收组分与溶剂相互作用被吸收组分与溶剂相互作用l被吸收组分在溶液中离解被吸收组分在
10、溶液中离解l被吸收组分与溶剂中活性组分作用被吸收组分与溶剂中活性组分作用 15一、气体吸收一、气体吸收3 3、化学吸收传质计算、化学吸收传质计算气液平衡气液平衡 一般化学反应一般化学反应亨利定律：亨利定律：A=HApA*abdcAAkBDCHp/1*1badcBADCk化学平衡：化学平衡：abdckBDCA/1得到：得到：16一、气体吸收一、气体吸收3 3、化学吸收传质计算、化学吸收传质计算气液平衡气液平衡 被吸收组分被吸收组分A与溶剂与溶剂B的相互作用：水吸收氨的相互作用：水吸收氨)1(*BkHCpAAA 被吸收组分被吸收组分A在溶液中解离：水吸收在溶液中解离：水吸收CO2、SO2)4()2
11、()1(21*AAAAAAAKCKKCHBkp 被吸收组分被吸收组分A与溶剂中活性组分与溶剂中活性组分B作用：作用：若物理溶解量可忽略不计：若物理溶解量可忽略不计：*A*ABB*ApkpkCRCC11001k1=kHA17k:化学反应平衡常数化学反应平衡常数11BkBkkKA主要参数主要参数G1、G2入塔、出塔气体的入塔、出塔气体的总摩尔流率，总摩尔流率，kmol/(m2h)y1、y2入塔、出塔气体的入塔、出塔气体的SO2摩尔分率摩尔分率pH1浆液的初始浆液的初始pH值值W单位时间通过塔任一截单位时间通过塔任一截面单位面积的吸收剂体积面单位面积的吸收剂体积流率，流率，m3/m2h气体进口气体进
12、口G1,y1气体出口气体出口G2,y2液体进口液体进口W2,x2液体出口液体出口W1,x1dzzx,yW一、气体吸收一、气体吸收3、化学吸收传质计算、化学吸收传质计算SO2化学吸收计算化学吸收计算18(1)气相气相SO2的物料衡算的物料衡算气体进口气体进口G1,y1气体出口气体出口G2,y2液体进口液体进口W2,x2液体出口液体出口W1,x1dzzx,yW一、气体吸收一、气体吸收3、化学吸收传质计算、化学吸收传质计算SO2化学吸收计算化学吸收计算19(2)(2)化学反应平衡化学反应平衡 20水吸收水吸收SO2的平衡常数的平衡常数一、气体吸收一、气体吸收SO2溶于水形成的各种物质浓溶于水形成的各
13、种物质浓度度(pSO2S为液体上方为液体上方SO2分压分压)SO2H2O=KhspSO2SHSO3-=KhsKs1pSO2s/H+SO32-=KhsKs1Ks2pSO2s/H+23、化学吸收传质计算、化学吸收传质计算SO2化学吸收计算化学吸收计算(2)(2)化学反应平衡化学反应平衡 一、气体吸收一、气体吸收3、化学吸收传质计算、化学吸收传质计算SO2化学吸收计算化学吸收计算如吸收剂中活性组分为碱如吸收剂中活性组分为碱MOH，离解：，离解：MOH=M+1+OH-1水的离解平衡常数：水的离解平衡常数：KW=OH-1?H+1任意时间溶液的电荷守恒：任意时间溶液的电荷守恒：H+M+=OH-+HSO3-
14、+2SO32-即：即：H+M+=KW/H+1-KhsKs1pSO2s/H+2KhsKs1Ks2pSO2s/H+2 2122(3)在塔底（在塔底（z=ZT）和）和z之间计算之间计算SO2的物料平衡的物料平衡 气体进口气体进口G1,y1气体出口气体出口G2,y2液体进口液体进口W2,x2液体出口液体出口W1,x1dzzx,yW由塔底随气相进入的由塔底随气相进入的SO2+z处随液相进入的处随液相进入的SO2 =塔底随液相流出的塔底随液相流出的SO2+z处随气相流出的处随气相流出的SO2z处随气相流出的处随气相流出的SO2=G1(1-y1)y/(1-y)塔底随液相流出的塔底随液相流出的SO2=G1y1
