大气污染控制工程课件-4气态污染物净化技术.ppt

1、大气污染控制技术4 气态污染物净化技术1第四章第四章 气态污染物净化技术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2 本章主要内容本章主要内容 气态污染物的治理方法：气态污染物的治理方法：吸收法；吸收法；吸附法；吸附法；催化转化法；催化转化法；冷凝法；冷凝法；燃烧法。燃烧法。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术3 气态污染物种类多，包括气态污染物种类多，包括无机物无机物和和有机物有机物两大类。两大类。无机气态污染物无机气态污染物：硫化物（：硫化物（SOSO2 2、SOSO3 3、H H2 2等）、等）、含氮化合物（含氮化合物（NONO2 2、NONO、NHNH3 3等）、卤素

2、化合物等）、卤素化合物（C1C12 2、HClHCl、HFHF、SiFSiF4 4等）、碳的氧化物（等）、碳的氧化物（COCO、COCO2 2等）、氧化物及过氧化物（等）、氧化物及过氧化物（OO3 3）等；）等；有机气态污染物有机气态污染物：碳氢化合物碳氢化合物（烃、芳烃、稠环（烃、芳烃、稠环芳烃等）、含氧有机物（醛、酮、酚等）、含氮芳烃等）、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（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。化烃、氯醇、有机氯农药等

3、）等。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术44.1 吸收法吸收法 吸收：吸收：气体混合物中气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度不不同组分在吸收剂中溶解度不同同，或，或与吸收剂发生选择性化学反应与吸收剂发生选择性化学反应，将有害组分，将有害组分从气流中分离的过程。从气流中分离的过程。物理吸收：物理吸收：溶解的气体与吸收液溶解的气体与吸收液不发生不发生明显的明显的化学化学反应反应，仅是被吸收的气体组分，仅是被吸收的气体组分溶于液体溶于液体。例如用洗油吸收烃类蒸汽。例如用洗油吸收烃类蒸汽。化学吸收：化学吸收：被吸收的气体组分与吸收液被吸收的气体组分与吸收液发生明显化发生明显化学反应学反应的吸收过程

4、。的吸收过程。如碱液吸收烟气中的如碱液吸收烟气中的SOSO2 2，用水吸收，用水吸收NONO2 2。气态污染物含量较低，气态污染物含量较低，多采用化学吸收法多采用化学吸收法处理。处理。吸收法优点：吸收法优点：捕集效率高、设备简单、一次性投资捕集效率高、设备简单、一次性投资低。净化含低。净化含SOSO2 2,H,H2 2S,HFS,HF和和NONOx x等污染物的废气。等污染物的废气。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术54.1.1 4.1.1 吸收原理吸收原理1 1物理吸收原理物理吸收原理1 1）物理吸收过程的相平衡）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：亨利定律描述气液相

5、间的相平衡关系：当总压不高当总压不高(0.5Mpa)0.5Mpa)，稀溶液中，稀溶液中溶溶质的溶解度质的溶解度与气相中与气相中溶质的平衡分压溶质的平衡分压成成正比正比，即：，即：c=Hpc=Hp*，H H为亨利常数。为亨利常数。2 2）物理吸收过程的机理）物理吸收过程的机理 吸收过程是气液两相间的传质过程，用吸收过程是气液两相间的传质过程，用双膜理论双膜理论进行描述。进行描述。气液两相间有个相界面。界面两侧各有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，称一个稳定的滞流膜层，称气膜和液膜气膜和液膜。气液膜层将各相主体流与相界面隔开。气液膜层将各相主体流与相界面隔开。双膜理论示意图双膜

6、理论示意图大气污染控制技术4 气态污染物净化技术6 气相气相主体流中的吸收质主体流中的吸收质先以湍流扩散到先以湍流扩散到气膜表面气膜表面，然后再以分子扩散流通过气膜到然后再以分子扩散流通过气膜到相界面相界面，继而进，继而进入入液膜液膜，吸收质仍以分子扩散方式通过液膜再进，吸收质仍以分子扩散方式通过液膜再进入入液相主体流液相主体流中。中。吸收质量传递的同时，相反的质量传递也存在，吸收质量传递的同时，相反的质量传递也存在，达到达到动平衡状态动平衡状态为止。为止。吸收速率：吸收速率：气体吸收质在单位时间内通过单位相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。界面而被吸收剂吸收的量。吸收速

