第章气态污染物控制技术2(ppt版).pptx

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1、第七章第七章 气态气态(qti)污染物控制技术根底污染物控制技术根底(2)l气体吸附气体吸附吸附过程吸附剂吸附机理吸附工艺(gngy)与设备计算第一页，共五十五页。第三节第三节 气体气体(qt)吸附吸附3.1吸附过程吸附过程吸附过程吸附过程用多孔性固体物质处理流体混合物，使流体混合物中所含的一种或几种用多孔性固体物质处理流体混合物，使流体混合物中所含的一种或几种组分浓集在固体物质外表组分浓集在固体物质外表(wibio)，从而使它与其它组分分开的过程称为，从而使它与其它组分分开的过程称为吸附。吸附。吸附质吸附质在吸附过程中，被吸附到固体外表的物质称为吸附质在吸附过程中，被吸附到固体外表的物质称为

2、吸附质吸附剂吸附剂吸附质附着于其上的固体物质称为吸附剂。吸附质附着于其上的固体物质称为吸附剂。优点：效率高、可回收、设备简单优点：效率高、可回收、设备简单由于吸附剂往往具有高的选择性和高的别离效果，所以吸附法净化气态污染物的由于吸附剂往往具有高的选择性和高的别离效果，所以吸附法净化气态污染物的最大特点是净化效率高。最大特点是净化效率高。缺点：吸附容量小、设备体积大缺点：吸附容量小、设备体积大第二页，共五十五页。吸附过程吸附过程(guchng)微观示意图微观示意图第三页，共五十五页。3.2 物理物理(wl)吸附与化学吸附吸附与化学吸附吸附作用只发生在物质的外表上，这是由于固体外表存在吸附作用只发

3、生在物质的外表上，这是由于固体外表存在(cnzi)着剩余的着剩余的吸引力而引起的。根据吸附剂和吸附质之间发生吸附作用的力的性质，通吸引力而引起的。根据吸附剂和吸附质之间发生吸附作用的力的性质，通常将吸附分为物理吸附和化学吸附。常将吸附分为物理吸附和化学吸附。物理吸附物理吸附物理吸附亦称范德华吸附，它是由于吸附剂与吸附质分子之间的静电物理吸附亦称范德华吸附，它是由于吸附剂与吸附质分子之间的静电力或范德华引力而引起的。例如：力或范德华引力而引起的。例如：P262物理吸附具有如下四大特点：物理吸附具有如下四大特点：物理吸附通常是放热过程，但放热不大物理吸附通常是放热过程，但放热不大(大约为大约为20

4、KJmol左右左右)，且是，且是可逆过程，因此，吸附速率受温度的影响很大，随温度的升高而显著可逆过程，因此，吸附速率受温度的影响很大，随温度的升高而显著变慢；变慢；只取决于气体的物理性质和吸附剂的特点，选择性不强；只取决于气体的物理性质和吸附剂的特点，选择性不强；物理吸附的吸附速率很快，有时即使在低温度条件，吸附速率也相当快；物理吸附的吸附速率很快，有时即使在低温度条件，吸附速率也相当快；低压下物理吸附的吸附层一般是单分子层，随着吸附质的气压增大，低压下物理吸附的吸附层一般是单分子层，随着吸附质的气压增大，吸附层可变为多分子层。吸附层可变为多分子层。第四页，共五十五页。物理物理(wl)吸附与化

5、学吸附续吸附与化学吸附续l化学吸附化学吸附l化学吸附又称活性吸附，它是由于吸附剂外表与吸附质的分子之间的化学反响力化学吸附又称活性吸附，它是由于吸附剂外表与吸附质的分子之间的化学反响力而引起的。化学吸附涉及到吸附剂分子与吸附质分子的化学键的破坏和重新结合，而引起的。化学吸附涉及到吸附剂分子与吸附质分子的化学键的破坏和重新结合，因此化学吸附过程的吸附热比物理吸附过程大，其数量相当于化学反响热。因此化学吸附过程的吸附热比物理吸附过程大，其数量相当于化学反响热。l化学吸附具有如下特点：化学吸附具有如下特点：l化学吸附有很强的选择性，仅能吸附参与化学反响的某些气体；化学吸附有很强的选择性，仅能吸附参与

6、化学反响的某些气体；l化学吸附速率受温度的影响很大，随温度的升高而显著变快；化学吸附速率受温度的影响很大，随温度的升高而显著变快；l化学吸附的吸附热比物理吸附大，与化学反响热接近化学吸附的吸附热比物理吸附大，与化学反响热接近(jijn)；l化学吸附是单分子层或单原子层吸附；化学吸附是单分子层或单原子层吸附；l化学吸附一般是不可逆的，比较稳定，被吸附的气体不易脱附。化学吸附一般是不可逆的，比较稳定，被吸附的气体不易脱附。第五页，共五十五页。物理物理(wl)吸附和化学吸附续吸附和化学吸附续物理吸附化学吸附1.吸附力范德华力；2.不发生化学反应；3.过程快，瞬间达到平衡；4.放热反应；5.吸附可逆；

