1、化工环境保护技术 第二章化工废气处理技术 第一节 化工废气及其处理原则 一、化工废气的分类 v第一类为含有无机污染物的化工废气，废气含有SO2 、H2S、CO等无机物，主要来自氮肥、磷肥、无机酸 、无机盐等制造业； v第二类为有机废气化工废气处理，废气中含有苯系物、酚、醛、 醇等，主要来自有机原料及合成材料、农药、染料 、涂料等行业； v第三类为既含无机物与含有有机物的废气，大部分 石油炼制和石油化工排放的废气属于这一类。 二、化工废气的特点 v易燃易爆气体较多 v含有毒或腐蚀性气体 v浮游颗粒种类多危害大 目前对环境和人类产生危害的大气污染物约有100 种左右，具有普遍性的污染物有颗粒物、二氧化硫、 氮氧化物、碳氢化合物等。 三、大气污染物的治理技术 v1、气溶胶态污染物，如粉尘、烟尘、雾滴等 颗粒状污染物；可利用其质量较大的特点， 通过外力的作用，将其分离出来，通常称为 除尘 v2、气态污染物，如SO2、NOx、CO等分子态污 染物。可利用其物理性质和化学性质，通过 采用冷凝、吸收、吸附、燃烧、催化等方法 进行处理。 化工废气处理原则 环境空气质量标准 大气污染物综合排放标准 第二节 除尘技术

　　2、 v一、粉尘的特性 粉尘本身固有的各种物理、化学性质叫做 粉尘特性。与防尘方法关系最密切的有颗粒 尺寸和密度，此外还有比电阻率、粘附性、 粒子形状、亲水性、腐蚀性、磨损性、爆炸 性、毒性等等。 v1粒子大小 粉尘的颗粒大小不同，不但对人体和环境 的危害不同，而且对粉尘的吸捕方法以及除 尘器的除尘机理和性能都有很大影响，所以 ，粒径是粉尘的最基本特性之一 v2尘粒的密度 尘粒的密度对于重力除尘及离心除尘等装置的性能 有很大影响。 尘粒的密度有视密度和线尘粒的电阻率 粉尘的电阻率对电除尘器和过滤除尘装置的 效率有很大的影响，当粉尘的比电阻不利于 电除尘器捕尘时，需要采取措施来调节粉尘 的比电阻，使其处于适合电捕集的范围。 改变尘粒电阻率的常用方法有： 调节温度：一般温度越高则电阻越大； 加入水分：如采取喷雾增湿，加湿后尘粒 导电率增加而电阻率降低； 添加化学药品：添加化学药品可调节尘粒 电阻，如在烟气中加入导电添加剂三氧化硫 ，可降低粉尘的电阻。 二 除尘装置的技术性能指标 v粉尘的浓度 v处理量 v除尘装置的效率（总效率、分级效率） v压力损失 1总除尘效率的计算 v（1

　　3、）根据除尘器进口、出口管道内烟气的流量 和烟尘浓度计算 v已知气体进除尘装置时的含尘流量为S1，气体含 尘浓度为C1除尘装置出口的含尘流量为S2，气体 含尘浓度为C2，则除尘器除尘总效率为： v如果除尘器进口处的气体流量为Q1（m3/s）， 出口处的气体流量为Q2（m3/s），则除尘器除尘 总效率也可表示为： v若除尘器完全密闭，稳态等温操作，则进 出除尘器的气体量不变，即Q1Q2时，则 上式可变为： v（2）根据除尘器进口或出口管道内烟气流量、 烟尘浓度和除尘器灰斗收集的尘量计算: v 式中：Mc除尘器灰斗收集的尘量，kg/h。 v（3）两级除尘时总效率的计算 v采用二级除尘时，其总效率可按下式计算： v式中：1、2分别为第一级、第二级除尘器的除 尘效率 v两个型号相同的除尘器串联运行时，由于它们处理 粉尘的粒径不同，1和2是不相同的。 v2分级除尘效率的计算 v总除尘效率是除尘器在一定运行工况下对某种特 性粉尘的总捕集效果。 v但是，对粒径分布不同的粉尘和同一特性粉尘中 不同粒径的粒子，除尘器的具有不同的除尘效率 。 v要正确评价除尘器的除尘效果，必须按粒径标定 除尘器效率，这种效

