氣態(tài)污染物的凈化方法劉俊嶺

1、技術(shù)員：劉俊君匯報(bào)人：劉俊嶺情報(bào)員：劉燦5.1 氣態(tài)污染物的凈化方法氣態(tài)污染物的凈化方法 5.1.1 吸收法吸收法5.1.2 吸附法吸附法 5.1.3 催化轉(zhuǎn)化法催化轉(zhuǎn)化法5.1.4 燃燒法燃燒法 5.1.5 冷凝法冷凝法5.1.1 吸收法吸收法一、氣態(tài)污染物凈化過程的特點(diǎn)一、氣態(tài)污染物凈化過程的特點(diǎn)1、處理氣量較大，而其中所含氣態(tài)污染物的濃度又較低2、廢氣中氣態(tài)污染物成分較復(fù)雜3、多數(shù)情況下，吸收過程僅是將污染物由氣相轉(zhuǎn)入液相，還需對(duì)吸收液作進(jìn)一步處理，以免產(chǎn)生二次污染4、綜合利用，將廢物資源化二、吸收機(jī)理二、吸收機(jī)理（一）化學(xué)吸收的氣液平衡（一）化學(xué)吸收的氣液平衡雙膜理論雙膜理論（二）吸收

2、過程的氣液平衡（二）吸收過程的氣液平衡亨利定律亨利定律*Hpc （1）氣體在液體中的溶解度氣體的溶解度是在100Kg水中溶解氣體的千克數(shù)（2 2）亨利定律（相平衡）亨利定律（相平衡方程式）方程式） 對(duì)于非理想溶液，當(dāng)總對(duì)于非理想溶液，當(dāng)總壓不高（一般不超過壓不高（一般不超過5 5105Pa105Pa）時(shí)，溫度一定，）時(shí)，溫度一定，稀溶液中溶質(zhì)的溶解度與稀溶液中溶質(zhì)的溶解度與氣相中溶質(zhì)的平衡分壓成氣相中溶質(zhì)的平衡分壓成正比，即：正比，即：或或(3)傳質(zhì)吸收過程的判斷根據(jù)相平衡的概述，可以判斷氣液接觸時(shí)溶質(zhì)的傳質(zhì)方向，即溶質(zhì)是由氣相傳到液相（被吸收），還是從液相傳到氣相（被解吸）?，F(xiàn)以一傳質(zhì)設(shè)備來

3、說明傳質(zhì)過程的進(jìn)行。y1、y2分別表示進(jìn)、出口氣相中溶質(zhì)的濃度；x1、x2分別表示進(jìn)、出口液相中溶質(zhì)的濃度；x2*、y2*分別表示進(jìn)、出口氣、液相中溶質(zhì)的平衡濃度。若測(cè)得yyi*，則該組分將被溶液吸收吸收過程；若測(cè)得yyi*，則該組分將從溶液中解吸出來解吸過程。同理：xxi*解吸過程。用相平衡方程式還能確定吸收（或解吸）過程進(jìn)行的限度，從而提出合理的工藝設(shè)計(jì)要求。物理吸收化學(xué)吸收（三）吸收的分類（三）吸收的分類三、吸收劑的選擇三、吸收劑的選擇選擇原則選擇原則1234價(jià)廉易得，腐蝕性小吸收容量大，選擇性高粘度小，熱穩(wěn)定性高適宜得沸點(diǎn)，易于再生四、吸收設(shè)備四、吸收設(shè)備（一）填料塔（一）填料塔2、特

4、點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、耐腐蝕、耐高溫、適應(yīng)性強(qiáng)、氣體阻力小、能耗低，但含塵濃度較高時(shí)會(huì)填塞填料，且吸收率不算太高。1、工作流程： 吸收液體由上部噴頭噴入，被吸收氣體由下部送入，氣液在中間填料層中充分接觸，凈化的氣體從頂部排出，吸收后的液體從底部排出。2、特點(diǎn)（二）板式塔（二）板式塔1、工作流程 吸收液體又上部噴頭噴入，被吸收氣體由下部送入，氣液在中間塔板層相互接觸。常用的塔板有篩孔板、斜孔板、篩網(wǎng)等。 吸收效率高等。缺點(diǎn)是板孔容易堵塞，吸收過程必須保持恒定的作業(yè)條件，且體積大，構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)較高。（三）噴霧塔（三）噴霧塔 氣體在設(shè)備內(nèi)與液體接觸，主要有普通噴霧塔以及文丘里除塵器和冷卻器使用，但

