当前课程知识点：大气污染控制工程 > 第八章 硫氧化物控制技术 > 8-4 高浓度二氧化硫回收 > Video
同学们好
这一讲我们介绍高浓度二氧化硫尾气的回收与净化
有色金属冶炼厂、硫酸厂、造纸厂等
工业排放尾气中的二氧化硫浓度通常在2％～40％之间
如果二氧化硫浓度＞4％，就可以回收制硫酸了
具体的反应过程是
二氧化硫在钒系催化剂的作用下氧化成三氧化硫
再用水吸收三氧化硫，制成硫酸
对于二氧化硫催化氧化生成三氧化硫的反应
正反应速率常数为k，如果不考虑逆反应
则三氧化硫的生成速率可以用幂指数形式的反应速率来表示
这里的幂指数，对不同催化剂而言有不同的值
对于钒催化剂，l=0.8，m=1，n=-0.8
可以得到这种情况下的三氧化硫生成速率方程
当反应达到中后期，转化率较高
离平衡较近时，逆反应速率增大
需要对该方程进行修正
我们用二氧化硫的瞬时浓度C二氧化硫和平衡浓度C二氧化硫*之差
代替原式中的二氧化硫浓度
得到近似反映实际情况的动力学方程
设二氧化硫的转化率为x, 二氧化硫和氧气的初始浓度分别为a、b
则各污染物的浓度可用x、a和b表示出来
将这些浓度和转化率的关系代入到动力学方程中
我们就得到用二氧化硫转化率表示的动力学方程
可以看出，影响反应速率的因素有:反应速率常数k
平衡转化率x*、瞬时转化率x和气体的初始组成
反应速率常数随温度升高而增大
温度从390℃升高到600℃
二氧化硫在钒催化剂上的反应速率常数从0.25增加到了15.2
而平衡转化率则受温度和压力的影响
由于二氧化硫氧化生成三氧化硫的反应是放热反应
在温度低时转化率高，温度高时转化率低
此外增大压力有利于提高平衡转化率
但其影响不如温度显著
这里我们给出了在不同转化率下
二氧化硫催化氧化反应速率随温度的变化曲线
二氧化硫的初始体积分数为7%
氧气的初始体积分数为11%
我们可以看到，在转化率一定的条件下
随着温度的升高，反应速率先升高
在超过某个值后迅速降低
图中点划线为最佳反应温度曲线
为达到较高的转化率，需要在较低的温度下操作
由于反应是放热的
因此在工业上一般采用多段催化床
在段间进行冷却来提高转化率
这个图给出了多层催化反应的温度和转化率的关系
一般反应开始时的温度约为420℃
随着反应的进行，转化率增加
床层内的气体温度也升高
当转化率达到约60%时，温度上升到600℃
此时通过段间冷却将温度降到420℃左右
之后再进入下一段催化床
一般催化床分为四段
气体在前三段离开床层进入下一段时
段间需要进行段间冷却
离开最后一段催化床层的气体温度约为425℃
其转化率已经接近在此温度下平衡值
可保证98%的二氧化硫转化为硫酸
早期工业上应用的是单级吸收工艺
尾气经过除尘，进入有段间冷却设施的四层催化反应床
催化转化生成的三氧化硫在之后的吸收塔内被水吸收
生成硫酸
这时排出尾气中二氧化硫浓度约是进气时的2%
随着排放标准的加严，更常用的是二级吸收工艺
也就是在单级吸收工艺后再加上一个催化床和一个吸收塔
从一级吸收工艺所排出的较低浓度二氧化硫
再经过一次转化和吸收，我们称之为双转双吸工艺
两级工艺通常可以使二氧化硫的转化率达到99.7%
从经济性的角度来讲，二级催化转化并不经济
进行二级催化转化只是为了满足污染控制的要求
美国的实践表明，当尾气中二氧化硫的摩尔分数高于4%时
同时在附近有硫酸的市场需求时，制酸厂才有收益
这是因为
工厂的投资和运行费用只与所处理的气体流量有关
几乎和气体浓度无关
而硫酸的产率正比于二氧化硫的排放量
也就是气体流量和二氧化硫浓度的乘积
因此生产单位硫酸的费用近似与尾气中二氧化硫的摩尔分数成反比
另外，尾气中二氧化硫摩尔分数小于4%时
反应放热不足以提供工艺用热，需要增加额外的燃料费用
也增加了工艺复杂程度
这一部分就介绍到这里，同学们再见
-1-1 大气污染的定义和分类
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-第一章 绪论--1-1 大气污染的定义和分类
-1-2 大气污染物和排放源
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-第一章 绪论--1-2 大气污染物和排放源
-1-3 大气污染的影响
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-第一章 绪论--1-3 大气污染的影响
-1-4 大气污染防治法规及标准体系
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-第一章 绪论--1-4 大气污染防治法规及标准体系
-第一章 绪论--第一章 作业习题
-2-1 燃料的性质与分类
-第二章 燃烧与大气污染--2-1 燃料的性质与分类
-2-2 燃烧过程和计算
--燃烧过程和计算
-第二章 燃烧与大气污染--2-2 燃烧过程和计算
-2-3 硫氧化物的生成
--硫氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-3 硫氧化物的生成
-2-4 氮氧化物的生成
--氮氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-4 氮氧化物的生成
-2-5 颗粒物的生成
-2-5 颗粒物的生成--作业
-2-6 其他污染物的生成
--其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-6 其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--第二章 作业习题
-3-1 概述
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-第三章 大气污染气象学--3-1 概述
-3-2 大气的垂直结构
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-第三章 大气污染气象学--3-2 大气的垂直结构
-3-3 大气的热力过程
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-第三章 大气污染气象学--3-3 大气的热力过程
-3-4 大气稳定度与逆温
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-3-4 大气稳定度与逆温--作业
-3-5 大气的运动和风
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-第三章 大气污染气象学--3-5 大气的运动和风
-第三章 大气污染气象学--第三章 作业习题
-4-1 概述
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-1 概述
-4-2 点源扩散的高斯模式
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-2 点源扩散的高斯模式
-4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
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-第四章--4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
-4-4 点源扩散浓度的估算
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-4 点源扩散浓度的估算
-4-5 线源和面源扩散模式（选修）
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-第四章--4-5 线源和面源扩散模式（选修）
-4-6 空气质量模型的研究进展
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-4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
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-第四章--4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
-第四章 大气污染浓度估算模式--第四章 作业习题
-5-1 粒径与粒径分布
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-1 粒径与粒径分布
-5-2 颗粒物的形貌特征
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-2 颗粒物的形貌特征
-5-3 化学组成和光学性质
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-5-3 化学组成和光学性质--作业
-5-4 粉尘的物理性质
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-4 粉尘的物理性质
-5-5 净化装置的性能
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-5 净化装置的性能
-5-6 流体阻力和颗粒的沉降
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-第五章--5-6 流体阻力和颗粒的沉降
-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）
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-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）--作业
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--第5章 作业习题
-6-1 重力沉降室
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-第六章 除尘装置--6-1 重力沉降室
-6-2 旋风除尘器
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-6-2 旋风除尘器--作业
-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）
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-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）--作业
