工业防毒技术论文.doc

工业防毒技术复习题一 基本概念1，生产性毒物（工业毒物）： 在工业生产中，使用或产生的有毒物质，称作生产性毒物或工业毒物。2，剌激性气体是对眼睛和呼吸道粘膜有剌激性的一类有害气体的统称，是生产中最常见的有害气体。3、窒息性气体 化学毒物以气体形式侵入人体直接影响氧的供给、摄取、运输、和利用，造成机体缺氧的气体毒物， 单纯性窒息气体 化学性窒息气体4，催化剂中毒，使用过程中，由于体系中存在少量杂质，可使催化剂的活性和选择性减小或者消失的现象。5滴状冷凝：若冷凝液不能很好地润湿壁面，因表面张力作用，蒸汽在壁面上冷凝成许多小液滴（从壁面流下，重又露出冷凝面）。6膜状冷凝：饱和蒸气与温度较低的壁面接触时，壁面被冷凝蒸气形成的冷凝液润湿，并有一薄层凝液遍覆其上。7，溶解度 气液达到平衡时，吸收剂吸收的气体量已达到最大限度时，每立方米吸收剂能吸收的极限气体量(即平衡状态下液相中吸收质浓度)8，平衡吸附量：当温度、压强一定时，吸附剂与流体长时间接触，吸附量不再增加，吸附相（吸附剂和已吸附的吸附质）与流体达到平衡，此时的吸附量为平衡吸附量。 9吸附速率是指当含有吸附质的流体与吸附剂接触时，单位时间内吸附的吸附质的量kg/s。10，光化学烟雾：大气中的烃和NOx等为一次污染物，在太阳光中紫外线照射下能发生化学反应，衍生种种二次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物（气体和颗粒物）所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。二，基础知识1毒物的分类 1）、按用途分类 原料：例如，制造染料所用的苯胺 中间产品：例如，生产农药所用光气等； 最终产品：例如，焦化厂出产的苯、化肥厂出产的氨等；辅助原料：例如，制药行业用作萃取剂的苯、乙醚，橡胶行业用作溶剂的苯、 汽油等。 2） 按生物作用性质分 刺激性气体、窒息性气体、麻醉性气体、溶血性气体、致敏性毒物2典型毒物的分类1）， 非金属、类金属中毒 铅(Pb) 汞(Hg) 锰（Mn）砷（As） 2），刺激性气体是指常温常压下呈气体而且具有刺激性的物质。氯气（Cl2）氨气中毒（NH3） 3 ）窒息性气体是指进入人体后，使血液的运氧能力或组织利用氧的能力发生障碍，造成组织缺氧的有害气体。常用的窒息性气体有一氧化碳、氰化氢和硫化氢。4），有机溶剂中毒 苯（C6H6) 汽油（Gasoline）5 ）有机农药中毒 敌敌畏、对硫磷（1605）、内吸磷（1059）、乐果 3，综合防毒措施 预防措施 治理措施 个人防护措施 有毒有害气体的净化有毒有害气体的净化方法1）燃烧净化法2）冷凝净化法3）吸附净化法4）吸收净化法4 混合气体的爆炸极限混合气体中可燃组分的浓度必须在一定的浓度范围之内，以形成火焰，维持燃烧，在一个有限的空间形成气体爆炸。将这一浓度范围的下限称为爆炸下限；上限称为爆炸上限。有机蒸气与空气混合的爆炸极限的计算公式：5 有害气体的燃烧净化法分类直接燃烧法：将高浓度的有害有机废气直接当燃料烧掉热力燃烧法：把低浓度的有害气体提高到反应温度，使之达到氧化分解，销毁可燃成分催化燃烧法：利用催化剂使废气中的有害组分能在较低的温度下迅速氧化分解。6 典型热力燃烧系统1）配焰式燃烧系统 工艺特点：燃烧器将火焰配布成为许多布点成线的小火焰，废气从火焰周围流过，迅速达到湍流混合。优点：火焰分散，混合程度高、净化效率高等特点。缺点：但是当废气贫氧，废气中含有易沉积的油焦或颗粒物。不适用于辅助燃料为油料的情况。2） 离焰式燃烧系统 特点：高温燃气和废气的混合是分开的（分别有各自通道进入燃烧室的）7 催化剂种类（1）贵金属催化剂（2）过渡金属氧化物催化剂（3）复氧化物催化剂8 催化燃烧装置及流程 1 ） 预热式2 ）自身热平衡式3） 吸附-催化燃烧9 冷凝回收的特点：优点：所需设备和操作条件比较简单，回收得到的物质比较纯净；缺点：净化程度受温度影响比较大。