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1、目录1 绪论1.1 有机废气的来源1.2 有机废气污染的危害1.3 有机废气中控制技术概述1.3.1 燃烧法1.3.2 吸收法1.3.3 吸附法1.3.4 冷凝法1.3.5 催化法1.3.6 生物法1.3.7有机废气处理方法比较 1.4 家具厂喷漆废气的产生和污染物种类1.4.1 废气的产生1.4.2 污染物种类1.5 家具厂喷漆废气净化技术的研究和应用报道1.6 本设计课题的内容和意义2、家具厂喷漆废气净化工程设计.2.1、设计依据.2.2、工艺流程说明.2.3 设备计算1 绪论1.1 有机废气的来源有机废气的来源主要有固定源和移动源两种。移动源主要有汽车、轮船和飞机等以石油产品为燃料的交通
2、工具的排放气； 固定源的种类极多, 主要为石油化工工艺过程和储存设备等的排出物及各种使用有机溶剂的场合, 如喷漆、印刷、金属除油和脱脂、粘合剂、制药、塑料、涂料和橡胶加工等。有机废气特点是数量较大，有机物含量波动性大、可燃、有一定毒性，有的还有恶臭。有机废气的来源和污染途径见表 1.1【1】 。表 1.1 有机废气的来源和污染途径本设计中有机废气主要指挥发性有机污染物 VOCs。VOCs主要是指 C2-C10的非甲烷烃化合物、卤代烃和其他一些含杂原子（氧、硫）的挥发性有机物。其在常温下蒸发速率大，易挥发。有些 VOCs是无毒无害的，有些是有毒有害的。VOCs 部分来源于大型固定源（如化工厂等）
3、的排放，大量来自交通工具、电镀、喷漆以及有机溶剂使用过程中所排的废气。除此之外，VOCs 的天然源也很可观。1.2 有机废气污染的危害有机废气污染的危害主要有两种，一是对环境的危害，二是对人体的危害。大量有机废气进入大气中，使大气环境质量下降，进而给人体健康带来严重的类别 污染源 污染途径固定源 石油炼制、储存、印刷、油漆、化工行业的有机原料及合成材料、农药、染料、涂料、炼焦、固定燃烧装置。石油炼制、化工工艺中泄露，存储设施中蒸发，废水有机物的蒸发，油墨、涂料中有机物蒸发，消毒剂、农药、染料等加工中有机物的蒸发，化工尾气工业用炉，垃圾焚烧炉中不完全燃烧，饮食业煎、炸、烤类食物。流动源 汽车、轮
4、船、飞机 曲轴箱漏气，尾气排放危害。有机废气对人体的危害是多方面的，不同行业有机物废气的毒性也是各不相同的，其中工业废气中 10 种 【2】 常见的有机废气对人体的危害主要表现为：苯类有机物多损害人的中枢神经，造成神经系统障碍，当苯蒸汽浓度过高时（空气中含量达 2%），可以引起致死性的急性中毒。多环芳烃有机物有强烈的致癌性。苯酸类有机物能使细胞蛋白质发生变形或凝固，致使全身中毒。发生腈类有机物中毒时，可引起呼吸困难、严重窒息、意识丧失直至死亡。有机物硝基苯影响神经系统、血相和肝、脾器官功能，皮肤大面积吸收可以致人死亡。芳香胺类有机物致癌，二苯胺、联苯胺等进入人体可以造成缺氧症。有机氮化合物可致
5、癌。有机磷化合物降低歇业中胆碱脂酶的活性，使神经系统发生功能障碍。有机硫化合物中，低浓度硫醇可引起不适，高浓度可致人死亡。含氧有机化合物中，吸入高浓度环氧乙烷可致人死亡；丙烯醛对粘膜有强烈的刺激；戊醇可以引起头痛、呕吐、腹泻等。有机废气中的挥发性有机物称为VOCs (Volatile organic compounds) ,在涂装、印刷、制鞋和化工生产的许多行业中,一些工业产品的生产工艺过程都伴有大量的挥发性有机化合物(VOCs) 废气的排出。VOCs 废气排入大气环境中会产生以下几个方面的影响: VOCs 是光化学反应的前体 ,有阳光照射时,在合适的条件下VOCs 与NOx及其它悬浮化学物质