7、1.吸附力化学键力；2.发生化学反应；3.过程慢；4.升高温度有助于提高速率；5.吸附不可逆；第六页，共五十五页。物理吸附物理吸附(xf)和化学吸附和化学吸附(xf)续续同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附(xf)假设温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生化学吸附假设温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生化学吸附第七页，共五十五页。3.3 吸附剂吸附剂l工业吸附剂需具备的特性工业吸附剂需具备的特性l内外表积大内外表积大l具有选择性吸附作用具有选择性吸附作用(zuyng)l高机械强度、化学和热稳定性高机械强度、化学和热稳定性l吸附容量大吸附容量大l

8、来源广泛，造价低廉来源广泛，造价低廉l良好的再生性能良好的再生性能第八页，共五十五页。常用常用(chn yn)吸附剂特性吸附剂特性吸附剂类型吸附剂类型活性炭活性炭活性氧化活性氧化铝铝硅胶硅胶沸石分子筛沸石分子筛4A5A13x堆堆积积密密度度 /kg/kgm m-3-32006007501000800800800800热热容容/kJ(kgK)-1-10.8361.2540.8361.0450.920.7940.794操操作作温温度度上上限限/K423773673873873873平均孔径平均孔径/15251848224513再再生生温温度度 /K3734134735233934234735734

9、73573473573比比表表面面积积 /g-16001600210360600第九页，共五十五页。常用常用(chn yn)吸附剂特性吸附剂特性l分子筛特性分子筛特性(txng)第十页，共五十五页。3.4 吸附吸附(xf)催化和吸附催化和吸附(xf)浸渍浸渍l吸附催化吸附催化l在吸附过程中，吸附剂可同时将污染气体中的两种以上在吸附过程中，吸附剂可同时将污染气体中的两种以上的物质浓集在外表上，使吸附质分子的化学键松驰，更易的物质浓集在外表上，使吸附质分子的化学键松驰，更易于发生化学反响。于发生化学反响。l例如，活性炭吸附剂能将烟气中的二氧化硫和氧同时吸附，例如，活性炭吸附剂能将烟气中的二氧化硫和

10、氧同时吸附，使之发生氧化反响生成三氧化硫，在有水蒸气存在使之发生氧化反响生成三氧化硫，在有水蒸气存在(cnzi)的的情况下生成硫酸。用水从活性炭外表上洗去三氧化硫和硫情况下生成硫酸。用水从活性炭外表上洗去三氧化硫和硫酸，便可到达去除烟气中二氧化硫的目的。酸，便可到达去除烟气中二氧化硫的目的。l同样，活性炭也可用来将废气中的同样，活性炭也可用来将废气中的CO变为变为CO2，NO变变为为NO2而再设法除去。在这种情况下，吸附剂起到了催而再设法除去。在这种情况下，吸附剂起到了催化剂的作用，这种过程称为吸附催化。化剂的作用，这种过程称为吸附催化。第十一页，共五十五页。吸附吸附(xf)催化和吸附催化和吸

11、附(xf)浸渍续浸渍续l吸附吸附(xf)浸渍浸渍l如果吸附剂预先吸附了一种物质，然后再去吸附某种有害气体，两者在吸附如果吸附剂预先吸附了一种物质，然后再去吸附某种有害气体，两者在吸附剂外表上发生化学反响，这种处理过程称为吸附浸渍。剂外表上发生化学反响，这种处理过程称为吸附浸渍。l例如，用吸附了氯的活性炭去净化含汞废气，使汞和氯在吸附剂外表上生成例如，用吸附了氯的活性炭去净化含汞废气，使汞和氯在吸附剂外表上生成氯化汞，从而使废气得到净化。氯化汞，从而使废气得到净化。l又如，用吸附了溴的活性炭可吸附空气中的乙烯，使乙烯与溴生成又如，用吸附了溴的活性炭可吸附空气中的乙烯，使乙烯与溴生成1.2双溴乙双

12、溴乙烷，从而使空气得到净化。再如，以烷，从而使空气得到净化。再如，以Zn、Fe和和Cu的氧化物载于活性炭上，的氧化物载于活性炭上，可净化一般用吸附法难于脱净的含硫有机物废气。吸附浸渍的优点在于吸附可净化一般用吸附法难于脱净的含硫有机物废气。吸附浸渍的优点在于吸附剂外表发生物理吸附的同时，还发生了污染物参加的化学反响或催化反响，剂外表发生物理吸附的同时，还发生了污染物参加的化学反响或催化反响，过程的净化效果与速率得以提高，且吸附容量增大了。因此吸附浸渍广泛用过程的净化效果与速率得以提高，且吸附容量增大了。因此吸附浸渍广泛用于废气处理。于废气处理。第十二页，共五十五页。3.5 气体气体(qt)吸附