15、-G1(1-y1)y2/(1-y2)z处随液相进入的处随液相进入的SO2=W(SO2H2O+HSO3-+SO32-)将化学平衡关系将化学平衡关系SO2H2O=KhspSO2S HSO3-=KhsKs1pSO2s/H+SO32-=KhsKs1Ks2pSO2s/H+2代入代入一、气体吸收一、气体吸收3、化学吸收传质计算、化学吸收传质计算SO2化学吸收计算化学吸收计算23(3)在塔底（在塔底（z=ZT）和）和z之间计算之间计算SO2的物料平衡的物料平衡 一、气体吸收一、气体吸收3、化学吸收传质计算、化学吸收传质计算SO2化学吸收计算化学吸收计算得到：得到：G1y1+WKhspSO2s(1+Ks1/H
16、+2Ks1Ks2/H+2)=G1y1-G1(1-y1)y2/(1-y2)+G1(1-y1)y/(1-y)令令=H+；A=KW/H+1-H+1；B=KhsKs1；C=KhsKs1Ks2；D=G1(1-y1)/W；E=y2/(1-y2)则质量守恒关系简化为：则质量守恒关系简化为：)1(222EyyCBKDphssso24(4)计算吸收塔高度计算吸收塔高度 一、气体吸收一、气体吸收3、化学吸收传质计算、化学吸收传质计算SO2化学吸收计算化学吸收计算 质量守恒关系：质量守恒关系：电荷守恒关系：电荷守恒关系：两式联立，得：两式联立，得：)1(222EyyCBKDphsssoCBKApWsso2232积分
17、即可得塔高：积分即可得塔高：上式又可写为：上式又可写为：边界条件：边界条件：)(1)(ffyECBDCBKKAf)2()()(22hsW23)(dd)(12mzmTT0012dd)()(zzmm25一、气体吸收一、气体吸收3、化学吸收传质计算、化学吸收传质计算SO2化学吸收计算化学吸收计算y1=0.2，y2=0.01，pH1=11，气体摩尔流量在，气体摩尔流量在0.0060.015kmol/(m2s)之间变化，水的体积流量为之间变化，水的体积流量为2030m3/(m2h)。利用例。利用例7-1的吸收系的吸收系数方程式计算填料层高度数方程式计算填料层高度zT。26一、气体吸收一、气体吸收3、化学
18、吸收传质计算、化学吸收传质计算SO2化学吸收计算化学吸收计算不同气体流量下填料层高度随浆液初始不同气体流量下填料层高度随浆液初始pH的变化的变化27一、气体吸收一、气体吸收4、吸收设备和工艺、吸收设备和工艺吸收剂的选择吸收剂的选择常见气态污染物与适宜的吸收剂常见气态污染物与适宜的吸收剂污染物污染物适宜的吸收剂适宜的吸收剂污染物污染物适宜的吸收剂适宜的吸收剂氯化氢氯化氢水、氢氧化钙水、氢氧化钙氨氨水、硫酸、硝酸水、硫酸、硝酸氟化氢氟化氢水、碳酸钠水、碳酸钠苯酚苯酚氢氧化钠氢氧化钠二氧化硫二氧化硫氢氧化钠、亚硫酸钠、氢氧氢氧化钠、亚硫酸钠、氢氧化钙、碳酸钙化钙、碳酸钙有机酸有机酸氢氧化钠氢氧化钠硫
19、化氢硫化氢二乙醇胺、氨水、碳酸钠二乙醇胺、氨水、碳酸钠硫醇硫醇次氯酸钠次氯酸钠氯气氯气氢氧化钠、亚硫酸钠氢氧化钠、亚硫酸钠(a)填料塔；填料塔；(b)板式塔；板式塔；(c)降膜塔；降膜塔；(d)喷雾塔；喷雾塔；(e)鼓泡塔；鼓泡塔；(f)搅拌鼓泡塔；搅拌鼓泡塔；(g)文丘里洗涤器文丘里洗涤器一、气体吸收一、气体吸收4、吸收设备和工艺、吸收设备和工艺吸收设备吸收设备28一、气体吸收一、气体吸收4、吸收设备和工艺、吸收设备和工艺吸收工艺流程吸收工艺流程 除尘除尘 在吸收塔前增设预洗涤塔，采取将吸收置于预洗涤塔之在吸收塔前增设预洗涤塔，采取将吸收置于预洗涤塔之上，两塔合为一体，下段为预洗段，上段为吸