5、吸收效率較低。（四）湍球塔（四）湍球塔 以輕質(zhì)小球作為氣液接觸的媒體，輕質(zhì)小球放置在篩板上。它處理氣量大，設(shè)備體積小，但小球磨損嚴(yán)重。5.1.2 吸附法吸附法一、吸附的分類及其原理一、吸附的分類及其原理（1）物理吸附作用力：分子間范德華力(單層、雙層)。范德華力：定向力、誘導(dǎo)力和逸散力的總稱。物理吸附特征： 吸附質(zhì)與吸附劑間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 吸附過程極快，參加吸附的各相間常常瞬時(shí)即達(dá)平衡； 吸附為放熱反應(yīng)； 吸附劑與吸附質(zhì)間的吸附力不強(qiáng)，當(dāng)氣體中吸附質(zhì)降壓或溫度升高時(shí)，被吸附的氣體能很容易的從固體表面逸出，而不改變氣體原來形狀； 是一種不可逆過程（吸附與脫附）。（2）化學(xué)吸附作用力：化學(xué)鍵力（

6、需一定的活化能故又稱活化能吸附）。單層吸附?；瘜W(xué)吸附特征：有很強(qiáng)的選擇性；吸附速率較慢，達(dá)到吸附平衡需相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間；升高溫度可提高吸附速率。氣體吸附過程氣體吸附過程氣膜擴(kuò)散微孔擴(kuò)散在吸附劑表面吸附二、吸附劑二、吸附劑（一）吸附劑必備的條件（二）常用吸附劑巨大的內(nèi)表面，大的比表面積即大的吸附容量；良好的選擇性；較高的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)與熱穩(wěn)定性；來源廣泛，造價(jià)低廉；良好的再生性能（從經(jīng)濟(jì)角度考慮）。活性炭，活性氧化鋁，硅膠，沸石分子篩，吸附樹脂等。三、吸附操作的因素三、吸附操作的因素1、操作條件2、吸附劑的性質(zhì)3、吸附質(zhì)的性質(zhì)與濃度4、吸附劑的活性四、吸附劑的再生四、吸附劑的再生再生方法再生方法2、降

7、壓或真空解吸再生5、化學(xué)轉(zhuǎn)化再生6、微生物再生1、加熱解吸再生3、溶劑萃取再生4、置換再生五、常用的吸附設(shè)備五、常用的吸附設(shè)備固定吸附器固定吸附器 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，吸附劑磨損小。缺點(diǎn)是操作復(fù)雜，勞動(dòng)力強(qiáng)度大，設(shè)備體積大。移動(dòng)床吸附器移動(dòng)床吸附器 固體吸附劑在吸附床中不斷移動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是處理氣量大，設(shè)備內(nèi)吸附劑用率高，不會(huì)出現(xiàn)漏吸的死角。缺點(diǎn)是吸附劑磨損嚴(yán)重。5.1.3 催化轉(zhuǎn)化法催化轉(zhuǎn)化法一、催化轉(zhuǎn)化的概念及特點(diǎn)一、催化轉(zhuǎn)化的概念及特點(diǎn)催化催化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化 是指廢氣通過催化劑床層的催化反應(yīng)，將其中的污染物轉(zhuǎn)化為無害或易于處理與回收利用物質(zhì)的凈化方法。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 對(duì)不同濃度的污染物具有很高轉(zhuǎn)化率； 污染物與主氣