13、的影响因素吸附的影响因素l操作条件操作条件低温有利于物理吸附；高温利于化学吸附增大(zn d)气相压力利于吸附l吸附剂性质吸附剂性质(xngzh)l比外表积孔隙率、孔径、粒度等比外表积孔隙率、孔径、粒度等第十三页，共五十五页。气体气体(qt)吸附的影响因素续吸附的影响因素续l典型吸附典型吸附(xf)质分子的横截面积质分子的横截面积第十四页，共五十五页。气体吸附的影响气体吸附的影响(yngxing)因素续因素续l吸附质性质、浓度吸附质性质、浓度l临界直径吸附质不易渗入的最大直径临界直径吸附质不易渗入的最大直径l吸附质的分子量、沸点、饱和吸附质的分子量、沸点、饱和(boh)性性l吸附剂活性吸附剂活

14、性l单位吸附剂吸附的吸附质的量单位吸附剂吸附的吸附质的量l静活性吸附到达饱和时的吸附量静活性吸附到达饱和时的吸附量l动活性未到达平衡时的吸附量动活性未到达平衡时的吸附量第十五页，共五十五页。常见分子常见分子(fnz)的临界直径的临界直径分子分子临界直径临界直径/分子分子临界直径临界直径/氦氦氢氢乙炔乙炔氧氧一氧化碳一氧化碳二氧化碳二氧化碳氮氮水水氨氨氩氩甲烷甲烷乙烯乙烯环氧乙烷环氧乙烷乙烷乙烷甲醇甲醇乙醇乙醇环丙烷环丙烷丙烷丙烷正丁烷正丁烷-正二十二烷正二十二烷2.02.42.42.82.82.83.03.153.83.844.04.254.24.24.44.44.754.894.9丙烯丙烯1

15、-丁烯丁烯2-反丁烯反丁烯1,3-丁二烯丁二烯二氟二氟-氯甲烷氯甲烷(CFC-22)-22)噻吩噻吩异丁烷异丁烷-异二十二烷异二十二烷二氟二氯甲烷二氟二氯甲烷(CFC-12)-12)环己烷环己烷甲苯甲苯对二甲苯对二甲苯苯苯四氯化碳四氯化碳氯仿氯仿新戊烷新戊烷间二甲苯间二甲苯邻二甲苯邻二甲苯三乙胺三乙胺5.05.15.15.25.35.35.585.936.16.76.76.86.96.96.97.17.48.4第十六页，共五十五页。3.6 吸附剂的再生吸附剂的再生(zishng)l吸附剂再生吸附剂再生(zishng)的方式的方式 溶剂萃取l活性炭吸附活性炭吸附(xf)SO2，可用水脱附，可用水

16、脱附 置换再生l脱附剂需要再脱附脱附剂需要再脱附 降压或真空解吸l吸附作用吸附作用，再生温度，再生温度 加热再生第十七页，共五十五页。吸附剂的再生吸附剂的再生(zishng)续续l对于纯物理吸附过程而言，吸附剂的再生较为简单，由于物理对于纯物理吸附过程而言，吸附剂的再生较为简单，由于物理吸附是可逆的，只需将吸附热重新转给吸附剂，就能去除吸附吸附是可逆的，只需将吸附热重新转给吸附剂，就能去除吸附质，这个过程称为解吸。质，这个过程称为解吸。l在很多情况下，吸附质分子与吸附剂外表之间不仅有物理力，在很多情况下，吸附质分子与吸附剂外表之间不仅有物理力，而且还有化学力，在这种情况下，提供给吸附质的解吸能

17、必须而且还有化学力，在这种情况下，提供给吸附质的解吸能必须包括吸附质的活化能，于是解吸可通过降低吸附质的分压力或包括吸附质的活化能，于是解吸可通过降低吸附质的分压力或升高温度来进行。升高温度来进行。l如果吸附质之间或者吸附质与吸附剂之间发生了化学反响，如果吸附质之间或者吸附质与吸附剂之间发生了化学反响，这时除了提供向吸附质解吸能之外，还必须对吸附剂提供这时除了提供向吸附质解吸能之外，还必须对吸附剂提供反响热，以去除有较强化学力结合的吸附质分子，这个过反响热，以去除有较强化学力结合的吸附质分子，这个过程叫做程叫做(jiozu)吸附的再活化。吸附的再活化。l再活化能包括解吸能和反响热，再生可用高温