20、收段上，两塔合为一体，下段为预洗段，上段为吸收段 采用文丘里类型的洗涤器，既除尘，又吸收气态污染物采用文丘里类型的洗涤器，既除尘，又吸收气态污染物 烟气烟气的预冷却的预冷却 一般将高温烟气冷却到一般将高温烟气冷却到333K 左右左右 冷却烟气的方法：在低温省煤器中间接冷却、直接增湿冷却烟气的方法：在低温省煤器中间接冷却、直接增湿冷却、用预洗涤塔冷却、用预洗涤塔(或预洗涤段或预洗涤段)除尘增湿降温除尘增湿降温29一、气体吸收一、气体吸收4、吸收设备和工艺、吸收设备和工艺吸收工艺流程吸收工艺流程 结垢结垢和堵塞和堵塞 控制控制溶液或料浆中水分的溶液或料浆中水分的蒸发量蒸发量 控制控制溶液溶液pH值
21、值 控制控制溶液中易于结晶物质不要溶液中易于结晶物质不要过饱和过饱和 保持保持溶液有一定的溶液有一定的晶种晶种 严格严格除尘，控制进入吸收系统的尘除尘，控制进入吸收系统的尘量量 设备结构上设计或选择不易结垢和堵塞的吸收设备结构上设计或选择不易结垢和堵塞的吸收器器 30一、气体吸收一、气体吸收4、吸收设备和工艺、吸收设备和工艺吸收工艺流程吸收工艺流程 除雾除雾 雾气中所含液滴的直径主要在雾气中所含液滴的直径主要在1060m之间，工艺上之间，工艺上要对吸收设备提出除雾的要对吸收设备提出除雾的要求要求 气体再加热气体再加热烟气在洗涤中被冷却增湿，如果排入大气后，在一定烟气在洗涤中被冷却增湿，如果排入
22、大气后，在一定的气象条件下，将发生的气象条件下，将发生“白烟白烟”白烟没有充分稀释之前如果回到地面，容易出现较高白烟没有充分稀释之前如果回到地面，容易出现较高浓度的污染浓度的污染防止发生白烟的措施？防止发生白烟的措施？31气体吸收气体吸收气体吸附气体吸附气体的催化净化气体的催化净化本章主要内容本章主要内容321 1、吸附原理、吸附原理2 2、吸附剂、吸附剂3 3、吸附速率、吸附速率4 4、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算二、气体吸附二、气体吸附33常见吸附剂的性能常见吸附剂的性能二、气体吸附二、气体吸附342、吸附剂、吸附剂静活性：静活性：在一定温度下，与气体中在一定温度下，与气体中吸附
23、质的初始浓度达到平衡时单位吸附质的初始浓度达到平衡时单位吸附剂上可能吸附的最大吸附量吸附剂上可能吸附的最大吸附量吸附剂的活性吸附剂的活性动活性：动活性：吸附床发生泄漏时，吸附床发生泄漏时，单位质量吸附剂的平均吸附量单位质量吸附剂的平均吸附量二、气体吸附二、气体吸附352、吸附剂、吸附剂 初选：吸附质极性、分子大小、气体浓度、净化要求初选：吸附质极性、分子大小、气体浓度、净化要求 吸附剂可获得性、价格吸附剂可获得性、价格 活性试验：吸附剂的性质活性试验：吸附剂的性质 寿命实验：使用寿命和脱附性能寿命实验：使用寿命和脱附性能 全面评估：活性、使用寿命、脱附状况、价格、运费全面评估：活性、使用寿命、
24、脱附状况、价格、运费吸附质吸附质吸附剂吸附剂分子量大的有机物分子量大的有机物/非极性分子非极性分子极性分子极性分子大分子物质大分子物质小分子物质小分子物质活性炭活性炭分子筛分子筛/硅胶硅胶/活性氧化铝活性氧化铝大孔径的活性炭和硅胶大孔径的活性炭和硅胶分子筛分子筛二、气体吸附二、气体吸附36吸附剂的选择吸附剂的选择2、吸附剂、吸附剂加热、降压、置换、溶剂萃取加热、降压、置换、溶剂萃取再生剂：水蒸汽、空气再生剂：水蒸汽、空气适合用水蒸汽再生的吸附质适合用水蒸汽再生的吸附质丙酮丙酮苯苯粗苯粗苯溴氯甲烷溴氯甲烷丁醇丁醇四氯化碳四氯化碳二硫化碳二硫化碳二氧化碳二氧化碳汽油汽油碳卤化合物碳卤化合物庚烷庚烷
25、己烷己烷 脂族烃脂族烃芳族烃芳族烃异丙醇异丙醇酮类酮类醋酸乙酯醋酸乙酯乙醇乙醇二氯化乙烯二氯化乙烯氟代烃氟代烃丁酮丁酮二氯甲烷二氯甲烷二乙醚二乙醚甲醇甲醇氯苯氯苯全氯乙烯全氯乙烯甲苯甲苯粗甲苯粗甲苯三氯乙烷三氯乙烷三氯乙烯三氯乙烯二甲苯二甲苯混合二甲苯混合二甲苯四氢呋喃四氢呋喃二、气体吸附二、气体吸附37吸附剂的再生吸附剂的再生2、吸附剂、吸附剂3、吸、吸附速率附速率吸附过程吸附过程二、气体吸附二、气体吸附38物理吸附速率方程物理吸附速率方程二、气体吸附二、气体吸附393、吸附速率、吸附速率二、气体吸附二、气体吸附40物理吸附速率方程物理吸附速率方程3、吸附速率、吸附速率dMAdtKYap(Y
