大氣污染課件第四章

第4章氣態(tài)污染物的凈化技術(shù)本章主要介紹氣態(tài)污染物的凈化方法。目前，常用的控制各種氣態(tài)污染物排放的主要途徑是吸收法、吸附法、催化法、燃燒法、冷凝法等。大氣中的氣體狀態(tài)污染物又簡稱為氣態(tài)污染物，它是以分子狀態(tài)存在的，常見分子狀態(tài)的氣體污染物為SO2、NOx。通過學習本章，使學習者能了解各種氣態(tài)污染物的凈化方法及凈化基本原理、凈化工藝、凈化設(shè)備，掌握低濃度SO2的凈化技術(shù)，了解NOx的凈化方法，可以利用學到的基本理論知識，對各種氣態(tài)污染物提出可行的控制和處理方法。

學習指南：4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.1吸收法1.吸收平衡亨利定律表明了氣體中某種組分的分壓與液體中含有該組分的濃度之間的平衡關(guān)系，用公式表示為PA＝ExA

式中PA——物質(zhì)A在氣相中的平衡分壓；

Ex——亨利常數(shù)；A——物質(zhì)A在液相中的摩爾分數(shù)。2.吸收過程吸收法凈化氣態(tài)污染物過程就是利用混合氣體中各成分在吸收劑中的溶解度不同，或與吸收劑中的組分發(fā)生選擇性化學反應(yīng)，從而將有害組分從氣流中分離出來的過程。3.吸收法的特點吸收法的優(yōu)點是幾乎可以處理各種有害氣體，適用范圍很廣，并可回收有價值的產(chǎn)品。缺點是工藝比較復雜，吸收效率有時不高，吸收液需要再次處理，否則會造成廢水的污染。4.1.1.1吸收基本原理1.預處理（1）煙氣除塵：在吸收前應(yīng)設(shè)置高效除塵器除去煙塵，可以采用干式的電除塵器或布袋除塵器，最好選用濕式除塵這樣既可冷卻了高溫煙氣又可起到除塵作用。4.1.1.2吸收工藝（2）煙氣預冷卻：煙氣溫度高不利于提高吸收效率。冷卻煙氣方法有：設(shè)置間接冷卻器、直接增濕冷卻或用預洗滌塔除塵增濕降溫等。2.吸收流程根據(jù)對吸收劑的再生與否，將吸收過程分為非循環(huán)過程和循環(huán)過程循環(huán)過程氣體吸收流程1--吸收塔2--解吸塔3--泵4--冷卻器5--換熱器6--冷凝器7--再沸器4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)3.后處理（1）．除霧:在洗滌器內(nèi)易生成“水霧”、“酸霧”或“堿霧”，隨氣流排放對煙囪造成腐蝕，產(chǎn)生結(jié)垢，排放后對環(huán)境造成污染。因此需經(jīng)折流式除霧器、旋風除霧器或絲網(wǎng)除霧器之一進行除霧后再排放。（2）．液體的后處理：吸收了氣態(tài)污染物的富液若直接排放，不僅浪費資源，而且會造成環(huán)境污染。因而吸收凈化氣態(tài)污染物工藝流程的設(shè)置，必須考慮富液的合理處理。（3）.設(shè)備、管道的結(jié)垢和堵塞：結(jié)垢和堵塞是吸收操作不可避免的問題之一。解決的方法一般從工藝設(shè)計、設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作控制等方面解決。工藝操作采取的措施包括：控制溶液或料槳中水分的蒸發(fā)量，控制溶液的pH值，控制溶液中易于結(jié)晶物質(zhì)不要過飽和，保持溶液有一定的晶種，嚴格控制進入吸收系統(tǒng)的粉塵量等。4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.1.3常用吸收劑、吸收劑的選擇及再生常用的吸收劑水是常用的吸收劑，用水可以吸收S02、HF、NH3、HCl及煤氣中的CO2等能溶于水的組分，堿金屬和堿土金屬的鹽類、銨鹽等能與酸性氣體發(fā)生化學反應(yīng)，除去S02、HF、HCl、NOx等組分。硫酸、硝酸等屬于酸性吸收劑，可以用來吸收SO3、NOx等。有機吸收劑可以吸收有機廢氣，如聚乙烯醚、二乙醇胺等。2.吸收劑的選擇選擇吸收劑的基本原則如下：（1）有比較適宜的物理性質(zhì)，如黏度小，低的凝固點，適宜的沸點，比熱容不大，不起泡等；同時有低的飽和蒸氣壓，以減少吸收劑的損失；對有害成分的溶解度要大，以提高吸收效率，減少吸收液用量和設(shè)備尺寸。（2）具有良好的化學性質(zhì)，如不易燃，熱穩(wěn)定性高，無毒性；同時吸收劑對設(shè)備的腐蝕性小，以減少設(shè)備費用。（3）廉價易得，最好能就地取材，易于再生重復使用。（4）有利于有害物質(zhì)的回收利用。3．吸收劑的再生吸收劑處理的方式①.通過再生回收副產(chǎn)品后重新使用，如亞硫酸鈉法吸收SO2氣體，吸收液中的亞硫酸氫鈉經(jīng)加熱再生，回收SO2后變?yōu)閬喠蛩徕c重新使用②.直接把吸收液加工成副產(chǎn)品，如用氨水吸收SO2得到的亞硫酸銨經(jīng)氧化變?yōu)榱蛩徜@化肥。4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.1.4