18、、置换等方法进再活化能包括解吸能和反响热，再生可用高温、置换等方法进行。行。第十八页，共五十五页。吸附剂再生吸附剂再生(zishng)续续(a)吸附吸附(b)解吸解吸第十九页，共五十五页。3.7 吸附平衡吸附平衡l当吸附速度当吸附速度(sd)脱附速度脱附速度(sd)时，吸附平衡，此时吸附量到达时，吸附平衡，此时吸附量到达极限值极限值l极限吸附量受气体压力和温度的影响极限吸附量受气体压力和温度的影响l吸附等温线吸附等温线llNH3在活性炭上的吸附等温线在活性炭上的吸附等温线第二十页，共五十五页。吸附平衡关系吸附平衡关系(gun x)l在到达吸附平衡时，被吸附组分在固相中的平在到达吸附平衡时，被吸

19、附组分在固相中的平衡吸附量和它在与固相接触的气相中的浓度衡吸附量和它在与固相接触的气相中的浓度分压、吸附温度之间具有一定分压、吸附温度之间具有一定(ydng)的函数关的函数关系，这种函数关系就是所谓吸附平衡关系。系，这种函数关系就是所谓吸附平衡关系。l对于气体吸附，其平衡关系可表示为：对于气体吸附，其平衡关系可表示为：lXTfP,t式中，式中，P代表到达吸附平衡时代表到达吸附平衡时吸附质在气相中的分压浓度，吸附质在气相中的分压浓度，t为吸附温为吸附温度。度。第二十一页，共五十五页。l吸附平衡关系一般由实验测定吸附平衡关系一般由实验测定l为了实验方便，对于一定的吸附系统，常常固定三个变量中的一个

20、，为了实验方便，对于一定的吸附系统，常常固定三个变量中的一个，再测定其它两个变量之间的关系。再测定其它两个变量之间的关系。l固定吸附温度不变，即固定吸附温度不变，即t=常数，常数，XTfP，此为等温吸附方此为等温吸附方程式；程式；l固定吸附压力浓度不变，固定吸附压力浓度不变，P常数，常数，XTft,称为等称为等压吸附方程式；压吸附方程式；l固定吸附量不变，固定吸附量不变，XT常数，常数，Pt，称为等量吸附方程，称为等量吸附方程式。式。l根据上述实验结果而绘制的曲线根据上述实验结果而绘制的曲线(qxin)分别称为等温线、等压线分别称为等温线、等压线和等量线。和等量线。l其中以等温吸附的实验比较好

21、作，实验结果与实际吸附过程其中以等温吸附的实验比较好作，实验结果与实际吸附过程相似，所以吸附平衡关系式通常都是等温方程式或者等温线。相似，所以吸附平衡关系式通常都是等温方程式或者等温线。第二十二页，共五十五页。吸附吸附(xf)等温线等温线第二十三页，共五十五页。m单位吸附剂的吸附量单位吸附剂的吸附量P吸附质在气相中的平衡分压吸附质在气相中的平衡分压K,n经验常数经验常数,实验实验(shyn)确定确定吸附吸附(xf)方程式方程式l弗罗德里希弗罗德里希Freundlich方程方程(fngchng)I型等温线中压局部型等温线中压局部llgm对对lgP作图为直线作图为直线第二十四页，共五十五页。吸附吸

22、附(xf)方程式续方程式续l朗格朗格(ln)缪尔缪尔Langmuir方程方程I型等温线型等温线lP270例题例题73第二十五页，共五十五页。吸附吸附(xf)方程式续方程式续lBET方程方程(fngchng)I、II、III型等温线，多分子层吸附型等温线，多分子层吸附第二十六页，共五十五页。3.8 吸附吸附(xf)速率速率l吸附过程的几个吸附过程的几个(j)步骤步骤 吸附(xf)外扩散（气流主体 外表面）内扩散（外表面 内表面）物理吸附过程的三个步骤化学吸附过程的四个步骤 上述三个步骤 化学反响化学反响第二十七页，共五十五页。吸附速率的控制吸附速率的控制(kngzh)步骤步骤所有的吸附速率所有的

23、吸附速率(sl)公式，只是把吸附速率公式，只是把吸附速率(sl)用公式概括地表示出来而已，而在实际设计吸用公式概括地表示出来而已，而在实际设计吸附装置时，仍必须对吸附速率附装置时，仍必须对吸附速率(sl)进一步作出严进一步作出严密分析，研究吸附速率密分析，研究吸附速率(sl)的控制步骤。的控制步骤。对于物理吸附过程，通常可看作是由外扩散、内对于物理吸附过程，通常可看作是由外扩散、内扩散、吸附三个步骤组成的。对于在吸附剂外扩散、吸附三个步骤组成的。对于在吸附剂外表上有化学反响的化学吸附来说，在上述三个表上有化学反响的化学吸附来说，在上述三个步骤之后，还有化学反响一步。步骤之后，还有化学反响一步。

