1、第九章 吸收法净化气态污染物9.1 浓度为 0.03（摩尔分数）的稀氨水，在 30时氨的平衡分压为3.924 kPa，氨水上方的总压为 101.3kPa，其相平衡关系服从亨利定律。稀氨水密度近似取 1000kg/m3，试计算亨利系数 E、溶解度系数 H 及相平衡常数。解：由 x=p*/E 得享利系数：E=p */x=3.942103/0.03=1.314105pa溶解度系数：H= EMs= 51034.18=0.423mol/Pam3因为 y*=P*/P=3.942/101.3=0.039又由 y*=mx 得相平衡常数：m=y */x=0.039/0.03=1.39.2 试计算 10及 101
2、.3kPa 压力下，与空气接触的水中氧的最大浓度（分别以摩尔分数和 g/m3 表示） 。解：查表 9-2 得 E=5.56106kPa，摩尔分数可从式 P=Ex 求得，即 x=P/E=1.013105/5.56109=0.1810-4=1.810-5由附录表 7 和元素表查得 10下水的密度 ，O 2 的分31/7.9mkg子量 M =32，依式 9.9 即可求得：2oC= )1(2xsoL= )108.(08.3.7955=1.010-3mol/m39.3 某吸收塔填料层高度为 2.7m，在 101.3kPa 压力下，用清水逆流吸收混和气中的氨，混和气入塔流率 0.03kmol/(m3s)，
3、含氨 2%（体积） ，清水的喷淋密度为 0.018kmol(m2s)，操作条件下亨利系数 E 为 60kPa，体积传质系数为 kya=0.1kmol/(m3s)，试求排出气体中氨的浓度。解：因为 NH3 易溶于水，所以属于气相控制。可依式 9.75Z= 计算21lnAGPpak又 PA1=0.02101.3103=2.026103PaKGa=kya/p将题中所给数值代入式 9.75，有2.7 23106.ln/03.AyPak P A2=0.25Pay2=PA2/P=2.5010-4/101.3=2.4710-4%9.4 在温度 20，压力 1.013105Pa 条件下，填料塔中用水洗涤含有8
4、%SO2 的低浓度烟气。要求净化后塔顶排气中 SO2 浓度降至 1%，每小时净化烟气量为 300m3。试计算逆流吸收过程所需最小液流量。解：在 20，1.0110 5Pa 条件下查表 92 得 E=0.355104kPa。m= PE= 5710.3=35.1由于低浓度气体吸收，且溶液为稀溶液，其气液关系服从亨利定律从而最小气液比为：21minxyGL301.5%8in=9213.25m3/h9.5 试计算用 H2SO4 溶液从气相混和物中回收氨的逆流吸收塔的填料层高度。已知：气体混和物中 NH3 的分压进口处为 5103Pa，出口处为103pa。吸收剂中 H2SO4 浓度；加入时为 0.6km
5、ol/m3，排出时为0.5kmol/m3。K G=3.510-6kmol/(m2hPa)，K L=0.05m/s，H=7.5 10-4kmol/(m3Pa)，气体流量 G=Gs=45kmol/h，总压为 105Pa。解：NH 3 与 H2SO4 反应方程式为：NH4OH+ H2SO4 =1OHSN242)(又已知 PA1=5103Pa PA2=103Pa CB1=0.5kmol/m3 CB2=0.6kmol/m3G=45kmol/m3 P=105Pa r=1/2代入式 9.27 有 NA=（G/P） （P A1-PA2）=（L/rP 1） （C B2-CB1）NA=（45/10 5） （510
6、 3-103）=（2L/P 1） （0.6-0.5）得 L/P1=9计算临界浓度（C B） C：S=P1H/P=P1=0.013P1L/SG=9/（0.01345 ）=15.4kL/（1+k G）=0.05/（3.510 -6/7.510-4）=11r=PS/(r L)PA1/L=5103/0.026105=1.92代入式 9.77a:（G B） c= )/()1/(1SGLkPCSLAm= 4.5920.1=0.364kmol/m3(C B)CCB1 由式 9.75 计算塔高Z= 21lnAGaPK= 305l.4=2.07m9.6 试设计蒸发时为 15t/h 的燃煤锅炉烟气的除尘脱硫装置。
