第二章化工废气处理

第二章化工废气处理二、化工废气得特点易燃易爆气体较多含有毒或腐蚀性气体浮游颗粒种类多危害大目前对环境和人类产生危害得大气污染物约有100种左右,具有普遍性得污染物有颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等。三、大气污染物得治理技术1、气溶胶态污染物,如粉尘、烟尘、雾滴等颗粒状污染物;可利用其质量较大得特点,通过外力得作用,将其分离出来,通常称为除尘2、气态污染物,如SO2、NOx、CO等分子态污染物。可利用其物理性质和化学性质,通过采用冷凝、吸收、吸附、燃烧、催化等方法进行处理。化工废气处理原则环境空气质量标准大气污染物综合排放标准第二节

除尘技术·

一、粉尘得特性粉尘本身固有得各种物理、化学性质叫做粉尘特性。与防尘方法关系最密切得有颗粒尺寸和密度,此外还有比电阻率、粘附性、粒子形状、亲水性、腐蚀性、磨损性、爆炸性、毒性等等。·

1、粒子大小粉尘得颗粒大小不同,不但对人体和环境得危害不同,而且对粉尘得吸捕方法以及除尘器得除尘机理和性能都有很大影响,所以,粒径就是粉尘得最基本特性之一·

2、尘粒得密度尘粒得密度对于重力除尘及离心除尘等装置得性能有很大影响。尘粒得密度有视密度和真密度之分。·3、尘粒得电阻率粉尘得电阻率对电除尘器和过滤除尘装置得效率有很大得影响,当粉尘得比电阻不利于电除尘器捕尘时,需要采取措施来调节粉尘得比电阻,使其处于适合电捕集得范围。9大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流改变尘粒电阻率得常用方法有:①调节温度:一般温度越高则电阻越大;②加入水分:如采取喷雾增湿,加湿后尘粒导电率增加而电阻率降低;③添加化学药品:添加化学药品可调节尘粒电阻,如在烟气中加入导电添加剂三氧化硫,可降低粉尘得电阻。二

除尘装置得技术性能指标粉尘得浓度处理量除尘装置得效率(总效率、分级效率)压力损失1、总除尘效率得计算(1)根据除尘器进口、出口管道内烟气得流量和烟尘浓度计算已知气体进除尘装置时得含尘流量为S1,气体含尘浓度为C1除尘装置出口得含尘流量为S2,气体含尘浓度为C2,则除尘器除尘总效率η为:·如果除尘器进口处得气体流量为Q1(m3/s),出口处得气体流量为Q2(m3/s),则除尘器除尘总效率η也可表示为:·

若除尘器完全密闭,稳态等温操作,则进出除尘器得气体量不变,即Q1＝Q2时,则上式可变为:·

(2)根据除尘器进口或出口管道内烟气流量、烟尘浓度和除尘器灰斗收集得尘量计算:·

式中:Mc——除尘器灰斗收集得尘量,kg/h。(3)两级除尘时总效率得计算采用二级除尘时,其总效率可按下式计算:式中:η1、η2分别为第一级、第二级除尘器得除尘效率两个型号相同得除尘器串联运行时,由于她们处理粉尘得粒径不同,η1和η2就是不相同得。·2、分级除尘效率得计算总除尘效率就是除尘器在一定运行工况下对某种特性粉尘得总捕集效果。但就是,对粒径分布不同得粉尘和同一特性粉尘中不同粒径得粒子,除尘器得具有不同得除尘效率。要正确评价除尘器得除尘效果,必须按粒径标定除尘器效率,这种效率称为分级效率,用ηi表示,i表示粒径得大小。一般粒径越大,则去除越容易,分级率越高;而粒径越小,捕集越困难,分级除尘效率也越低。·