吸收設(shè)備1.吸收設(shè)備的分類目前工業(yè)上常用的吸收設(shè)備可分為表面吸收器、鼓泡式吸收器和噴灑式吸收器三大類類型設(shè)備結(jié)構(gòu)特點表面吸收器優(yōu)點：吸收效果比較可靠；對氣體變動的適用性強；可用耐腐蝕材料制作，結(jié)構(gòu)簡單制作容易；壓力損失較小(490Pa／m塔高)。缺點：當氣流過大時發(fā)生液泛而不易操作；吸收液中含固體或吸收過程中產(chǎn)生沉淀時，使操作發(fā)生困難；填料數(shù)量多，質(zhì)量大，檢修不方便。鼓泡式吸收器優(yōu)點：塔不易堵塞；壓力損失小。其主要缺點是受氣流速度影響大，當氣流速度過小時，不能發(fā)揮應(yīng)有的效能；當氣流速度過大時，吸收效率降低。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，空塔速度高；氣體處理量大；增加塔板數(shù)可提高凈化效率或者處理濃度較高的氣體。缺點：安裝要求嚴格；操作彈性小，氣量急劇變化時不能操作；壓力損失較大(980—1960Pa／板)。噴灑式吸收器優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、氣體壓降小，可兼作冷卻除塵設(shè)備。缺點：噴嘴易堵塞，不適于用污濁液體作吸收劑。優(yōu)點：氣體無需風機輸送，氣體壓降小，適于有腐蝕性氣體的處理，氣液接觸效果好。缺點：需要大量液體吸收劑，液氣比10～100L／m3，不適于大氣量處理。優(yōu)點：體積雖小，處理能力大；可兼作冷卻除塵設(shè)備，氣液接觸效果面積大。缺點：噪聲大(喉管部流速40～80m／s)，消耗能量較多(壓降大)。4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)吸收設(shè)備是實現(xiàn)氣相和液相傳質(zhì)的設(shè)備，選擇時要充分了解生產(chǎn)任務(wù)的要求，以便于選擇合適的吸收設(shè)備。一般可從物料的性質(zhì)、操作條件和對吸收設(shè)備自身的要求三個方面來考慮。2.吸收設(shè)備的選擇（1）物料的性質(zhì)（2）操作條件（3）對吸收設(shè)備的要求4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.2.2吸附工藝（1）間歇式流程（2）半連續(xù)式流程（3）連續(xù)式流程4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)在用多孔性固體物質(zhì)處理氣體混合物時，氣體中的某一組分或某些組分可被吸引到固體表面并濃集其上，此現(xiàn)象稱為吸附。被吸附的氣體組分稱為吸附質(zhì)，多孔固體物質(zhì)稱為吸附劑。4.1.2.1吸附基本原理1.吸附平衡當吸附質(zhì)與吸附劑長時間接觸后，終將達到吸附動態(tài)的平衡。動態(tài)平衡是指單位時間內(nèi)被固體表面吸附的分子數(shù)與逸出的分子數(shù)相等。2.吸附法的特點吸附法凈化氣態(tài)污染物的優(yōu)點：凈化效率高；能回收有用組分；設(shè)備簡單，流程短，易于實現(xiàn)自動控制；無腐蝕性，不會造成二次污染。3.吸附類型根據(jù)吸附過程中吸附劑和吸附質(zhì)之間作用力的不同，可將吸附分為物理吸附和化學吸附。在吸附過程中，當吸附劑和吸附質(zhì)之間的作用力是范德華力(或靜電引力)時稱為物理吸附。當吸附劑和吸附質(zhì)之間的作用力是化學鍵時稱為化學吸附。4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.2.4吸附設(shè)備1.固定床吸附器2.移動床吸附器3.流化床吸附器立式固定床吸附器臥式固定床吸附器移動床吸附器流化床吸附器特點：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，價格低廉,特別適合于小型、分散、間歇性污染源。吸附和解析交替進行、間歇操作,應(yīng)用廣泛。特點：①處理氣量大，吸附劑可以循環(huán)使用；②適用于穩(wěn)定，連續(xù)、量大的氣體凈化；③吸附和脫附連續(xù)完成，吸附劑可以循環(huán)使用；④動力和熱量消耗大，吸附劑磨損大。特點：①增大了傳質(zhì)系數(shù)②提高了界面的傳質(zhì)速率，使其適于凈化大氣量的污染廢氣③吸附床的體積減?、苁勾矊訙囟确植季鶆颌菸脚c再生工藝過程連續(xù)化操作。最大缺點：炭粒經(jīng)機械磨損造成吸附劑的損耗。

4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.2.3吸附劑1.常用吸附劑的種類2.吸附劑的選擇3.吸附劑的再生（1）活性炭（2）活性氧化鋁和氧化鋁對吸附劑的基本要求是：大的比表面積和孔隙率；良好的選擇性；易于再生；機械強度大，化學穩(wěn)定性強，熱穩(wěn)定性好：原料來源廣泛，價格低廉。（1）升溫再生（2）降壓再生（3）吹掃再生（4）置換再生（5）化學再生4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.2.5影響吸附因素及適用范圍（1）操作條件的影響（2）吸附劑性質(zhì)的影響（3）吸附質(zhì)性質(zhì)的影響（4）吸附質(zhì)濃度的影響（1）操作條件的影響（2）吸附法處理的氣體量不宜過大，當處理的氣量小時吸附法更為靈活方便。如防毒面具，就是一個小型吸附器。（3）吸附法凈化有機溶劑蒸氣，具有較高的效率，而且還有利于其資源化。1.影響吸附因素2.適用范圍4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.3.1

催化轉(zhuǎn)化基本原理4.1.3催化轉(zhuǎn)化法催化轉(zhuǎn)化法凈化氣態(tài)污染物是利用催化劑的催化作用，將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害物質(zhì)或易于去除物質(zhì)的方法。

1.催化轉(zhuǎn)化基本原理設(shè)有反應(yīng)A+B→AB，當受催化劑k的作用時，至少有一個中間反應(yīng)發(fā)生，而k是中間反應(yīng)物之一，即A+k=kA，最終產(chǎn)物仍為AB，k則恢復到初始的化學狀態(tài)，即kA+B-→AB+k

