第二章 化工废气处理技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,化工废气处理技术,化工废渣处理技术,化工清洁生产概要,工业毒物的危害及防护技术,目 录,化工防火防爆技术,环境质量评价,化工安全设计与安全管理,化工废水处理技术,化工安全系统安全分析与评价,绪 论,水汽,干燥空气,（主要成分为氮、氧和氩 ）,悬浮微粒,大气组成,大气的组成：,恒定组分：,N,2,、,O,2,、,Ar,可变组分：,CO,2,、,H,2,O,不定组分：,H,2,S,、,SO,x,、,NO,x,掌握化工废气来源与危害,定义：大气污染,通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。,大气污染物可以通过各种途径降到水体、土壤和作物中影响环境，并通过呼吸、皮肤接触、食物、饮用水等进入人体，引起对人体健康和生态环境造成近期或远期的危害。,世界上八大公害事件有五大公害属于大气污染事件：,1. 1930,年,12,月,1,5,日比利时马斯河谷烟雾污染事件,2.,1948,年,10,月,26,31,日美国宾州多诺拉大气污染事件,3. 20,世纪,40,年代初期美国洛杉矶光化学烟雾事件,4. 1952,年,12,月,5,8,日英国伦敦烟雾事件,5. 1961,年日本四日哮喘事件,6. 1968,年,3,月日本北九州市、爱知县米糠油中毒事件,7. 1953,1956,年日本熊本县甲基汞中毒事件,8. 1955,1972,年日本富山县神通川流域骨痛病事件（镉污染）,大气污染不仅影响周围的环境，而且对全球环境也带来影响：,1.,温室效应与全球变暖,大气中二氧化碳、甲烷和氮氧化合物含量越高，热外流越受阻，从而地表温度也升得越高，称为温室效应。,温室气体排放迅速增加,在过去,100,年内全球平均气温升高了,0.6,，预计,21,世纪末全球平均气温将升高,3,，冰川融化，到,2100,年世界海平面将升高,0.62,米。,气温升高导致全球出现各种灾害性气候，台风、洪水、干旱等灾害频发。,2.,臭氧层破坏,臭氧层存在于地球大气层上部平流层，是地球保护屏障。,人类活动排放到高空的氯氟烃如氟利昂（,CFCl,3,）等含有大量自由氯原子能催化分解大量臭氧分子，破坏了平流层中臭氧的平衡，出现臭氧层变薄甚至产生臭氧空洞,按现行减少速度，到,2075,年，臭氧将比,1985,年减少,40%,，全球皮肤癌患者将达,1.5,亿人。臭氧空洞还在继续扩大。,3.,酸雨,酸雨是指,pH,值小于,5.6,的酸性降水。,大气中的,SO,2,和,NOx,在强光照射下发生光化学氧化作用，并与水汽结合而形成硫酸和硝酸导致雨水呈酸性。产生酸雨的物质主要来源于人类生产生活中矿物燃料的燃烧，尤其是煤炭和石油。,酸雨造成死亡之湖（纽约州）,酸雨毁坏的德国森林,酸雨带来一片凄凉景象,酸雨对文物古迹的损害,我国酸雨分布情况,废气污染物的来源,燃料燃烧,工业生产过程,农业生产过程,交通运输过程,废气分类及来源,废气,(waste gas),是指人类在生产和生活过程中排出的有毒有害的气体。排放的废气气味大，严重污染环境和影响人体健康。,1,：颗粒污染物：,一般指悬浮在空气当中的固体或液体物质，通常称为微粒物或颗粒物。,2,：气态污染物：,1,）以,S02,为主的含硫化合物：如硫化氢、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、亚硫酸盐和有机硫气溶胶等 。,2,）以,NO,和,NO2,为主的含氮化合物。,3,）碳的氧化物：主要是,CO,和,CO2,，如“温室效应”。,4,）碳氢化合物：统称烃类，它们是形成危害人类健康的光化学烟雾的主要成分。,5,）含卤素的化合物：通常主要指氟化氢,(HF),和,氯化氢,(HCL),，它们可以破坏臭氧层，导致人们患皮肤病及致癌。,废气分类,按大气的污染物状态分类：,无机污染物的废气,有机污染物的废气,既含无机又含有机污染物的废气,主要来自氮肥、磷肥、无机盐行业，产生氮氧化物、二氧化硫、甲烷、氟化物、盐酸、一氧化碳等,主要来自有机原料及合成材料、农药、染料、涂料等恒业，产生有机气体如醇类、醛类、烃类等,主要来自氯碱、炼焦等行业,按所含污染物性质不同可分为：,废气分类,易燃易爆气体较多,：氢、一氧化碳及酮、醛等有机可燃物，当排放量大时，就可能造成火灾、爆炸事故。,含有毒或腐蚀性气体,：如二氧化硫、氮氧化合物、氯气、氯化氢及多种有机物，其中,二氧化硫和氮氧化物,的排放量最大。这些气体会直接损害人体健康，腐蚀设备、建筑物的表面，还会形成酸雨污染地表和水域。,浮游粒子种类多，危害大,：粉尘、烟气和酸雾等。,化工废气的特点,主要废气污染物及其危害,1.,碳氧化物,一氧化碳,无色、无臭、无味的气体，当人们吸入,CO,时，它与血红蛋白结合。,是城市大气中数量最多的污染物，碳氢化合物燃烧不完全是,CO,的主要来源，如汽车排放尾气。其主要危害在于能参与光化学烟雾的形成，以及造成全球的环境问题。,二,氧化碳,含碳物质完全燃烧的产物，也是动物呼吸排出的废气。