26、AYA*)KXap(XA*XA)二、气体吸附二、气体吸附41物理吸附速率方程物理吸附速率方程3、吸附速率、吸附速率mMMMYKtMAAAA)(dd式中：式中：K化学平衡常数化学平衡常数M系统平衡时的吸附量，系统平衡时的吸附量，kg/m3动力学过程控制：动力学过程控制：二、气体吸附二、气体吸附42化学化学吸吸附速率方程附速率方程3、吸附速率、吸附速率活性炭吸活性炭吸附二氧化硫、二硫化碳、甲苯及附二氧化硫、二硫化碳、甲苯及氨的氨的吸附速吸附速率率:dMAdtk(MMA)tn k,n常数常数对上式积分，可得对上式积分，可得lnMMMAktn4、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算 固定床吸附器固定
27、床吸附器立式立式环式环式卧式卧式二、气体吸附二、气体吸附43吸附设备与工艺吸附设备与工艺4、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算 旋转床吸旋转床吸附器附器二、气体吸附二、气体吸附44吸附设备与工艺吸附设备与工艺4、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算 移动床吸附器移动床吸附器二、气体吸附二、气体吸附45吸附设备与工艺吸附设备与工艺4、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算 流化流化床床吸吸附器附器分分置在筛孔板上的吸附剂颗粒，在置在筛孔板上的吸附剂颗粒，在高速含污染物气体的作用下，强烈高速含污染物气体的作用下，强烈搅动，上下浮沉，保持悬浮的流化搅动，上下浮沉，保持悬浮的流化状态状态。气气体
28、流体流速是固定床的速是固定床的3 34 4倍倍传热传质速率快，温度均匀传热传质速率快，温度均匀适于适于连续性、大气量的污染连续性、大气量的污染源源吸吸附剂磨损严重，排出气体含附剂磨损严重，排出气体含有吸附剂粉末，需要加装除尘有吸附剂粉末，需要加装除尘设备设备二、气体吸附二、气体吸附46吸附设备与工艺吸附设备与工艺 吸附流程与设备选择吸附流程与设备选择气态污染物的排放特征：连续气态污染物的排放特征：连续/间歇间歇排气量大小：排气量大小：大大流化床流化床/移动床移动床小小旋转床旋转床/薄层床薄层床允许的压力损失：允许的压力损失：大大流化床流化床/厚层固定床厚层固定床小小旋转床旋转床/薄层床薄层床净
29、化要求：高净化要求：高多级流动床吸附器多级流动床吸附器/厚床吸附器厚床吸附器二、气体吸附二、气体吸附474、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算吸附设备与工艺吸附设备与工艺 吸附流程要求吸附流程要求二、气体吸附二、气体吸附484、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算吸附设备与工艺吸附设备与工艺除雾除雾：活性炭要求气：活性炭要求气体相对湿度体相对湿度50%;分子筛更低分子筛更低除尘除尘：预防堵塞，减：预防堵塞，减少压力损失少压力损失预处预处理理：冷：冷凝、吸凝、吸收收脱附脱附方法和流方法和流程程 固定床吸附器内的浓度分布固定床吸附器内的浓度分布二、气体吸附二、气体吸附494、吸附工艺与设备计