7、率：吸收速率：N NA A=K=KGG（P-PP-P*）=K=K L L（CC*-C-C）提高吸收速率提高吸收速率方法：方法：提高提高气相主体和界面处的气相主体和界面处的分分压差压差、浓度差浓度差或膜层的或膜层的传质系数传质系数。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术7 2 2化学吸收原理化学吸收原理 伴有显著的化学反应，较高的选择性和吸收速率，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。能较彻底除去少量有害气体。1 1）化学反应对相平衡的影响）化学反应对相平衡的影响 可溶的气态污染物可溶的气态污染物A A和吸收剂和吸收剂B B发生可逆反应：发生可逆反应：A+BNA+

8、BN。获得高吸收效率的关键：获得高吸收效率的关键：选择合适的吸收剂使反选择合适的吸收剂使反应进行比较彻底。应进行比较彻底。2 2）化学吸收机理）化学吸收机理气相中可溶性组分气相中可溶性组分A A向两相界面传递，与物理吸收向两相界面传递，与物理吸收相同；相同；A A穿过界面溶于液相；穿过界面溶于液相；A A在液相中传递并与液相中物质在液相中传递并与液相中物质B B发生反应。发生反应。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术83 3）化学反应使吸收速率提高原因）化学反应使吸收速率提高原因化学吸收过程中，化学吸收过程中，化学反应消耗化学反应消耗了进入液相中的了进入液相中的溶质溶质，溶质气体的有效溶解度

9、增大而平衡分压降，溶质气体的有效溶解度增大而平衡分压降低，低，增大了吸收过程推动力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溶质在液膜内扩散的过程中因化学反应而消耗消耗，减小了传质阻力减小了传质阻力，吸收系数增大。，吸收系数增大。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术94.1.2 4.1.2 吸收工艺吸收工艺 吸收法净化气态污染物的工艺配置应考虑以下问题：吸收法净化气态污染物的工艺配置应考虑以下问题：1.1.烟气除尘烟气除尘 废气含烟尘，吸收前应除去烟尘。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；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。湿式除尘

10、最好，冷却和除尘作用兼备。2.2.烟气的预冷却烟气的预冷却 烟气温度高，不宜直接吸收，降温可提高吸收效率。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：冷却烟气方法：设置间接冷却器；设置间接冷却器；直接增湿冷却；直接增湿冷却；用预洗涤塔除尘增湿降温。用预洗涤塔除尘增湿降温。综合考虑高温烟气冷却到综合考虑高温烟气冷却到333K333K左右适宜。左右适宜。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术103.3.设备、管道的结垢和堵塞设备、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。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：解决方法：工艺操作上工艺操作上，控

11、制水分蒸发量，控制溶液，控制水分蒸发量，控制溶液pHpH值，严值，严格控制进入吸收系统的粉尘量等；格控制进入吸收系统的粉尘量等；设备选择上设备选择上，选择不易结垢和堵塞的吸收器，减少吸，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；收器内部构件，增加其内部的光滑度；操作上操作上，提高流体的流动性和冲击性。，提高流体的流动性和冲击性。4.4.吸收操作吸收操作 吸收操作是提高吸收效果的关键。吸收操作是提高吸收效果的关键。气液接触方式气液接触方式：顺流、逆流和错流；：顺流、逆流和错流；操作方式操作方式：一次吸收和循环吸收；一个吸收塔内分为：一次吸收和循环吸收；一个吸收塔内分为一

12、段吸收和多段吸收；并联吸收和串联吸收等。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115.5.除雾除雾 洗涤器内易生成洗涤器内易生成“水雾水雾”、“酸雾酸雾”或或“碱雾碱雾”，对烟囱造成腐蚀，产生结垢，排入环境造成污染。对烟囱造成腐蚀，产生结垢，排入环境造成污染。解决办法解决办法：处理后烟气经过除雾器（折流式、旋风、：处理后烟气经过除雾器（折流式、旋风、丝网和电）之后再排放。丝网和电）之后再排放。6.6.气体再加热气体再加热 高温烟气净化后，温度下降很多，直接排入大气，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，将出现在一定的气象条件下

13、，将出现“白烟白烟”现象；现象；另外，烟气温度低，热力抬升作用减少、扩散能力另外，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。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12 加热再排放办法加热再排放办法：净化后烟气与一部分未净化高温烟气混合；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，产生高设置尾部燃烧炉：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。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。目前国外的湿式排烟脱硫装置，大多采用此法。7.7.吸收液的后处理吸收液的后处理 吸收

14、气态污染物产生富液，直接排放，浪费资源，造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。成环境污染。处理目的处理目的：恢复原有的吸收能力；：恢复原有的吸收能力；加工成副产品回收。加工成副产品回收。处理方法处理方法：物理分离、化学反应等。：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134.1.3 4.1.3 吸收设备吸收设备4.1.3.14.1.3.1吸收设备的分类吸收设备的分类 根据气、液两相界面的接触形式，吸收设备分为根据气、液两相界面的接触形式，吸收设备分为表面表面、鼓泡式鼓泡式和和喷洒式吸收器喷洒式吸收器三大类。三大类。1 1表面吸收器（填料塔）表面吸收器（