　　4、率称为分级效率，用i表示 ，i表示粒径的大小。 v一般粒径越大，则去除越容易，分级率越高；而 粒径越小，捕集越困难，分级除尘效率也越低。 v根据除尘器的进口烟尘和除尘器收尘中某 一粒级的频率密度来计算 v式中：分级效率，%；fc，fi 除尘器灰斗收入尘和进口尘某一级的频率 密度，%。 3除尘效率与处理烟气量的关系 v每一种形式的除尘装置，都有一个标准的 处理气体量QH v各种形式的除尘器都具有各自的特点，为 了发挥不同类型除尘器的优点，实际上常 常采用组合的方式，将低效率的除尘装置 放在前面高效率的除尘装置放在后面。 4压力损失 v除尘器压力损失是指除尘器气体进出口压强差， 单位Pa，即指含尘气体通过除尘器的阻力，为除 尘器的重要性能之一 v压力损失的来源有：气体的黏滞性、器壁的粗糙 度、气体在除尘器内流动时产生的涡流等。 W2.7310-5QP v式中：W耗电量，kWh；Q气体流量， m3/h；P压力损失，Pa。 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 809

　　5、5 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 v1）机械式除尘器： 它是在质量力(重力、惯性力、离心力)的作 用下，使粉尘与气流分离沉降的装置，通 常分为三类：重力除尘器（重力沉降室）、 惯性力除尘器（惯性分离器）、离心力除 尘器（旋风除尘器）。 v重力沉降室 重力沉降室是利用重力沉 降作用使粉尘从气流中分离的装置。 v优点结构简单，投资少，使用方便，维护 管理容易。 v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。 v惯性除尘器是利用惯性力作用使粉 尘从气流中分离的装置，其工作原理是以 惯性分离为主，同时还有重力和离心力的 作用。 v惯性除尘器一般分为回转式和碰撞式两类 ，阻挡物用档板、槽形条等 v旋风除尘器 v是利用旋转气流

　　6、的离心力使粉尘从含尘气 流中分离的装置。 v旋风除尘器设备简单、占地小、效率高、 适合处理较高浓度烟气，但是压力损失大 、不适于腐蚀性气体。 v（2）湿式（洗涤式）除尘器： v在除尘设备内水通过喷嘴喷成雾状，当含 尘烟气通过雾状空间时，因尘粒与液滴之 间的碰撞、拦截和凝聚作用，尘粒随液滴 降落下来。 v包括各种喷雾洗涤器、旋风水膜除尘器和 文丘里洗涤器等。 v（3）电除尘器：静电分离是利用静电力， 使粉尘从气体中分离而得到净化的方法， 可用于分离0.11.0m之间的低速粒子。 通过三个阶段实现尘气分离： 粒子荷电 粒子沉降 粒子清除 v（4）过滤式除尘器：它是利用含尘气流体 通过多孔滤料层或网眼物体进行分离的装 置，包括颗粒层过滤器等、袋式过滤器。 v这种方法效率高，操作方便，适应于含尘 浓度低的气体； v其缺点是维修费高，不耐高温高湿气流。 v以上是按除尘器的主要除尘机理进行分类，但在 实际的除尘器中，为了提高除尘效率，往往采用 多种除尘机理。此外，还按除尘器是否用水而分 为干式除尘器与湿式除尘器两类。 v此外，还有一类叫做声波除尘器，高频声压波会 引起颗粒强烈振动、碰撞并结合在一起

　　7、，波除尘 器可用于沉降室或旋风分离器中以加速液体或固 体颗粒的分离。 四、除尘装置的选用 作为除尘器的性能指标，通常有下列六项 v(1)含尘气体的处理量 v(2)除尘效率 v(3)压力损失 v(4)设备投资及运行费用 v(5)占地面积 v(6)设备可靠性和使用寿命等。 根据含尘气体的特性，可以从以下几方面考虑除尘装置的 选择和组合。 v(1)若尘粒粒径较小，几微米以下粒径占多数时，应选用湿 式、过滤式或电除尘式等；若粒径较大时，以10m以上粒 径占多数时，可用机械除尘器。 v(2)若气体含尘浓度较高时，可用机械除尘；若含尘浓度低 时，可采用文丘里洗涤器；若气体的进口含尘浓度较高， 而又要求气体出口的含尘浓度低时，则可采用多级除尘器 串联的组合方式除尘 v(3)对于黏附性强的尘粒，最好采用湿式除尘器 v(4)如采用电除尘器，尘粒的电阻率应在1041011m范围内 。另外，电除尘器只适用于500以下的情况。 v(5)气体的温度增高，黏性将增大，流动时的压力损害增加， 除尘效率也会下降。但温度太低，低于露点温度时，易有水分 凝出，使尘粒易黏附于滤布上造成堵塞。 v(6)气体的成分中如含有易燃