30、算、吸附工艺与设备计算固定床吸附器计算固定床吸附器计算吸附床处理气体量与出口气体中污染物浓度之间关系的曲线吸附床处理气体量与出口气体中污染物浓度之间关系的曲线二、气体吸附二、气体吸附50 穿透点与穿透曲线穿透点与穿透曲线4、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算固定床吸附器计算固定床吸附器计算穿透时间或者保护穿透时间或者保护作用时间：作用时间：从含污从含污染物的气流开始通染物的气流开始通入吸附床到产生穿入吸附床到产生穿透的时间透的时间二、气体吸附二、气体吸附51 保护作用时间的确定保护作用时间的确定4、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算固定床吸附器计算固定床吸附器计算假定吸附层完全饱和，在
31、吸附持续时间假定吸附层完全饱和，在吸附持续时间内，所吸附内，所吸附污染物的量为污染物的量为:x=a S L b x在时间在时间内的吸附量内的吸附量，kg；a静活度值，重量静活度值，重量%；S吸附层的截面积吸附层的截面积，m2；L吸附层厚度，吸附层厚度，m；b吸附剂的堆积密度吸附剂的堆积密度，kg/m3 同时同时：x=v S C0 v气体流速气体流速，m/s；C0气流中污染物初浓度气流中污染物初浓度，kg/m3 LvCab0LvCab0实际上，总有部分吸附剂未得到实际上，总有部分吸附剂未得到利用利用(死区死区)，希洛夫方程希洛夫方程:)(00hLKLvCab直线直线1K的物理意义？的物理意义？K
32、浓度分布曲线在吸附层中浓度分布曲线在吸附层中移动单位长度所需要的时间。移动单位长度所需要的时间。K /(L-h)如何减少死区长度？如何减少死区长度？二、气体吸附二、气体吸附52 保护作用时间的确定保护作用时间的确定4、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算固定床吸附器计算固定床吸附器计算二、气体吸附二、气体吸附53 固定床吸附器计算流程固定床吸附器计算流程4、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算固定床吸附器计算固定床吸附器计算选定吸附剂和操作条件，空床流速一般取选定吸附剂和操作条件，空床流速一般取0.10.6m/s。根据净化要求确定穿透点浓度，实验测得穿透时间。根据净化要求确定穿透点浓度，实
33、验测得穿透时间。以吸附剂床层高度为横坐标，以穿透时间为纵坐标，标出各以吸附剂床层高度为横坐标，以穿透时间为纵坐标，标出各测定值，作出希洛夫直线。测定值，作出希洛夫直线。根据计划采用的脱附方法和脱附再生时间、能耗等因素确定根据计划采用的脱附方法和脱附再生时间、能耗等因素确定操作周期，从而确定所需要的穿透时间。操作周期，从而确定所需要的穿透时间。用希洛夫公式计算所需的催化剂床层高度。用希洛夫公式计算所需的催化剂床层高度。根据气体流量与空床气速求吸附剂层截面积根据气体流量与空床气速求吸附剂层截面积A。根据截面积。根据截面积求出吸附器的直径或者边长。求出吸附器的直径或者边长。求出所需的吸附剂质量。考虑
34、到装填损失，每次新装吸附剂求出所需的吸附剂质量。考虑到装填损失，每次新装吸附剂时需要的吸附剂量为时需要的吸附剂量为(1.051.2)M。计算压力损失。计算压力损失。二、气体吸附二、气体吸附544、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算固定床吸附器计算固定床吸附器计算 压力损失压力损失:LdPp32p)1(75.1Re)1(150吸附床层吸附床层孔隙率孔隙率气体绕吸附剂颗气体绕吸附剂颗粒流动的雷诺数粒流动的雷诺数吸附剂颗粒吸附剂颗粒的平均直径的平均直径ppRed 吸附剂用量吸附剂用量就全床对污染物作物料衡算，就全床对污染物作物料衡算，得得 GS(Y1Y2)LS(X1X2)考虑吸附器的上部，得考虑