因此，冷凝回收仅适用于蒸气浓度比较高的情况10 表面冷凝装置分类：1） 由管子组成传热面的冷凝器2 ）由板组成传热面的冷凝器3 ）由板组成传热面并且有外壳的冷凝。 11 吸收的目的和依据：目的： 回收或捕获气体混合物中有用物质，制取产品； 除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理。依据：气体混合物中各组分在溶剂中溶解度不同 12 气体吸收设备大致可分为塔器和其他设备。塔器类主要包括喷淋塔(俗称空塔)、填料塔、板式塔、湍球塔、鼓泡塔等；其他设备也很多，如列管式湿壁吸收器、文丘里喷射吸收器、喷洒式吸收器等13物理吸收和化学吸收 物理吸附，化学吸附物理吸收：吸收时溶质与溶剂不发生明显的化学反应，如洗油吸收苯，水吸收CO2、SO2等。 化学吸收：吸收时溶质与溶剂或溶液中的其它物质发生化学反应物理吸附：也称范德华吸附，它是由吸附质和吸附剂分子间引力作用（范德华力）而引起的吸附。化学吸附：是吸附质和吸附剂分子间的化学键作用所引起的吸附，也称为“活性吸附”。14 吸附剂可分为两大类：天然（如硅藻土、白土、天然沸石等）；人工（主要有活性炭、活性氧化铝、硅胶、合成沸石分子筛、有机树脂吸附剂等）。 （1）活性炭 （2）硅胶 （3）活性氧化铝 （4）分子筛 （5）吸附树脂 15 吸附剂的选择（1）巨大的内表面积和大的孔隙率（2）对不同气体要具有选择性的吸附作用（3）吸附容量大（4）要有足够的机械强度和热稳定性、化学稳定性（5）颗粒度适中并且均匀（6）易再生活化、价廉等16 光化学烟雾主要有2 种类型：一种是烧煤产生的 ,即伦敦型;一种是汽车废气产生的 ,即洛杉矶型。光化学烟雾形成机理a 汽车废气空气污染中的一种特殊情形 汽车废气污染物由3 个主要渠道进入大气:一是排出尾气;二是曲轴箱漏气(气体从活塞环周围逸出) ;三是油箱和汽化器的蒸发。17光化学烟雾的危害 光化学烟雾主要是呈蓝色的烟雾 ,具有强氧化性a 对人体健康的影响 光化学烟雾明显的危害是对人眼睛的刺激作用。光化学烟雾对鼻、咽喉、气管和肺等呼吸器官也有明显的刺激作用 ,并伴有头痛 ,使呼吸疾病恶化。对老人、儿童及体弱多病者尤为严重。b对植物的危害 植物受害是判断光化学烟雾污染程度的最敏感的指标之一。植物受害现象是人体健康受到影响的先兆。c降低大气的能见度 光化学烟雾的重要特征之一是使大气的能见度降低,视程缩短。d其他危害光化学烟雾会加速橡胶制品的老化和龟裂、腐蚀建筑物和衣物 ,缩短其使用寿命。 18 害烟雾的分类 光化学烟雾 硫酸烟雾 烟尘 碳氢化物 碳烟 19 光化学烟雾的防治已受到人们的日益关注。主要对策有:（1）控制污染源2）利用化学抑制剂3）采用无污染运输4）植树造林5）城市的布局20 催化剂失活与防治（1）催化剂失活 催化剂在使用过程中随着时间的延长，活性会逐渐下降，直至失活。催化剂失活的防治 针对催化剂活性的衰减，可以采取下列相应的措施：A按操作规程，正确控制反应条件；B当催化剂表面结碳时，通过吹入新鲜空气，提高燃烧温度，烧去表面结碳；C将废气进行预处理，以除去毒物，防止催化剂中毒；D改进催化剂的制备工艺，提高催化剂的耐热性和抗毒能力。三 简答题1 热力燃烧的“三T”条件反应温度（1）反应温度对热力燃烧的影响反应温度：不是反应可以进行的温度是反应速度可达到要求时的温度。提高温度，反应就会加速。驻留时间Residential Time驻留时间：反应物以某种形式进行混合后在一定温度下所持续的时间。驻留时间充分，可以使有害气体的销毁更机充分。湍流混合Turbulence Mix湍流混合的目的：增大可燃组分的分子与氧分子或自由基的碰撞机会，使处于分子接触的水平，以保证所要求的销毁率。