作業(yè)習(xí)題解答(8,9,10章)

1、作業(yè)習(xí)題解答第八章硫氧化物的污染控制第8章1, 2, 38.1某新建電廠的設(shè)計(jì)用煤為：硫含量 3%，熱值26535kJ/kg。為達(dá)到目前中國(guó)火電廠的排放標(biāo)準(zhǔn)，采用的 SO2排放控制措施至少要達(dá)到多少的脫硫效率？8.1 解:要達(dá)到火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2011中廣東新建電廠鍋爐二氧化硫的排放標(biāo)準(zhǔn)100mg/m3。3%硫含量的煤煙氣中 S02體積分?jǐn)?shù)取0.3%。則每立方米煙氣中含 SO?364 103 =8571mg/m3 ；22.4因此脫硫效率為8571 一100100% =98.8%。85718.4 冶煉廠尾氣采用二級(jí)催化轉(zhuǎn)化制酸工藝回收SO2。尾氣中含SO2為7.8%、。2

2、為10.8%、N2為81.4% （體積）。如果第一級(jí)的 SO2回收效率為98%，總的回收效率為 99.7%。計(jì)算：1）第二級(jí)工藝的回收效率為多少？2） 如果第二級(jí)催化床操作溫度為420C，催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù) K=300,反應(yīng)平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率為多少？其中,ySO30.5ySO2(yO2 )8.4 解：1)由 t =1-(1- 1 )(1- 2), 99.7% = 1 -(1 - 98%)(1 - 2)，解得 2 85%。2）設(shè)總體積為100,則SO27.8體積，O210.8體積，281.4體積。經(jīng)第一級(jí)催化轉(zhuǎn)化后余xSO20.156體積，O26.978體積，281.4體積。設(shè)有x體積SO

3、2轉(zhuǎn)化，則總體積為（88.5）。2因此,300 二xx/(88.5-2)0.156-x6.978-x/25 88.5 -x/288.5-x/2由此解得x=1.6 x 103;1 6 0故轉(zhuǎn)化率為1-1610=99%0.1563mm,8.8石灰石（CaCO3）法洗滌脫硫采用噴霧塔設(shè)計(jì)，如果噴嘴產(chǎn)生霧滴的平均直徑為 假定操作按表85的典型工況進(jìn)行，試計(jì)算：1）液滴相對(duì)與塔壁的沉降速度是多少？2） 如果氣體進(jìn)口溫度為180。C,離開塔頂時(shí)下降到 55。C,計(jì)算霧滴的水分蒸發(fā)率？假定霧 滴可近似視為水滴。3） 脫硫液每經(jīng)過一次噴霧塔，有多少分率的CaC03發(fā)生了反應(yīng)？8.8 解：180 +55。、1）

4、 取平均溫度為 T117.5 C，此時(shí)氣體密度：=0.94g/l （分子量取30）。2顯然霧滴處于牛頓區(qū)，人=1.743 10； 9.8 1000/0.941/2 =9.73m/s，因氣體流速為3m/s，則液滴相對(duì)塔壁的沉降速度為6.73m/s。2） 工況條件：液氣比 9.0L/m3, Ca/S=1.2，并假設(shè)SO2吸收率為90%。在 117.5。C 下，水汽化熱 2212.1kJ/kg，空氣比熱 1.025kJ/（ kg.K）由（180-55）X 1.025X 0.94=2212.1m，解得 m=0.054kg，因此水分蒸發(fā)率 0 054100% =0.6%。9.00 93） CaCO3反應(yīng)

5、分率為100% =75%。1.2第九章 固定源氮氧化物污染控制吶6 103 12 =106.29t ;1032)同理 M X 42000 X 103X 103X 38%=1000 X 106X 24 X 3600 , M=5413.1t。取重油密度為0.8X 103kg/m3，折合體積約為6766.4m3,去排放系數(shù)12.5kg/m3,則每日排放NOx 約為 6766t12.54.58t1033) 37380 X 103X 38%V=1000 X 106X 24 X 3600，解得 V=6.07 X 106m3。每日排放NOx量約為66.07 106.25103 103=37.94t。的生成，