35、吸附器的上部，得GS(YY2)LS(XX2)Y(LS/GS)X+Y2(LS/GS)X2 污染物在气相中的含量污染物在气相中的含量Y惰性气体的气相质量流量惰性气体的气相质量流量GS污染物在吸附相中的含量污染物在吸附相中的含量X净吸附剂的质量流量净吸附剂的质量流量LS 吸附操作线方程吸附操作线方程二、气体吸附二、气体吸附554、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算移动床吸附器计算移动床吸附器计算吸附速率方程吸附速率方程吸附器长度吸附器长度吸附传质单元高度和传质单元数的确定吸附传质单元高度和传质单元数的确定pySOGaKGH12*YYOGYYdYN采用固定床吸附器数据估算 LYYaKYGXLd)(
36、dd*pYSS12*pYS)(YYYYdYaKGL二、气体吸附二、气体吸附56 移动床吸附器的高移动床吸附器的高度度4、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算移动床吸附器计算移动床吸附器计算例例7-6：用连续移动床逆流等温吸附过程净化含：用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S的空气。吸附剂为分的空气。吸附剂为分子筛。空气中子筛。空气中H2S的浓度为的浓度为3（重量），气相流速为（重量），气相流速为6500kg/h，假定操，假定操作在作在293K和和1atm下进行，下进行，H2S的净化率要求为的净化率要求为95，试确定：，试确定：(1)分子分子筛的需要量（按最小需要量的筛的需要量（按最小需要量
37、的1.5倍计）；倍计）；(2)需要再生时，分子筛中需要再生时，分子筛中H2S的含量；的含量；(3)需要的传质单元数。需要的传质单元数。解：解：(1)吸附器进口气相组成：吸附器进口气相组成：H2S的流量的流量0.036500195kg/h 空气的流量空气的流量65001956305kg/h进口进口H2S 的浓度的浓度:Y1=195/63050.03kg H2S/kg空气空气出口气相组成：出口气相组成：H2S0.05(195)9.75 kg/h空气空气6305 kg/h出口出口H2S 的浓度的浓度:Y2=9.75/63050.015kg H2S/kg空气空气二、气体吸附二、气体吸附574、吸附工艺
38、与设备计算、吸附工艺与设备计算移动床吸附器计算移动床吸附器计算(2)确定最小吸附剂用量确定最小吸附剂用量实验得到的平衡关系如右图实验得到的平衡关系如右图假定假定X20，从图得，从图得(X1)最大最大0.1147所以实际需要的分子筛所以实际需要的分子筛 0.37263052345.5kg/h284.00000.01147.000155.003.0)/(最小SSGL372.0284.05.1)/(5.1)/(最小实际SSSSGLGL079.05.234575.9195)(1实际X二、气体吸附二、气体吸附584、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算移动床吸附器计算移动床吸附器计算(3)图解积分法计算图解积分法计算NOGNOG3.127 Y Y*0.00155 0.00 6450.00500 0.00 2000.010 0.0001 1010.015 0.0005 690.020 0.0018 550.025 0.0043 48.30.030 0.0078 45.012*YYOGYYdYN*1YY 二、气体吸附二、气体吸附594、吸附工艺与设备计算、吸附工艺与设备计算移动床吸附器计算移动床吸附器计算移动床吸附与固定床吸附的区别移动床吸附与固定床吸附的区别二、气体吸附二、气体吸附60