24、吸附速率将取决于上述三个或者四个步骤中最慢吸附速率将取决于上述三个或者四个步骤中最慢的一个步骤的速率。速率最慢的那个步骤就是的一个步骤的速率。速率最慢的那个步骤就是控制步骤。控制步骤。第二十八页，共五十五页。吸附速率的控制吸附速率的控制(kngzh)步骤续步骤续l对于物理吸附过程，吸附本身的速度是很快的，对于物理吸附过程，吸附本身的速度是很快的，吸附速率主要吸附速率主要(zhyo)由扩散速率决定。试验说明，由扩散速率决定。试验说明，在吸附剂内部的扩散阻力，一般可以不计，因在吸附剂内部的扩散阻力，一般可以不计，因此，外扩散是吸附过程的控制步骤。此，外扩散是吸附过程的控制步骤。l对于化学吸附过程，

25、其速率控制步骤可以是外对于化学吸附过程，其速率控制步骤可以是外表动力学控制，也可以是外扩散控制或内扩散表动力学控制，也可以是外扩散控制或内扩散控制，通常是内扩散控制。控制，通常是内扩散控制。第二十九页，共五十五页。吸附吸附(xf)速率续速率续l外扩散速率外扩散速率l内扩散内扩散(kusn)速率速率l总吸附速率方程总吸附速率方程第三十页，共五十五页。3.9 吸附吸附(xf)工艺工艺l固定床固定床固定床吸附器是使固定床吸附器是使吸附剂固定不动，吸附剂固定不动，气体流经吸附层。气体流经吸附层。这种装置是在瞬变这种装置是在瞬变状态下操作，不断状态下操作，不断趋向于平衡，一直趋向于平衡，一直到不能再进行

26、吸附到不能再进行吸附为止为止(wizh)。然后。然后停止工作，进行再停止工作，进行再生。生。l固定床吸附器应用广固定床吸附器应用广泛，是吸附法净化气泛，是吸附法净化气态污染物的最主要的态污染物的最主要的设备。设备。第三十一页，共五十五页。固定床吸附器设计固定床吸附器设计(shj)的根本要求的根本要求l具有足够的过气断面和停留时间，它们都是吸附器尺寸的函数；具有足够的过气断面和停留时间，它们都是吸附器尺寸的函数；l产生良好的气流分布，以便所有的过气断面都能得到充分产生良好的气流分布，以便所有的过气断面都能得到充分的利用；的利用；l预先除去预先除去(chq)入口气体中能污染吸附剂的杂质；入口气体中

27、能污染吸附剂的杂质；l采用其他较为经济有效的工艺，预先去除入口气体中的局采用其他较为经济有效的工艺，预先去除入口气体中的局部组分，以减轻吸附系统的负荷；部组分，以减轻吸附系统的负荷；l能够有效地控制和调节吸附操作温度；能够有效地控制和调节吸附操作温度；l易于更换吸附剂。易于更换吸附剂。第三十二页，共五十五页。吸附吸附(xf)工艺续工艺续l移动移动(ydng)床床第三十三页，共五十五页。吸附吸附(xf)工艺续工艺续l移动移动(ydng)床床第三十四页，共五十五页。吸附吸附(xf)工艺工艺l流化床流化床第三十五页，共五十五页。l流化床流化床吸附吸附(xf)工艺续工艺续第三十六页，共五十五页。吸附吸

28、附(xf)工艺流程工艺流程按照操作时吸附剂的运动状态，可将吸附器分为固定床、沸腾床和流动床。含有少量按照操作时吸附剂的运动状态，可将吸附器分为固定床、沸腾床和流动床。含有少量污染物的气流通过吸附层床时，其中污染物被吸附剂截留在床层内，净化后的气体排污染物的气流通过吸附层床时，其中污染物被吸附剂截留在床层内，净化后的气体排入大气。入大气。根据设备类型和操作方式的不同，吸附流程可分为：间歇式、半连续式、和根据设备类型和操作方式的不同，吸附流程可分为：间歇式、半连续式、和连续式流程。连续式流程。间歇式吸附流程间歇式吸附流程用于间断排出废气的场合。其特点是吸附剂到达饱和后，便从吸附装置中移走，不设用于

29、间断排出废气的场合。其特点是吸附剂到达饱和后，便从吸附装置中移走，不设再生装置，流程简单再生装置，流程简单(jindn)，设置方便。，设置方便。半连续式吸附流程半连续式吸附流程在空气污染控制中，最常用的流程。即用两个以上的固定床吸附器，气体连在空气污染控制中，最常用的流程。即用两个以上的固定床吸附器，气体连续通过床层，当一个到达饱和时，气体就切换到另一个吸附器间歇吸附，而续通过床层，当一个到达饱和时，气体就切换到另一个吸附器间歇吸附，而到达饱和的吸附床那么间歇再生。在这种流程中，气体是连续的，而每一个到达饱和的吸附床那么间歇再生。在这种流程中，气体是连续的，而每一个吸附器是间断运行的。吸附器是