7、要求排放烟气达到国家排放标准（一类区） 。锅炉热效率 70%，空气过剩系数1.2，烟尘排放因子为 0.35。煤质组成：C=65.7%；S=1.7%；H=3.2%；水分=9.0 ；O=2.3%（含 N 量不计） ，灰分 18.1%。解：锅炉燃煤量、烟气排放量及组成（1）锅炉燃煤量已知煤的低位发热量为 20939kJ/kg，水的蒸发热为 2570.8kJ/kg，则蒸发量为 15t/h 的锅炉所需热量 2570.815103=38.6106kJ/h，需煤量为 38.6106/(2093970%)=2.6t/h。（2）烟气排放量及组成（以燃烧 1kg 煤为基础） 。各组分 C S H O 水分 灰分重
8、量/g 657 17 32 23 90 181摩尔数/mol 54.75 0.53 16(分子)0.72（分子）5需氧/mol 54.75 0.53 8 -0.72理论需氧量：54.75+0.53+8-0.72=62.56mol/kg（煤）理论空气量：62.56(3.76+1)=297.79=297.7922.410-3=6.67m3/kg（煤） （标态） 。理论空气量下烟气组成（单位：mol）CO2：54.75 SO2:0.53 H2O:16+5 N2:62.563.76理论烟气量：54.75+0.53+16+5+62.563.76=6.98m3/kg实际烟气量（标态）：6.98+6.67(
9、1.2-1)=8.31m3/kg2.6t/h 煤的烟气量（标态）：2.610 38.31=21.61103m3/h烟气组成（标态）： 1.8/0645.2SOC=4082mg/m3C 烟尘 = 31.8.0.=3971.1mg/m3（2）确定烟气除尘脱硫工艺并进行物料衡算本题拟采用现有除尘设施、后加脱硫装置的工艺，其流程为：锅炉烟气除尘设施脱硫措施烟囱。物料衡算：GB1327191 中规定一类区：烟尘100mg/m 3，SO 21200mg/m 3,据此得：粉尘入口 除尘系统 出 口3971mg/m3 97.5% 100mg/m3除尘量：（3971-100）2.16110 410-6=83.7
10、kg/h入口 SO2浓度 脱硫系统 出口 SO2浓度 4082mg/m3(标态) 70.6% 1200mg/m3（标态）脱硫量（以 SO2计）：（4082-1200）2.16110 410-6=62.3kg/h计算结果示于下图：锅炉烟气 烟气排放CSO =4082mol/m3 除尘系统 脱硫系统 2CSO=1200mg/m3CTSP=3971.1mol/m3 CTSP=100mg/m3全系统回收：SO 2 62.3kg/h，烟尘 83.7kg/h,Q=21610m3/h3、除尘器、脱硫装置的选择设计（1）除尘器选用立式麻石旋风水膜除尘器，水膜除尘器内烟气上升速度 3.55m/s 之间为宜。D1
11、= 36054Q= 36014.5.29=1.46m选用 MCLS1.6 型麻石膜除尘器，其烟气进口尺寸bh=4201200mm2，总高 H 为 11500mm，内径 1600mm。此时烟气进口速度为hQ= 3602.14075=16.5m/s（2）脱硫装置选用内装 80mm 陶瓷拉西环（整砌） ，吸收液为石灰石浆液，逆流接触。CG1= =0.064mol/m3310648CG2= 33/9.2molLsminCB2=21610(0.064-0.019)=972.5mol/hCaCO3的理论需要量：972.5M =97.3kg/h3Cao实际用量取 2 倍的理论用量为：297.2=194.4k
12、g/h，为减少结垢，可在循环槽内加入已二酸，其加入量为 2kg/t（石灰石） 。YG1= 3104.26.=0.14%PG1=0.14%1.013105=141.8PaYG2=0.01922.410-3=0.04%PG2=0.0451.013105=40.5Pa计算塔径 D：吸收塔内温度 30oC，则：Q= 273016=23984.7m3/hD= 605.1498=1.84m取 D=1.8m填料塔的横截面积： 42D= 5.2813=2.5m2任一横截面积上气体质量流率：G= 5.10463=385.9kmol/(m2h)填料层高度 HH= 21lnAGPapK= )5.40ln8.1(l03.105.1895=4.38m经圆整，填料层高度取 4400mm。