15、填料塔）两相接触表面是静止液面或流动的液膜表面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。主要有填料塔、液膜吸收器、水浴吸收器。填料塔填料塔内装有填料，填料表面被吸收液润湿，进内装有填料，填料表面被吸收液润湿，进行表面吸收。行表面吸收。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术14填填料料塔塔结结构构大气污染控制技术4 气态污染物净化技术151 1）填料塔按气、液流向分类）填料塔按气、液流向分类 逆向流、同向流、错流式。逆向流、同向流、错流式。逆向流填料塔逆向流填料塔优点优点：气液接触效果好；：气液接触效果好；各截面推动力大，操作性能稳定；各截面推动力大，操作性能

16、稳定；缺点缺点：不适于处理含尘气流，填料层易堵塞。：不适于处理含尘气流，填料层易堵塞。2 2）填料）填料 填料主要作用：填料主要作用：气液接触提供条件。气液接触提供条件。要求具备特征：要求具备特征：比表面积大、良好的润湿性；比表面积大、良好的润湿性；有较高的孔隙率（有较高的孔隙率（45459595）；）；填料尺寸适当，对气流阻力小；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。耐腐蚀、机械强度大、造价低、稳定性好。工业用填料工业用填料多用实体填料，如拉西环、鲍尔环、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。马鞍形填料、波纹填料、蜂窝填料等。大气污染控

17、制技术4 气态污染物净化技术16鲍尔环填料鲍尔环填料 海尔环填料海尔环填料 阶梯环填料阶梯环填料大气污染控制技术4 气态污染物净化技术17蜂窝填料蜂窝填料陶瓷波纹填料陶瓷波纹填料大气污染控制技术4 气态污染物净化技术183 3）填料塔稳定运行参数）填料塔稳定运行参数 液体液体喷淋密度喷淋密度10m10m3 3/m/m2 2hh，力求均匀；，力求均匀；空塔气速空塔气速为为0.31.5m0.31.5ms s；压降压降通常为通常为0.150.60kPa/m0.150.60kPa/m填料；填料；液气比液气比为为0.52.0kg/m0.52.0kg/m3 3。4 4）填料塔特点）填料塔特点 优点优点：结

18、构简单、没有复杂部件；：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；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；气流阻力小，能耗低，气液接触效果好；应用广泛。应用广泛。缺点缺点：填料投资高、检修时破损率大，易堵塞：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）。（处理含尘浓度较高气体）。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术192 2鼓泡式吸收器（板式塔）鼓泡式吸收器（板式塔）气体以气体以气泡形式分散气泡形式分散于于液体吸收剂液体吸收剂中。中。主要有板式塔，如泡罩塔、筛板塔。主要有板式塔，如泡罩塔、筛板塔。采用气液两相逆流。采用气液两相逆

19、流。板式塔广泛用于气体吸收、除尘等操作。板式塔广泛用于气体吸收、除尘等操作。结构及工作过程结构及工作过程：塔内装有若干层塔板（打孔板，即筛板），吸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，靠圆形或弓形收液靠重力自塔顶流向塔板，靠圆形或弓形溢溢流堰流堰在塔板上在塔板上保持一定的液层保持一定的液层，废气以，废气以鼓泡或鼓泡或喷射喷射形式穿过板上液层，在塔板上气液相互接形式穿过板上液层，在塔板上气液相互接触进行传质、传热。触进行传质、传热。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术20筛筛板板塔塔结结构构大气污染控制技术4 气态污染物净化技术21 a.泡罩塔泡罩塔 b.筛板塔筛板

20、塔 1.泡罩；泡罩；2.溢流堰；溢流堰；3.降液管；降液管；4.筛板筛板大气污染控制技术4 气态污染物净化技术22 主要参数：主要参数：筛板上液层厚度筛板上液层厚度30 mm30 mm左右；左右；空塔气速空塔气速1.01.02.5m2.5ms s；筛孔直径筛孔直径2 28mm8mm（131315mm15mm时可除尘）；时可除尘）；开孔率开孔率6 62525；气体穿孔速度气体穿孔速度4.54.512.8m12.8ms s；液体流量按空塔截面计液体流量按空塔截面计1.51.53.8m3.8m3 3/(m/(m2 2h)h)；优点优点：构造简单、吸收效率高。：构造简单、吸收效率高。缺点缺点：筛孔易堵

