化工環(huán)境保護(hù)與安全技術(shù)概論 第二章 化工廢氣處理技術(shù)

第二章

化工廢氣處理技術(shù)大氣污染物可以通過各種途徑降到水體、土壤和作物中影響環(huán)境，并通過呼吸、皮膚接觸、食物、飲用水等進(jìn)入人體，引起對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成近期或遠(yuǎn)期的危害。一、化工廢氣的分類1、按污染物性質(zhì)分

第一類：含無機(jī)污染物的化工廢氣

主要來自氮肥、磷肥（含硫酸）、無機(jī)鹽等

第二類：含有機(jī)污染物的廢氣

主要來自有機(jī)原料及合成材料、農(nóng)藥、染料涂料等行業(yè)

第三類：既含無機(jī)污染物又含有機(jī)污染物的廢氣

主要來自氯堿、煉焦等二、化工廢氣的特點(diǎn)易燃易爆氣體較多：氫、一氧化碳及酮、醛等有機(jī)可燃物，當(dāng)排放量大時(shí)，就可能造成火災(zāi)、爆炸事故。含有毒或腐蝕性氣體：如二氧化硫、氮氧化合物、氯氣、氯化氫及多種有機(jī)物，其中以二氧化硫和氮氧化物的排放量最大。這些氣體會(huì)直接損害人體健康，腐蝕設(shè)備、建筑物的表面，還會(huì)形成酸雨污染地表和水域。浮游粒子種類多，危害大：粉塵、煙氣和酸霧等。三、化工廢氣處理原則顆粒污染物如：粉塵、煙塵、霧滴和塵霧的顆粒狀污染物。

利用其質(zhì)量大的特點(diǎn)，通過外力的作用將其分離出來，通常稱為除塵。氣態(tài)污染物如：SO2、NOx、CO、NH3、H2O、有機(jī)廢氣等。利用污染物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，通過冷凝、吸收、吸附、燃燒、催化轉(zhuǎn)化等方法進(jìn)行處理。第二節(jié)

除塵技術(shù)進(jìn)入大氣的固體粒子和液體粒子均屬于顆粒污染物?；すI(yè)排放出廢氣中的顆粒污染物主要含有硅、鐵、鎳、鈣、釩等氧化物及其他粒度在200um以下的浮游物質(zhì)，這些物質(zhì)都會(huì)污染周圍的環(huán)境。粉塵的物理性質(zhì)，對于確定采用的除塵方法有重要影響。粉塵性質(zhì)中最重要的是粉塵顆粒尺寸和密度，此外還有比電阻率、附著性、粒子形狀、親水性、腐蝕性、毒性和爆炸性。1、粉塵大小2、塵粒密度（對于重力除塵及離心除塵等裝置的性能有很大影響。）3、塵粒的電阻率（對電除塵和過濾除塵裝置的去除效率有很大影響）改變塵粒電阻率的幾種方法1、改變溫度：大多數(shù)塵粒的電阻是隨溫度升高而增大，直到一最大值。2、加入水分：塵粒吸附水分后可使表面導(dǎo)電率增大，引起電阻率降低。3、添加化學(xué)藥品：向含塵氣體中添加化學(xué)藥品可以調(diào)節(jié)塵粒電阻。例如：像燃燒重油中加入適量的氨便可以提高電阻率。二、除塵裝置的技術(shù)性能指標(biāo)全面評價(jià)除塵裝置性能應(yīng)包括技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)兩項(xiàng)內(nèi)容。

技術(shù)指標(biāo)常以氣體處理量和凈化效率、壓力損失等參數(shù)表示。

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括設(shè)備費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、占地面積等。

(此處主要介紹技術(shù)性能指標(biāo)。)

1、粉塵的濃度表示（根據(jù)含塵量的大?。﹤€(gè)數(shù)濃度：單位體積氣體所含粉塵的個(gè)數(shù)，單位為個(gè)/cm3。質(zhì)量濃度：單位標(biāo)準(zhǔn)體積氣體所含懸浮粉塵的質(zhì)量數(shù)，單位為g/m3N。2、除塵裝置的處理量

