大气污染控制技术4 气态污染物净化技术课件

《大气污染控制技术4 气态污染物净化技术课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大气污染控制技术4 气态污染物净化技术课件（95页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、大气污染控制技术,4 气态污染物净化技术,1,4 气态污染物净化技术,4 气态污染物净化技术,本章主要内容 气态污染物的治理方法： 吸收法； 吸附法； 催化转化法； 冷凝法； 燃烧法。,大气污染控制技术,2,4 气态污染物净化技术,气态污染物种类多，包括无机物和有机物两大类。 无机气态污染物：硫化物（SO2、SO3、H2等）、含氮化合物（NO2、NO、NH3等）、卤素化合物（C12、HCl、HF、SiF4等）、碳的氧化物（CO、CO2等）、氧化物及过氧化物（O3）等； 有机气态污染物：碳氢化合物（烃、芳烃、稠环芳烃等）、含氧有机物（醛、酮、酚等）、含氮有机物（芳香胺类化合物、腈等）、含硫有机物

2、（硫醇、噻吩、二硫化碳等）、含氮有机物（氯化烃、氯醇、有机氯农药等）等。,大气污染控制技术,3,4 气态污染物净化技术,4.1 吸收法 吸收：气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度不同，或与吸收剂发生选择性化学反应，将有害组分从气流中分离的过程。 物理吸收：溶解的气体与吸收液不发生明显的化学反应，仅是被吸收的气体组分溶于液体。 例如用洗油吸收烃类蒸汽。 化学吸收：被吸收的气体组分与吸收液发生明显化学反应的吸收过程。 如碱液吸收烟气中的SO2，用水吸收NO2。 气态污染物含量较低，多采用化学吸收法处理。 吸收法优点：捕集效率高、设备简单、一次性投资低。净化含SO2,H2S,HF和NOx等污染物的废

3、气。,大气污染控制技术,4,4 气态污染物净化技术,4.1.1 吸收原理 1物理吸收原理 1）物理吸收过程的相平衡 亨利定律描述气液相间的相平衡关系：当总压不高(0.5Mpa)，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶质的平衡分压成正比，即：c=Hp*，H为亨利常数。 2）物理吸收过程的机理 吸收过程是气液两相间的传质过程，用双膜理论进行描述。 气液两相间有个相界面。界面两侧各有一个稳定的滞流膜层，称气膜和液膜。 气液膜层将各相主体流与相界面隔开。,双膜理论示意图,大气污染控制技术,5,4 气态污染物净化技术,气相主体流中的吸收质先以湍流扩散到气膜表面，然后再以分子扩散流通过气膜到相界面，继而进入液膜，

4、吸收质仍以分子扩散方式通过液膜再进入液相主体流中。 吸收质量传递的同时，相反的质量传递也存在，达到动平衡状态为止。 吸收速率：气体吸收质在单位时间内通过单位相界面而被吸收剂吸收的量。 吸收速率：NA=KG（P-P*）=K L（C*-C） 提高吸收速率方法：提高气相主体和界面处的分压差、浓度差或膜层的传质系数。,大气污染控制技术,6,4 气态污染物净化技术,2化学吸收原理 伴有显著的化学反应，较高的选择性和吸收速率，能较彻底除去少量有害气体。 1）化学反应对相平衡的影响 可溶的气态污染物A和吸收剂B发生可逆反应：A+BN。 获得高吸收效率的关键：选择合适的吸收剂使反应进行比较彻底。 2）化学吸收

5、机理 气相中可溶性组分A向两相界面传递，与物理吸收相同； A穿过界面溶于液相； A在液相中传递并与液相中物质B发生反应。,大气污染控制技术,7,4 气态污染物净化技术,3）化学反应使吸收速率提高原因 化学吸收过程中，化学反应消耗了进入液相中的溶质，溶质气体的有效溶解度增大而平衡分压降低，增大了吸收过程推动力； 溶质在液膜内扩散的过程中因化学反应而消耗，减小了传质阻力，吸收系数增大。,大气污染控制技术,8,4 气态污染物净化技术,4.1.2 吸收工艺 吸收法净化气态污染物的工艺配置应考虑以下问题： 1.烟气除尘 废气含烟尘，吸收前应除去烟尘。 干式电除尘器或布袋除尘器； 湿式除尘最好，冷却和除尘