它本身无毒，对人体无害，但其含量,8%,时会令人窒息。近年来研究发现，现代大气中的,CO,2,的浓度不断上升引起地球气候变化，这个问题称之为“温室效应”。所以联合国环境决策署决议将,CO,2,列为危害全球的,6,种化学品之一。,防治措施,目前对,CO,的局部排放源的控制措施主要集中在汽车方面。如使用排气的催化反应器，加入过量空气使,CO,氧化成,CO,2,。,2.,硫的氧化物（,SO,2,或,SO,3,）,SO,2,具有强烈的刺激性气味，它能刺激眼睛，损伤呼吸器官，引起呼吸道疾病。特别是,SO,2,与大气中的尘粒、水分形成气溶胶颗粒时，这三者的协同作用对人的危害更大。这种污染称为伦敦型烟雾或叫硫酸烟雾。,SO,2,的腐蚀性很大，能导致皮革强度降低，建筑材料变色，塑像及艺术品毁坏。在与植物接触时，会杀死叶组织，引起叶子脱色变黄，农作物产量下降。另外，,SO,2,在大气中含量过高是形成酸雨污染的重要因素。,防治措施,大气中的,SO,2,主要通过降水清除或氧化成硫酸盐微粒后再干沉降或雨除。除此之外，土壤的微生物降解、化学反应、植被和水体的表面吸收等都是去除,SO,2,的途径。,3,.,氮氧化合物（,NO,、,NO,2,）,来源,人为排放主要来源于矿物燃料的燃烧过程（包括汽车及一切内燃机的排放）、生产硝酸工厂排放的尾气。氮氧化物浓度高的气体呈棕黄色，从工厂烟囱排出来的氮氧化物气体称之为黄龙。,影响,对人类的影响 当空气中的,NO,2,含量达,150mL/m,3,时，对人的呼吸器官有强烈的刺激，,3,8,小时会发生肺水肿，可能引起致命的危险。,对森林和作物生长的影响,NO,X,通过叶表面的气孔进入植物活体组织后，干扰了酶的作用，阻碍了各种代谢机能；有毒物质在植物内还会进一步分解或参与合成过程，产生新的有害物质，侵害机体内的细胞和组织，使其坏死。,NO,X,也是形成酸雨的重要原因之一。酸雨可以破坏作物的根系统的营养循环；与臭氧结合损害树的细胞膜，破坏光合作用；酸雾还会降低树木的抗严寒和干燥的能力。,对全球气候的影响 氮氧化物和二氧化碳引起“温室效应”，使地球气温上升,1.5,4.5,，造成全球性气候反常。,4.,碳氢化合物,人为排放源,汽油燃烧（,38.5%,）、焚烧（,28.3%,）、溶剂蒸发（,11.3%,）、石油蒸发和运输消耗（,8.8%,）、提炼废物（,7.1%,）。美国排放碳氢化合物占总产量的比例高达,34%,，其中半数以上来自交通运输。汽车排放的碳氢化合物主要有两类：烃类，如甲烷、乙烯、乙炔、丙烯、丁烷等；醛类，如甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛和苯甲醛等。此外还有少量芳烃和微量多环芳烃致癌物。,危害,一般碳氢化合物对人的毒性不大，主要是醛类物质具有刺激性。对大气的最大影响是碳氢化合物在空气中反应形成危害较大的二次污染物，如光化学烟雾。,防治措施,碳氢化合物从大气中去除的途径主要有土壤微生物活动，植被的化学反应、吸收和消化，对流层和平流层化学反应，以及向颗粒物转化等。,5.,粒状污染物（如烟、尘、雾等）,天然过程排放颗粒物主要有火山爆发的烟气、岩石风化的灰尘、宇宙降尘、海浪飞逸的盐粒、各种微生物、细菌、植物的花粉等，约占大气颗粒物总量的,89%,。由燃料燃烧、开矿、选矿或固体物质的粉碎加工（磨面粉、制水泥等）、火药爆炸、农药喷洒等人工排放约占颗粒物总量的,11%,。人为排放集中在人类活动的场所如厂矿、城市等，它增加了人类周围环境的大气负担。,化工,废气处理原则,颗粒污染物,如：粉尘、烟尘、雾滴和尘雾的颗粒状污染物,。,利用其质量大的特点，通过外力的作用将其分离出来，通常称为除尘。,气态污染物,如：,SO,2,、,NOX,、,CO,、,NH3,、,H2O,、有机废气等。,利用,污染物的物理性质和化学性质，通过冷凝、吸收、吸附、燃烧、催化转化等方法进行处理。,除尘技术,除尘通俗的讲就是：含尘气体中去除颗粒物的过程。实际上是一个固气相混合物分离问题，即是气溶胶非均相混合物的分离，从气溶胶中除去有害无用的固体或液体颗粒物的技术称为除尘技术。,由集尘罩、管道、,除尘器,、风机、排气筒以及系统辅助装置组成。,进入大气的固体粒子和液体粒子均属于颗粒污染物。化工工业排放出废气中的颗粒污染物主要含有硅、铁、镍、钙、钒等氧化物及其他粒度在,200um,以下的浮游物质，这些物质都会污染周围的环境。,粉尘的物理性质，对于确定采用的除尘方法有重要影响。,粉尘性质中最重要的是粉尘颗粒尺寸和密度，此外还有比电阻率、附着性、粒子形状、亲水性、腐蚀性、毒性和爆炸性。,1,、粉尘大小,2,、尘粒密度（对于重力除尘及离心除尘等装置的性能有很大影响。）,3,、尘粒的电阻率（对电除尘和过滤除尘装置的去除效率有很大影响）,改变尘粒电阻率的几种方法,1,、,改变温度,：大多数尘粒的电阻是随温度升高而增大，直到一最大值。,2,、,加入水分,：尘粒吸附水分后可使表面导电率增大，引起电阻率降低。,3,、,添加化学药品,：向含尘气体中添加化学药品可以调节尘粒电阻。,例如,：,向,燃烧,重油中加入适量的氨便可以提高电阻率。