30、间断运行的。连续式吸附流程连续式吸附流程在连续式吸附流程中，气流和吸附剂都处于连续运转状态。可用回转式在连续式吸附流程中，气流和吸附剂都处于连续运转状态。可用回转式吸附床或者流化床来实现。吸附床或者流化床来实现。第三十七页，共五十五页。3.10 吸附负荷吸附负荷(fh)曲线与穿透曲线曲线与穿透曲线第三十八页，共五十五页。吸附负荷吸附负荷(fh)曲线曲线p定义定义含有一定浓度的污染气流，连续含有一定浓度的污染气流，连续(linx)通过固定床吸附器，沿吸附通过固定床吸附器，沿吸附床层不同长度处气流中污染物的浓度变化曲线，或者吸附剂中所床层不同长度处气流中污染物的浓度变化曲线，或者吸附剂中所吸附的吸

31、附质，沿吸附床层不同长度处在吸附剂中的浓度变化曲吸附的吸附质，沿吸附床层不同长度处在吸附剂中的浓度变化曲线叫做吸附负荷曲线。如图线叫做吸附负荷曲线。如图723p坐标轴与其它名词解释坐标轴与其它名词解释横坐标为吸附剂床层长度横坐标为吸附剂床层长度纵坐标为吸附质气相浓度或者吸附剂的固相浓度。纵坐标为吸附质气相浓度或者吸附剂的固相浓度。第三十九页，共五十五页。穿透穿透(chun tu)曲线曲线p定义定义吸附床层中流出气体中的污染物气相浓度随时间的变化曲吸附床层中流出气体中的污染物气相浓度随时间的变化曲线称为穿透曲线。线称为穿透曲线。p与负荷与负荷(fh)曲线的区别和联系曲线的区别和联系负荷曲线可以直

32、观地看出床层内吸附的操作情况，但测定困难。负荷曲线可以直观地看出床层内吸附的操作情况，但测定困难。穿透曲线反映床层内部的吸附情况，且测定容易。穿透曲线反映床层内部的吸附情况，且测定容易。p坐标轴坐标轴横坐标为时间，或者排出气体的总量横坐标为时间，或者排出气体的总量纵坐标为吸附床层中流出气体中的污染物气相浓度。纵坐标为吸附床层中流出气体中的污染物气相浓度。第四十页，共五十五页。穿透穿透(chun tu)曲线续曲线续p穿透曲线的作用穿透曲线的作用p穿透曲线能反映吸附器床层内部的吸附情况，可以比穿透曲线能反映吸附器床层内部的吸附情况，可以比较准确地求出穿透点，从而可以更好地发挥较准确地求出穿透点，从

33、而可以更好地发挥(fhu)吸附器吸附器的吸附能力。的吸附能力。p穿透曲线斜率的物理意义穿透曲线斜率的物理意义p穿透曲线斜率的大小可以反映吸附过程速度的快慢，曲线越穿透曲线斜率的大小可以反映吸附过程速度的快慢，曲线越陡，斜率越大，吸附过程速度较快。陡，斜率越大，吸附过程速度较快。第四十一页，共五十五页。穿透穿透(chun tu)曲线的影响因素曲线的影响因素 影响影响(yngxing)穿透曲线的因素主要有如下几个方面：穿透曲线的因素主要有如下几个方面：l被吸附的气体中吸附质的浓度被吸附的气体中吸附质的浓度进入吸附器的气体中，吸附质浓度越高，穿透曲线越凸，斜率越大。进入吸附器的气体中，吸附质浓度越高

34、，穿透曲线越凸，斜率越大。l吸附剂颗粒的大小吸附剂颗粒的大小如果吸附剂均为球形颗粒，而其它条件都相同时，颗粒越小，穿透曲线的斜率越大。如果吸附剂均为球形颗粒，而其它条件都相同时，颗粒越小，穿透曲线的斜率越大。l吸附剂的种类吸附剂的种类同一吸附质，采用不同的吸附剂，穿透曲线的形状和斜率不一样。同一吸附质，采用不同的吸附剂，穿透曲线的形状和斜率不一样。13X分子筛比分子筛比5A分子分子筛的效果要好。筛的效果要好。l吸附剂使用的时间吸附剂使用的时间对于用一定的吸附剂吸附一定的吸附质来说，穿透曲线的斜率，随着吸附剂的对于用一定的吸附剂吸附一定的吸附质来说，穿透曲线的斜率，随着吸附剂的使用周期增长而逐渐