21、塞；：筛孔易堵塞；吸收过程必须维持恒定操作条件。吸收过程必须维持恒定操作条件。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术233 3喷洒吸收器（喷淋塔）喷洒吸收器（喷淋塔）喷洒吸收器中喷洒吸收器中液体液体以以液滴形式分散液滴形式分散于于气体气体中。中。气液两相逆流操作，吸收液通过喷嘴均匀地向气液两相逆流操作，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。下喷洒，气、液吸收通过液滴接触而进行。主要参数：主要参数：喷淋密度不小于喷淋密度不小于1020m1020m3 3/L/L，可循，可循环用液。环用液。优点：优点：结构简单，投资省；结构简单，投资省；气体压降小，运行费用低；气体压降小，运行

22、费用低；可用于高温气体冷却、除尘。可用于高温气体冷却、除尘。缺点：缺点：喷嘴易堵。喷嘴易堵。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术244 4文丘里吸收器文丘里吸收器 原理同文丘里洗涤器。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，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。气液接触面积大，湍流作用强，传质效果好。液气比液气比0.31.5L/m0.31.5L/m3 3。优点：优点：气液接触面积大，效率高；气液接触面积大，效率高；气体处理量大，设备体积小；气体处理量大，设备体积小；可除尘冷却气体。可除尘冷却气体。缺点：缺点：压降大，气体在喉管速度

23、高（压降大，气体在喉管速度高（404080m80ms s）。）。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术254.1.3.2 4.1.3.2 吸收设备的选择吸收设备的选择 选择原则：选择原则：气液反应速度非常快，可优先选气液反应速度非常快，可优先选喷淋塔喷淋塔、填料塔填料塔；若反应极快，热效应大，可考虑采用若反应极快，热效应大，可考虑采用筛板塔筛板塔；反应物浓度高，可选反应物浓度高，可选文丘里或喷雾塔洗涤器文丘里或喷雾塔洗涤器；气液传质速度慢，要提供大量液体，采用气液传质速度慢，要提供大量液体，采用鼓泡塔鼓泡塔。吸收过程产生固体，选用内部构件少、阻力小、压吸收过程产生固体，选用内部构件少、阻力小、

24、压降小的设备，如降小的设备，如泼水轮吸收室泼水轮吸收室等。等。满足吸收要求，尽可能选用结构简单、造价低廉、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。容易操作的设备。常见吸收设备的结构复杂程度：喷淋吸收塔常见吸收设备的结构复杂程度：喷淋吸收塔 填料填料塔塔 板式塔。板式塔。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术264.1.4 4.1.4 吸收液吸收液1 1吸收液的选择条件吸收液的选择条件 溶解度；选择性；挥发性；粘度；无毒难燃；利溶解度；选择性；挥发性；粘度；无毒难燃；利于有害组分回收。于有害组分回收。2 2吸收液种类吸收液种类 水：水：吸收易溶的有害气体，价廉易得。吸收易溶的

25、有害气体，价廉易得。TT、有、有害成分含量害成分含量吸收效率吸收效率 碱性吸收液：碱性吸收液：吸收酸性气体，如吸收酸性气体，如SOSO2 2、NOxNOx、H H2 2S S等用氢氧化钠、氢氧化钙、氨水。等用氢氧化钠、氢氧化钙、氨水。酸性吸收液：酸性吸收液：NONOx x在稀酸中比在水中溶解度大等；在稀酸中比在水中溶解度大等；稀酸液吸收氨气。稀酸液吸收氨气。有机吸收液：有机吸收液：吸收有机废气，如洗油吸收苯等。吸收有机废气，如洗油吸收苯等。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术273 3吸收剂的再生和利用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。吸收剂使用到一定程度，需要处理

26、后再使用。处理方式处理方式：通过再生回收副产品后重新使用。通过再生回收副产品后重新使用。例如：亚硫酸钠吸收例如：亚硫酸钠吸收SOSO2 2气体，吸收液中的亚硫气体，吸收液中的亚硫酸氢钠经加热再生，回收酸氢钠经加热再生，回收SOSO2 2后变为亚硫酸钠重后变为亚硫酸钠重新使用；新使用；直接把吸收液加工成副产品。直接把吸收液加工成副产品。例如：用氨水吸收例如：用氨水吸收SOSO2 2得到的亚硫酸铵，将其氧得到的亚硫酸铵，将其氧化变为硫酸铵化肥。化变为硫酸铵化肥。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术284.2 4.2 吸附法吸附法 吸附法：吸附法：利用多孔性物质与气体接触，靠多孔性物质利用多孔性物