,除尘器的处理气体量,1,使用寿命,4,3,2,6,5,技术性能指标,经济指标,作为除尘器的性能指标，通常有下列六项：,除尘器的除尘效率,除尘器的压力损失,设备基建投资与运转管理费用,占地面积或占用空间体积,1,、粉尘的浓度表示（根据含尘量的大小）,个数浓度：单位体积气体所含粉尘的个数，单位为 个,/CM,3,。,质量浓度：单位标准体积气体所含悬浮粉尘的质量数，单位为,G/M,3,N,。,2,、除尘装置的处理量,该项指标表示的是除尘装置在单位时间内所能处理烟气量的大小，是表明装置处理能力大小的参数，单位为,M,3,/H,、,M,3,/S,。,3,、除尘装置的效率,（,1,）除尘装置的,总效率,：在同一时间内，由除尘装置整体除下的粉尘量与进入装置的粉尘量的百分比。,（,2,）除尘装置的,分级效率,：装置对某一粒径,d,为中心，粒径宽度为,d,烟尘除尘效率。,4,、除尘装置的压力损失,压力损失是表示除尘装置消耗能量大小的指标，也称压力降。压力损失的大小用除尘装置进出口处气流的全压差来表示。,除尘装置的类型,按是否使用水或其他液体可分为,湿式除尘器、干式除尘器。,按效率的高低分,：,高效除尘器、中效除尘器和低效除尘器,按除尘机制分,：,机械式除尘器 湿式除尘器 过滤式除尘器 静电除尘器,三 除尘装置的类型,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,离心,除尘器,多管旋风,除尘器,4060,5070,7092,8095,少,少,少,中,少,少,中,中,湿式（洗涤式）除尘器,喷淋（雾）,洗涤器,文丘里,洗涤器,自激式,洗涤器,（旋风）,水膜,洗涤器,7595,9099.5,8599,8599,中,少,中,中,中,高,较高,较高,电除尘器,干式,静电除尘器,湿式,静电除尘器,8099.9,8099.9,高,高,少,少,过滤式除尘器,颗粒层,除尘器,袋滤式,除尘器,8599,8099.9,较高,较高,较高,较高,各类除尘装置的除尘原理,（,1,）机械式除尘器,机械式除尘器是通过质量力的作用达到除尘目的的除尘装置。质量力包括重力、惯性力和离心力，主要除尘器形式为,重力沉降室,，,惯性除尘器,和,旋风除尘器,等。,重力沉降室除尘原理,重力沉降室是利用粉尘与气体的密度不同，使含尘气体中的尘粒依靠自身的重力从气流中自然沉降下来，达到净化目的的一种装置。,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、磨损强的粉尘。一般作为多级净化系统的,预处理,。,重力沉降室示意图,单层重力沉降室工作原理图,多层重力沉降室,惯性除尘器的除尘原理,利用粉尘与气体在运动中的惯性力不同，使粉尘从气流中分离出来的方法为惯性力除尘，常用方法是使含尘气流冲击在挡扳上、气流方向发生急剧改变，气流中的尘粒惯性较大，不能随气流急剧转弯，便从气流中分离出来。,惯性除尘器除尘原理示意图,离心式除尘器的工作原理,使含尘气流沿某一定方向作连续的旋转运动，粒子在随气流旋转中获得离心力，使粒子从气流中分离出来的装置为离心式除尘器，也称为旋风除尘器。,机械式除尘器的特点,机,械式除尘器造价比较低，维护管理方便，耐高温，耐腐蚀，适宜含湿量大的烟气，但对粒径,5,M,以下的尘粒去除率较低。当气体含尘浓度高时，这类除尘器可作为初级除尘，以减轻二级除尘的负荷。,重力沉降室适宜尘粒粒径较大,(50,M),、要求除尘效率较低、场地足够大的情况；惯性除尘器适宜排气量较小、对除尘效 率要求较低的场合；旋风除尘器是工业中应用较为广泛的除尘设备之一，通常情况下，旋风除尘器对,5,M,以上的尘粒除尘效率最高可达,95%,左右，因此常作为二 级除尘系统中的预除尘、气力输送系统中的卸料分离器和,1 20T/H,的小型锅炉烟气的处理用。,（,2,）湿式除尘,器,湿式除尘也称为洗涤除尘。该方法是用液体（一般为水）洗涤含尘气体，使尘粒与液膜、液滴或气泡碰撞而被吸附，凝集变大，尘粒随液体排出，气体得到净化。,湿式除尘器的作用机理,惯性碰撞,扩散作用,凝聚作用,粘附,喷淋洗涤装置的示意图,湿式除尘器的特点,结构简单，造价低，除尘效率高，在处理高温、易燃、易爆气体时安全性好，在除尘的同时还可去除气体中的有害物。湿式除尘器的不足是用水量大，易产生腐蚀性液体，产生的废液或泥浆需进行处理，并可能造成二次污染。在寒冷地区和季节，易结冰。,（,3,）过滤式除尘器,过滤式除尘是使含尘气体通过多孔滤料，把气体中的尘粒截留下来，使气体得到净化的方法。按滤尘方式有内部过滤与外部过滤之分。,这种方法效率高，操作方便，适应于含尘浓度低的气体；,其缺点是维修费高，不耐高温高湿气流。,内部过滤主要有颗粒层过滤器；,外部过滤主要有袋式过滤器。,袋式除尘器的除尘机制,筛分作用,惯性碰撞作用,扩散作用,静电作用,重力沉降作用,机械清灰袋式除尘器,袋式除尘器的特点,袋式除尘器除尘效率高达,98%,，能除掉微细尘粒，对处理气量变化的适应性强，最适宜处理有回收价值的细小颗粒物。,但袋式除 尘器的投资比较高，允许使用的温度低，操作时气体的温度需高于露点温度，否则不仅会增加除尘器的阻力，甚至由于湿尘黏附在滤袋表面而使除尘器不能正常工作。