6、若燃料中氮9.4 解:1） 20%, 2） 50%，轉(zhuǎn)化為 NO,試求煙氣中 NO的濃度。9.4假定煤的元素組成以重量百分比計(jì)為：氫3.7,碳75.9，硫0.9，氮0.9，氧4.7，其余的為灰分。當(dāng)空氣過剩系數(shù)20%條件下燃燒時(shí)，假定燃燒為完全燃燒。如果不考慮熱力型 NOx9.1某座1000MW的火電站熱效率為 38%，基于排放系數(shù)，計(jì)算下述三種情況NOx的排放量（t/d）:1）以熱值為3）以熱值為9.1 解：25662 kJ/kg的煤為燃料；2）以熱值為42000kJ/kg 10000kcal/kg的重油為燃料；337380kJ/kg 8900kcal/m的天然氣為燃料。1）設(shè)每天需燃煤 M

7、t，則有 M X 25662X 10吸 103X 38%=1000 X 106x24X 3600 解得M=8.8576 X 103t。取NOx平均排放系數(shù)12kg/t煤，則每日排放 NOx量約為考慮1kg燃煤含氫37g,碳759g，硫9g，氮9g，氧47g。煙氣中含CO263.25mol，含H2O 18.5mol , 含 SO20.28mol。因此需 O2 2392 - 47=2281g 約 71.3mol ,則引入 N2268.2mol。若空氣過剩 20%，則煙氣中。2 為 0.2 X 71.3=14.26mol , N2 268.2+53.6+9/28=322.1mol。 即若不考慮 N

8、轉(zhuǎn)化，則煙氣中含CO263.25mol, H2O18.5mol , SO20.28mol, O214.26mol ,N2322.1mol。0 2x9/141）N2轉(zhuǎn)化率20%，貝U NO濃度為= 3.110* （體積分?jǐn)?shù)）418.42） N2轉(zhuǎn)化率50%，貝U NO濃度為05 9/ 14 = 7.7 10_4 （體積分?jǐn)?shù)）418.49.10燃油鍋爐的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)為230 X 10-6 （體積分?jǐn)?shù)），假定油的化學(xué)組成 C10H20NX,當(dāng) 空氣過剩50%時(shí)發(fā)生完全燃燒。當(dāng)燃料中 50%的氮轉(zhuǎn)化為NOx，忽略熱力型 NOx時(shí)，為滿 足排放標(biāo)準(zhǔn)，氮在油中的最大含量為多少？9.10 解：燃燒 1mo

9、l C10H20NX,產(chǎn)生 10molCO2, 10molH2O，需 O215mol，引入 N2量 56.4mol。 空氣過剩50%，則總氮?dú)饬繛?56.4X 1.5=84.6mol , O2量為7.5mol。由題意,= 230 106，解得 x=0.0522084.6 0.5x 7.5因此氮在油中的最大含量為0.052 14100% =0.52%。0.052 14120209.11欲從燃燒煙氣中用氨去除 NOx，假定實(shí)際的反應(yīng)為反應(yīng)（9- 17）和（9- 18）,煙氣中 NO占NOx總量的90%,其余的為NO2。按習(xí)題9- 1的三種情況，若去除90%以上的NOx, 每天各需要多少噸氨？假定氨

10、的殘留量為 5 X 10-6 （體積分?jǐn)?shù)）。9.11 解：1） 以熱值為6110kcal/kg的煤為燃料，每日排放NOx量約107t，其中NO210.7t, NO96.3t。反應(yīng)方程式為：4NH3 4NOO24N26H2O8NH36NO2 7N212H2O4 _4 308 _6 4633x 0.9 96.310y 0.9 10.710解得 x=2889kmol , y=279kmol生成 2（2889 - 279） = 3133kmol , H2OC6 2889 12279） = 4752kmol848因此殘留氨量為（3133+4752）X 5 X 10-6=0.04kmol，可忽略。故每天消

11、耗氨的量為（2889+279 ）X 17/103=53.9t。2） 以熱值為10000kcal/kg的重油為燃料，每日排放NOx量約85t，其中NO28.5t, NO76.5t。 反應(yīng)方程式為：4NH34NO O2 4N26H2O8NH36NO2 7N2 12H2O44 3086 46_3_3x 0.9 76.5 10y 0.9 8.5 10解得 x=2295kmol , y=222kmol生成 2(2295 - 222) = 2489kmol ,出0(衛(wèi) 2295 12 222) = 3776kmol848因此殘留氨量為(2489+3776)X 5 X6=0.03kmol，可忽略。故每天消耗