27、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。从气体中分离的方法。吸附的推动力：吸附的推动力：分子间力、静电力和化学键力。分子间力、静电力和化学键力。17711771年发现木炭能吸附气体，活性炭用于防毒面具。年发现木炭能吸附气体，活性炭用于防毒面具。4.2.14.2.1基本原理基本原理1.1.物理吸附与化学吸附物理吸附与化学吸附 物理吸附物理吸附：吸附剂与吸附质作用力为分子间力或静电：吸附剂与吸附质作用力为分子间力或静电力；力；化学吸附化学吸附：吸附剂与吸附质作用力为化学键力。：吸附剂与吸附质作用力为化

28、学键力。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术29 物理吸附特点物理吸附特点：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；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）；是放热反应，吸附热较小（液化热或汽化热）；吸附没有选择性，往往是吸附没有选择性，往往是多层多层的，的，具有可逆性具有可逆性；化学吸附特点化学吸附特点：进行缓慢，达到平衡时间长；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

29、热；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，常常吸附有选择性，常常不可逆不可逆，一般为，一般为单层单层吸附。吸附。实际中同时存在，低温时主要是物理吸附，高温时主实际中同时存在，低温时主要是物理吸附，高温时主要为化学吸附。要为化学吸附。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术302.2.吸附过程吸附过程 吸附全过程：吸附全过程：外扩散外扩散、内扩散内扩散、吸附吸附和和脱附脱附。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；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

30、表面；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。被吸附的吸附质分子重新回到气体中。3.3.吸附平衡吸附平衡 吸附过程是可逆过程。吸附过程是可逆过程。吸附平衡吸附平衡：吸附速度与脱附速度相等。：吸附速度与脱附速度相等。吸附剂再生：吸附剂再生：为使吸附剂恢复吸附能力，必须使吸附质为使吸附剂恢复吸附能力，必须使吸附质从吸附剂上解脱下来。从吸附剂上解脱下来。吸附法净化气态污染物包括吸附法净化气态污染物包括吸附吸附及及吸附剂再生吸附剂再生的全部过的全部过程。程。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术314.4.影响吸附的因素影响吸附的因素吸附剂性质吸附剂性质 吸附剂表面

31、积越大，吸附能力越强。吸附剂表面积越大，吸附能力越强。影响表面积的结构因素：空隙率、孔径、颗粒大小等。影响表面积的结构因素：空隙率、孔径、颗粒大小等。吸附质性质吸附质性质 吸附质分子质量越大、沸点越高、不饱和性越强，则越容吸附质分子质量越大、沸点越高、不饱和性越强，则越容易被吸附。易被吸附。操作条件操作条件 温度、压力、气流速度等。温度、压力、气流速度等。物理吸附，温度低有利；化学吸附，温度高有利。物理吸附，温度低有利；化学吸附，温度高有利。增加压力对吸附有利，但增加能耗，一般不采用。增加压力对吸附有利，但增加能耗，一般不采用。气流速度不宜过大，固定床吸附操作控制在气流速度不宜过大，固定床吸附

32、操作控制在0.20.6m/s0.20.6m/s。吸附质浓度吸附质浓度 吸附质浓度越高，吸附的推动力越大，吸附速度快。吸附质浓度越高，吸附的推动力越大，吸附速度快。浓度过高，饱和失效快，常用于浓度较低污染物的净化。浓度过高，饱和失效快，常用于浓度较低污染物的净化。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术324.2.2 4.2.2 吸附流程与操作要求吸附流程与操作要求1.1.间歇式流程间歇式流程 使用一个吸附器，适合废气量小，污染物浓度低，使用一个吸附器，适合废气量小，污染物浓度低，间歇排放废气场合。间歇排放废气场合。2.2.半连续式流程半连续式流程 间歇和连续产气的场合均可用。间歇和连续产气的场合

33、均可用。2323台吸附器构成。台吸附器构成。3.3.连续式流程连续式流程 由连续运行的流化床或移动床吸附器构成。由连续运行的流化床或移动床吸附器构成。特点：吸附和脱附再生同时进行，利于自动化操作。特点：吸附和脱附再生同时进行，利于自动化操作。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术334.4.吸附操作注意事项吸附操作注意事项 选择适合的吸附剂，保证净化效果；选择适合的吸附剂，保证净化效果；气流速度要合适：气流速度要合适：即保证吸附时间，还要提高速度，减小即保证吸附时间，还要提高速度，减小装置尺寸，降低投资；装置尺寸，降低投资；温度是吸附和脱附关键，保证最佳温温度是吸附和脱附关键，保证最佳温度范围