該項(xiàng)指標(biāo)表示的是除塵裝置在單位時(shí)間內(nèi)所能處理煙氣量的大小，是表明裝置處理能力大小的參數(shù)，單位為m3/h、m3/s。3、除塵裝置的效率（1）除塵裝置的總效率：在同一時(shí)間內(nèi)，由除塵裝置整體除下的粉塵量與進(jìn)入裝置的粉塵量的百分比。（2）除塵裝置的分級(jí)效率：裝置對某一粒徑d為中心，粒徑寬度為△d煙塵除塵效率。4、除塵裝置的壓力損失

壓力損失是表示除塵裝置消耗能量大小的指標(biāo)，也稱壓力降。壓力損失的大小用除塵裝置進(jìn)出口處氣流的全壓差來表示。三、除塵裝置的類型依照除塵器除塵的主要機(jī)制可將其分為機(jī)械式除塵器、過濾式除塵器、濕式除塵器、靜電除塵器等4類。1、機(jī)械式除塵器機(jī)械式除塵器是通過質(zhì)量力的作用達(dá)到除塵目的的除塵裝置。

質(zhì)量力包括重力、慣性力和離心力。

主要的除塵器形式為重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器等。旋風(fēng)除塵器2、過濾式除塵器除塵式過濾器是使含塵氣體通過多孔濾料，把氣體中的塵粒截留下來，使氣體得到凈化的方法。

按濾塵方式有內(nèi)部過濾與外部過濾之分。3、濕式除塵器（洗滌除塵）

該方法是用液體洗滌含塵氣體，是塵粒與液膜液滴或霧沫碰撞而被吸附，凝集變大，塵粒隨液體排出，氣體得到凈化。它既能凈化氣體中的固體顆粒物，又能同時(shí)脫除氣體中的氣態(tài)有害物質(zhì)。

種類：各種形式的噴淋塔、離心噴淋洗滌除塵器和文岳里氏洗滌器等。4、靜電除塵器

靜電除塵是利用高壓電場產(chǎn)生的靜電力的作用，實(shí)現(xiàn)固體粒子或液體粒子與氣流分離的方法。常用的除塵器有管式與板式兩類，由放電極與集成極組成。四、除塵裝置的選用1、除塵裝置的選用除塵器的整體性能主要是用3個(gè)技術(shù)指標(biāo)（處理氣體量、壓力損失、除塵效率）和3個(gè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（一次投資、運(yùn)轉(zhuǎn)管理費(fèi)用、占地面積及使用壽命）來衡量。

在選用時(shí)，可按如下順序考慮：（1）要求：需達(dá)到除塵效率。（2）設(shè)備運(yùn)行條件。其中包括含塵氣體的性質(zhì)、顆粒的特性，以及供水以及污水處理的條件。

（3）經(jīng)濟(jì)性（4）占地面積及空間大?。?）設(shè)備操作要求（6）其它因素。比如處理有毒、易燃物的安全性等。2、除塵裝置的性能比較比較項(xiàng)目有：處理的粒度，壓降，除塵效率，設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)狀費(fèi)用。第三節(jié)

氣體污染的一般處理技術(shù)

1、吸收法

2、吸附法

3、催化轉(zhuǎn)化法

4、燃燒法

5、冷凝法吸收法定義

采用適當(dāng)?shù)囊后w作為吸收劑，使含有有害物質(zhì)的廢氣與吸收劑接觸，廢氣中的有害物質(zhì)被吸收于吸收劑中，使氣體得到凈化。

分類

物理吸收和化學(xué)吸收在處理氣量大、有害組分濃度低為特點(diǎn)的各種廢氣時(shí)，化學(xué)吸收效果比單純的物理吸收的效果好，所以多采用化學(xué)吸收法。特點(diǎn)

設(shè)備簡單、捕集效率高、應(yīng)用范圍廣、一次性投資低等。但由于吸收是將氣體中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)移到了液體中，因此對吸收液必須進(jìn)行處理，否則容易引起二次污染。由于吸收溫度越低效果越好，因此在處理高溫?zé)煔鈺r(shí)，必須對排氣進(jìn)行降溫預(yù)處理。催化轉(zhuǎn)化法定義：利用催化劑的催化作用，使廢氣中的有害組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并轉(zhuǎn)化為無害物或易于去除物質(zhì)的一種方法。特點(diǎn)：凈化效率較高，凈化效率受廢氣中污染物濃度影響較小，而且在治理過程中，無需將污染物與主氣流分離，可直接將主氣流中的有害物轉(zhuǎn)化為無害物，避免了二次污染。但是價(jià)格較貴，操作要求較高，廢氣中有害物質(zhì)很難作為有用物質(zhì)進(jìn)行回收。燃燒法定義：