　　8、易爆的气体时，应先将该气体去 除后再除尘。 第三节 气态污染的一般处理技术 化学工业所排放废气中的主要气态污染物 有二氧化硫、氮氧化物，氟化物及各种有机 气体等。目前处理气态污染物的主要方法有 吸收、吸附、催化转化、冷凝和燃烧等。 一、吸收法 v1原理及分类 吸收：是利用气体混合物中不同组分在吸 收剂中的溶解度的不同，或者与吸收剂发 生选择性化学反应，从而将有害组分从气 流中分离出来的过程。 吸收法操作简单、技术成熟、适用性强。 分类：气体吸收可分为物理吸收和化学吸收。 v（1）物理吸收：溶解的气体与溶剂或溶剂中的某种 成分之间不产生明显的化学反应的吸收过程，仅仅 是被吸收的气体组分溶解于液体的过程。例如用水 吸收醇类和酮类物质。 v（2）化学吸收：溶解的气体与溶剂或与溶剂中的某 种成分产生明显的化学反应的吸收过程。反应速度 快，物质发生变化。从废气中去除气态污染物多用 化学吸收法。例如用碱液吸收烟气中的SO2，用水吸 收NOX等。 v2吸收液 在吸收法中，选择合适的吸收液至关 重要，是处理效果好坏的关键。有化学反 应的吸收和单纯的物理吸收相比，前者吸 收速率较大。 吸收液的选择应考虑

　　9、以下因素： v对有害组分的溶解度尽量大，而对其余组分应尽 量小； v其蒸气压应尽量低，减少其蒸发损失； v不采用腐蚀性介质； v黏度要低，比热容不大，不起泡； v尽可能无毒、难燃，化学稳定性好，冰点要低； v来源充足，价格低廉，易再生重复使用； v使用中有利于有害组分的回收利用。 v用于吸收气态污染物质的吸收液有下列几种： (a).水，用于吸收易溶的有害气体，当废气中有害物质含量 很低时，水的吸收效率很低。 (b).碱性吸收液，用于吸收那些能够和碱起化学反应的有害 酸性气体，如SO2、NOX、H2S、等。常用的碱吸收液有：氢氧 化钠、氢氧化钙、氨水等。 (c).酸性吸收液，可以增加有害气体在稀酸中的溶解度或发 生化学反应。如一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）气体能够 在稀硝酸中溶解，而且其溶解度比在水中高得多。 (d).有机吸收液，用于有机废气的吸收，如洗油、聚乙醇醚 、冷甲醇、二乙醇胺都可作为吸收液，并能够去除一部分酸 性气体，如H2S、CO2等。 二、吸附法 1原理及分类 v吸附是一种固体表面现象。它是利用多孔性固 体吸附剂处理气态污染物，使其中的一种或几 种组分，在固体吸附剂表面，在分子引力或化 学键力的作用下，被吸附在固体表面，从而达 到分离的目的。 吸附法具有分离效率高、能回收有效组分、设 备简单，操作方便，易于实现自动控制等优点 v根据吸附过程中吸附剂和吸附质之间作用力的不 同，可将吸附分为物理吸附和化学吸附。 v物理吸附是由固体吸附剂分子与气体分子间的静 电力或范德华力引起的，两者之间不发生化学作 用，是一种可逆过程。 v化学吸附是由于固体表面与被吸附分子间的化学 键力所引起，两者之间结合牢固，不易脱附。该 吸附需要一定的活化能，故又称活化吸附。 吸附剂再生： v当吸附速度和脱附速度相等时，就达到了 吸附平衡。此时，被吸附物质

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