K=f·exp(—Ea／RT)式中K--反應(yīng)速度常數(shù)，單位隨反應(yīng)級數(shù)不同而不同；

f--頻率因子，單位與K相同；Ea--活化能，單位：kJ／mol；

R--氣體常數(shù)，單位：H／(K·m01)；T--絕對溫度，單位：K。由式看出反應(yīng)速度是隨活化能的降低而呈指數(shù)加快的

2.催化轉(zhuǎn)化的特點第一，催化劑只能加速化學反應(yīng)速度，對于可逆反應(yīng)而言，其對正逆反應(yīng)速度的影響是相同的，因而只能縮短達到平衡的時間，而不能使平衡移動，也不能使熱力學上不可能發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生。其二，催化作用有特殊的選擇性，這是由催化劑的選擇性決定的。

4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.3.2催化轉(zhuǎn)化工藝1.廢氣預處理2.廢氣預熱3.催化反應(yīng)溫度4.廢熱和副產(chǎn)品的回收利用4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.3.4催化轉(zhuǎn)化設(shè)備1.反應(yīng)器類型2.反應(yīng)器的選擇（1）單段絕熱反應(yīng)器（2）多段式絕熱反應(yīng)器（1）．根據(jù)催化反應(yīng)熱的大小及催化劑的活性溫度范圍，選擇合適的結(jié)構(gòu)類型，保證床層溫度控制在許可的范圍內(nèi)。（2）．床層阻力應(yīng)盡可能小。（3）.在滿足溫度條件前提下，應(yīng)盡量使催化劑裝填系數(shù)大，以提高設(shè)備利用率。（4）．反應(yīng)器應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、便于操作、且造價低廉、安全可靠。4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.3.3催化劑催化劑3.催化劑的選擇2.催化劑的性能1.催化劑組成4.催化劑的制備方法工業(yè)用固體催化劑中，主要包含活性物質(zhì)，除此之外還有助催化劑和載體（1）．催化劑的活性（2）．催化劑的選擇性（3）．催化劑的穩(wěn)定性①具有極高的凈化效率，使用過程中不產(chǎn)生二次污染②有較高的機械強度③具有較高的耐熱性和熱穩(wěn)定性④抗毒性強，具有盡可能長的壽命⑤化學穩(wěn)定性好、選擇性高。制備催化劑的方法是將活性組分負載于載體上。目前常用的負載方法大致可以分為三種，即浸漬法、混捏法和共沉淀法，其中最常用的是浸漬法。4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.4.1燃燒法基本原理4.1.4燃燒法燃燒法是對含有可燃性有害組分的混合氣體進行氧化燃燒或高溫分解，使有害組分轉(zhuǎn)化為無害物的方法。燃燒法的工藝簡單，操作方便，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)、化工、食品、噴漆、絕緣材料等主要含有碳氫化合物(HC)廢氣的凈化。燃燒法還可以用于CO、惡臭、瀝青煙等可燃有害組分的凈化。

燃燒法分為直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒。4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.4.2各類燃燒法工藝4.1.4燃燒法1.直接燃燒法直接燃燒是把廢氣中可燃的有害組分當作燃料直接燃燒，從而達到凈化的目的。

4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.4.2各類燃燒法工藝2.熱力燃燒法熱力燃燒是利用輔助燃料燃燒放出的熱量將混合氣體加熱到要求溫度，使可燃有害組分在高溫下分解成為無害物質(zhì)，以達到凈化的目的。

（1）熱力燃燒過程熱力燃燒過程可分三步驟：首先是輔助燃料燃燒，其作用是提供熱量，以便對廢氣進行預熱；第二步是廢氣與高溫燃氣混合并使其達到反應(yīng)溫度；最后是廢氣中可燃組分被氧化分解，在反應(yīng)溫度下充分燃燒。（2）熱力燃燒條件和影響因素溫度和停留時間是影響熱力燃燒的重要因素。對于大部分物質(zhì)來說，溫度在740—820℃，停留時間在此期間0.1～0.3s內(nèi)可反應(yīng)完全；大多數(shù)的碳氫化合物在590～820℃范圍內(nèi)即可完全氧化，但CO和炭粒則需要較高的溫度和較長的停留時間才能燃燒完全。不同的氣態(tài)污染物，在燃燒爐中完全燃燒所需的溫度和停留時間不同。4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.4.2各類燃燒法工藝4.各類燃燒工藝特點類型直接燃燒熱力燃燒催化燃燒特點①直接燃燒不需要預熱，燃燒的溫度在1100℃左右，可燒掉廢氣中的炭粒②燃燒狀態(tài)是在高溫下滯留短時間的有火焰燃燒，能回收熱能；③適于凈化可燃有害組分濃度較高或燃燒熱值較高的氣體。缺點：只用于高于爆炸下限的氣體。①需要進行預熱，溫度范圍控制在540—820℃，可以燒掉廢氣中的炭粒②燃燒狀態(tài)是在較高溫度下停留一定時間的有焰燃燒；③適于各種氣體的燃燒，能除去有機物及超細顆粒物；④熱力燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，維修費用低。缺點：操作費用高，易發(fā)生回火，燃燒不完全產(chǎn)生惡臭。①需要預熱，溫度控制在200～400℃，為無火焰燃燒，安全性好②燃燒溫度低，輔助燃料消耗少③對可燃性組分的濃度和熱值限制較小，但組分中不能含有塵粒、霧滴和易使催化劑中毒的氣體。缺點：催化劑的費用高。4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.4.2各類燃燒法工藝3.催化燃燒法催化燃燒是指在催化劑存在的條件下，廢氣中可燃組分能在較低的溫度下進行燃燒。

1、催化燃燒基本工藝流程2、催化燃燒的催化劑和載體4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.4.3各類燃燒設(shè)備燃燒設(shè)備是指為使燃料著火燃燒并將其化學能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來的設(shè)備。