34、；度范围；监测排气中污染物的浓度，及时脱附监测排气中污染物的浓度，及时脱附再生，保证操作顺利进行。再生，保证操作顺利进行。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术344.2.3 4.2.3 吸附设备吸附设备 主要类型：主要类型：固定床、移动床和流化床吸附器。固定床、移动床和流化床吸附器。1 1固定床吸附器固定床吸附器 吸附剂床层高度吸附剂床层高度0.52.0m0.52.0m，吸附剂填充在栅板上。，吸附剂填充在栅板上。防止吸附剂漏到栅板下面，栅板上设两层不锈钢网。防止吸附剂漏到栅板下面，栅板上设两层不锈钢网。常用再生方法常用再生方法：从栅板下方将饱和蒸汽通入床层。：从栅板下方将饱和蒸汽通入床层。特

35、点：特点：结构简单，价格低；结构简单，价格低；适合净化小型、分散、间歇低浓度污染源排放气体。适合净化小型、分散、间歇低浓度污染源排放气体。缺点：缺点：间歇操作，设计多台吸附器互相切换使用。间歇操作，设计多台吸附器互相切换使用。注意：注意：处理腐蚀性流体时，采用耐火砖和陶瓷等防腐处理腐蚀性流体时，采用耐火砖和陶瓷等防腐蚀材料作内衬。蚀材料作内衬。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术35 方形立式吸附器方形立式吸附器 再生型固定床吸附装置再生型固定床吸附装置净化气流再生气体吸附再生再生气体和吸附质进料大气污染控制技术4 气态污染物净化技术362 2移动床吸附器移动床吸附器 固体吸附剂固体吸附剂在

36、吸附床中由在吸附床中由上向下不断移动，上向下不断移动，气体气体则则由下向上流动，形成逆流由下向上流动，形成逆流操作。操作。优点：优点：操作连续进行，处操作连续进行，处理能力大。理能力大。适用于稳定、连续、量大适用于稳定、连续、量大的气体净化。的气体净化。缺点：缺点：吸附剂磨损大，动吸附剂磨损大，动力消耗大。力消耗大。移动床吸附器示移动床吸附器示意图意图1.冷却器；2.吸附器；3.分配板；4.提升管；5.再生器；6.吸附剂控制机械；7.料面控制器；8.封闭装置；9.出料阀门大气污染控制技术4 气态污染物净化技术373 3流化床吸附器流化床吸附器 塔式设备，内设若干层塔式设备，内设若干层筛板，吸附

37、剂在筛板上筛板，吸附剂在筛板上呈沸腾状态呈沸腾状态流化床流化床。组成：有溢流装置的组成：有溢流装置的多多层吸附器层吸附器和和移动式脱附移动式脱附器器；脱附器底部直接用蒸汽脱附器底部直接用蒸汽对吸附剂进行脱附，加对吸附剂进行脱附，加热器进行干燥。热器进行干燥。流化床吸附器流化床吸附器1.塔板；塔板；2.溢流堰；溢流堰；3.加热器加热器大气污染控制技术4 气态污染物净化技术38 流化床吸附器的流化床吸附器的优点：优点：气体与固体强烈搅动，吸附速度快；气体与固体强烈搅动，吸附速度快；小颗粒吸附剂处于运动状态，提高传质小颗粒吸附剂处于运动状态，提高传质速率，处理能力大；速率，处理能力大；吸附床的体积减

38、小；吸附床的体积减小；强烈搅拌和混合床层温度分布均匀；强烈搅拌和混合床层温度分布均匀；吸附与再生工艺过程连续化操作。吸附与再生工艺过程连续化操作。最大缺点：最大缺点：炭粒经机械磨损造成吸附剂的损耗。炭粒经机械磨损造成吸附剂的损耗。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术394.2.44.2.4吸附剂吸附剂1.1.常见吸附剂常见吸附剂 硅藻土、活性炭、硅胶、活性氧化铝、沸石分子筛、树脂。硅藻土、活性炭、硅胶、活性氧化铝、沸石分子筛、树脂。活性炭活性炭 应用最早、最广泛的优良吸附剂。应用最早、最广泛的优良吸附剂。制造：制造：含碳物质如煤炭、木材、果壳、果核等炭化后，再用含碳物质如煤炭、木材、果壳、果