,当尘粒浓度超过尘粒爆炸下限时，也不能使用袋滤式过滤器。袋式过滤器广泛应用于各种工业生产的除尘过程。,（,4,）静电除尘原理,是利用高压电场产生的静电力（库仑力）的作用实现固体粒子或液体粒子与气流分离的方法。含尘气体进入除尘器后，通过以下三个阶段实现尘气分离。,粒子荷电 粒子沉降粒子清除,静电除尘是利用高压电场产生的静电力的作用，实现固体粒子或液体粒子与气流分离的方法。,常用的除尘器有,管式,与,板式,两类，由,放电极,与,集成极,组成。,管式电除尘器的示意图,平板电除尘器,单管电除尘器,电除尘器的特点,电除尘器已被广泛作为各种工业炉窑和火力发电站大型锅炉的除尘设备，能处理高温、高湿烟气。它的除尘效率高，可达,98%,以上，压力损失低，运行费 用较低，能满足环保要求的排放浓度；处理风量大，可达每小时数千至一二百万立方米；阻力较低，仅,IOO 500PA,，且运行能耗低。但电除尘器的结构复杂，初投资大，占地面积大，对操作、运行、维护管理都有较高的要求。,除尘器的整体性能主要是用三个技术指标（处理气体量、压力损失、除尘效率）和三个经济指标（一次投资、运转管理费用，占地面积及使用寿命）来衡量。,除尘装置的选择,考虑因素,（,1,）需达到的除尘效率,（,2,）设备运行条件,（,3,）经济性,（,4,）占地面积及空间的大小。,（,5,）设备操作要求及使用寿命。,（,6,）其他因素,2,除尘装置的性能比较,常用方法,吸收法,催化法,冷凝法,吸附法,燃烧法,气态污染物的一般处理技术,定义,采用适当的液体作为吸收剂，使含有有害物质的废气与吸收剂接触，废气中的有害物质被吸收于吸收剂中，使气体得到净化。,分类,物理吸收,和,化学吸收,在处理气量大、有害组分浓度低为特点的各种废气时，化学吸收效果比单纯的物理吸收的效果好，所以多采用化学吸收法。,特点,设备简单、捕集效率高、应用范围广、一次性投资低等。但由于 吸收是将气体中的有害物质转移到了液体中，因此对吸收液必须进行处理，否则容易引起二次污染。由于吸收温度越低效果越好，因此在处理高温烟气时，必须对排气进行降温预处理。,2.3.1,吸收法,定义,使废气与大表面、多孔性固体物质相接触，将废气中的有害组分吸附在固体表面上，使其与气体混合物分离，达到净化目的。,吸附法治理气态污染物包括吸附及吸附剂再生的全过程。,特点,净化效率高，特别是对低浓度气体具有很强的净化能力。吸附法特别适用于排放标准要求严格或有害物浓度低，用其他方法达不到净化要求的气体净化。因此，常作为深度净化手段或联合应用几种净化方法时的最终控制手段。由于一般吸附剂的吸附容量有限，对高浓度废气的净化，不宜采用吸附法。,2.3.2,吸附法,定义,：,利用催化剂的催化作用，使废气中的有害组分发生化学反应并转化为无害物或易于去除物质的一种方法。,特点,：,净化效率较高，净化效率受废气中污染物浓度影响较小，而且在治理过程中，无需将污染物与主气流分离，可直接将主气流中的有害物转化为无害物，避免了二次污染。,但是价格较贵，操作要求较高，废气中有害物质很难作为有用物质进行回收。,2.3.3,催化转化法,定义：,对含有可燃有害组分的混合气体进行氧化燃烧或高温分解，从而使这些有害组分转化为无害物质的方法。,分类：,（,1,）直接燃烧：把废气中的可燃有害组分当作燃料直接烧掉，只适合用于净化含可燃组分浓度高或有害组分燃烧时热值较高的废气。（,1100,）,（,2,）热力燃烧：利用辅助燃料燃烧放出的热量将混合气体加热到要求的温度，使可燃的有害物质进行高温分解变为无害物质。（,760,820,）,（,3,）催化燃烧：在催化剂的作用下，使有害物质在较低温度下燃烧。（,200,400,）,特点：,燃烧法工艺比较简单，操作方便，可回收燃烧后的热量；但不能回收有用物质，并容易造成二次污染。,2.3.4,燃烧法,定义,：,采用降低废气温度或提高废气压力的方法，使一些易于凝结的有害气体或蒸汽态的污染物冷凝成液体并从废气中分离出来的方法。,特点,：,设备简单，操作方便，并可回收到纯度较高的产物。只适用于处理高浓度的有机废气，常用作吸附、燃烧等方法净化高浓度废气的前处理，以减轻这些方法的负荷。,2.3.5,冷凝法,抛弃法,：将脱硫的生成物作为固体废物抛掉（方法简单，费用低）,回收法,：将,SO,2,转变成有用的物质加以回收（成本高，所得副产品存在着应用及销路问题，但是对保护环境有利）,2.4,二氧化硫废气治理技术,SO,2,废气的治理技术,碱液吸收法,亚硫酸钾（钠）吸收法（,WL,法）,氨液吸收法,金属氧化物吸收法,液相催化氧化吸收法（千代田法）,海水吸收法,尿素吸收法,亚硫酸钾（钠）吸收法（,WL,法）,以亚硫酸钾或亚硫酸钠为吸收剂，,SO,2,的脱除率达,90%,以上。吸收母液经冷却、结晶、分离出亚硫酸钾（钠），再用蒸汽将其加热分解生成亚硫酸钾（钠）和,SO,2,。亚硫酸钾（钠）可以循环使用，,SO,2,回收去制硫酸。