燃燒類型直接燃燒裝置熱力燃燒裝置催化燃燒設(shè)備燃燒設(shè)備特點優(yōu)點是安全簡單、成本低。缺點①燃燒后產(chǎn)生大量的煙塵對環(huán)境造成二次污染②不能回收熱能而造成熱輻射。在實際操作中應(yīng)盡量減少火炬燃燒。廢氣與火焰充分接觸，均勻混合，凈化效率高。適于含氧充足的廢氣凈化?；鹧孑^長，易于控制，結(jié)構(gòu)簡單，但混合較慢，混合度低。燃料種類的適應(yīng)性強，可用氣體燃料及油作燃料；火焰不易熄滅，根據(jù)需要調(diào)節(jié)火焰的大小。包括預熱與燃燒部分。為防止熱量散失，對預熱段應(yīng)予以良好保溫。4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.5.1基本原理和特點4.1.5冷凝法1.冷凝法原理冷凝法是利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同的飽和蒸氣壓的性質(zhì)，采用降低系統(tǒng)的溫度或提高系統(tǒng)的壓力，使處于蒸氣狀態(tài)的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程。適于凈化濃度大的有機溶劑蒸氣。還可以作為吸附、燃燒等凈化高濃度廢氣時的預處理，以便減輕這些方法的負荷。2.冷凝法的特點①適宜凈化高濃度廢氣，特別是有害組分單純的廢氣；②可以作為燃燒與吸附凈化的預處理；③可用來凈化含有大量水蒸氣的高溫廢氣；④所需設(shè)備和操作條件比較簡單，回收物質(zhì)純度高。4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.5.2冷凝法工藝冷凝法處理有害氣體多采用降溫的方法。加壓方法需要專門的設(shè)備，操作耗能較高，一般較少采用。降溫冷凝的工藝包括直接冷凝和間接冷凝兩種直接冷凝1-反應(yīng)槽；2-接觸器；3-氣液分離器；4-燃燒器

1-反應(yīng)槽；2-間接換熱器；3-儲液槽；4-風機；5-燃燒器

4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)間接冷凝工藝某集團公司現(xiàn)有30000m3儲油罐一組，該儲油罐灌裝口在一定的溫度和有風條件下，特別是逆溫條件下易造成有機廢油氣逸出產(chǎn)生異味污染，當油料在裝卸作業(yè)和汽車倒運過程中因為誘導作用有機廢油氣污染是非常嚴重的。對當?shù)鼐用窈吐毠さ恼９ぷ?、生活、道路造成很大的影響，對當?shù)卮髿猸h(huán)境造成嚴重的污染，同時還造成了原材料的大量損失。需要安裝有機廢氣治理回收設(shè)備，治理后煙氣排放濃度符合國家排放標準。由于該儲油罐揮發(fā)有機廢氣成分復雜，治理難度大，單一的治理技術(shù)難以達到排放標準，綜合考慮確定的治理工藝為：儲油罐—冷凝冷卻器—油水分離器—多組分洗滌塔—除霧器—異味吸附塔—達標排放，工藝流程見圖4.1.6應(yīng)用實例經(jīng)過冷凝、分離、洗滌等工藝過程后，氣體中還會有異味產(chǎn)生，為此，在最后又設(shè)置了一級由活性炭構(gòu)成的吸附塔?；钚蕴渴且环N多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其微孔表面積是其體積的400多倍，具有極強的吸附能力，是目前國內(nèi)外普遍采用的凈化技術(shù)。經(jīng)過活性炭吸附凈化后的氣體可以做到達標排放，吸附劑達到吸附接近飽和時關(guān)閉吸附劑再生啟閉閥對其進行再生操作。本工程項目應(yīng)用了氣態(tài)污染物凈化措施中的吸收法、吸附法、冷凝法等技術(shù)。4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.1.5.3冷凝設(shè)備冷凝法采用的冷凝設(shè)備主要有表面冷凝器和接觸冷凝器兩大類1.表面冷凝器2.接觸冷凝器4.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.2.1燃燒前脫硫目前，燃煤脫硫技術(shù)有100多種，按燃燒階段脫硫可分為三類：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫及燃燒后脫硫。4.2低濃度SO2的凈化技術(shù)(1)燃燒前脫硫技術(shù)為在燃料進入燃燒設(shè)備之前所進行的去除硫分處理，主要包括燃料的替換、洗選加工、形態(tài)轉(zhuǎn)換等技術(shù)。(2)燃燒過程中脫硫技術(shù)是在燃燒過程中采用各種技術(shù)手段，將煤中的硫分固定在爐渣中，從而減少二氧化硫向大氣的排放。(3)燃燒后煙氣脫硫又稱煙氣脫硫，按其脫硫的基本方法分為化學吸收法、催化法和吸附法等。1.填空題（1）根據(jù)吸收原理，吸收分為（）吸收和（）吸收兩種，當NaOH吸收SO2時為（）吸收。（2）吸收流程配置時應(yīng)考慮的因素包括（）、（）、（）、（）、（）、（）等。（3）吸收液完成吸收后，處理的方式有兩種，一是（），二是（）。（4）非循環(huán)過程是指對（）不進行再循環(huán)，而循環(huán)過程是指將（）循環(huán)使用。（5）根據(jù)吸收劑與廢氣在吸收設(shè)備中的流動方向，可將吸收工藝分為（）、（）和（）。（6）工業(yè)上最常用的吸附劑是（）。（7）（）吸附器適宜凈化大氣量污染廢氣（）吸附器適合于小型、分散、間歇性的污染源。（8）常用吸附劑的再生方法（）、（）、（）。（9）吸附裝置有（）、（）和（）幾種類型。；（10）吸附工藝流程有（）、（）和（）三種形式。（11）催化劑的組成包括（）、（）、（）。（12）催化劑的性能由（）、（）、（）等來描述。（13適合利用催化法凈化的污染物是（）、（）、（）等。2.簡答（1）吸收劑選擇的要求有哪些？（2）吸收后煙氣排放前為什么加熱？（3）吸附操作應(yīng)注意的事項有哪些？主要控制的參數(shù)包括什么？（4）吸附法適用的范圍？（5）防止催化劑中毒的措施有哪些？（6）催化劑中毒的原因是什么？（7）熱力燃燒設(shè)備的操作步驟有哪些？（8）進入催化燃燒器的氣體通過預處理除去那些有害成分？習題4.14.1氣態(tài)污染物綜合凈化技術(shù)4.2.1燃燒前脫硫4.2.1.1煤炭物理脫硫技術(shù)目前我國最多采用的煤燃燒前脫硫方法是物理選煤方法。物理選煤主要是利用清潔煤、灰分、黃鐵礦的比重不同，以去除部分灰分和黃鐵礦硫。跳汰分選是利用比重分選礦物(專業(yè)術(shù)語稱重選)的一種方法。1.跳汰選煤2.重介質(zhì)選煤重介質(zhì)選煤的基本原理是阿基米德原理4.高梯度強磁選法5.微波輻射法3.浮選選煤浮選是在氣—液—固三相界面的分選過程，包括在水中的礦粒黏附到氣泡上，然后上浮到煤漿液面并被收入泡沫產(chǎn)品的過程。高梯度強磁分離煤脫硫技術(shù)是一種物理選煤新技術(shù)。當微波照射煤時，煤中黃鐵礦中的硫最容易吸收微波，有機硫次之，煤基質(zhì)基本上不吸收。4.2.1.2煤炭化學脫硫技術(shù)化學脫硫方法包括：堿法脫硫、氣體脫硫、熱解與氫化脫硫、氧化法脫硫等。4.2.1.3煤炭生物脫硫技術(shù)煤炭微生物脫硫是在細菌浸出金屬的基礎(chǔ)上應(yīng)用于煤炭工業(yè)的一項生物工程新技術(shù)。4.2低濃度SO2的凈化技術(shù)4.2.2燃燒過程中脫硫燃燒中脫硫的原理是在煤燃燒過程中加入石灰石或白云石粉作脫硫劑，CaCO3、MgCO3受熱分解生成CaO、MgO，與煙氣中SO2反應(yīng)生成硫酸鹽，隨灰分排出。石灰石粉在氧化性氣體中的脫硫反應(yīng)為：CaCO3CaO+CO2CaO+SO2+(1/2)O2→CaSO4加熱→4.2.2.1型煤固硫技術(shù)1.工業(yè)型煤固硫的工作原理將不同的原料經(jīng)篩分后按一定的比例配煤，粉碎后同經(jīng)過預處理的黏結(jié)劑和固硫劑混合，經(jīng)機械設(shè)備擠壓成型及干燥，即可得到具有一定強度和形狀的成品工業(yè)固硫型煤。2.工業(yè)固硫型煤的特點（1）反應(yīng)活性高。型煤的反應(yīng)活性越大，說明燃燒性能越好，既節(jié)約了煤炭，又減少了煙塵的排放量。值隨溫度上升而增加，并與煤種有關(guān)。（2）燃燒性能比原煤好。（3）型煤固灰及固硫能力比原煤好。型煤的煙塵排放量比原煤減少54％～80％，SO2排放量減少40％一75％。4.2低濃度SO2的凈化技術(shù)4.2.2.2循環(huán)流化床燃燒脫硫技術(shù)成多孔的循環(huán)流化床鍋爐是指利用高溫除塵器使飛出的物料又返回爐膛內(nèi)循環(huán)利用的流化燃燒方式。1.循環(huán)流化床燃燒脫硫的工作原理2.循環(huán)流化床燃燒(CFBC)的特點