39、核等炭化后，再用水蒸气或化学试剂进行活化制成。水蒸气或化学试剂进行活化制成。特性：特性：具有非极性、疏水性和亲有机物特性，孔径范围在具有非极性、疏水性和亲有机物特性，孔径范围在1050m1050m，选择性较强。，选择性较强。用途：用途：用于回收有机溶剂、除臭或去除其他气态污染物。用于回收有机溶剂、除臭或去除其他气态污染物。活性炭的性能参数见表活性炭的性能参数见表4-14-1所示。所示。活性氧化铝活性氧化铝 制造：制造：含水的氧化铝经加热脱水后形成的多孔物质。含水的氧化铝经加热脱水后形成的多孔物质。特性：特性：吸附极性分子，无毒，机械强度大，不易膨胀。吸附极性分子，无毒，机械强度大，不易膨胀。性

40、能参数见下表性能参数见下表4-24-2所示。所示。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术402.2.吸附剂的选择吸附剂的选择 对吸附剂的基本要求：对吸附剂的基本要求：大的比表面积和孔隙率，吸附性能好；大的比表面积和孔隙率，吸附性能好；良好的选择性；良好的选择性；易于再生；易于再生；机械强度大，化学稳定性好，热稳定性高，不易粉碎机械强度大，化学稳定性好，热稳定性高，不易粉碎失效或流失；失效或流失；原料来源广泛，价格低廉。原料来源广泛，价格低廉。不同物质选用的吸附剂见表不同物质选用的吸附剂见表4-34-3所示。所示。3.3.吸附剂的再生吸附剂的再生升温再生升温再生 吸附剂的吸附量与温度成反比，可采

41、用热气流加热吸附吸附剂的吸附量与温度成反比，可采用热气流加热吸附床层，使吸附剂脱附，恢复原有吸附能力。床层，使吸附剂脱附，恢复原有吸附能力。加热方式：加热方式：热水蒸气、烟道气、电和微波加热法等。热水蒸气、烟道气、电和微波加热法等。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术41降压再生降压再生 外部压力外部压力低于低于吸附操作压力，或采用抽真空，吸附质吸附操作压力，或采用抽真空，吸附质会重新回到气相，达到脱附。会重新回到气相，达到脱附。吹扫再生吹扫再生 不被吸附的吹扫气通过吸附床层，降低吸附质在气相不被吸附的吹扫气通过吸附床层，降低吸附质在气相中的分压，吸附质会解吸出来。中的分压，吸附质会解吸出来

42、。吹扫时适当提高温度对脱附有利。吹扫时适当提高温度对脱附有利。置换再生置换再生 用更容易被吸附的吹扫气通过吸附床层，置换已经被用更容易被吸附的吹扫气通过吸附床层，置换已经被吸附的物质，达到脱附。吸附的物质，达到脱附。化学转化再生化学转化再生 向吸附床层通入能与被吸附物质反应的物质，生成不向吸附床层通入能与被吸附物质反应的物质，生成不被吸附的新物质，达到解吸。被吸附的新物质，达到解吸。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术42 影响吸附剂再生的因素：影响吸附剂再生的因素：温度、压力、吸附质性质、气体组成、吸附剂结构和温度、压力、吸附质性质、气体组成、吸附剂结构和特性等。特性等。温度和压力温度和压

43、力是主要影响因素，采用是主要影响因素，采用升温、降压或吹扫升温、降压或吹扫方式方式脱附；脱附；吸附剂、吸附质的吸附剂、吸附质的性质和气体组成性质和气体组成是影响吸附的主要是影响吸附的主要因素，采用因素，采用置换或化学法置换或化学法再生。再生。吸附法净化气态污染物吸附法净化气态污染物特点特点：净化效率高；设备简单；：净化效率高；设备简单；操作方便；自动化程度高；可回收有用物质；无二次操作方便；自动化程度高；可回收有用物质；无二次污染等。污染等。吸附法使用范围吸附法使用范围：净化浓度较低的：净化浓度较低的SOSO2 2、NOxNOx、H H2 2S S、HFHF、酸雾、含铅及含汞废气、恶臭、沥青烟

44、及碳氢化、酸雾、含铅及含汞废气、恶臭、沥青烟及碳氢化合物等。合物等。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术434.3 4.3 催化转化法催化转化法 催化转化法：催化转化法：利用催化剂的催化作用使废气中的污利用催化剂的催化作用使废气中的污染物转化成染物转化成无害物、有用的副产品无害物、有用的副产品(直接完成对污染直接完成对污染物的净化物的净化)，或者，或者易从气流中分离而被去除的物质易从气流中分离而被去除的物质(附加吸收或吸附等，才能实现全部净化过程附加吸收或吸附等，才能实现全部净化过程)。例如：例如：处理含高浓度处理含高浓度SOSO2 2废气时，以废气时，以V V2 2O O5 5作催化剂使作