對含有可燃有害組分的混合氣體進(jìn)行氧化燃燒或高溫分解，從而使這些有害組分轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的方法。分類：

（1）直接燃燒法：把廢氣中的可燃有害組分當(dāng)作燃料直接燒掉，只適合用于凈化含可燃組分濃度高或有害組分燃燒時(shí)熱值較高的廢氣。（2）熱力燃燒：利用輔助燃料燃燒放出的熱量將混合氣體加熱到要求的溫度，使可燃的有害物質(zhì)進(jìn)行高溫分解變?yōu)闊o害物質(zhì)。適用于可燃的有機(jī)物含量較低的廢氣或燃燒熱值低的廢氣治理。特點(diǎn)：

燃燒法工藝比較簡單，操作方便，可回收燃燒后的熱量；但不能回收有用物質(zhì)，并容易造成二次污染。冷凝法定義：采用降低廢氣溫度或提高廢氣壓力的方法，使一些易于凝結(jié)的有害氣體或蒸汽態(tài)的污染物冷凝成液體并從廢氣中分離出來的方法。特點(diǎn)：設(shè)備簡單，操作方便，并可回收到純度較高的產(chǎn)物。只適用于處理高濃度的有機(jī)廢氣，常用作吸附、燃燒等方法凈化高濃度廢氣的前處理，以減輕這些方法的負(fù)荷。第四節(jié)

二氧化硫廢氣治理技術(shù)脫除SO2的方法拋棄法：將脫硫的生成物作為固體廢物拋掉（方法簡單，費(fèi)用低）回收法：將SO2轉(zhuǎn)變成有用的物質(zhì)加以回收（成本高，所得副產(chǎn)品存在著應(yīng)用及銷路問題，但是對保護(hù)環(huán)境有利）1、濕法脫除SO2技術(shù)用液體吸收劑洗滌煙氣，吸收所含的SO22、干法脫除SO2技術(shù)用吸附劑或催化劑脫除廢氣中的SO2一、濕法脫除SO2技術(shù)濕法脫除技術(shù)包括氨法、

鈉堿法、

鈣堿法等。1.氨法

用氨水作吸收劑吸收廢氣中的SO2，由于氨易揮發(fā)，實(shí)際上此法是用氨水與SO2反應(yīng)后生成的亞硫酸銨水溶液作為吸收SO2的吸收劑，主要反應(yīng)如下：

2NH3+SO2+H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3+NH3=2NH4HSO3

通入氨后的再生反應(yīng)：

NH4HSO3+NH3=(NH4)2SO3（對吸收后的混合液用不同方法處理可得到不同的副產(chǎn)物）若用濃硫酸或濃硝酸等對吸收液進(jìn)行酸解，所得到的副產(chǎn)物為高濃度的SO2、(NH4)2SO4或NH4NO3，該法稱為氨-酸法。若用NH3、NH4HCO3等將吸收液中的NH4HSO3全部變?yōu)?/p>