35、减小，而且吸附剂的吸附性能变坏。使用周期增长而逐渐减小，而且吸附剂的吸附性能变坏。l气体通过吸附器床层的流速、吸附剂床层的厚度、温度等对穿透曲线的形气体通过吸附器床层的流速、吸附剂床层的厚度、温度等对穿透曲线的形状均有影响。状均有影响。l保护作用时间保护作用时间开始进气到出现穿透点的这段时间开始进气到出现穿透点的这段时间又称穿透时间。又称穿透时间。第四十二页，共五十五页。3.11 固定床吸附固定床吸附(xf)计算计算l保护作用保护作用(zuyng)时间时间P279280L实际曲线与理论曲线的比较1理论线 2实际曲线第四十三页，共五十五页。固定床吸附固定床吸附(xf)计算续计算续l同样条件同样条

36、件(tiojin)下下l定义动力特性定义动力特性第四十四页，共五十五页。固定床吸附固定床吸附(xf)计算续计算续l吸附吸附(xf)床长度床长度假定条件l等温吸附等温吸附l低浓度污染物的吸附低浓度污染物的吸附l吸附等温线为第三种类型吸附等温线为第三种类型l吸附区长度为常数吸附区长度为常数l吸附床的长度大于吸附区长度吸附床的长度大于吸附区长度P281例题例题74第四十五页，共五十五页。固定床吸附固定床吸附(xf)计算续计算续l吸附吸附(xf)床长度床长度L L0 0吸附区长度吸附区长度吸附区长度吸附区长度WWA A穿透穿透穿透穿透(chuntu)(chuntu)至耗竭的惰性气体通过量至耗竭的惰性气

37、体通过量至耗竭的惰性气体通过量至耗竭的惰性气体通过量WWE E耗竭时的通过量耗竭时的通过量耗竭时的通过量耗竭时的通过量1-1-f f吸附区内的饱和度吸附区内的饱和度吸附区内的饱和度吸附区内的饱和度第四十六页，共五十五页。3.12 吸附器的压力吸附器的压力(yl)损失损失1图解图解(tji)计算计算第四十七页，共五十五页。3.13 固定床吸附器设计计算固定床吸附器设计计算(j sun)程序程序l确定空塔气速和停留时间确定空塔气速和停留时间l空塔气速：空塔气速：0.21m/s；停留时间停留时间:0.20.5sl确定床层厚度、通流断面面积确定床层厚度、通流断面面积l床层厚度：床层厚度：0.51.0m

38、；通流断面面积：由空塔气速和气体；通流断面面积：由空塔气速和气体(qt)处理量确处理量确定定l固定床吸附器本体设计固定床吸附器本体设计l选择吸附器的结构类型：选择吸附器的结构类型：场地因素场地因素l固定床吸附器的结构类型固定床吸附器的结构类型l立式吸附器立式吸附器主要优点是不易引起沟流和气流短路现象，此外主要优点是不易引起沟流和气流短路现象，此外占地面积较小。但由于吸附剂床层厚度较大，所以气流阻力较大、占地面积较小。但由于吸附剂床层厚度较大，所以气流阻力较大、能量消耗较大。能量消耗较大。l卧式吸附器卧式吸附器主要优点是较大幅度地缩短了吸附剂床层的厚度，可主要优点是较大幅度地缩短了吸附剂床层的厚

39、度，可减少气流阻力，从而可降低吸附器的动力消耗。主要缺点是操作过程中减少气流阻力，从而可降低吸附器的动力消耗。主要缺点是操作过程中在吸附床外表容易产生气流分布不均，引起沟流和短路，从而使吸附效在吸附床外表容易产生气流分布不均，引起沟流和短路，从而使吸附效率下降。率下降。第四十八页，共五十五页。固定床吸附器设计固定床吸附器设计(shj)计算程序续计算程序续l确定吸附床层厚度确定吸附床层厚度l由空塔气速、接触时间确定由空塔气速、接触时间确定l活性炭充填数量计算活性炭充填数量计算l主要依据是吸附周期、活性炭的吸附容量、气体处理流量、气相中有机主要依据是吸附周期、活性炭的吸附容量、气体处理流量、气相中

40、有机蒸气蒸气(zhnq)的浓度、工厂劳动组织制度等。的浓度、工厂劳动组织制度等。l确定吸附器的外形尺寸确定吸附器的外形尺寸直径、长度或高度等直径、长度或高度等l主要依据是气体处理流量、活性炭充填数量、活性炭的堆积密度、主要依据是气体处理流量、活性炭充填数量、活性炭的堆积密度、废气进出口直径等。废气进出口直径等。l吸附器附属设施设计吸附器附属设施设计l人孔人孔：大于或等于：大于或等于450mm；限压阀限压阀：1kg/cm2，超过，超过1kg/cm2劳动部劳动部门那么视为高压设备；排液口门那么视为高压设备；排液口吸附剂再生之后排放冷凝水；吸附剂再生之后排放冷凝水；水蒸汽分布管；水蒸汽分布管；活性炭