①不僅可以燃用各種類型的煤，而且可以燃燒木材和固體廢物，還可以實現(xiàn)與液體燃料的混合燃燒②由于流化速度較高，使燃料在系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)，實現(xiàn)均勻穩(wěn)定的燃燒③由于采用循環(huán)燃燒的方式，燃料在爐內(nèi)停留時間較長，使燃燒效率高達99％以上，鍋爐效率可達90％以上④燃燒溫度較低，NOx生成量少⑤由于石灰石在流化床內(nèi)反應(yīng)時間長，使用少量的石灰石(鈣硫比小于1.5)即可使脫硫效率達90％⑥燃料制備和給煤系統(tǒng)簡單，操作靈活。4.2低濃度SO2的凈化技術(shù)4.2.3.1

濕式石灰/石灰石-石膏法3.主要設(shè)備（1）．洗滌吸收器幾種常見的洗滌器結(jié)構(gòu)及特點（2）氧化塔4.改進工藝措施（1）己二酸成分是二羧基有機酸HOOC(CH2)4COOH，其酸度介于碳酸和亞硫酸之間，在原有的石灰／石灰石流程中加入己二酸，可起到緩沖吸收液pH的作用。（2）硫酸鎂

克服石灰石結(jié)垢和提高SO2去除率的另一種方法是添加硫酸鎂，加入硫酸鎂的目的是為改進溶液的化學性質(zhì)，使SO2以可溶性鹽形式被吸收，并減少了系統(tǒng)的能源消耗量。4.2低濃度SO2的凈化技術(shù)4.2.3.1濕式石灰/石灰石-石膏法1.工藝原理4.2.3燃燒后煙氣脫硫用石灰石或石灰漿液吸收煙氣中的二氧化硫分為吸收和氧化兩個工序，先吸收生成亞硫酸鈣，然后再氧化為硫酸鈣，因而分為吸收和氧化兩個過程。吸收過程

在吸收塔內(nèi)進行，主要反應(yīng)如下。石灰漿液作吸收劑：Ca(OH)2+SO2→CaSO3+(1/2)H2O石灰石漿液作吸收劑：CaCO3+SO2==CaSO3·(1/2)H2O+CO2CaSO3·(1/2)H2O+SO2+(1/2)H2O==Ca(HSO3)2