12、氨的量為(2295+222 )X 17/103=42.8t。3)以熱值為8900kcal/m3的天然氣為燃料，每日排放NOx量約38.2t，其中N23.8t, NO34.4t。 反應(yīng)方程式為：4NH34NO O2 4N2 6H2O8NH36NO2 7N2 12H2O4 _4 308 _6 46x 一 0.9 34.4 103y 0.9 3.8 103解得 x=1032kmol，y=99kmol生成 2(1032 - 99) =1119kmol，出。(6 103212 99) = 1696kmol848因此殘留氨量為(1119+1696)x 5X 106=0.01kmol，可忽略。故每天消耗氨的

13、量為(1032+99 )X 17/103=19.2t。9.13第十章?lián)]發(fā)性有機(jī)物污染控制10.2 解：B由Antoine方程lg P = A可分別計(jì)算得到 40 C時(shí)t +C苯的蒸汽壓P1=0.241atm ;甲苯的蒸汽壓 P2=0.078atm。因此 y苯=x苯1 = 0.3 0.241 = 0.0723 , y甲苯=x甲苯2 = 0.0546。P1P10.3計(jì)算20。C時(shí)，置于一金屬平板上1mm厚的潤(rùn)滑油蒸發(fā)完畢所需要的時(shí)間。已知潤(rùn)滑油的密度為1g/cm3，分子量為400g/mol，蒸汽壓約為 1.333 X 10 4Pa，蒸發(fā)速率為(0.5宇疋。m s P10.3 解：列式A 0.5 t

14、，故P M=2Ms = 12CYPc 1.0 103 1.0 10-1.01 105 = 2 ；： :p _400 10“1.333 1010.4利用溶劑吸收法處理甲苯廢氣。已知甲苯濃度為10000mg/m3，氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量為20000m3/h，處理后甲苯濃度為 150mg/m3,試選擇合適的吸收劑，計(jì)算吸收劑的用量、 吸收塔的高度和塔徑。10.4 解：取溫度為100oF=310.8K進(jìn)口甲苯濃度：1m3氣體中含1000mg，則體積為10000 10310.83 30.02242.772 10 m ,即濃度為 2772ppm。92273同理可計(jì)算出口甲苯濃度為 41.6ppm。Air

15、Pollution Control EngineeringP366 Example10.14 選擇 C14h30作吸收劑，但本題出口甲苯濃度過低，分壓 41.6X 10-6atm，小于C14H30 100oF時(shí)分壓47x 106ppm，因此不能選 擇C14H30，而應(yīng)該選擇蒸汽壓更低的吸收劑，此處選擇C16H34，在100 oF下蒸汽壓約10X 10 6atm，分子量 M=226。*=Pyxtolue ne Ptolue ne1atm *0.07atm y二 14.3y*，取 Xi bottom=0.8x=0.8 x 14.3X 0.002772=0.032,2772 -41.60.032-0

16、=0.085。3又 G=20000m /h=784.3kmol/h=13.93lb/s=28.8lbmol/min 。故 L=0.085G=0.085 x 28.8=2.45lbmol/min，即吸收劑用量 251.2kg/min。L由 CRC Handbook of Chemistry 查得 100 oF 下，C16H34=48lbm/ ft2 , J = 2.4cp ,“75。一 存)0.5七腫嚴(yán)0.085 詈(詈宀 0.008 ；代入 log： = -1.6798-1.0662log 1 -0.27098(log J2 中解得：=0.23。G2 F 0.2L -G g。得G=l Lg。0

17、.2023竺吸警S0.7b/ft250 0.75 2.4取 75%,則 G 0.56lb/ft 2.s,故 A =mgasG屠 24.9ft2 ,D4Ay.72m。傳質(zhì)單元數(shù)T Yt(1 一 HG / PL) (H / P) Xb + (HG / PL) yB (1 -HG/PL)門驚(1 -HG/PL)-(H /P)Xb (HG/PL)yBH/P=0.07/仁0.07, HG/PL=0.07/0.085=0.824 , 1- HG/PL=0.176。代入上式解得 N=13.3。NL 13.3 漢 2.45h60 二 19.6 ft 二 6mKaPA 4x1 x 24.910.5采用活性碳吸附法處理含苯廢氣。廢氣排放條件為298K、1atm,廢氣量20000m /h,廢氣中含有苯的體積分?jǐn)?shù)為3.0X 10 一3，要求回收率為99.5%。已