
第十、十一章净化气态污染物.doc
10页第十章 吸附法净化气态污染物10.1 常压和30℃下,用活性炭吸附回收某厂废气中的丙酮蒸气,废气中丙酮含量为11.6%(体积计),若其吸附等温线符合朗格缪尔方程(A=0.80,B=0.25×10-3)试求:(1)活性炭的饱和吸附量;(2)若废气量为1000m3/h(操作状态),要吸附其中丙酮的99%需要多少kg活性炭?(3)用饱和蒸气脱附,直至离开的气流中丙酮含量降至0.16%(体积计),丙酮的回收率是多少? 解:①由题意,其朗格缪尔方程式为: = 则活性炭的饱和吸附量为0.8g丙酮/g活性炭 ②需要吸附的丙酮量为 =4.62×58 =268kg/h 活性炭需要量为: ③丙酮入气含量为11.6%,出口含量为1.6%, 则其回收率为 =98.6%10.2 在308K等温条件下,总压Po=1.013×105Pa,用活性炭吸附含有丙酮蒸气(空气中)的吸附平衡实验数据如下:对比压力P/Po0.0150.040.050.100.200.300.400.600.85吸附容量[g(丙酮)/g(炭)]0.2350.410.470.570.670.710.740.770.80 试绘出等温吸附线,并判断等温吸附类型。
可用那种理论解释?并求出描述该吸附过程数学方程中的A、B值 解:平衡实验数据如下:P/103Pa 1.52 4.05 5.07 10.13 20.26 30.39 40.52 60.78 86.11 XT 0.235 0.41 0.47 0.57 0.67 0.71 0.74 0.77 0.80 依题所给平衡数据,绘出等温吸附线 10.2 图由图形可知符合朗氏等温线,即可用朗氏方程式描述 任取曲线上两点q(4.05×103、0.41)和s(40.52×103、0.74)求朗氏等温吸附方程式XT=中的A、B值将朗氏方程变换成下列形式,并代入两点数值 A=XT+(XT/P)(1/B) A=0.41+(0.41/4.05×103)(1/B) ① A=0.74+(0.74/40.52×103)(1/B) ② 解上述方程得:A=0.81 B=0.25×10-310.3 下表是lg活性炭在0℃及不同分压下吸附氮气毫升数(标准状态)。
试按表中数据作出朗格谬尔等温吸附线,并确定活性炭吸附剂单分子层铺盖满时,所吸附氮气的体积VM及吸附系数B P/Pa 523.96 1730.52 3058.41 4534.28 7496.70 V/ml 0.987 3.043 5.082 7.047 10.31 解:朗氏等温吸附方程为: = 计算式中及P的值列入下表: P/V 530.86 568.69 601.81 643.43 727.13 P 523.96 1730.52 3058.41 4534.28 7496.70 根据以上实验数据作图得: 斜率1/Vm=0.025 截矩 1/Bvm=522.5 求得B=20900 Vm=40.09ml10.4 某CCL4车间产生CCL4蒸汽,车间内CCL4敞露面积5m2,车间内风速0.7m/s,试求室温下CCL4蒸汽的产生量 解:G=(5.38+4.1u) (已知F=5m2 M=154 u=0.7m/s 且查表10—4得 A=33914 B=8.004) 解:根据log =- =- =2.06 则: CCL4蒸汽产生量:G=(5.38+4.1×0.7)×114.8×5× =59.77kg/h10.5 用活性氧化铝作吸附剂的固定床吸附器,床层直径1.1m,处理气量为0.245m3/s,吸附剂为柱形,直径dp3mm,柱高4.2m,填充空隙率ε为0.55,气体吸附温度为20℃,试计算气体通过吸附床压降为多少? 解:查得20℃,101.325kPa下空气密度1.2kg/m3,动力粘度为1.8×10-5Pd·S,此时气速 u==0.258m/s代入式(10.30) =220.24 ∴△P=220.24×4.2=924.99Pa10.6 已知某一固体吸附剂在吸附剂试料量0.7233g,试验温度313K下,吸附N2时得到的BET方程式为: = 试求该吸附剂的比表面积。