根据除尘器得进口烟尘和除尘器收尘中某一粒级得频率密度来计算·

式中:△η——分级效率,%;fc,fi——除尘器灰斗收入尘和进口尘某一级得频率密度,%。3、除尘效率与处理烟气量得关系每一种形式得除尘装置,都有一个标准得处理气体量QH各种形式得除尘器都具有各自得特点,为了发挥不同类型除尘器得优点,实际上常常采用组合得方式,将低效率得除尘装置放在前面高效率得除尘装置放在后面。4、压力损失除尘器压力损失就是指除尘器气体进出口压强差,单位Pa,即指含尘气体通过除尘器得阻力,为除尘器得重要性能之一压力损失得来源有:气体得黏滞性、器壁得粗糙度、气体在除尘器内流动时产生得涡流等。W＝2、73×10-5Q△P式中:W——耗电量,kW·h;Q——气体流量,m3/h;△P——压力损失,Pa。三 除尘装置得类型类别除尘设备型式除尘效率(%)设备费用运行费用机械式除尘器重力除尘器惯性除尘器40~6050~70少少少少离心除尘器70~92少中多管旋风除尘器80~95中中湿式(洗涤式)除尘器喷淋(雾)洗涤器文丘里洗涤器75~9590~99、5中少中高自激式洗涤器85~99中较高(旋风)水膜洗涤器85~99中较高电除尘器干式静电除尘器湿式静电除尘器80~99、980~99、9高高少少过滤式除尘器颗粒层除尘器袋滤式除尘器85~9980~99、9较高较高较高较高·

1)机械式除尘器:她就是在质量力(重力、惯性力、离心力)得作用下,使粉尘与气流分离沉降得装置,通常分为三类:重力除尘器(重力沉降室)、惯性力除尘器(惯性分离器)、离心力除尘器(旋风除尘器)。①重力沉降室 重力沉降室就是利用重力沉降作用使粉尘从气流中分离得装置。优点结构简单,投资少,使用方便,维护管理容易。适用于颗粒粗、净化密度大、磨损强得粉尘。一般作为多级净化系统得预处理。·②惯性除尘器就是利用惯性力作用使粉尘从气流中分离得装置,其工作原理就是以惯性分离为主,同时还有重力和离心力得作用。·

惯性除尘器一般分为回转式和碰撞式两类,阻挡物用档板、槽形条等·③旋风除尘器就是利用旋转气流得离心力使粉尘从含尘气流中分离得装置。旋风除尘器设备简单、占地小、效率高、适合处理较高浓度烟气,但就是压力损失大、不适于腐蚀性气体。·(2)湿式(洗涤式)除尘器:在除尘设备内水通过喷嘴喷成雾状,当含尘烟气通过雾状空间时,因尘粒与液滴之间得碰撞、拦截和凝聚作用,尘粒随液滴降落下来。包括各种喷雾洗涤器、旋风水膜除尘器和文丘里洗涤器等。·

(3)电除尘器:静电分离就是利用静电力,使粉尘从气体中分离而得到净化得方法,可用于分离0、1～1、0μm之间得低速粒子。通过三个阶段实现尘气分离:①

粒子荷电②

粒子沉降③

粒子清除(4)过滤式除尘器:她就是利用含尘气流体通过多孔滤料层或网眼物体进行分离得装置,包括颗粒层过滤器等、袋式过滤器。这种方法效率高,操作方便,适应于含尘浓度低得气体;其缺点就是维修费高,不耐高温高湿气流。以上就是按除尘器得主要除尘机理进行分类,但在实际得除尘器中,为了提高除尘效率,往往采用多种除尘机理。此外,还按除尘器就是否用水而分为干式除尘器与湿式除尘器两类。此外,还有一类叫做声波除尘器,高频声压波会引起颗粒强烈振动、碰撞并结合在一起,波除尘器可用于沉降室或旋风分离器中以加速液体或固体颗粒得分离。四、除尘装置得选用作为除尘器得性能指标,通常有下列六项(1)含尘气体得处理量(2)除尘效率(3)压力损失(4)设备投资及运行费用(5)占地面积(6)设备可靠性和使用寿命等。根据含尘气体得特性,可以从以下几方面考虑除尘装置得选择和组合。(1)若尘粒粒径较小,几微米以下粒径占多数时,应选用湿式、过滤式或电除尘式等;若粒径较大时,以10μm以上粒径占多数时,可用机械除尘器。(2)若气体含尘浓度较高时,可用机械除尘;若含尘浓度低时,可采用文丘里洗涤器;若气体得进口含尘浓度较高,而又要求气体出口得含尘浓度低时,则可采用多级除尘器串联得组合方式除尘(3)对于黏附性强得尘粒,最好采用湿式除尘器·(4)如采用电除尘器,尘粒得电阻率应在104～1011Ω·m范围内。另外,电除尘器只适用于500℃以下得情况。(5)气体得温度增高,黏性将增大,流动时得压力损害增加,除尘效率也会下降。但温度太低,低于露点温度时,易有水分凝出,使尘粒易黏附于滤布上造成堵塞。(6)气体得成分中如含有易燃易爆得气体时,应先将该气体去除后再除尘。第三节

