大气污染控制工程课件——4 气态污染物净化技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第四章 气态污染物净化技术
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
1
• 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
4 气态污染物净化技术
2
• 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；
• 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 大气污低染控。制技净术 化含SO2,H24S气,H态F污和染物N净化O技x术等污染物的废气。 4
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
4 气态污染物净化技术
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：
• ①设置间接冷却器；
• ②直接增湿冷却；
• ③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。
• 可溶的气态污染物A和吸收剂B发生可逆反应： A+B→←N。
• 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）化学吸收机理
①气相中可溶性组分A向两相界面传递，与物理吸收
相同；
②A穿过界面溶于液相；
③A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
4 气态污染物净化技术
• 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（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
4 气态污染物净化技术
3
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。
12
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，填料表面被吸收液润湿，进
双膜理论示意图
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
5
• 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，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
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
9
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。
行表面吸收。
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
13
7
3）化学反应使吸收速率提高原因 ①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； ②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
4 气态污染物净化技术
8
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：
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
4 气态污染物净化技术
10
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
4 气态污染物净化技术
11
• 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； • 设置尾部燃烧炉：在炉内燃烧天然气或重油，产生高
界面而被吸收剂吸收的量。
百度文库
• 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
4 气态污染物净化技术
6
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
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=H·p*，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。 ①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。 ②气液膜层将各相主体流与相界面隔开。
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
1
• 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
4 气态污染物净化技术
2
• 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；
• 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 大气污低染控。制技净术 化含SO2,H24S气,H态F污和染物N净化O技x术等污染物的废气。 4
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
4 气态污染物净化技术
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：
• ①设置间接冷却器；
• ②直接增湿冷却；
• ③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。
• 可溶的气态污染物A和吸收剂B发生可逆反应： A+B→←N。
• 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）化学吸收机理
①气相中可溶性组分A向两相界面传递，与物理吸收
相同；
②A穿过界面溶于液相；
③A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
4 气态污染物净化技术
• 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（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
4 气态污染物净化技术
3
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。
12
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，填料表面被吸收液润湿，进
双膜理论示意图
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
5
• 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，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
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
9
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。
行表面吸收。
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
13
7
3）化学反应使吸收速率提高原因 ①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； ②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
4 气态污染物净化技术
8
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：
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
4 气态污染物净化技术
10
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
4 气态污染物净化技术
11
• 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； • 设置尾部燃烧炉：在炉内燃烧天然气或重油，产生高
界面而被吸收剂吸收的量。
百度文库
• 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
4 气态污染物净化技术
6
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
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=H·p*，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。 ①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。 ②气液膜层将各相主体流与相界面隔开。