注：“三T”条件之间具有内在联系，改变其一其他两个都可以得到改变。延长驻留时间会使设备体积增大。提高反应温度会使辅助燃料的消耗增加。最经济的方法是改善湍流混合的情况。2溶剂（吸收剂）的选择 对被分离组分（溶质）有较大的溶解度 对混合气体中其他组分的溶解度要小较高的选择性 溶质在溶剂中的溶解度应对温度的变化比较敏感，即低温下溶解度大，随着温度升高，溶解度应迅速下降被吸收的气体容易解吸，溶剂再生方便。 蒸汽压要低，不易挥发减少溶剂在吸收和再生过程的损失；避免在气体中引入新的杂质 应有较好的化学稳定性以免使用过程中发生变质； 应有较低的粘度，不易产生泡沫实现吸收塔内良好的气液接触和塔顶的气液分离。 应尽可能满足价廉、易得、无毒、不易燃烧等经济和安全条件。4 吸附剂的脱附再生方法1)升温脱附 2)降压脱附 3)置换脱附 (4)吹扫脱附5)化学转化脱附 5吸附机理六步骤当物系及操作条件一定时，吸附质在吸附剂的多孔表面上被吸附的过程包括以下步骤： （1）吸附质从流体主体通过分子扩散与对流扩散的形式传递到固体吸附剂的外表面，此过程称为外扩散。 2）吸附质从吸附剂的外表面进入吸附剂的微孔结构的内表面，称为内扩散。 （3）吸附质在固体内表面上被吸附剂所吸附，称为表面吸附过程。 （4）已经被吸附的分子从固体内表面脱附。（5）脱附分子从微孔扩散到固体表面（内扩散）。（6）脱附分子从固体表面扩散到空气中（外扩散）。6，吸附剂的劣化现象，滞后现象1） 滞后现象 吸附剂的吸附容量有限，在140(质量分数)之间。从理论上讲，吸附剂经过脱附，吸附质应该全部脱附出来，吸附曲线和脱附曲线在理论上应该吻合。然而实际至少在等温线上的一部分会产生不同的平衡，如图所示。这种现象称为滞后现象。 2） 吸附剂的劣化现象 由于吸附剂的反复吸附再生的循环使用，使吸附剂的吸附容量逐渐下降的现象，称为吸附剂的劣化现象。 吸附剂的劣化现象主要是由滞后现象和吸附剂再生造成的。7热力燃烧装置（热力燃烧炉）结构组成 燃烧器：燃烧辅助燃料以产生高温燃气燃烧室：保证废气和高温燃气充分混合并反应的空间热量回收与排烟装置：被净化的废气中含有大量热量，通过回收设施后，经烟囱排出四 问答论述题1 热力燃烧机理三个步骤：（1）辅助燃料的燃烧提高热量（2）废气与高温燃气的燃烧达到反应温度（3）废气中可燃组分氧化反应保证废气于反应温度时所需要的驻留时间2 双膜理论 双膜理论的基本论点（假设） （1）气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧存在稳定的气膜和液膜。膜内为层流，A以分子扩散方式通过气膜和液膜。2）相界面处两相达平衡，无扩散阻力。 （3）有效膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以涡流扩散的形式传质。3 文丘里吸收器文丘里吸收器是近代高效率吸收器之一。通常用在高温烟气的降温和除尘上，也用在有害气体的洗涤上，其结构如图所示，它是由收缩管、喉管和扩散管组成的文丘里洗涤器的工作原理是：气体由进气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气体的静压能逐渐转变为动能，在喉管入口处气速达到最大，一般为50180ms。吸收液通过喉管周边的均匀分布的喷嘴进入，液滴被高速气体雾化和加速，通过液滴的雾化和加速，实现气液充分接触，气体中的溶质迅速被吸收液所吸收。为了使液滴充分雾化，以尽可能扩大气液接触面积，气流入口速度的选择要考虑气体和吸收液的性质以及对吸收效率的要求，并尽可能地降低压力损失4直接冷凝：冷却与被冷凝物质在换热器内直接接触进行冷凝的过程。要求：只能用在冷却剂混入被冷凝物质后，并不影响被冷凝物质质量的情况下，如用水将空气或乙炔冷却。间接冷凝：流体与冷却剂间的热量传递是通过间壁进行的，在工业上应用最为广泛。间接冷凝