解:由BET方程得出Vm=0.722 又已知σ=13.8×10-10 No =6.023×1023 吸附剂比表面积Sb= = =3.7×1010m2/g10.7 有一处理油漆溶剂的活性炭吸附罐,装填厚度为0.8m,活性炭对溶剂的净活性为13%,填充密度为436kg/m3,吸附罐的死层为0.16m,气体流速为0.2m/s;气体含溶剂浓度为700mg/m3,试问该吸附器的保护作用时间为多长? 解:设1m3气体质量为wkg Yo= Gs=0.2W 则YoGs=0.2×700×10-6 吸附床的穿透时间: = =4.05×105×0.8 =3.23×105s τo=KZo=4.05×105×0.16=0.65×105s τ=τb-τo=(3.23-0.65) ×105 =2.58×105s =71.7h10.8 常压和25℃下某车间每小时排放104m3的废气中含有0.2632%(体积计)的H2S,拟用分子筛脱除99%的H2S分子,分子筛的堆积密度为730kg/m3,吸附塔操作周期为:吸附5h,脱附再生2h,冷却1h,试确定饱和吸附量为30%(重量)时分子筛用量和吸附塔的尺寸。
解:1.013×105Pa和273k时,废气中H2S的摩尔数为 =1.076×103mol/h 废气中H2S的质量为1.076×103×34=36.6kg/h ①分子筛需用量 ② 吸附周期为8h,所以吸附塔为分子筛的装 量为122×8=976kg 吸附塔的体积为 第十一章 气态污染物的催化净化11.1 用氨催化还原法治理硝酸车间排放含有NOx的尾气尾气排放量为13000m3/h(标态),尾气中含有NOx为0.28%、N2为95%、H2O为1.6%,使用的催化剂为ф5mm球形粒子,反应器入口温度为493K,空速为18000h-1,反应温度为533K,空气速度为1.52m/s求: (1)催化固定床中气固相的接触时间; (2)催化剂床层体积; (3)催化床床层层高; (4)催化剂床层的阻力 [提示:在尾气中N2的含量很高,在计算时可取用N2的物理参数直接计算在533K时μN2=2.78×10-5Pa·s,ρN2=1.25kg/m3,ε=0.92] 解:①接触时间tno= = =5.6×10-5h ②床层体积VR= = =0.72m3 ③床层高度:由式f= = =2.38m2 即,得πD2=9.50m2 代入下式L= = =3.79m ④床层阻力雷诺准数 Rem= = =4272 摩擦阻力系数: =1.79 计算压降 = =402.75Pa11.2 为减少SO2排放,拟用一催化剂将SO2转化为SO3。
已知:进入催化器的总气量为7320kg/d,SO2的质量流速为230kg/d,进气温度为250℃假如反应是绝热反应,并要求不大于SO2的允许排放量56.75kg/d,试计算气流出口温度为多少SO2氧化成SO3的反应热Q是171667J/mol,废气热容是3.475J/(gK) 解:因为反应为绝热反应所以qB=0 反应后混合气体质量:反应式为SO2+1/202=SO3 反应的SO2量:230-56.75=173.25kg/d 所以产生的SO3量:173.25×80/64=216.56kg/d 则反应后混合气体流量:7320-230+56.7+216.56=7363.31kg/d 代入式11.29NrCpmdT=NToYAOdXA(-△HR) 7363.31×3.475dT=7320×320/7320dXA(-171667/64) 25587.5dT=616928.28dXA 且XAf=(230-56.75)/230=75.33% 代入上式并两边积分得: (T出-250)25587.51=616928.28×75.33% 得T出=268.16℃11.3 将处理量为25mol/min的某一种污染物送入催化反应器,要求达到74%的转化率。
假定采用长6.lm,直径为3.8cm管式反应管,试求所需催化剂量及反应管数设反应速度为RA=-0.15(1-XA),单位:kmol/(催化剂min),催化剂的填充密度为580kg/m3 解:由式11.28 = 得 催化剂质量W= =580×25×10-3 =130kg/min 催化剂体积用量:由W=ρsVR得 VR=W/ρs=130/580=0.224m3/min 单管体积:V3.14/4×(3.8×10-2)2×6.1 =6.9×10。












