大氣污染控制技術(shù)習題及答案

《大氣污染掌握技術(shù)》習題七222%〔體積〕CO30。C，總壓強為500kPa30。C時在水中的亨利系數(shù)E=1.88×10－5kPa，試求溶解度系數(shù)H及相平衡常數(shù)m100g與該氣體相平衡的水中溶有多少gCO。22解：由亨利定律P*=Ex，500×2%=1.88×105x，x=5.32×10－5。y*=mx，m=y*/x=0.02/5.32×10－5=376。x=5.32×10－5很小，故CCO2=2.96mol/m3。C 2.96H 2.96104mol/(m3Pa)P* 5002%103100g44×100×5.32×10－5/18=0.013g。20。C時O240100atm，試計算平衡時水中氧的含量。解：1atmO20.21。0.21=4.01×104x解得O2在水中摩爾分數(shù)為x=5.24×10－6。用乙醇胺〔MEA〕H2S20atm0.1%H2S〔體積。0.25mol/m3MEA293K進展。反響可視為如下的瞬時不行逆反H

SCH2

CHCH NH2 2

CHCH2

NH。2 3：kAla=108h－1，kAga=216mol/m3.h.atm，DAl=5.4×10－6m2/h，DBl=3.6×10－6m2/h。試求單位時間的吸取速度。解：20》C時H2SE=0.489×105kPa20atm×0.1%=2.03kPa。P*=Ex，x=P*/E=4.15×10－5，故C*H2S=2.31mol/m3。H=C/P*=2.3/〔2.03×103〕=1.14×10－3mol/〔m3.Pa〕=115mol/〔m3.atm〕1 H 1 115 1由 0.542,K 1.85h1。K k k 216 108 AlAl g lN KA

(C*

C

)1.852.314.3mol/(m3h。在吸取塔內(nèi)用清水吸取混合氣中的SO2，氣體流量為5000m3N/h，其中SO2占5%，要求SO295%，氣、液逆流接觸，在塔的操作條件下，SO2在兩相間的平衡關(guān)系近似Y*=26.7X，試求：1.5倍，用水量應(yīng)為多少？在上述條件下，用圖解法求所需的傳質(zhì)單元數(shù)。解：GB=5000×0.95=4750m3N/h。Y=0.053，Y

(50004750)

5%2.63103；1 2 4750L YY 0.0530.00263( S) 1 2 25.4。G B

Xmax

0 0.053/26.7B 因此用水量Ls=25.4G×1.5=1.81×105m3/h。5.6B 10m3/min，丙酮含量為11〔摩爾，要求出口氣體中丙酮的含量不大于2〔摩爾酮－水的平衡曲線〔1atm299.6K〕y0.33xe1.95(1x)2。試求水的用量，假設(shè)用水量取為最小用水量1.75倍；假設(shè)氣相傳質(zhì)單元高度〔以m計〕H 3.3G0.33L0.33。其中G和L分別為氣、液相0y的流量〔以kg/2.h表示解：GB=10×0.89=8.9m3/min，Y1=0.124，Y2=0.02。作出最小用水時的操作線，xmax=0.068。L故( s)

0.1240.021.53，L=1.53×1.75×8.9=23.8m3/min。G B

0.068 sa3.1Hy

3.3 )0.332.39m。HL

y=2.39×3.1=7.4m。某活性炭填充固定吸附床層的活性炭顆粒直徑為3m0.15kg/3的CCl4蒸汽5m/min220min0.1m處；505min0.2m1mCCl4蒸汽不會逸出？解：利用公式KL

2200.1K，將數(shù)據(jù)代入

K2850min/m，解得0因此 28501652785min。max

5050.2K0

65min01m1m230kg/m3，當吸附CHCl320m/min，CHCl3的初始濃度為30g/m3，設(shè)CHCl3蒸汽完全被吸附，活性炭對CHCl326.29%CHCl3的殘留活性為1.29%，求吸附操作時間及每一周期對混合氣體的處理力量。解：aKVb0

(0.26290.0129)23095.8min/m2030103”KL95.8min，xaSLb

0.26290.0129 12123045.2kg。141323K時，測得CO2在活性炭上吸附的試驗數(shù)據(jù)如下，試確定在此條件下弗羅德里希和朗格謬爾方程的諸常數(shù)。單位吸附劑吸附的CO2體積〔cm3/g〕氣相中CO2的分壓〔atm〕301512673814935104解：6XTXTcm3/gPatmlgXTlgPP/V3011.47700.0335121.7080.3010.0396731.8260.4770.0458141.9090.6020.0499351.9690.6990.05410462.0170.7780.0581依據(jù)公式X kPn，對TlgX~lgP進展直線擬合：X 30P0.7K=30，n=1.43；P依據(jù)公式 P