由于煙道氣中含有氧，還會發(fā)生如下副反應(yīng)CaSO3·(1/2)H2O+O2+(1/2)H2O==2CaSO4·2H2O氧化過程

在氧化塔內(nèi)進行，主要反應(yīng)如下2CaSO3·(1/2)H2O+O2+3H2O==2CaSO4·2H2OCa(HSO3)2+O2+(1/2)H2O==CaSO4·H2O+SO2

2.工藝流程4.2低濃度SO2的凈化技術(shù)

1.鈉堿雙堿法鈉堿雙堿法是以Na2CO3或NaOH溶液為第一堿吸收煙氣中的SO2，然后再用石灰石或石膏法作為第二堿處理吸收液，將吸收SO2后的溶液再生，再生后的吸收液循環(huán)使用，而SO2則以石膏的形式析出，獲得副產(chǎn)品亞硫酸鈣和石膏。4.2.3.2雙堿法(

1

)化學原理和工藝流程①吸收反應(yīng)：2NaOH+SO2=Na2SO3+H2ONa2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2↑

②用石灰再生Na2SO3和NaHSO3的反應(yīng)為：Na2SO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaSO3↓

Ca(OH)2+NaHSO3=Na2SO3+CaSO3·1/2H2O+1/2H2O2NaHSO3+CaCO3=Na2SO3+CaSO3·1/2H2O+1/2H2O+CO2再生中由于有氧氣存在，Na2SO3可能部分被氧化Na2SO4。雙堿法煙氣脫硫工藝流程圖1-吸收塔；2-噴淋裝置；3-除霧裝置；4-吸收掖槽；5-緩沖器；6-濃縮池；7-過濾機；8-Na2CO3吸收液槽；9-石灰倉；10-中間倉；11-熟化器；12-石灰反應(yīng)器（2）操作要點A.吸收液濃度：如果采用較高的堿液濃度，可以減小設(shè)備，減少吸收液用量，所需設(shè)備投資與操作費小。一般控制濃度范圍在0.15～0.4mol/l范圍內(nèi)。B.結(jié)垢問題：在雙堿法系統(tǒng)中引起結(jié)垢的原因：一是硫酸根離子與溶解的鈣離子產(chǎn)生石膏的結(jié)垢，二是吸收了煙氣中的CO2所形成的碳酸鹽的結(jié)垢。C.硫酸鹽的去除：硫酸鹽在系統(tǒng)中的積聚會影響洗滌效率，可以采用硫酸鹽苛化的方法予以去除；也可以采用硫酸酸化使其變換為石膏而除去。4.2低濃度SO2的凈化技術(shù)

2.堿式硫酸鋁-石膏法堿式硫酸鋁—石膏法是采用堿式硫酸鋁溶液作為吸收劑吸收SO2，吸收SO2后的吸收液經(jīng)過氧化后用石灰石再生，再生過的堿式硫酸鋁溶液循環(huán)使用，主要產(chǎn)物為石膏。4.2.3.2

雙堿法（1）化學原理A吸收劑的制備B吸收C氧化D中和（2）

工藝流程堿式硫酸鋁—石膏法工藝流程如圖，該工藝過程主要由吸收劑的制備系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、氧化系統(tǒng)、中和再生系統(tǒng)組成。（3）影響因素A吸收液堿度B操作液氣比C氧化催化劑4.2低濃度SO2的凈化技術(shù)氨法是用氨水或銨鹽洗滌煙氣脫除SO2，獲取(NH4)2SO3或(NH4)2SO4的方法。該法具有反應(yīng)速度快，吸收效率高，不容易結(jié)垢堵塞等優(yōu)點。4.2.3.4氨吸收法1.氨--酸法氨-酸法是將吸收SO2后的吸收液用酸分解的方法。酸解用酸有硫酸、硝酸和磷酸等，分別得到不同的分解產(chǎn)物。原理

氨—酸法分為吸收、分解及中和三個主要工序。B分解:2NH4HSO3+H2SO4＝(NH4)2SO4+2SO2↑十2H2O(NH4)2SO3+H2SO4＝(NH4)2SO4+SO2↑十H2OA吸收:2NH3+SO2+H2O＝(NH4)2SO3(NH4)2SO3+SO2+H2O＝2NH4HSO3C中和:H2SO4+2NH3＝(NH4)2SO4(2)工藝流程

1-尾氣吸收塔；2-母液循環(huán)槽；3-母液循環(huán)泵；4-母液高位槽；5-濃硫酸高位槽；6-混合槽；7-分解塔；8-中和槽；9-硫酸銨泵氨—酸法凈化硫酸尾氣工藝流程如圖所示(3)吸收設(shè)備吸收所用設(shè)備為填料塔或泡沫塔4.2低濃度SO2的凈化技術(shù)鈉堿法就是用NaOH或Na2CO3水溶液吸收廢氣中的SO2后，不用石灰(石灰石)再生，而直接將吸收液處理成副產(chǎn)品。4.2.3.3鈉堿法

1.循環(huán)鈉堿法循環(huán)鈉堿法又稱威爾曼洛德(WellmanLOrd)法，采用NaOH或Na2CO3作為初始吸收劑，在低溫下吸收煙氣中的SO2。反應(yīng)方程式為2Na2CO3+SO2+H2O＝2NaHCO3+Na2SO32NaHCO3+SO2＝Na2SO3+H2O+2CO22NaOH+SO2＝Na2SO3+H2ONa2SO3+SO2+H2＝2NaHSO32.亞硫酸鈉法亞硫酸鈉法是將吸收后得到的NaHSO3溶液用NaOH或Na2CO3中和，使NaHSO3轉(zhuǎn)變?yōu)镹a2SO3，反應(yīng)方程式為NaOH+NaHSO3＝Na2SO3+H2O