-6-4 荷电颗粒的运动和捕集
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-第六章 除尘装置--6-4 荷电颗粒的运动和捕集
-6-5 电除尘器的结构和设计
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-第六章 除尘装置--6-5 电除尘器的结构和设计
-6-6 袋式除尘器的工作原理
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-6-6 袋式除尘器的工作原理--作业
-6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
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-第六章--6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
-6-8 袋式除尘器的设计和应用
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-6-8 袋式除尘器的设计和应用--作业
-6-9 湿式除尘器的工作原理
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-第六章 除尘装置--6-9 湿式除尘器的工作原理
-6-10 文丘里洗涤器（选修）
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-第六章 除尘装置--6-10 文丘里洗涤器（选修）
-6-11 除尘器的选择与发展
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-6-11 除尘器的选择与发展--作业
-第六章 除尘装置--第六章 作业习题
-期中测试--期中测试
-7-1 物理吸收传质计算
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-第七章 --7-1 物理吸收传质计算
-7-2 化学吸收传质计算
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-7-2 化学吸收传质计算--作业
-7-3 吸收设备和工艺
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-7-3 吸收设备和工艺--作业
-7-4 气体吸附原理与速率
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-7-4 气体吸附原理与速率--作业
-7-5 吸附设备与工艺
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-7-5 吸附设备与工艺--作业
-7-6 吸附器的设计计算
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-第七章 --7-6 吸附器的设计计算
-7-7 催化原理
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-7-7 催化原理--作业
-7-8 气固催化反应动力学
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-7-8 气固催化反应动力学--作业
-7-9 气固相催化反应器的设计
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-7-9 气固相催化反应器的设计--作业
-第七章 气态污染物控制技术基础（选修）--第七章 作业习题
-8-1 概述
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-8-1 概述--作业
-8-2 燃烧前燃料脱硫
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-第八章 硫氧化物控制技术--8-2 燃烧前燃料脱硫
-8-3 流化床燃烧脱硫
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-8-3 流化床燃烧脱硫--作业
-8-4 高浓度二氧化硫回收
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-8-4 高浓度二氧化硫回收--作业
-8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
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-第八章 --8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）
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-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）
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-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）
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-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）
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-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-10 循环流化床干法烟气脱硫
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-8-10 循环流化床干法烟气脱硫--作业
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-8-11 烟气脱硫技术的综合比较--作业
-8-12 二氧化硫控制策略（访谈）（选修）
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--参考链接
-第八章 硫氧化物控制技术--第八章 作业习题
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-9-1 概述--作业
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-2 低氮氧化物燃烧技术
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-3 选择性催化还原技术
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-第九章--9-4 选择性非催化还原技术
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-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）--作业
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-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价
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-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价--作业
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--第九章作业习题
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-3 VOCs污染预防
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-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）--作业
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-11-1 机动车污染概述--作业
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-第十一章--11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
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-第十一章 机动车污染控制--11-3 机动车排放控制技术
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-第十一章--11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
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-11-5 交通规划与交通管理（选修）--作业
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-12-1 全球气候变化与温室效应--作业
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-12-2 气候变化的应对措施--作业
-12-3 臭氧层破坏问题
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-12-4 臭氧层破坏的应对措施
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-第十二章 全球性大气环境问题--第十二章作业习题
-Lecture 01
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-Lecture 02
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-Conversation
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-附加：--Exercise
