作业习题解答(8,9,10章)

作业习题解答

第八章 硫氧化物的污染控制

第8章 1，2，3

8.1 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SO2体积分数取0.3%。

31038571mg/m3； 22.48571100因此脱硫效率为100%98.8%。

8571则每立方米烟气中含SO2

8.4 一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%、O2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，K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，N281.4体积。经第一级催化转化后余SO20.156体积，O26.978体积，N281.4体积。设有x体积SO2转化，则总体积为(88.5ySO3ySO2(yO2)0.5。

x )。2xx/(88.5)－2因此，300，由此解得x=1.6×103；

0.156x6.978x/20.5[]88.5x/288.5x/21.610399% 故转化率为10.1568.8 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3mm，假定操作按表8－5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180C，离开塔顶时下降到55C，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CaCO3发生了反应？ 8.8 解：

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1）取平均温度为T18055。 117.5。C，此时气体密度0.94g/l（分子量取30）

231/2显然雾滴处于牛顿区，us1.74[3109.81000/0.94]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117.5C下，水汽化热2212.1kJ/kg，空气比热1.025kJ/（kg.K）

由（180－55）×1.025×0.94=2212.1m，解得m=0.0kg，因此水分蒸发率

0.0100%0.6%。 9.00.93）CaCO3反应分率为100%75%。

1.2第九章 固定源氮氧化物污染控制

9.1 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25662 kJ/kg的煤为燃料；2）以热值为42000kJ/kg 10000kcal/kg的重油为燃料； 3）以热值为37380kJ/kg 00kcal/m3的天然气为燃料。 9.1 解：

1）设每天需燃煤Mt，则有M×25662×103×103×38%=1000×106×24×3600 解得M=8.8576×103t。取NOx平均排放系数12kg/t煤，则每日排放NOx量约为

8.857610312106.29t；

1032）同理M×42000×103×103×38%=1000×106×24×3600，M=13.1t。

取重油密度为0.8×103kg/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

6766.412.584.58t

1033）37380×103×38%V=1000×106×24×3600，解得V=6.07×106m3。

6.071066.2537.94t。 每日排放NOx量约为3310109.4 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NOx的生成，若燃料中氮1）20%，2）50%，转化为NO，试求烟气中NO的浓度。 9.4解：

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O2为0.2×71.3=14.26mol，N2 268.2+53.6+9/28=322.1mol。 即若不考虑N转化，则烟气中含CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，O214.26mol，N2322.1mol。

1）N2转化率20%，则NO浓度为

0.29/143.1104（体积分数）

418.4文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

2）N2转化率50%，则NO浓度为

0.59/147.7104（体积分数）

418.4－

9.10 燃油锅炉的NOx排放标准为230×106（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1mol C10H20Nx，产生10molCO2，10molH2O，需O215mol，引入N2量56.4mol。 空气过剩50%，则总氮气量为56.4×1.5=84.6mol，O2量为7.5mol。

0.5x230106，解得x=0.052

2084.60.5x7.50.05214因此氮在油中的最大含量为100%0.52%。

0.0521412020由题意，

9.11 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？假定氨的残留量为5×106（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：

解得x=28kmol，y=279kmol 生成N2(287612279)3133kmol，H2O(28279)4752kmol 848－

因此残留氨量为（3133+4752）×5×106=0.04kmol，可忽略。

故每天消耗氨的量为（28+279）×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：

解得x=2295kmol，y=222kmol 生成N2(22957612222)24kmol，H2O(2295222)3776kmol 848－

因此残留氨量为（24+3776）×5×106=0.03kmol，可忽略。

故每天消耗氨的量为（2295+222）×17/103=42.8t。 3）以热值为00kcal/m3的天然气为燃料，每日排放NOx量约38.2t，其中NO23.8t，NO34.4t。反应方程式为：

解得x=1032kmol，y=99kmol 生成N2(1032761299)1119kmol，H2O(103299)1696kmol 848－

因此残留氨量为（1119+1696）×5×106=0.01kmol，可忽略。

故每天消耗氨的量为（1032+99）×17/103=19.2t。 9.13

第十章 挥发性有机物污染控制

10.2解：

由Antoine方程lgPAB。

可分别计算得到40C时 tC文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

苯的蒸汽压P1=0.241atm；甲苯的蒸汽压P2=0.078atm。 因此y苯x苯。

P1P0.2410.30.0723，y甲苯x甲苯20.06。 P1P10.3 计算20C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1.333×104Pa，蒸发速率为

(0.5molp)。 m2sPplA，故 tPM10.3解： 列式A0.510.4 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103310.80.02242.772103m3，即浓度为2772ppm。

92273同理可计算出口甲苯浓度为41.6ppm。

《Air Pollution Control Engineering》P366 Example10.14选择C14H30作吸收剂，但本题出口

－－

甲苯浓度过低，分压41.6×106atm，小于C14H30 100oF时分压47×106ppm，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

－

10×106atm，分子量M=226。

xtoluenePy*1atm*y14.3y*，取xi bottom=0.8x=0.8×14.3×0.002772=0.032， ptoluene0.07atm因此

Lyibyit277241.60.085。 Gxibxit0.0320又G=20000m3/h=784.3kmol/h=13.93lb/s=28.8lbmol/min。

故L=0.085G=0.085×28.8=2.45lbmol/min，即吸收剂用量251.2kg/min。

由CRC Handbook of Chemistry查得100 oF下，C16H34 L48lbm/ft2，2.4cp，

0.75。L'G0.5LMLG0.52260.0710.5()()0.085()0.008； G'LGMGL92482代入log1.67981.0662log0.27098(log)中解得0.23。

LGg0G'2F0.20.23480.07132.22得G'0.75lb/fts 由0.20.2LGg0F500.752.4文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

取75%，则G’=0.56lb/ft.s，故A2

mgasG'13.9324.9ft2，D0.5A5.63ft1.72m。

传质单元数Ny(1HG/PL)(H/P)xB(HG/PL)yB1ln[T]

(1HG/PL)yB(1HG/PL)(H/P)xB(HG/PL)yBH/P=0.07/1=0.07，HG/PL=0.07/0.085=0.824，1－HG/PL=0.176。代入上式解得N=13.3。

10.5 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20000m3/h，

－

废气中含有苯的体积分数为3.0×103，要求回收率为99.5%。已知活性炭的吸附容量为0.18kg（苯）/kg（活性炭），活性炭的密度为580kg/m3，操作周期为吸附4小时，再生3小时，备用1小时。试计算活性炭的用量。

10.5解：废气中苯的含量y1=20000×3.0×103=60m3/h，由气体方程PV－

mRT得 MPVM1.011056078103m191.5kg/h。

RT8.314298根据去除要求，实际去除量为m’=191.5×99.5%=190.5kg/h 则一个周期所需活性炭量为10.8

190.588461.58468.1kg，体积V14.6m3

0.18580