Na2CO3+2NaHSO3＝2NazSO3+H2O+CO2↑當溶液溫度低于33℃時，結(jié)晶出Na2SO3·7H2O，經(jīng)過分離、干燥可得到無水硫酸鈉成品。4.2低濃度SO2的凈化技術(shù)4.2.3.4氨吸收法2.氨--亞硫酸銨法使用氨--酸法治理低濃度SO2需耗用大量硫酸，為此國內(nèi)一些小型硫酸廠采用氨―亞硫酸銨法治理低濃度SO2氣體。(1)化學原理吸收反應(yīng)式為：2NH4HCO3+SO2=(NH4)2SO3+H2O+CO2

(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3NH4HSO3+NH4HCO3=(NH4)2SO3·H2O+CO2

以上反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溶液溫度不經(jīng)冷卻即可降到0℃左右。由于(NH4)2SO3比NH4HSO3在水中的溶解度小，則(NH3)2SO3·H2O會由于過飽和而從溶液中結(jié)晶析出，加工制得固體亞銨。(2)工藝流程與操作亞銨法的工藝過程包括吸收、中和與分離三個步驟固體亞銨法工藝流程3.氨--硫銨法氨--硫銨法是用氨水吸收SO2，吸收液(NH4)2SO3-NH4HSO3用氨水中和后，使吸收液中全部的NH4HSO3轉(zhuǎn)變?yōu)?NH4)2SO3，以防止SO2從溶液內(nèi)逸出，吸收液再經(jīng)過氧化，最終獲取硫銨。4.2低濃度SO2的凈化技術(shù)4.2.3.5活性炭吸附法2.氨--亞硫酸銨法吸附法脫除SO2是用活性固體吸附劑吸附煙氣中的SO2，然后再用一定的方法把被吸附的SO2釋放出，并使吸附劑再生供循環(huán)使用。(1)反應(yīng)原理

A活性炭吸附B活性炭再生(2)工藝流程A水洗再生法德國魯奇活性炭制酸法采用臥式固定床吸附流程見圖所示B加熱再生法圖所示是活性炭、移動床吸附脫除煙氣中的SO2工藝流程3.影響因素A溫度B氧和水分C吸附時間4.2低濃度SO2的凈化技術(shù)習題4.21.填空題。（1）物理選煤主要是利用清潔煤、灰分、黃鐵礦的（

）不同，以去除部分灰分和黃鐵礦硫，但不能除去煤中的（）。在物理選煤技術(shù)中，應(yīng)用最廣泛的是（

），其次是重介質(zhì)選煤和浮選，重介質(zhì)選煤的基本原理是（)。浮選是在（）的分選過程。（2）在我國，采用煤燃燒過程脫硫的技術(shù)主要有兩種：一是（

），二是（

）。（3）為了克服石灰／石灰石法的結(jié)垢和堵塞，提高SO2的脫除率，開發(fā)了加入緩沖劑的石灰／石灰石法，常用緩沖劑是（

）、(）。（4）氨酸法的3個主要工序是（

）、（

）、（

）。（5）堿式硫酸鋁—石膏法是采用堿性硫酸鋁溶液作為吸收劑吸收SO2，吸收SO2后的吸收液經(jīng)過氧化后用石灰石再生，再生過的堿性硫酸鋁溶液循環(huán)使用，主要產(chǎn)物為（

）。（6）堿式硫酸鋁—石膏法主要由吸收劑的（

）、（

）、（

）系統(tǒng)組成。（7）石灰石/石灰-石膏法采用（

）和（

）法防止結(jié)垢。（8）催化氧化法可分為（

）、（

）兩大類。2.簡答（1）煙氣脫硫基本原理是怎樣實現(xiàn)的？（2）氨法常用的吸收劑有哪兩種，使用碳酸氫氨的優(yōu)點有哪些？（3）氨酸法防治“白煙”的措施有哪些？3.簡述（1）簡述濕式石灰-石膏法的工藝流程并畫出流程圖。（2）雙減法脫硫比濕式石灰-石膏法有哪些優(yōu)缺點，舉例說明？4.2低濃度SO2的凈化技術(shù)4.2.3燃燒后煙氣脫硫4.2.3.6催化氧化法1.液相催化氧化法SO2的催化凈化可分為催化還原和催化氧化兩類。催化還原法是用H2S或CO將SO2直接還原為硫SO2十2H2S—→H2O十3SSO2十2CO—→2CO2+S該法是用水或稀H2SO4吸收廢氣中的SO2再利用溶液中的Fe3+或Mn2+等將其直接氧化成硫酸。即2SO2+O2+2H2O—→2H2SO4千代田法煙氣脫硫即是利用這一原理實現(xiàn)的，其流程如圖所示2.氣相催化法氣相催化氧化法是在接觸法制硫酸的工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，常以V2O5催化氧化SO2成SO3而制酸。即SO2在V2O5催化劑表面上發(fā)生氧化反應(yīng)。煙氣脫硫催化氧化工藝流程，如圖所示4.2低濃度SO2的凈化技術(shù)4.3.1吸收法凈化NOx4.3NOx的凈化技術(shù)按吸收劑的種類和凈化原理可將液體吸收法分為水吸收法、酸吸收法、堿吸收法、氧化—吸收法、吸收—還原法及液相配合法等。4.3.1.1堿溶液吸收法1.化學原理用堿溶液(NaOH、Na2CO3、NH3·H2O等)與NOx反應(yīng)，生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，反應(yīng)如下。2NaOH+2NO2==NaNO3十NaNO2+H2O2NaOH+NO+NO2==2NaNO2+H2ONa2CO3+2NO2==NaNO3+NaNO2+CO2Na2CO3+NO+NO2==2NaNO2+CO2當用氨水吸收NOx時，揮發(fā)性的NH3在氣相與NOx和水蒸氣反應(yīng)生成NH4NO3和NH4NO2。2NH3+NO+NO2+H2O==2NH4NO22NH3+2NO2+H2O==NH4NO3+NH4NO22.影響吸收的因素A.廢氣中的氧化度