,WL-K,（钾）法的反应为,K,2,SO,3,+ SO,2,+ H,2,O 2KHSO,3,（吸收过程产物）,WL-NA,（钠）法的反应为,NA,2,SO,3,+ SO,2,+ H,2,O 2 NAHSO,3,（吸收过程产物）,WL,法的优点,吸收液可循环使用，吸收剂损失少；,吸收液对,SO,2,的吸收能力高，液体循环量少，泵的容量少；,副产品,SO,2,的纯度高；,操作负荷范围大，可以连续运转；,基建投资和操作费用较低，可实现自动化操作。,WL,法的缺点,必须将吸收液中可能含有的,NA,2,SO,4,去除掉，否则会影响吸收速率；,另外吸收过程中会有结晶析出而造成设备堵塞。,碱液吸收法,采用苛性钠溶液、纯碱溶液或石灰浆液作为吸收剂，吸收,SO,2,后制得亚硫酸钠或亚硫酸钙。,以苛性钠溶液作吸收剂（吴羽法）,反应过程为,2NAOH + SO,2, NA,2,SO,3,+ H,2,O,NA,2,SO,3,+ SO,2,+ H,2,O 2 NAHSO,3,2 NAHSO,3,+ 2NAOH NA,2,SO,3,+ 2 H,2,O,用纯碱溶液作为吸收剂（双碱法）,2 NA,2,CO,3,+ SO,2,+ H,2,O 2NAHCO,3,+ NA,2,SO,3,2 NA HSO,3,+ SO,2, NA,2,SO,3,+ 2CO,2,+ H,2,O,NA,2,SO,3,+ SO,2,+ H,2,O 2 NA HSO,3,再生过程的反应为,2 NAHSO,3,+ CACO,3, 2 NAHCO,3,+ CASO,3,1/2H,2,O+ CO,2,+1/2H,2,O,2 NAHSO,3,+ CA,（,OH,）,2, NA,2,SO,3,+ CASO,3,1/2H,2,O+ 3/2H,2,O,2CASO,3,1/2H,2,O + O,2,+ 3H,2,O 2 CASO,3,2H,2,O,另一种双碱法是采用碱式硫酸铝,AL,2,（,SO,4,）,3,X AL,2,O,3,作吸收剂，吸收,SO,2,后再氧化硫酸铝，然后用石灰石与之中和再生出碱性硫酸铝循环使用，并得到副产品石膏。其反应过程是：,吸收反应：,AL,2,（,SO,4,）,3, AL,2,O,3,+ 3SO,2, AL,2,（,SO,4,）,3,AL,2,（,SO,3,）,3,氧化反应：,2 AL,2,（,SO,4,）,3,AL,2,（,SO,3,）,3,+ 3O,2, 4 AL,2,（,SO,4,）,3,中和反应：,AL,2,（,SO,4,）,3,+ 3 CACO,3,+ 6H,2,O ,AL,2,（,SO,4,）,3, AL,2,O,3,+3 CASO,4,2H,2,O + 3CO,2,氨液吸收法,此法是以氨水或液态氨作吸收剂，吸收,SO,2,后生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵。,反应如下：,NH,3,+ H,2,O + SO,2, NH,4,HSO,3,2NH,3,+ H,2,O + SO,2,（,NH,4,）,2,SO,3,（,NH,4,）,2SO,3,+ H,2,O + SO,2, 2 NH,4,HSO,3,当,NH,4,HSO,3,比例增大，吸收能力降低，须补充氨将亚硫酸氢铵转化为亚硫酸铵，即进行吸收液的再生：,NH,3,+ NH,4,HSO,3,（,NH,4,）,2,SO,3,此外还需引出一部分吸收液，可以采用氨,-,硫酸铵法和氨,-,亚硫酸铵法等方法进行回收硫酸铵或亚硫酸铵等副产品。,氨,-,硫酸铵法。,将吸收液通过过量的硫酸进行分解，再用氨进行中和以获得硫酸铵，同时制得,SO,2,气体。,反应如下：,（,NH,4,）,2,SO,3,+ H,2,SO,4,（,NH,4,）,2,SO,4,+ SO,2,+ H,2,O,NH,4,HSO,3,+ H,2,SO,4,（,NH,4,）,2,SO,4,+ 2SO,2,+ 2H,2,O,H,2,SO,4,+ NH,3,（,NH,4,）,2,SO,4,氨,-,亚硫酸铵法。,此法是将吸收液引入混合器内，加入氨中和，将亚硫酸氢铵转化为亚硫酸铵，直接去结晶，分离出亚硫酸铵产品。,此法不必使用硫酸，投资少，设备简单。,液相催化氧化吸收法（千代田法）,此法是以含,FE,3+,催化剂的浓度为,2%,3%,稀硫酸溶液作吸收剂，直接将,SO,2,氧化成硫酸。吸收液一部分回吸收塔循环使用，另一部分与石灰石反应生成石膏。故此法也称稀硫酸,-,石膏法。,反应如下：,2SO,2,+ O,2,+ 2H,2,O 2H,2,SO,4,H,2,SO,4,+ CACO,3,+ H,2,O CASO,4,2H,2,O + CO,2,优点,简单，操作容易，不需特殊设备和控制仪表，能适应操作条件的变化，脱硫率可达,98%,，投资和运转费用较低。,缺点,稀硫酸腐蚀性较强，必须采用合适的防腐材料。同时，所得稀硫酸浓度过低，不便于运输和使用。,金属氧化物吸收法,此法是用,MGO,、,ZNO,、,MNO,2,、,CUO,等金属氧化物的碱性水化物浆液作为吸水剂。吸收,SO,2,后的溶液中含有亚硫酸盐、亚硫酸氢盐和氧化产物硫酸盐，它们在较高温度下分解并再生出浓度较高的,SO,2,气体。现以,MGO,为例进行介绍，称作氧化镁法。