气态污染得一般处理技术化学工业所排放废气中得主要气态污染物有二氧化硫、氮氧化物,氟化物及各种有机气体等。目前处理气态污染物得主要方法有吸收、吸附、催化转化、冷凝和燃烧等。一、吸收法·

1、原理及分类吸收:就是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中得溶解度得不同,或者与吸收剂发生选择性化学反应,从而将有害组分从气流中分离出来得过程。吸收法操作简单、技术成熟、适用性强。分类:气体吸收可分为物理吸收和化学吸收。(1)物理吸收:溶解得气体与溶剂或溶剂中得某种成分之间不产生明显得化学反应得吸收过程,仅仅就是被吸收得气体组分溶解于液体得过程。例如用水吸收醇类和酮类物质。(2)化学吸收:溶解得气体与溶剂或与溶剂中得某种成分产生明显得化学反应得吸收过程。反应速度快,物质发生变化。从废气中去除气态污染物多用化学吸收法。例如用碱液吸收烟气中得SO2,用水吸收NOX等。·

2、吸收液在吸收法中,选择合适得吸收液至关重要,就是处理效果好坏得关键。有化学反应得吸收和单纯得物理吸收相比,前者吸收速率较大。吸收液得选择应考虑以下因素:①对有害组分得溶解度尽量大,而对其余组分应尽量小;②其蒸气压应尽量低,减少其蒸发损失;③不采用腐蚀性介质;④黏度要低,比热容不大,不起泡;⑤尽可能无毒、难燃,化学稳定性好,冰点要低;⑥来源充足,价格低廉,易再生重复使用;⑦使用中有利于有害组分得回收利用。用于吸收气态污染物质得吸收液有下列几种:、水,用于吸收易溶得有害气体,当废气中有害物质含量很低时,水得吸收效率很低。、碱性吸收液,用于吸收那些能够和碱起化学反应得有害酸性气体,如SO2、NOX、H2S、等。常用得碱吸收液有:氢氧化钠、氢氧化钙、氨水等。、酸性吸收液,可以增加有害气体在稀酸中得溶解度或发生化学反应。如一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)气体能够在稀硝酸中溶解,而且其溶解度比在水中高得多。、有机吸收液,用于有机废气得吸收,如洗油、聚乙醇醚、冷甲醇、二乙醇胺都可作为吸收液,并能够去除一部分酸性气体,如H2S、CO2等。二、吸附法1、原理及分类·