NO2與NOx的體積之比稱為氧化度，當氧化度為50％～60％時，吸收速率最大，吸收效率最高。B.吸收設(shè)備和操作條件

除了尾氣中的氧化度對吸收效率有較大影響外，吸收設(shè)備、氣速、液氣比和噴淋密度等操作條件對堿液吸收效果也有一定的影響。4.3.1.2硝酸氧化--堿溶液吸收法1.化學原理用較高濃度的硝酸與NO反應(yīng)可將NO氧化成NO2反應(yīng)式如下：2HNO3+NO==3NO2十H2O堿與NO2反應(yīng)生成硝酸鹽與亞硝酸鹽：2NaOH十2NO2==NaNO2十NaN3+OH2O2NaOH+NO2+NO==2NaNO2+H2O2.工藝流程硝酸氧化—堿吸收法的流程如圖所示3.影響氧化效率的因素A.硝酸濃度的影響B(tài).硝酸中N2O4含量的影響的影響C．NO的初始氧化度的影響D．NOx的初始含量E．氧化溫度的影響F．氣體空塔速度的影響4.3NOx的凈化技術(shù)4.3.2吸附法凈化NOx4.3.2.2.活性炭吸附法1.化學原理2.工藝流程圖為活性炭吸附凈化NOx的工藝流程，NOx尾氣進入固定床吸附裝置被吸附，凈化后的氣體排放至大氣。活性炭失效后，經(jīng)過再生處理可以重新使用?；钚蕴繉Φ蜐舛鹊腘Ox有很強的吸附能力，活性炭不僅能吸附NO2，促進NO氧化成NO2，而且還可以將NOx還原為N2?；钚蕴课絻艋鞒?/p>

1-酸洗槽；2-固定吸附床；3-再生器；4-風機4.3NOx的凈化技術(shù)4.3.2吸附法凈化NOx4.3.2.1分子篩吸附法1.分子篩吸附法2.絲光沸石吸附法工藝流程和工藝條件絲光沸石吸附NOx工藝流程見圖，一般采用兩個或三個吸附器，吸附和再生交替進行。1-風機；2-酸泵；3-冷卻；4-絲網(wǎng)過濾器；5-吸附器；6-加熱器；7-冷凝冷卻器；8-酸計量泵；9-轉(zhuǎn)子流量計用作吸附劑的分子篩有氫型絲光沸石、氫型皂沸石、脫鋁絲光沸石、13X型分子篩等。絲光沸石分子篩為籠型孔洞骨架的晶體，脫水后空間十分豐富，具有很高的比表面積(一般在500—1000m2／g)，可容納相當數(shù)量的吸附質(zhì)分子，同時內(nèi)表面高度極化，微孔分布單一、均勻，并有普通分子般大小，適于吸附分離不同物質(zhì)的分子。分子篩吸附法工藝流程圖4.3NOx的凈化技術(shù)4.3.2.3選擇性催化還原法該法用NH3、H2S、CO等為還原劑，通常以NH3為還原劑。其原理為：主反應(yīng)4NH3十6NO→5N2十6H2O8NH3+6NO2→7N2十12H2O催化還原法是在催化劑作用下，利用還原劑將氮氧化物還原為氮氣。依據(jù)還原劑是否與O2。發(fā)生反應(yīng)，將催化還原法分為選擇性催化還原法和非選擇性催化還原法。

1.化學原理：副反應(yīng)4NH3+3O2→2H2+6H2O（a）

2NH3→N2十3H2（b）4NH3+5O2→4NO+6H2O（c）2.工藝流程3.影響因素a.催化劑

b.反應(yīng)溫度c.空速d.還原劑用量4.3NOx的凈化技術(shù)4.3.2.3選擇性催化還原法該法用NH3、H2S、CO等為還原劑，通常以NH3為還原劑。其原理為：主反應(yīng)4NH3十6NO→5N2十6H2O8NH3+6NO2→7N2十12H2O催化還原法是在催化劑作用下，利用還原劑將氮氧化物還原為氮氣。依據(jù)還原劑是否與O2。發(fā)生反應(yīng)，將催化還原法分為選擇性催化還原法和非選擇性催化還原法。

1.化學原理：副反應(yīng)

4NH3+3O2→2H2+6H2O（a）

2NH3→N2十3H2（b）4NH3+5O2→4NO+6H2O（c）2.工藝流程3.影響因素a.催化劑

b.反應(yīng)溫度c.空速d.還原劑用量4.3NOx的凈化技術(shù)(3)主要工藝控制條件處理能力40000m3／h(標準狀態(tài))NOx的進口濃度1800mg/m3(標準狀態(tài))，NOx的出口濃度200mg/m3(標準狀態(tài))氣體進口溫度249℃，氣體出口溫度273℃上段催化劑裝填量4m3，下段催化劑裝填量4m3轉(zhuǎn)化率90%(4)主要技術(shù)經(jīng)濟指標主要技術(shù)經(jīng)濟指標如下。設(shè)備及催化劑費用28．9萬元運行費用8．97萬元／年熱回收價值13．8萬元／年處理成本0．333元／100m。4.3NOx的凈化技術(shù)

(1)廢氣組成及排放量廢氣排放量為3.8×104m3／h(標準狀態(tài))，NO2的濃度為1800×10-6～2500×10-6，主要污染物是NO和NO2。工程應(yīng)用實例簡介：氨選擇性催化還原法凈化硝酸尾氣中的NOx。(2)凈化原理及工藝流程氨選擇性催化還原法處理硝酸廢氣，是在銅一鉻催化劑的作用下，使NH3與尾氣中NOx進行選擇性還原反應(yīng)，將NOx還原為N2。從吸收塔中出來的廢氣，經(jīng)過兩個預熱器加熱至249oC，進入廢氣與氨氣混合器，再進入反應(yīng)器進行反應(yīng)，處理后的廢氣經(jīng)交換器回收能量后，由80m高的煙囪排入大氣。4.3NO