,吸收过程反应,MGO,H2OMG,（,OH,）,2,MG,（,OH,）,2,SO,2,5H,2,O MGSO,3,6H,2,O,MGSO,3,6H,2,O,SO,2,MG,（,HSO,3,）,2,5H,2,O,MG,（,HSO,3,）,2,MG,（,OH,）,2,10H,2,O 2MGSO,3,6H,2,O,若烟气中,O,2,过量时,Mg,（,HSO,3,）,2,O,2,6H,2,O 2MgSO,4,7H,2,O,SO,2,MgSO,3,O,2,7H,2,O,MgSO,4,7H,2,O,干燥过程反应,MgSO,3,6H,2,O,MgSO,3,6H,2,O,MgSO,4,7H,2,O,MgSO,4,7H,2,O,分解过程反应,MgSO,3,MgO,SO,2,MgSO,4,C,MgO,SO,2,CO,2,我国的氧化镁（菱苦土）资源丰富，该法在我国有发展前途。,海水吸收法,该法是近年来发展起来的一项新技术，它利用海水中和烟气中的,SO,2,，经反应生成可溶性的硫酸盐排回大海。海水,pH,为,8.0,8.3,所含碳酸盐对酸性物质有缓冲作用，海水吸收,SO2,生成的产物是海洋中的天然成分，不会对环境造成严重污染。,海水脱硫的主要反应是,SO,2,H,2,O,O,2,SO,4,2-,H,HCO,3,H,+,H,2,O + CO,2,海水脱硫工艺依靠现场的自然碱度，产生的硫酸盐完全溶解后返回大海，无固体生成物；所需设备少，运行简单。但此法只能在海洋地区使用，有一定的局限性。,尿素吸收法,此法是用尿素溶液作吸收剂，,pH,5,9,，,SO,2,的去除率与其在烟气中的浓度无关，吸收液可回收硫酸铵。其反应如下：,SO,2,O,2,CO,（,NH,2,）,2,H,2,O,（,NH,4,）,2,SO,4,+ CO,2,此法可同时去除,NO,x,，去除率大于,95%,。,NO,NO,2,CO,（,NH,2,）,2,H,2,O,CO,2,N,2,尿素吸收,SO,2,工艺由俄罗斯门捷列夫化学工艺学院开发，,SO,2,去除率可达,100%,。,NO,x,废气的吸收法治理,氮氧化物是一类化合物的总称，分子式为,NO,X,。它包括,N,2,O,、,NO,、,NO,2,、,N,2,O,3,、,N,2,O,4,及,N,2,O,5,等，在自然条件下主要是,NO,和,NO,2,，它们是常见的大气污染物。,大气中的氮氧化物包括天然的和人类活动所产生的两种。,人为产生的氮氧化合物比天然产生的要少得多，但是由于其分布较为集中，与人类活动的关系较为密切，所以危害较大。,如：,NO,与血液中的血红蛋白的亲和力较强，可结成亚硝基血红蛋白或亚硝基高铁血红蛋白，使血液输氧能力下降，出现缺氧发绀症状；,NO,2,对呼吸器官有强烈的刺激作用；,NO,2,在自然环境中可形成酸，而在阳光照射下，可与磷氢化合物生成有致癌的光化学烟雾等。,不同浓度的,NO,2,对人体健康的影响,对含,NO,x,的废气也可采用多种方法进行净化治理（主要是治理生产工艺尾气），常用一下几个方法：,水吸收法,1,稀硝酸吸收法,2,碱性溶液吸收法,3,还原吸收法,4,氧化吸收法,5,水吸收法,NO,2,或,N,2,O,4,与水接触，发生以下反应：,2 NO,2,（或,N,2,O,4,）,+ H,2,O HNO,3,+ H NO,2,2H NO,2, H,2,O + NO + NO,2,（或,1/2 N,2,O,4,）,2NO + O,2, 2 NO,2,（或,N,2,O,4,）,水对氮氧化物的吸收率很低，主要是由一氧化氮被氧化成二氧化氮的速度决定。当一氧化氮浓度高时，吸收速率有所提高。一般水吸收法的效率为,30%,50%,。,此法制得浓度为,5%,10%,的稀硝酸，可用于中和碱性污水，作为废水处理的中和剂，也可用于生产化肥等。另外，此法是在,588,686KPA,的高压下操作，操作费及设备费均较高。,稀硝酸吸收法,此法是用,30%,左右的稀硝酸作为吸收剂，先在,20,和,1.510,5,PA,压力下，,NO,X,被稀硝酸进行物理吸收，生成很少硝酸；然后将吸收液在,30,下用空气进行吹脱，吹出,NO,X,后，硝酸被漂白；漂白酸经冷却后再用于吸收,NO,X,。,由于氮氧化物在漂白稀硝酸中的溶解度要比在水中的溶解度高，一般采用此法,NO,X,的去除率可达,80%,90%,。,碱性溶液吸收法,此法的原理是利用碱性物质来中和所生成的硝酸和亚硝酸，使之变为硝酸盐和亚硝酸盐。使用的吸收剂主要有氢氧化钠、碳酸钠和石灰乳等。,烧碱作吸收剂：,2NAOH + 2NO NANO,3,+ NANO,2,+ H,2,O,2NAOH + 2NO,2,+ NO 2NA NO,2,+ H,2,O,该法氮氧化物的脱除率可以达到,80%,90%,。,纯碱作吸收剂：,NACO,3,+ 2NO,2, NANO,3,+ NANO,2,+ CO,2,NACO,3,+ NO,2,+ NO 2NANO,3,+ CO,2,该法氮氧化物的脱除率约为,70%,80%,。,氨水作吸收剂：,2NO,2,+ NH,3, NH,4,NO,3,+ N,2,+ H,2,O,2NO + 1/2O,2,+2 NH,3, NH,4,NO,3,+ N,2,+ H,2,O,该法氮氧化物的脱除率可达,90%,。