6、作用兼备。 2.烟气的预冷却 烟气温度高，不宜直接吸收，降温可提高吸收效率。 冷却烟气方法： 设置间接冷却器； 直接增湿冷却； 用预洗涤塔除尘增湿降温。 综合考虑高温烟气冷却到333K左右适宜。,大气污染控制技术,9,4 气态污染物净化技术,3.设备、管道的结垢和堵塞 吸收净化过程产生一些固体物质，导致结垢和堵塞。 解决方法： 工艺操作上，控制水分蒸发量，控制溶液pH值，严格控制进入吸收系统的粉尘量等； 设备选择上，选择不易结垢和堵塞的吸收器，减少吸收器内部构件，增加其内部的光滑度； 操作上，提高流体的流动性和冲击性。 4.吸收操作 吸收操作是提高吸收效果的关键。 气液接触方式：顺流、逆流和错

7、流； 操作方式：一次吸收和循环吸收；一个吸收塔内分为一段吸收和多段吸收；并联吸收和串联吸收等。,大气污染控制技术,10,4 气态污染物净化技术,5.除雾 洗涤器内易生成“水雾”、“酸雾”或“碱雾”，对烟囱造成腐蚀，产生结垢，排入环境造成污染。 解决办法：处理后烟气经过除雾器（折流式、旋风、丝网和电）之后再排放。 6.气体再加热 高温烟气净化后，温度下降很多，直接排入大气，在一定的气象条件下，将出现“白烟”现象； 另外，烟气温度低，热力抬升作用减少、扩散能力降低，容易造成局部污染。,大气污染控制技术,11,4 气态污染物净化技术,加热再排放办法： 净化后烟气与一部分未净化高温烟气混合； 设置尾部

8、燃烧炉：在炉内燃烧天然气或重油，产生高温燃烧气，再与净化气混合后排放。 目前国外的湿式排烟脱硫装置，大多采用此法。 7.吸收液的后处理 吸收气态污染物产生富液，直接排放，浪费资源，造成环境污染。 处理目的：恢复原有的吸收能力； 加工成副产品回收。 处理方法：物理分离、化学反应等。,大气污染控制技术,12,4 气态污染物净化技术,4.1.3 吸收设备 4.1.3.1吸收设备的分类 根据气、液两相界面的接触形式，吸收设备分为表面、鼓泡式和喷洒式吸收器三大类。 1表面吸收器（填料塔） 两相接触表面是静止液面或流动的液膜表面。 主要有填料塔、液膜吸收器、水浴吸收器。 填料塔内装有填料，填料表面被吸收液

9、润湿，进行表面吸收。,大气污染控制技术,13,4 气态污染物净化技术,填料塔结构,大气污染控制技术,14,4 气态污染物净化技术,1）填料塔按气、液流向分类 逆向流、同向流、错流式。 逆向流填料塔优点：气液接触效果好； 各截面推动力大，操作性能稳定； 缺点：不适于处理含尘气流，填料层易堵塞。 2）填料 填料主要作用：气液接触提供条件。 要求具备特征：比表面积大、良好的润湿性； 有较高的孔隙率（4595）； 填料尺寸适当，对气流阻力小； 耐腐蚀、机械强度大、造价低、稳定性好。 工业用填料多用实体填料，如拉西环、鲍尔环、马鞍形填料、波纹填料、蜂窝填料等。,大气污染控制技术,15,4 气态污染物净化

10、技术,鲍尔环填料 海尔环填料 阶梯环填料,大气污染控制技术,16,4 气态污染物净化技术,蜂窝填料,陶瓷波纹填料,大气污染控制技术,17,4 气态污染物净化技术,3）填料塔稳定运行参数 液体喷淋密度10m3/m2h，力求均匀； 空塔气速为0.31.5ms； 压降通常为0.150.60kPa/m填料； 液气比为0.52.0kg/m3。 4）填料塔特点 优点：结构简单、没有复杂部件； 适应性较强，填料可根据需要增减高度； 气流阻力小，能耗低，气液接触效果好； 应用广泛。 缺点：填料投资高、检修时破损率大，易堵塞（处理含尘浓度较高气体）。,大气污染控制技术,18,4 气态污染物净化技术,2鼓泡式吸收

11、器（板式塔） 气体以气泡形式分散于液体吸收剂中。 主要有板式塔，如泡罩塔、筛板塔。 采用气液两相逆流。 板式塔广泛用于气体吸收、除尘等操作。 结构及工作过程： 塔内装有若干层塔板（打孔板，即筛板），吸收液靠重力自塔顶流向塔板，靠圆形或弓形溢流堰在塔板上保持一定的液层，废气以鼓泡或喷射形式穿过板上液层，在塔板上气液相互接触进行传质、传热。,大气污染控制技术,19,4 气态污染物净化技术,筛板塔结构,大气污染控制技术,20,4 气态污染物净化技术,a.泡罩塔 b.筛板塔 1.泡罩；2.溢流堰；3.降液管；4.筛板,大气污染控制技术,21,4 气态污染物净化技术,主要参数： 筛板上液层厚度30 mm