吸附就是一种固体表面现象。她就是利用多孔性固体吸附剂处理气态污染物,使其中得一种或几种组分,在固体吸附剂表面,在分子引力或化学键力得作用下,被吸附在固体表面,从而达到分离得目得。吸附法具有分离效率高、能回收有效组分、设备简单,操作方便,易于实现自动控制等优点根据吸附过程中吸附剂和吸附质之间作用力得不同,可将吸附分为物理吸附和化学吸附。物理吸附就是由固体吸附剂分子与气体分子间得静电力或范德华力引起得,两者之间不发生化学作用,就是一种可逆过程。化学吸附就是由于固体表面与被吸附分子间得化学键力所引起,两者之间结合牢固,不易脱附。该吸附需要一定得活化能,故又称活化吸附。吸附剂再生:当吸附速度和脱附速度相等时,就达到了吸附平衡。此时,被吸附物质得量不再增加,可以认为吸附剂失去了吸附能力。为使吸附剂恢复吸附能力,必须使吸附质从吸附剂上解脱下来,这种过程称为吸附剂得再生。再生得方法一般有:①加热解吸再生(变温吸附)。等压下,一般吸附容量随温度升高而减少,故可在低温下吸附,然后在高温加热下吹扫脱附;②降压或真空解吸(变压吸附)。恒温下,吸附容量随压力降低而减少,则可采用加压吸附,减压或真空下脱附;③溶剂置换再生(变浓度吸附)。对不饱和烯烃类等某些热敏性吸附质,可以采用亲合力较强得解吸溶剂进行置换,使吸附质脱附,然后加热,使吸附剂再生。2、吸附剂吸附剂得选择要求:工业吸附剂应具备得条件为:①具有巨大内表面积、较大得吸附容量得多孔性物质;②对不同得气体分子具有很强得吸附选择性;③吸附快且再生特性良好;④具有足够得机械强度,对酸、碱、水、高温得适应性;用于物理吸附时要有化学稳定性。⑤价格低廉,来源广泛。吸附剂得种类很多,可分为天然和合成吸附剂。常用得固体吸附剂有骨炭、硅胶、矾土(氧化铝)、沸石、焦炭和活性炭等。三、催化转化方法·

1、 原理及分类催化净化就是在催化剂作用下,将废气中气态污染物转化为无害物质排放,或者转化成其她更易除去得物质得净化方法。这种方法可直接将有害物质转变为无害得物质,可以避免二次污染,而且简化操作过程。能够用催化法进化得气态污染物有SO2、H2S、HC(碳氢化合物)、CO、苯、甲苯和NOx等。催化转化法有催化氧化法和催化还原法两种。➢催化氧化法就是使有害气体在催化剂得作用下,与空气中得氧发生化学反应,转化为无害气体得方法。如

废气中得SO2在催化剂(V2O5)作用下可氧化为SO3,用水吸收变成硫酸而回收,➢催化还原法就是使有害气体在催化剂得作用下,与还原性气体发生化学反应,转化为无害气体得方法。如废气中得NOx在催化剂(铜铬)

作用下与NH3反应生成无害气体N2和H2O。四、催化燃烧1、原理及分类燃烧法就是通过热氧化燃烧或高温分解得原理,将废气中得可燃有害成分转化为无害物质得方法,又称为焚化法。例如含烃废气在燃烧中被氧化为无害得CO2和H2O。燃烧法分为直接燃烧和催化燃烧两类。催化燃烧法与直接燃烧法相比较有许多优点:①起燃温度低。能在较低温度下迅速完全氧化分解成CO2和H2O,能耗小,②适用范围广。催化燃烧可以适用于浓度范围广、成分复杂得几乎所有含烃类有机废气及恶臭气体得治理,例如有机硫化物、氮化物、有机溶剂、酮类、醛类和脂肪酸类等;③基本上不产生二次污染。因为有机物氧化后分解成CO2和H2O,且净化率高五、冷凝法1、原理冷凝法就是利用不同物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压这一性质,采用降低系统温度或提高系统压力,使处于蒸汽状态得污染物冷凝并从废气中分离出来得过程。适用于净化浓度大得有机溶剂蒸气,还可以作为吸附、燃烧等净化高浓度废气时得预处理,以便减轻这些方法得负荷。冷凝法得特点:就是以净化高浓度得废气,特别就是有害组分单纯得气体;可以作为燃烧与吸附净化得预处理;可用来净化含有大量废水得高温蒸汽;所需设备和操作条件比较单纯,回收物质纯度高。缺点:需要将废气冷却到很低得温度,成本较高。第四节

