作业习题解答(8,9,10章)

1、作业习题解答第八章硫氧化物的污染控制第8章1, 2, 38.1某新建电厂的设计用煤为：硫含量 3%，热值26535kJ/kg。为达到目前中国火电厂的排放标准，采用的 SO2排放控制措施至少要达到多少的脱硫效率？8.1 解:要达到火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011中广东新建电厂锅炉二氧化硫的排放标准100mg/m3。3%硫含量的煤烟气中 S02体积分数取0.3%。则每立方米烟气中含 SO?364 103 =8571mg/m3 ；22.4因此脱硫效率为8571 一100100% =98.8%。85718.4 冶炼厂尾气采用二级催化转化制酸工艺回收SO2。尾气中含SO2为7.8%、。2

2、为10.8%、N2为81.4% （体积）。如果第一级的 SO2回收效率为98%，总的回收效率为 99.7%。计算：1）第二级工艺的回收效率为多少？2） 如果第二级催化床操作温度为420C，催化转化反应的平衡常数 K=300,反应平衡时SO2的转化率为多少？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）设总体积为100,则SO27.8体积，O210.8体积，281.4体积。经第一级催化转化后余xSO20.156体积，O26.978体积，281.4体积。设有x体积SO

3、2转化，则总体积为（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故转化率为1-1610=99%0.1563mm,8.8石灰石（CaCO3）法洗涤脱硫采用喷雾塔设计，如果喷嘴产生雾滴的平均直径为 假定操作按表85的典型工况进行，试计算：1）液滴相对与塔壁的沉降速度是多少？2） 如果气体进口温度为180。C,离开塔顶时下降到 55。C,计算雾滴的水分蒸发率？假定雾 滴可近似视为水滴。3） 脱硫液每经过一次喷雾塔，有多少分率的CaC03发生了反应？8.8 解：180 +55。、1）

4、 取平均温度为 T117.5 C，此时气体密度：=0.94g/l （分子量取30）。2显然雾滴处于牛顿区，人=1.743 10； 9.8 1000/0.941/2 =9.73m/s，因气体流速为3m/s，则液滴相对塔壁的沉降速度为6.73m/s。2） 工况条件：液气比 9.0L/m3, Ca/S=1.2，并假设SO2吸收率为90%。在 117.5。C 下，水汽化热 2212.1kJ/kg，空气比热 1.025kJ/（ kg.K）由（180-55）X 1.025X 0.94=2212.1m，解得 m=0.054kg，因此水分蒸发率 0 054100% =0.6%。9.00 93） CaCO3反应

5、分率为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。取重油密度为0.8X 103kg/m3，折合体积约为6766.4m3,去排放系数12.5kg/m3,则每日排放NOx 约为 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量约为66.07 106.25103 103=37.94t。的生成，

6、若燃料中氮9.4 解:1） 20%, 2） 50%，转化为 NO,试求烟气中 NO的浓度。9.4假定煤的元素组成以重量百分比计为：氢3.7,碳75.9，硫0.9，氮0.9，氧4.7，其余的为灰分。当空气过剩系数20%条件下燃烧时，假定燃烧为完全燃烧。如果不考虑热力型 NOx9.1某座1000MW的火电站热效率为 38%，基于排放系数，计算下述三种情况NOx的排放量（t/d）:1）以热值为3）以热值为9.1 解：25662 kJ/kg的煤为燃料；2）以热值为42000kJ/kg 10000kcal/kg的重油为燃料；337380kJ/kg 8900kcal/m的天然气为燃料。1）设每天需燃煤 M

7、t，则有 M X 25662X 10吸 103X 38%=1000 X 106x24X 3600 解得M=8.8576 X 103t。取NOx平均排放系数12kg/t煤，则每日排放 NOx量约为考虑1kg燃煤含氢37g,碳759g，硫9g，氮9g，氧47g。烟气中含CO263.25mol，含H2O 18.5mol , 含 SO20.28mol。因此需 O2 2392 - 47=2281g 约 71.3mol ,则引入 N2268.2mol。若空气过剩 20%，则烟气中。2 为 0.2 X 71.3=14.26mol , N2 268.2+53.6+9/28=322.1mol。 即若不考虑 N