(NH4)2SO3后，經(jīng)分離可副產(chǎn)結(jié)晶的(NH4)2SO3,此法不消耗酸，稱為氨-亞銨法。若將吸收液用NH3中和，使吸收液中的NH4HSO3全部轉(zhuǎn)變?yōu)?NH4)2SO3,再用空氣對(NH4)2SO3進(jìn)行氧化，則可得副產(chǎn)品（NH4)2SO4,該法稱為氨-硫銨法。氨法工藝成熟，流程、設(shè)備簡單，操作方便，副產(chǎn)的SO2可生產(chǎn)液SO2或制硫酸。硫銨可做化肥，亞銨可用于制漿造紙代替燒堿，是一種較好的方法。該法適用于處理硫酸生產(chǎn)尾氣，但由于處理氨易揮發(fā)，吸收劑的消耗量大，因此缺乏氨源的地方不宜采用此法。2、鈉堿法本法是用氫氧化鈉或碳酸鈉的水溶液作為開始吸收劑，與SO2反應(yīng)生成的Na2SO3繼續(xù)吸收SO2，主要吸收反應(yīng)為：Na+SO2→NaHSO32NaOH+SO2→Na2SO3+H2ONa2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3生成的吸收液為Na2SO3和NaHSO3的混合液。用不同方法處理吸收液，可得到不同的副產(chǎn)物。將吸收液中的NaHSO3用NaOH中和，得到Na2SO3。由于Na2SO3溶解度較NaHSO3低，它則從溶液中結(jié)晶出來，經(jīng)分離可得副產(chǎn)物Na2SO3。析出結(jié)晶后的母液作為吸收劑循環(huán)利用。該法稱為亞硫酸鈉法。若將吸收液中的NaHSO3加熱再生，可得到高濃度SO2作為副產(chǎn)物。而得到Na2SO3結(jié)晶，經(jīng)分離溶解后返回吸收系統(tǒng)循環(huán)使用。此法稱為亞硫酸鈉循環(huán)法或威爾曼洛德納法。

鈉堿吸收劑吸收能力大，不易揮發(fā)，對吸收系統(tǒng)不存在污垢、堵塞等問題。亞硫酸鈉法工藝成熟、簡單、吸收率高，所得副產(chǎn)品純度高，但耗堿量大，成本高，因此只適于中小氣量煙氣的治理。而亞硫酸鈉循環(huán)法可處理大氣量煙氣，吸收效率可達(dá)99%以上，在國外應(yīng)用最多的方法之一。3、鈣堿法此法是用石灰石、生石灰或消石灰的乳濁液為吸收劑吸收煙氣中SO2的方法，對吸收液進(jìn)行氧化可副產(chǎn)石膏，通過控制吸收液的pH，可以副產(chǎn)半水亞硫酸鈣。該法所用吸收劑價(jià)廉易得，吸收率高，回收的產(chǎn)物石膏可用作建筑材料，而半水硫酸鈣是一種鈣塑材料，用途廣泛，因此成為目前吸收脫硫應(yīng)用最多的方法。該法存在的最主要問題是吸收系統(tǒng)容易結(jié)垢、堵塞；另外，由于石灰乳循環(huán)量大，使設(shè)備體積增大，操作費(fèi)用增高。二、干法脫出SO2技術(shù)1、活性炭吸附法在有氧及水蒸氣存在的條件下，可用活性炭吸附SO2。由于活性炭表面具有的催化作用，使吸附的SO2被煙氣中的氧氣氧化為SO3，SO3再和水反應(yīng)吸收生成硫酸；或用加熱的方法使其分解，生成濃度高的SO2,此SO2可用來制酸。

活性炭附法雖不消耗酸、堿等原料，又無污水排出，但由于活性炭吸附容量有限，因此對吸附劑要不斷再生，操作麻煩。另外為保證吸附效率，煙氣通過吸附裝置的速度不宜過大。當(dāng)處理氣量大時(shí)，吸附裝置體積必須很大才能滿足要求，因而不適于大氣量煙氣處理，而所得副產(chǎn)物硫酸濃度較低，需進(jìn)行濃縮才能應(yīng)用，以上這些限制了該法的普遍應(yīng)用。2、催化氧化法

在催化劑的作用下可將SO2氧化為SO3后進(jìn)行利用。干式催化氧化法可用來處理硫酸尾氣及有色金屬冶煉尾氣，技術(shù)成熟，已成為制酸工藝的一部分。但用此法處理電廠鍋爐煙氣及煉油尾氣，則在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上還存在一些問題需要解決。第五節(jié)

氮氧化物廢氣的治理氮氧化物是一類化合物的總稱，分子式為NOx。它包括N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4及N2O5等，在自然條件下主要是NO和NO2，它們是常見的大氣污染物。大氣中的氮氧化物包括天然的和人類活動(dòng)所產(chǎn)生的兩種。

人為產(chǎn)生的氮氧化合物比天然產(chǎn)生的要少得多，但是由于其分布較為集中，與人類活動(dòng)的關(guān)系較為密切，所以危害較大。