,还原吸收法,此法是利用氯的氧化能力与氨的中和还原能力治理氮氧化物，称氯氨法。,其反应是,2NO,CL,2,2NOCL,NOCL + 2NH,3,NH,4,CL + N,2,H,2,O,2NO,2,NH,3,NH,4,NO,3,+ N,2,H,2,O,此种方法,NO,X,的去除率比较高，可达,80%,90%,，产生的,N,2,对环境也不存在污染问题。但是，由于同时还有氯化铵及硝酸铵产生，呈白色烟雾，需要进行电除尘分离，使本方法的推广使用受到限制。,氧化吸收法,用氧化剂先将,NO,氧化成,NO,2,，然后再用吸收液加以吸收。例如日本的,NE,法是采用碱性高锰酸钾溶液作为吸收剂。,其反应是：,KMNO,4,+ NO KNO,3,+ MNO,2,3 NO,2,+ KMNO,4,+ 2KOH 3KNO,3,+ H,2,O + MNO,2,此法,NO,X,去除率达,93%,98%,。这类方法效率高，但运转费用也比较高。,总之，尽管有许多物质可以作为吸收,NO,X,的吸收剂，使含,NO,X,废气的治理可以采用多种不同的吸收方法，但从工艺、投资及操作费用等方面综合考虑，目前较多的还是碱性溶液吸收和氧化吸收这两种方法。,2.5,有机废气的治理,挥发性有机物,VOCs:,沸点在,50,250,的化合物,室温下饱和蒸汽压超过,133.32Pa,，在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物。,大多数有机废气都对人体有害，甚至还有致癌、致畸、致突变的作用，因此对其在空气中的含量要求非常严格。,有机废气来源于化工、石油化工、轻工等许多行业和部门，有些行业比如石油开采与加工、炼焦与煤焦油加工、有机合成、溶剂加工、感光材料、油漆涂料加工及使用等，尤其带来严重污染。,各行业中所产生的,VOCS,种类繁多，组成复杂，常见的组分有,碳氢化合物、苯系物、醇类、酮类、酚类、醛类、酯类、胺类、腈（氰）类等。,碳氢化合物,(,如烷、烯、炔烃、芳香烃、多环烃,),；,含氧有机物,(,醛、酚、酮、有机酸,),；,含氯有机物,(,氯乙烯、氯甲烷、二氯乙烷、氯醇,),；,含硫有机物,(,硫醇、噻吩、二硫化碳,),。,有机废气的净化,基本方法：,冷凝法、吸收法、吸附法、燃烧（催化燃烧、热力燃烧或直接燃烧）、膜法、生物法等，或上述方法的组合。,选择方法：,既考虑技术上的可行性，又考虑经济上的可行性。具体应从污染物的性质、浓度、净化要求并结合生产中的具体情况以及投资、运转费用、回收效益等诸方面予以考虑，同时还要综合考虑环境效益和社会效益。,冷凝法治理有机废气,处理高浓度有机废气，特别是组分单纯的气体。,作为吸附净化或燃烧的预处理，以减轻后续操作的负担。,处理含有大量水蒸气的高温气体。,冷凝法流程,吸收法治理有机废气,在大部分有机废气的治理中，不采用吸收法，其主要原因是合适的吸收剂的选择。目前只有在石油炼制、石油化工的生产及储运中，采用溶剂吸收法对烃类（如苯类、汽油、石脑油等）进行回收。,对苯类的吸收，多采用二乙二醇醚作吸收剂。对汽油等轻质油品，多采用轻柴油作吸收剂进行吸收。吸收装置多采用吸收塔。,吸附法治理有机废气,对于低浓度的有回收价值的有机废气，多采用吸附法，因为此种方法可以实现有机废气的资源化，同时，吸附法净化有机废气可以达到相当彻底的程度。例如在大量使用有机溶剂的行业如涂布、喷涂、感光材料等行业，还有一些使用有机溶剂的化工、石化行业，采用吸附的方法回收有机溶剂的量相当可观。,吸附法净化的工艺流程,催化燃烧法净化有机废气,催化燃烧是借助催化剂在低温（,200,400,）下，实现对有机物的完全氧化，因此能耗少，操作简便、安全、净化效率高，在有机废气特别是回收价值不大的有机废气净化方面应用比较广，已有不少定型设备可供选用。,高性能的氧化催化剂是催化燃烧技术的关键。一般来说，催化剂活性成分、载体类型、负载方法等国内外基本相同。,催化剂活性,成份主要包括,贵金属（,PD,、,PT,为主）,、,过渡金属（,CU,、,MN,、,CD,、,NI,、,CO,、,CR,等）,和,稀土金属（,CE,、,LA,等）,氧化物，以及复合氧化物（钙钛矿、尖晶石以及,CU-MN-O,等）。,载体,主要有氧化物（,AL,2,O,3,、,TIO,2,、,SIO,2,、,CEO,2,、,ZRO,2,、,FE,2,O,3,等）、沸石、蜂窝陶瓷、金属载体等。,负载方法,有,浸渍法、电沉积法，溶胶凝胶法、反相微乳法和沉淀法,等。在催化剂活性组分含量、活性数据和寿命等方面，由于用途不同，所处理污染物的性质差别很大，因此并没有明确的界定。,目前我们所使用的氧化催化剂，包括贵金属和非贵金属催化剂，一般在,250,350,之间即可以达到有机污染物的完全转化。,预热温度过高只会增加运行成本，而对转化率的提高贡献不大。当预热温度超过,400,时，由于反应速度过快，反应温度不易控制，而且床层温度过高还可能造成催化剂烧结而失活。,因此一般催化燃烧装置的废气预热温度不应高于,400,。,大量的工程实践表明，废气中粉尘的含量低于,10MG/M,3,时不会对催化剂造成明显的影响。