8、转化，则烟气中含CO263.25mol, H2O18.5mol , SO20.28mol, O214.26mol ,N2322.1mol。0 2x9/141）N2转化率20%，贝U NO浓度为= 3.110* （体积分数）418.42） N2转化率50%，贝U NO浓度为05 9/ 14 = 7.7 10_4 （体积分数）418.49.10燃油锅炉的NOx排放标准为230 X 10-6 （体积分数），假定油的化学组成 C10H20NX,当 空气过剩50%时发生完全燃烧。当燃料中 50%的氮转化为NOx，忽略热力型 NOx时，为满 足排放标准，氮在油中的最大含量为多少？9.10 解：燃烧 1mo

9、l C10H20NX,产生 10molCO2, 10molH2O，需 O215mol，引入 N2量 56.4mol。 空气过剩50%，则总氮气量为 56.4X 1.5=84.6mol , O2量为7.5mol。由题意,= 230 106，解得 x=0.0522084.6 0.5x 7.5因此氮在油中的最大含量为0.052 14100% =0.52%。0.052 14120209.11欲从燃烧烟气中用氨去除 NOx，假定实际的反应为反应（9- 17）和（9- 18）,烟气中 NO占NOx总量的90%,其余的为NO2。按习题9- 1的三种情况，若去除90%以上的NOx, 每天各需要多少吨氨？假定氨

10、的残留量为 5 X 10-6 （体积分数）。9.11 解：1） 以热值为6110kcal/kg的煤为燃料，每日排放NOx量约107t，其中NO210.7t, NO96.3t。反应方程式为：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因此残留氨量为（3133+4752）X 5 X 10-6=0.04kmol，可忽略。故每天消

11、耗氨的量为（2889+279 ）X 17/103=53.9t。2） 以热值为10000kcal/kg的重油为燃料，每日排放NOx量约85t，其中NO28.5t, NO76.5t。 反应方程式为：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(卫 2295 12 222) = 3776kmol848因此残留氨量为(2489+3776)X 5 X6=0.03kmol，可忽略。故每天消耗

12、氨的量为(2295+222 )X 17/103=42.8t。3)以热值为8900kcal/m3的天然气为燃料，每日排放NOx量约38.2t，其中N23.8t, NO34.4t。 反应方程式为：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因此残留氨量为(1119+1696)x 5X 106=0.01kmol，可忽略。故每天消耗氨的

13、量为(1032+99 )X 17/103=19.2t。9.13第十章挥发性有机物污染控制10.2 解：B由Antoine方程lg P = A可分别计算得到 40 C时t +C苯的蒸汽压P1=0.241atm ;甲苯的蒸汽压 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计算20。C时，置于一金属平板上1mm厚的润滑油蒸发完毕所需要的时间。已知润滑油的密度为1g/cm3，分子量为400g/mol，蒸汽压约为 1.333 X 10 4Pa，蒸发速率为(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利用溶剂吸收法处理甲苯废气。已知甲苯浓度为10000mg/m3，气体在标准状态下的流量为20000m3/h，处理后甲苯浓度为 150mg/m3,试选择合适的吸收剂，计算吸收剂的用量、 吸收塔的高度和塔径。10.4 解：取温度为100oF=310.8K进口甲苯浓度：1m3气体中含1000mg，则体积为10000 10310.83 30.02242.772 10 m ,即浓度为 2772ppm。92273同理可计算出口甲苯浓度为 41.6ppm。Air

15、Pollution Control EngineeringP366 Example10.14 选择 C14h30作吸收剂，但本题出口甲苯浓度过低，分压 41.6X 10-6atm，小于C14H30 100oF时分压47x 106ppm，因此不能选 择C14H30，而应该选择蒸汽压更低的吸收剂，此处选择C16H34，在100 oF下蒸汽压约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，即吸收剂用量 251.2kg/min。L由 CRC Handbook of Chemistry 查得 100 oF 下，C16H34=48lbm/ ft2 , J = 2.4cp ,“75。一 存)0.5七肿严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%,则 G 0.56lb/ft 2.s,故 A =mgasG屠 24.9ft2 ,D4Ay.72m。传质单元数T Yt(1 一 HG / PL) (H / P) Xb + (HG / PL) yB (1 -HG/PL)门惊(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 汉 2.45h60 二 19.6 ft 二 6mKaPA 4x1 x 24.910.5采用活性碳吸附法处理含苯废气。废气排放条件为298K、1atm,废气量20000m /h,废气中含有苯的体积分数为3.0X 10 一3，要求回收率为99.5%。已