6、发生一系列光化学反应,主要生成臭氧,形成光化学烟雾,从而发生光化学污染； 光化学烟雾会刺激人的眼睛和呼吸系统,有些VOCs 还具有强烈刺激气味,空气中达到一定浓度时则产生令人不适的感觉,影响空气质量； 有些有毒的VOCs (如芳香烃等) 气体在环境中存在会损害人们的健康,长时间暴露在污染空气中会引发癌变或引起其它严重疾病, 如苯对骨髓的造血机能造成破坏, 是一种致癌物； 甲苯和二甲苯对中枢神经具有强的麻醉作用； 氯乙烯为致癌物。在制鞋业, 由于“三苯”中毒而导致工人致死事件已发生过多起, 而涂料工业使用的溶剂中,主要是甲苯、二甲苯和其它毒性有机物。光化学烟雾也会危害人的健康和植物的生长，196
7、5 年日本各大城市频繁发生的光化学烟雾, 1966 年美国洛杉矶的光化学烟雾均对人类健康造成危害。VOCs 对环境的极大危害和对人体健康的严重威胁，引起了世界各国政府的高度重视。美国环保署 EPA（Environmental Protection Agency）定义的污染物中 VOCs 占了 300 多种，而美国 1990 年的清洁空气法 （Clean Air Act）要求减少 90%排放量的 189 种毒性化学物中，70%属于 VOCs 。我国也对3VOCs 的威胁高度重视，并采取了一系列措施及制定了中华人民共和国国家标准大气污染物综合排放标准(GB 16297- 1996 ) 。1.3 有
8、机废气控制技术概述有机废气污染控制技术基本上可分为两大类：一是以改进工艺技术、更换设备和防止泄露为主的预防性措施；二是以末端治理为主的控制性措施。本设计主要讨论末端治理。气态污染物种类繁多，特性各异，因此相应采用的治理方法也各不相同。处理方法的选择主要取决于废气的化学和物理性质、浓度、排放量、排放标准，以及回用作原料或副产品的经济价值。常用的有：燃烧法、吸收法、吸附法、冷凝法、催化法、生物法等。1.3.1 燃烧法用燃烧方法将有害气体、蒸气、液体或烟尘转化为无害物质的过程称为燃烧法净化，亦称焚烧法。燃烧法净化时所发生的化学反应主要是燃烧氧化作用及高温下的热分解。因此，这种方法只能适用于净化那些可
9、燃的或在高温情况下可以分解的有害物质。对化工、喷漆、绝缘材料等行业的生产装置中所排出的有机废气，广泛采用燃烧净化的手段。燃烧法还可以用来消除恶臭。1.3.2 吸收法吸收法是分离、净化气体混合物最重要的方法之一，在有机废气污染物治理工程中，被广泛用于治理二氧化硫、氮氧化物、氟化物、氯化氢等废气中。对挥发性污染物，采用低挥发或不挥发性溶剂进行吸收，再利用 VOCs 分子和吸收剂物理性质的差异进行分离。吸收效果主要取决于吸收剂的吸收性能和吸收设备的结构特征。1.3.3 吸附法在用多孔性固体物质处理流体混合物时，流体中的某一组分或某些组分可被吸引到固体表面并浓集其上，此现象称为吸附。吸附处理废气时，吸
10、附的对象是气态污染物，因此属于气固吸附。被吸附的气体组分称为吸附质。多孔固体物质称为吸附剂。固体表面吸附了吸附质后，一部分被吸附的吸附质可从吸附剂表面脱离，此现象称为脱附。而当吸附进行一段时间后，由于表面吸附质的浓集，使其吸附能力明显下降而不能满足吸附净化的要求，此时需要采用一定的措施使吸附剂上已吸附的吸附质脱附，以恢复吸附剂的吸附能力。这个过程称为吸附剂的再生。因此在实际吸附工程中，正是利用吸附剂的吸附、再生、再吸附的循环过程，达到除去废气中污染物质并回收废气中有用组分的目的。吸附操作已广泛应用于石油化工、有机化工的生产部门，成为一种重要的操作单元。在大气污染控制领域，因为吸附剂的选择性强、