12、左右； 空塔气速1.02.5ms； 筛孔直径28mm（1315mm时可除尘）； 开孔率625； 气体穿孔速度4.512.8ms； 液体流量按空塔截面计1.53.8m3/(m2h)； 优点：构造简单、吸收效率高。 缺点：筛孔易堵塞； 吸收过程必须维持恒定操作条件。,大气污染控制技术,22,4 气态污染物净化技术,3喷洒吸收器（喷淋塔） 喷洒吸收器中液体以液滴形式分散于气体中。 气液两相逆流操作，吸收液通过喷嘴均匀地向下喷洒，气、液吸收通过液滴接触而进行。 主要参数：喷淋密度不小于1020m3/L，可循环用液。 优点：结构简单，投资省； 气体压降小，运行费用低； 可用于高温气体冷却、除尘。 缺点：

13、喷嘴易堵。,大气污染控制技术,23,4 气态污染物净化技术,4文丘里吸收器 原理同文丘里洗涤器。 吸收液进入喉管被高速气流分散成细小雾滴，气液接触面积大，湍流作用强，传质效果好。液气比0.31.5L/ m3。 优点：气液接触面积大，效率高； 气体处理量大，设备体积小； 可除尘冷却气体。 缺点：压降大，气体在喉管速度高（4080ms）。,大气污染控制技术,24,4 气态污染物净化技术,4.1.3.2 吸收设备的选择 选择原则： 气液反应速度非常快，可优先选喷淋塔、填料塔； 若反应极快，热效应大，可考虑采用筛板塔； 反应物浓度高，可选文丘里或喷雾塔洗涤器； 气液传质速度慢，要提供大量液体，采用鼓泡

14、塔。 吸收过程产生固体，选用内部构件少、阻力小、压降小的设备，如泼水轮吸收室等。 满足吸收要求，尽可能选用结构简单、造价低廉、容易操作的设备。 常见吸收设备的结构复杂程度：喷淋吸收塔填料塔板式塔。,大气污染控制技术,25,4 气态污染物净化技术,4.1.4 吸收液 1吸收液的选择条件 溶解度；选择性；挥发性；粘度；无毒难燃；利于有害组分回收。 2吸收液种类 水：吸收易溶的有害气体，价廉易得。T、有害成分含量吸收效率 碱性吸收液：吸收酸性气体，如SO2、NOx、H2S等用氢氧化钠、氢氧化钙、氨水。 酸性吸收液：NOx在稀酸中比在水中溶解度大等；稀酸液吸收氨气。 有机吸收液：吸收有机废气，如洗油吸

15、收苯等。,大气污染控制技术,26,4 气态污染物净化技术,3吸收剂的再生和利用 吸收剂使用到一定程度，需要处理后再使用。 处理方式： 通过再生回收副产品后重新使用。 例如：亚硫酸钠吸收SO2气体，吸收液中的亚硫酸氢钠经加热再生，回收SO2后变为亚硫酸钠重新使用； 直接把吸收液加工成副产品。 例如：用氨水吸收SO2得到的亚硫酸铵，将其氧化变为硫酸铵化肥。,大气污染控制技术,27,4 气态污染物净化技术,4.2 吸附法 吸附法：利用多孔性物质与气体接触，靠多孔性物质表面存在的剩余能量，使有害气体分子附着其上，而从气体中分离的方法。 吸附的推动力：分子间力、静电力和化学键力。 1771年发现木炭能吸

16、附气体，活性炭用于防毒面具。 4.2.1基本原理 1. 物理吸附与化学吸附 物理吸附：吸附剂与吸附质作用力为分子间力或静电力； 化学吸附：吸附剂与吸附质作用力为化学键力。,大气污染控制技术,28,4 气态污染物净化技术,物理吸附特点： 吸附剂与吸附质之间不发生化学反应，吸附进行速度较快，达到吸附平衡时间短； 是放热反应，吸附热较小（液化热或汽化热）； 吸附没有选择性，往往是多层的，具有可逆性； 化学吸附特点： 进行缓慢，达到平衡时间长； 吸附时发生化学反应，并在吸附剂表面生成新物质； 吸附为放热过程，放热量较大，相当于化学反应热； 吸附有选择性，常常不可逆，一般为单层吸附。 实际中同时存在，低温时主要是物理吸附，高温时主要为化学吸附。,大气污染控制技术,29,4 气态污染物净化技术,2. 吸附过程 吸附全过程：外扩散、内扩散、吸附和脱附。 吸附质通过吸附剂外部的气膜，扩散到吸附剂表面； 吸附质分子从吸附剂表面进入吸附剂微孔； 扩散到吸附剂内表面的吸附质被吸附在其表面； 被吸附的吸附质分子重新回到气体中。 3. 吸附平衡 吸附过程是可逆过程。 吸附平衡：吸附