,因此一般规定进入催化燃烧装置的废气中粉尘的含量低于,10MG/M,3,。,卧式催化燃烧器,立式催化燃烧器,二、其他气态污染物的治理方法,各种主要除尘设备优缺点比较,2.6,恶臭气体的治理,恶臭物质种类繁多，分布广，影响范围大，它们多数来自于以石油为原料的化工厂、垃圾处理厂、污水处理厂、皮革厂、纸浆厂等工业企业，特别是石油中含有微量且多种结构形式的硫、氧、氮等的烃类化合物，在储存、运输和加热、分解、合成等工艺过程中产生出臭气逸散到大气中，造成环境的恶臭污染。,迄今凭人的嗅觉即能感觉到的恶臭物质已达,4000,多种，其中对健康危害较大的有硫醇类、硫醚类、氨（胺）类、酚类、醛类等几十种。,恶臭物质的控制方法,密封法 用固体、无臭气体或液体隔断恶臭物质扩散来源，使恶臭物质不能进入或只允许不可避免的极少量进入空气；,稀释法 用大量无臭气体将含恶臭物质的废气稀释，从而降低恶臭物质浓度；,掩蔽法 在一定范围内施放其他芳香物质以遮盖恶臭物质的臭味；,净化法,建立脱臭装置，在恶臭物质排放前，通过物理的、化学的或生物的方法将恶臭物质除去。,恶臭的治理方法,吸收法,利用恶臭气体的物理或化学性质，使用水或化学吸收液对恶臭气体进行物理或化学吸收而脱除恶臭的方法。吸收装置如喷淋塔、填料塔、各类洗涤器、鼓泡塔等。,选择吸收方式时，应尽可能选择化学吸收，一方面可以提高脱臭效果，同时也可节省大量用水。恶臭气体浓度较高时，一级吸收往往难以满足脱臭要求，此时可采用二级、三级或多级吸收。对复合性恶臭也可使用几种不同的吸收液分别吸收。,吸附法,吸附法是处理低浓度恶臭气体的很重要的方法之一,虽然可供使用的吸附剂很多，如活性炭（包括活性炭纤维）、两性离子交换树脂、硅胶、磺化煤、氢氧化铁等等，但大多数吸附剂对空气中的水分吸附能力大于对恶臭物质的吸附能力；,活性炭对恶臭气体有较大的平衡吸附量，对多种恶臭气体有较强的吸附能力。,燃烧法,直接燃烧法脱臭,优点是脱臭效率高；,缺点是设备和运转费用高，温度控制复杂。,催化燃烧法脱臭,与直接燃烧法相比，催化燃烧法在燃烧过程中需要使用催化剂，以利于能在较低的温度下完全燃烧，达到脱除恶臭的目的。该方法可节省大量燃料，适用于低温恶臭气体的处理。,生物法脱臭,目前在脱臭方面发展起来的生物处理法是一种很有前途的方法。可以认为生物处理废气也是一种催化反应，只不过它使用的是生物催化剂，利用生物酶的催化作用，使有机废气中的有害成分分解。,生物处理净化有机物特别是臭味，设备简单，能耗低，不消耗有用原料，安全可靠，无二次污染。,目前在用生物处理醇类、酚类、硫醇类、脂肪酸类、醛类、胺类等方面已有了比较成熟的方法。,一些微生物制剂也大量出现。因此，生物处理有机污染物是很有发展前途的,.,2.7,含氟废气的治理,含氟废气主要是指含氟化氢（,HF,）和四氟化硅,（,SI,F,4,）,的废气，它主要来源于工业生产过程，如电解铝、炼钢、磷肥、氟塑料生产、化铁炉，另外还有玻璃、陶瓷、砖瓦、搪瓷等行业。其中以电解铝和磷肥工业排放量最大。,据测算，每生产一吨铝，要排放,16,24,公斤的氟；生产一吨黄磷排放,30,公斤氟，生产一吨磷肥排放,5,25,公斤氟。煤中也含有氟，每公斤约,40,300,毫克，高的达,1400,毫克，煤燃烧时，约,78%,100%,的氟排放出来。,含氟废气的吸收净化,水吸收法,：,用水吸收含氟废气主要是基于氟化氢和四氟化硅极易溶于水的特性。氟化氢溶于水生成氢氟酸，四氟化硅溶于水生成氟硅酸和硅胶。,碱吸收法,：碱吸收法的机理与上述水吸收法基本相同，只是把水改为碱水，一般是用,NA,2,CO,3,水溶液吸收含氟化氢废气制取冰晶石；用碱水吸收氟化氢或四氟化硅，最后都得到氟化物（,NAF,或,NH,4,F,），再定量地加入偏铝酸钠（,NAF,溶液中）或硫酸铝和,NA,2,SO,4,（,NH,4,F,溶液中），生成冰晶石。,含氟废气的吸附法净化,用,氧化铝粉,作吸附剂吸附铝厂烟气中的氟化氢是,20,世纪,60,年代电解铝厂含氟烟气治理技术上的一个重要突破。它不仅可以用来净化预焙窑的烟气，而且还可以处理净化电解槽出来的含氟废气，目前来自预熔窑的烟气主要是采用吸附法，而来自电解槽的烟气还可采用吸收法。,吸附法净化含氟化氢废气有很高的净化效率，一般可达到,98%,以上。吸附完氟化氢的氧化铝不需再生，可直接送到电解槽作为电解铝的原料。工艺流程简单，不存在水污染和系统腐蚀问题，因此，与湿法相比，其投资和运行费用都比较低，可用于各种气候条件。,2.8,含汞废气的治理,汞分为无机汞和有机汞两类。无机汞的毒性较小，微量无机汞摄入人体后基本上能等量的由尿、汗等排出体外。有机汞则不然。特别是甲基汞和乙基汞的毒性更大，而且可以在体内慢慢积累。,空气中的汞包括汞蒸气和汞化合物的粉尘。主要来源是人类活动造成的，包括汞矿开采与冶炼，金、银、铅共生矿的开采、冶炼，一些汞制品及汞化合物生产厂，使用汞的氯碱厂、有机化工厂，馏金作业点以及矿物燃料燃烧、煤燃烧、垃圾焚烧炉等,均会有汞的污染物排放。,含汞废气的治理方法,吸收法治理含汞废气,高锰酸钾溶液吸收法,硫酸,-,软锰矿液体吸收法,吸附法治理含汞废气,气相升华反应法,：碘,冷凝法,