二氧化硫废气治理技术目前已经开发出200多种关于控制SO2污染得方法,按脱硫工艺与燃烧结合点可分为:燃烧前脱硫;燃烧中脱硫;燃烧后脱硫,既烟气脱硫。目前,烟气脱硫仍被认为就是控制SO2污染最行之有效得途径,应用最广泛,各种脱硫方法得评价指标主要有脱硫效率、初投资、运行费用、副产品处理、二次污染程度、能否同时脱硝等等。烟气脱硫FGD(Flue

Gas Desulfurization)就是目前技术最成熟,能大规模商业化应用得脱硫方式。主要就是利用各种碱性得吸收剂和吸附剂捕集烟气中得SO2将之转化为较稳定且易机械分离得硫化合物或单质硫,从而达到脱硫得目得。烟气脱硫工艺按脱硫剂和脱硫产物就是固态还就是液态分为干法和湿法①湿法·

就是用溶液(如水或碱性溶液)吸收烟气中得SO2,气液反应传质效果好,脱硫高,技术成熟,但脱硫产物难处理,投资较大且烟温降低不

利于排放,烟气需再次耗能加热②干法就是用粉状或粒状脱硫剂脱除废气中SO2,按脱硫产物就是否回收利用,烟气脱硫还可分为抛弃法和回收法:(1)抛弃法就是将S02转化为固体产物抛弃掉,但存在残渣污染与处理问题;(2)回收法则由反应产物制取硫酸、硫磺、液体二氧化硫、化肥或石膏等有用物质。二、湿法脱除SO2技术·

1、氨法采用氨水或液态氨作为吸收剂,吸收SO2后生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵,氨可留在产品内,成为化肥。其反应如下:NH3＋H2O＋SO2

2NH3＋H2O＋SO2NH4HSO3

(NH4)2SO3(NH4)2SO3＋H2O＋SO2→2NH4HSO3(NH4)2SO3对SO2有更好得吸收能力,当NH4HSO3得比例增大,吸收能力降低,需补充氨将亚硫酸氢氨转化成亚硫酸氨,即进行吸收液再生。反应式为:NH3＋NH4HSO3→(NH4)2SO3这种方法得优点就是费用低;缺点就是氨易挥发,使吸收剂得消耗量增加。根据对脱硫后浆液得不同处理方法,可将氨法脱硫工艺分为不同分为氨-硫酸铵法、氨-亚硫酸铵法。(1)酸分解法(又称为氨-酸法)

吸收液由过量得硫酸分解,再用氨中和以获得硫酸铵,同时制得SO2气体。其反应如下:(NH4)2SO3＋H2SO4→(NH4)2SO4＋SO2＋H2O2NH4HSO3＋H2SO4→(NH4)2SO4＋2SO2＋2H2OH2SO4＋2NH3→(NH4)2SO4(2)空气氧化法与氨-酸法得区别就是:将引出一部分吸收液至混合器内,不就是与浓硫酸混合,而就是加入氨,使亚硫酸氢铵全部转变为亚硫酸铵,然后再送入氧化塔,向塔内鼓入10kg/cm2压力得空气,将亚硫酸铵氧化为硫酸铵(3)氨-亚硫酸铵法该法也就是将吸收液用氨中和,将亚硫酸氢铵转变为亚硫酸铵;与氨-酸法得区别在于该法不再将亚硫酸铵用空气氧化成硫酸铵,而就是直接去制取亚硫酸铵结晶,分离出亚硫酸铵产品,而不就是硫酸氨。2、钠碱法该法就是以碳酸钠或碳酸氢钠溶液作为吸收剂吸收烟气中得SO2。优点就是:可用固体吸收剂,而且阳离子就是非挥发性得;不存在吸收剂在洗涤过程中得挥发产生氨雾问题;钠盐溶解度比较大,因此吸收系统不存在结垢、堵塞等问题,吸收能力比较强。缺点就是碱得成本相对较高。其反应过程如下:2NaOH＋SO2→Na2SO3＋H2O