8、流不需要分離，避免了可能產(chǎn)生的二次污染； 操作過程簡(jiǎn)化。缺點(diǎn)缺點(diǎn) 催化劑較貴，且廢氣預(yù)熱需耗一定能量，這樣使凈化處理的費(fèi)用增加。二、催化作用與催化劑二、催化作用與催化劑1 1催催化作用化作用2催化劑()概念：化學(xué)反應(yīng)速度因加入某種物質(zhì)而改變，而被加入物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)，在反映終止時(shí)不變的作用稱為催化作用。()機(jī)理：通過加入催化劑，改變了反應(yīng)過程，降低了反應(yīng)物活化能，從而達(dá)到加快反應(yīng)速度的目的。(3)催化作用具有兩個(gè)顯著的特征：催化劑能加速反應(yīng)速度（正、逆）而不能使平衡移動(dòng)；催化作用具有特殊的選擇性。三、固定床催化反應(yīng)器三、固定床催化反應(yīng)器1 1氣固催化反應(yīng)過程氣固催化反應(yīng)過程2 2特點(diǎn)特點(diǎn) 氣固

9、催化反應(yīng)一般經(jīng)歷如下五個(gè)步驟： 外擴(kuò)散過程：反應(yīng)物從氣相主體催化劑外表面；內(nèi)擴(kuò)散過程：催化劑外表面微孔內(nèi)顆粒內(nèi)表面吸附反應(yīng)；化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制過程：顆粒內(nèi)表面吸附反應(yīng)產(chǎn)物離開內(nèi)表面；a、內(nèi)擴(kuò)散：產(chǎn)物微孔外表面；b、外擴(kuò)散：外表面氣相主體 固定床反應(yīng)器床層薄，催化劑用量和反應(yīng)體積較小，氣體停留時(shí)間可嚴(yán)格控制，固定床中催化劑不易磨損。它的主要缺點(diǎn)是傳熱性能差。四、催化凈化法的一般工藝四、催化凈化法的一般工藝1234廢氣預(yù)處理去除催化劑毒物及固體顆粒物（避免催化劑中毒）廢氣預(yù)熱到要求的反應(yīng)溫度（如選擇性催化還原去除NOX廢氣的預(yù)熱溫度須達(dá)200220以上）催化反應(yīng)廢熱和副產(chǎn)品的回收利用等五、幾種主要污染

10、物的催化凈化五、幾種主要污染物的催化凈化（一）SO2氣體的催化凈化 催化還原法：用H2S或CO將SO2直接還原為硫（二）NOX的催化凈化（1）該法是利用不同還原劑，在一定的溫度和催化劑作用下，將NOX還原為無害的N2和H2O。（2）按還原劑是否與空氣中的O2發(fā)生反應(yīng)分為非選擇性還原和選擇性還原。（三）汽車尾氣的催化凈化目前汽車尾氣的凈化方法基本有如下三種：一段凈化法（又稱催化還原法）二段凈化法（又稱催化氧化還原法）三元凈化法5.1.4 燃燒法燃燒法一、燃燒法一、燃燒法 燃燒法是通過氧化作用，將廢氣中的可燃有害組分轉(zhuǎn)化為無害，或易于處理和回收的物質(zhì)的方法。二、燃燒法分類二、燃燒法分類（一）直接燃燒法 燃燒溫度在1100度以上，特點(diǎn)是有火焰燃燒，燃燒溫度高，可燃燒掉廢氣中的炭粒。（二）熱力燃燒1定義：廢氣中可燃燒的有害組分濃度低、熱值低，必須采用輔助燃燒來提供熱量，使廢氣中可燃物達(dá)到著火溫度而銷毀。2燃燒過程：（1）燃料輔助燃燒提供預(yù)熱能量；（2）高溫燃?xì)馀c廢氣混和以達(dá)到反應(yīng)溫度；（3）廢氣在反應(yīng)溫度下達(dá)到充分燃燒。3燃燒條件：溫度、停留時(shí)間和湍流。（三）催化燃燒 催化燃燒主要用來治理工業(yè)有機(jī)廢氣和消除惡臭。在催化劑的作用下，有機(jī)廢氣中的碳?xì)浠衔?，可以在較低的溫度下（300