1 P

P，對P~P/V進展直線擬合：

0.02890.005P，V BV V Vm mVm=200，B=0.173。利用活性炭吸附處理脫脂生產(chǎn)中排放的廢氣，排氣條件為294K，1.38×105Pa，廢氣量25400m3/h0.0299.5%。承受的活性炭的吸附容量為28kg/100kg577kg/2h1h，試確定活性炭的用量和吸附塔尺寸。解：三氯乙烯的吸取量V=2.54×104×0.02×99.5%=505.46m3/h，M=131.5。PVmRT得MPVM 1.38105505.46131.5m 3.75103kg/hRT 8.31294100因此活性炭用量m0

3.7510345.36104kg；28體積Vm0

5.36104 92.9m3。 5777.100.025kg/kg298K2atm條件下承受硅膠吸附凈化。固定床保護作用時間至少要90min。設(shè)穿透點時苯的濃度為0.0025kg/kg干空氣，當固定床出口尾氣中苯濃度達0.020kg/kg干空氣時即認為床層已耗竭。尾氣通過床層的速度為1m/〔基于床的整個橫截面積，試打算所需要的床高。625kg/m3，平均粒徑Dp=0.60cma=600m2/m3。在上述操作條件下，吸附等溫線方程為：Y*=0.167X1.5。式中Y*=kg苯/kg干空氣，X=kg苯/kg硅膠。假定氣相傳質(zhì)單元高度H 0.00237(DOY

G/)0.51p解：Y 1Y1=0.025kg苯/kgX1

( 1 )1.50.282kg苯/kg硅膠，Y0.167

2=0，X

2=0。故操作線方程為X=11.28Y。Y=Yb=0.0025kg苯/kg干空氣時，X=11.28×0.0025=0.0282kg苯/kg硅膠。Y*=0.167×0.02821.5=0.0008kg苯/kg干空氣。1 588.08，由此可求得Y

dY近似值；YY* YbYY*同時，

f bQYWQ0

We1YWb Y0

)dwWA

We1YWb Y0

wdww)( wa

wwb)waYdY dY

Y dYWe1Y

Yb

YbYY*)Wb Y0

Ye dY

Ye dYYbYY*由此求得f的近似值，列表如下：

YbYY*Yb=0.00250.0008588.080000.9000.00500.0022361.901.1841.1840.19900.80.16920.16920.00750.0041294.930.8212.0050.33710.70.10350.27270.01000.0063272.240.7092.7140.45630.60.07750.35020.01250.0088273.370.6823.3960.57090.50.06310.41330.01500.0116296.120.7124.1080.69060.40.05390.46710.01750.0146350.460.8084.9160.82650.30.04760.5147Ye=0.02000.0179475.001.0325.9481.00000.20.04340.5580OGN =5.948，f=0.5580；2atm，298K=2.37kg/m3，因此Gv2.37kg/(m2s，OG故H

1.42(DpG

)0.51

1.42 0.601022.31 ( )0.51

；YY*1dYYY*1dYYYbdYbWa1YY dwY dwY)0Y W0)wbAY W0A因此吸附區(qū)高度為H2=HOG.NOG=0.07041×5.948=0.419m。對單位橫截面積的床層，在保護作用時間內(nèi)吸附的苯蒸汽量為〔0.025－0〕×2.37×60×90＝320〔kg苯/m2〕而吸附床飽和區(qū)吸附苯蒸汽量(HH )(x 0)2 b T吸附床未飽和區(qū)吸附苯蒸汽量H(x 2 b T因此總吸附量(H0.4196250.2820.4196250.2820.442320解得H=2.05m，此即所需要的最小床高。A把處理量為250mol/min的某一污染物引入催化反響器，要求到達74%的轉(zhuǎn)化率。假設(shè)6.1m3.8cm的管式反響器，求所需要催化劑的質(zhì)量和所需要的反響管數(shù)目。=－0.151x〕molkg.mi。A580kg/m3。解：A反響管轉(zhuǎn)化率為xA時，反響速度為R=－0.1xmolkg.mi。A依據(jù)單管物料平衡可列出如下方程：0.15(1xA

)AdxQdxAA

3.8102)21.1103m2，Q單位為mol/min。4dx數(shù)據(jù)代入并整理得0.098668dxQ

A ，對等式兩邊積分，即1 x0.0986686.1dxQ

AdxA ，解得Q=0.447mol/min。0 0 1xA反響管數(shù)目：250/0.447＝560個。