41、支撑骨架；活性炭支撑筛网活性炭支撑骨架；活性炭支撑筛网：小于活性炭最小尺寸值的一半，材料最：小于活性炭最小尺寸值的一半，材料最好用不锈钢；壳体好用不锈钢；壳体：厚度不小于厚度不小于5mm，最好采用圆形结构，因为方形难加，最好采用圆形结构，因为方形难加工；外壳保温层工；外壳保温层厚度：需大于厚度：需大于50mm，保温材料采用玻璃纤维棉或者石墨，保温材料采用玻璃纤维棉或者石墨绳，最外层用绳，最外层用0.50.7mm厚度的镀锌铁皮包扎加固，保温层必须致密、无明厚度的镀锌铁皮包扎加固，保温层必须致密、无明显孔洞；显孔洞；第四十九页，共五十五页。移动移动(ydng)床计算床计算l操作操作(cozu)线线

42、l吸附速率方程吸附速率方程第五十页，共五十五页。例：用连续移动床逆流等温吸附过程净化含例：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。空气中的空气。吸附剂为分子筛。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，假定操作在，假定操作在293K和和1atm下下进行，进行，H2S的净化率要求为的净化率要求为95，试确定，试确定(qudng)：(1)分子筛的需要量按最小需要量的分子筛的需要量按最小需要量的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

43、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吸附器出口气相组成：吸附器出口气相组成：H2S0.05(195)9.75kg/h空气空气6305kg/h移动移动(ydng)床计算床计算第五十一页，共五十五页。移动移动(ydng)床计算床计算实验得到实验得到(ddo)的平衡关系如右图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/h(2)分子筛吸收分子筛吸收H H2 2S S的平衡数据的平衡数据第五十二页，共五十五

44、页。移动移动(ydng)床计算床计算(3)图解图解(tji)积分法计算积分法计算NOGNOG3.127图解积分法求传质单元数图解积分法求传质单元数第五十三页，共五十五页。第七章第七章 第三节第三节 课外课外(kwi)习题习题l什么叫吸附、物理吸附和化学吸附？什么叫吸附、物理吸附和化学吸附？l什么叫吸附催化和吸附浸渍？试举例说明。什么叫吸附催化和吸附浸渍？试举例说明。l工业吸附剂必须具备什么条件？工业吸附剂必须具备什么条件？l气体通过吸附器的吸附层的流速对吸附过程有什么影响？气体通过吸附器的吸附层的流速对吸附过程有什么影响？l为了进行有效吸附，对吸附器设计有哪些根本要求？为了进行有效吸附，对吸附

45、器设计有哪些根本要求？l吸附剂的再生的目的是什么？工业上常用的再生方法有那几种？吸附剂的再生的目的是什么？工业上常用的再生方法有那几种？l按照操作时吸附剂的运动状态，吸附工艺流程可分为那几种？并说明那一种是空按照操作时吸附剂的运动状态，吸附工艺流程可分为那几种？并说明那一种是空气污染控制工程中经常采用的？气污染控制工程中经常采用的？l立式和卧式吸附器各有什么优缺点？立式和卧式吸附器各有什么优缺点？l什么叫保护作用时间？穿透曲线什么叫保护作用时间？穿透曲线(qxin)的斜率有什么物理意义？的斜率有什么物理意义？l什么叫平衡吸附量？吸附等温方程式表示什么函数关系。什么叫平衡吸附量？吸附等温方程式表

46、示什么函数关系。l物理吸附和化学吸附在一般情况下吸附速率的控制步骤是什么？物理吸附和化学吸附在一般情况下吸附速率的控制步骤是什么？l影响固定床吸附工艺的吸附效率有哪些因素？并说明提高该工艺吸附效率有影响固定床吸附工艺的吸附效率有哪些因素？并说明提高该工艺吸附效率有哪些技术措施？哪些技术措施？l计算题计算题P30276，77，78第五十四页，共五十五页。内容(nirng)总结第七章 气态(qti)污染物控制技术根底(2)。临界直径吸附质不易渗入的最大直径。K,n经验常数,实验确定。速率最慢的那个步骤就是控制步骤。纵坐标为吸附质气相浓度或者吸附剂的固相浓度。13X分子筛比5A分子筛的效果要好。开始进气到出现穿透点的这段时间 又称穿透时间。活性炭支撑筛网：小于活性炭最小尺寸值的一半，材料最好用不锈钢。H2S0.05(195)9.75 kg/h。并说明提高该工艺吸附效率有哪些技术措施第五十五页，共五十五页。