45、催化剂使SOSO2 2氧化成氧化成SOSO3 3，用水吸收制硫酸而使废气净化，用水吸收制硫酸而使废气净化。4.3.1 4.3.1 催化作用及催化过程催化作用及催化过程1 1催化作用催化作用 催化作用：催化作用：加入某种物质，使化学反应速度或方向加入某种物质，使化学反应速度或方向改变，而改变，而该物质该物质数量和性质不发生变化。数量和性质不发生变化。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术44 该物质就是该物质就是催化剂催化剂，也叫触媒。，也叫触媒。例如：无催化剂时：例如：无催化剂时：A A十十BABBAB 加入催化剂加入催化剂K K后，反应过程发生了变化，即后，反应过程发生了变化，即 A A十十

46、KAKKAK；AKAK十十BABBAB十十K K 催化反应分为催化反应分为正催化正催化和和负催化负催化。催化作用的重要特征：催化作用的重要特征：只能改变化学反应速度只能改变化学反应速度，不能移动平衡关系，也不，不能移动平衡关系，也不能使不成立的化学反应发生。能使不成立的化学反应发生。有特殊的选择性有特殊的选择性，同一种污染物，催化剂不同，可，同一种污染物，催化剂不同，可能会有不同的反应产物。能会有不同的反应产物。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术452 2催化剂性能催化剂性能1 1）催化剂组成）催化剂组成 包含活性组分、助催化剂和载体。包含活性组分、助催化剂和载体。活性物质：活性物质：起改

47、变化学反应速度的作用，可单独作催起改变化学反应速度的作用，可单独作催化剂使用。如将化剂使用。如将SOSO2 2氧化为氧化为SOSO3 3时用的时用的V V2 2OO5 5。助催化剂：助催化剂：属于添加剂，单独使用没有催化活性，与属于添加剂，单独使用没有催化活性，与活性组分共存时能显著增强催化剂的催化活性，又称活性组分共存时能显著增强催化剂的催化活性，又称促进剂促进剂。例如：例如：SOSO2 2氧化为氧化为SOSO3 3时，在所用的时，在所用的V V2 2OO5 5催化剂中加催化剂中加入入K K2 2SOSO4 4，V V2 2OO5 5的催化活性大大提高。的催化活性大大提高。载体：载体：用来承

48、载活性物质和助催化剂。用来承载活性物质和助催化剂。常用载体常用载体：硅藻土、硅胶、分子筛、氧化铝等。：硅藻土、硅胶、分子筛、氧化铝等。净化气态污染物常用的催化剂：净化气态污染物常用的催化剂：钒、铂、钯钒、铂、钯等。等。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术462 2）催化剂的性能）催化剂的性能 活性：活性：衡量催化性能的大小，提高产品产量的作用。衡量催化性能的大小，提高产品产量的作用。活性活性A=A=产品质量产品质量mm1 1/（反应时间（反应时间tt催化剂质量催化剂质量mm2 2）选择性：选择性：如果化学反应可能同时向几个平行方向发生，如果化学反应可能同时向几个平行方向发生，催化剂只对其中的

49、某催化剂只对其中的某个反应起加速作用。个反应起加速作用。稳定性：稳定性：保持活性的能力。保持活性的能力。稳定性包括稳定性包括热稳定性热稳定性、机械稳定性机械稳定性和和抗毒性抗毒性，通常用，通常用使用寿命来表示。使用寿命来表示。影响催化剂寿命的主要因素影响催化剂寿命的主要因素 催化剂的老化：催化剂的老化：温度温度 中毒：中毒：毒性物质，如毒性物质，如HCNHCN、COCO、H H2 2S S、HgHg、PbPb等。等。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术473 3环境工程中使用催化剂的特殊要求环境工程中使用催化剂的特殊要求 有害物含量很低，而净化后要求极低，要求催化剂有害物含量很低，而净化后要

50、求极低，要求催化剂具有极高的去除效率。具有极高的去除效率。处理量很大，催化剂有高的活性和强度。处理量很大，催化剂有高的活性和强度。被处理气体或液体中通常含粉尘、重金属等，催化被处理气体或液体中通常含粉尘、重金属等，催化剂应有较高的抗毒性、化学稳定性和好的选择性。剂应有较高的抗毒性、化学稳定性和好的选择性。4 4催化转化法在大气污染控制方面应用催化转化法在大气污染控制方面应用废气中去除废气中去除NONOx x；燃料燃烧废气中的脱硫；燃料燃烧废气中的脱硫；恶臭物质的净化；恶臭物质的净化；汽车排出尾气的净化。汽车排出尾气的净化。大气污染控制技术4 气态污染物净化技术484.3.2 4.3.2 催化反