11、能有效分离其他过程难以分开的混合物、能有效地去除低浓度有毒有害物质而得以广泛应用。1.3.4 冷凝法冷凝法利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸气压这一性质，采用降低温度、提高系统的压力或者既降低温度又提高压力的方法，使处于蒸气状态的污染物（如 VOCs）冷凝并与废气分离。该法特别适用于处理废气体积分数在 10-2以上的有机蒸气。冷凝法在理论上可达到很高的净化程度，但是当体积分数低于 10-6时，须采用进一步的冷冻措施，使运行成本大大提高。所以冷凝法不适宜处理低浓度的有机气体，而常作为其他方法净化高浓度废气的前处理，以降低有机负荷，回收有机物。如焦化厂用冷凝法回收沥青烟以消除污染。此外，高湿度废气
12、也用冷凝法使水蒸气冷凝，以减少气体量。1.3.5 催化法在进行化学反应时，向反应系统中加入数量很少的某些物质，可使反应进行的速度明显加快，而在反应终了时，这些物质的量及性质几乎不发生变化，加入的这些物质被称为催化剂。催化剂在使用中除具有加快反应速度的作用（催化活性）外，还对反映具有特殊的选择性，即一种催化剂只对某一特定反应具有明显的加速作用。催化剂的活性与选择性是衡量催化剂性能好坏的最主要指标。催化剂必须在适宜的操作条件下使用。催化剂对化学反应的影响叫做使化作用，催化剂对化学反应的活性和选择性都是催化作用的表现。催化法净化气态污染物是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
13、无害物或易于去除物质的一种方法。1.3.6 生物法生物法废气净化技术主要是针对既无回收利用价值，又扰民并污染环境的低浓度工业有机废气的净化技术。属目前世界上工业废气净化领域的前沿热点技术。生物法处理气态污染物时一项新兴技术，生物法净化废气主要有三种形式：生物洗涤、生物过滤和生物滴虑。不同组成及浓度的废气有各自适合的生物净化法。用生物净化法可净化有机化工、石油化工、煤化工、建材合成、橡胶再生、油漆生产及机械产品喷涂、出版印刷、污水污泥处理等工业过程排放的低浓度挥发性有机废气及恶臭气体污染。1.3.7有机废气处理方法比较表 1.2 有机废气处理方法比较处理方法 优点 缺点 适用范围燃烧法 设备简单
14、，投资少，操作方便，占地面积小；可以回收利用热能；净化彻底；催化燃烧，起然温度低。催化燃烧时，催化剂成本高；催化剂存在中毒和寿命问题；有燃烧爆炸危险；热力燃烧需消耗燃料；不能回收溶剂。小风量，高浓度，连续作业场合，浓度在1000-10000mg/m3液体吸收法柴油作为吸收剂，价格便宜；运行稳定，操作维护方便；不需要预处理；流程简单，运行费用低；占地面积小；净化效率高。吸收剂后处理投资大；对有机成分选择性大；易出现二次污染。各种浓度，小于 1000C活性炭吸附法可以回收有机溶剂；净化效率高；系统运转稳定；运转费用低。需要进行废气预处理；活性炭再生，补充费用大；设备庞大。大风量；低浓度；小于500
15、C；浓度在1-5000mg/m31.4 家具厂喷漆废气的产生和污染物种类1.4.1废气的产生冷凝法 设备及操作条件简单；回收的物质纯净；投资及运转费用低净化效率低；设备庞大。 废气浓度高，41000 mg/m3，多用于回收有机溶剂，常作为吸附法、燃烧法的前期处理方法，小于 1000C催化法 净化效率高，受废气中污染物浓度影响小；无需污染物与主气流分离，可直接将有害物转化为无害物，避免了二次污染。催化剂价格高，需专门制备；对进气品质要求高；废气中有害物质很难作为有用物质进行回收；不适于间歇排气的治理过程。小风量，中高浓度生物法 设备简单，运行费用低，较少形成二次污染物，去除效率较高。需处理剩余污泥；传质表面积低低浓度、生物降解性好的气态污染物
