大气污染控制工程气态污染物

固定源气态污染物排放控制技术气态污染物排放控制技术吸收装置吸附装置催化燃烧其它技术二氧化硫排放控制技术燃烧前控制技术燃烧中控制技术烟气脱硫技术挥发性有机物（VOC）污染控制VOC控制技术分类VOC控制技术与设备主要内容气体吸附吸附用多孔固体吸附剂将气体（或液体）混合物中的组分浓集于固体表面吸附质－被吸附物质吸附剂－附着吸附质的物质优点：效率高、可回收、设备简单缺点：吸附容量小、设备体积大气体吸附固定床式净化装置常用吸附剂颗粒活性炭（GAC）活性炭纤维（ACF）蜂窝活性炭（HAC）沸石分子筛（Zeolite）蜂窝活性炭、颗粒活性炭、活性炭纤维转轮式净化装置活性炭纤维、沸石分子筛VOCs净化吸附剂常见吸附剂活性炭及活性炭纤维：普通活性炭：颗粒状活性炭和粉末状活性炭特殊活性炭：炭分子筛（选择性）、活性炭纤维（吸附容量大，易脱附）非极性表面，疏水性和亲有机物用途：有机溶剂蒸汽的回收、烃类气体的提浓分离、气体脱臭、废水废气的净化处理、室内空气净化、防护面具使用温度：一般不超过200℃，有惰性气体保护时，温度可达500℃。注意吸附床的散热，以免发生床层燃烧。

微孔（＜2nm)活性炭的孔隙中孔2nm—50nm

大孔＞50nm活性炭的选择活性炭的选择→苯、甲苯、二甲苯：微孔活性炭→分子尺寸＞二甲苯的化合物：如苯乙烯、C7以上的脂肪烃、汽油等，需要含有中孔的活性炭，如“汽油炭”→大分子化合物：如石脑油、DMF（二甲基甲酰胺）、吲哚琳、一些大分子染料中间体、制药中间体、农药中间体等，不能使用活性炭吸附的方法净化→小分子化合物：如4个C以下的脂肪烃，活性炭的吸附能力差，也不能使用活性炭吸附的方法净化孔隙：主要是1nm左右的微孔，适合于丙酮→甲苯、二甲苯范围的化合物的吸附。特点：吸附、脱附速度快，利用率高可以折叠、卷绕成各种形状，使用上非常方便活性炭纤维固定床吸附固定床吸附计算保护作用时间τ－L实际曲线与理论曲线的比较1－理论线 2实际曲线吸附器的压力损失1）图解计算气体催化净化含尘气体通过催化床层发生催化反应，使污染物转化为无害或易于处理的物质应用工业尾气和烟气去除SO2和NOx有机挥发性气体VOCs和臭气的催化燃烧净化汽车尾气的催化净化气体催化净化催化作用改变反应历程，降低活化能提高反应速率（阿累尼乌斯方程）显著特征对于正逆反应的影响相同，不改变化学平衡选择性催化剂加速化学反应，而本身的化学组成在反应前后保持不变的物质组成活性组分＋助催化剂＋载体催化剂的性能活性W－产品质量WR－催化剂质量t－反应时间催化剂的性能稳定性热稳定性、机械稳定性和化学稳定性表示方法：寿命老化活性组分的流失、烧结、积炭结焦、机械粉碎等中毒对大多数催化剂，毒物：HCN、CO、H2S、S、As、Pb催化反应器的设计设计基础停留时间决定反应的转化率由催化床的空间体积、物料的体积流量和流动方式决定催化反应器的设计经验计算法将催化床作为一个整体利用经验参数设计通过中间实验确定最佳工艺条件固定床反应器最主要的气固相催化反应器优点:流体接近于平推流，返混小，反应速度较快固定床中催化剂不易磨损，可长期使用停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，高选择性和转化率缺点:传热差(热效应大的反应，传热和温控是难点)催化剂更换需停产进行固定床反应器单层绝热反应器结构简单，造价低廉，气流阻力小内部温度分布不均用于化学反应热效应小的场合固定床反应器多段绝热反应器相邻两段之间引入热交换(a)直接换热(b)间接换热固定床反应器列管式反应器用于对反应温度要求高，或反应热效应很大的场合其他反应器径向反应器薄层床反应器自热式反应器煤炭燃烧过程二氧化硫控制燃烧前脱硫：煤炭洗选：物理洗煤、化学洗煤、微生物洗煤煤炭气化水煤浆技术：普通水煤浆、精细水煤浆煤炭液化燃烧中脱硫型煤技术循环流化床燃烧高效低污染发电：增压循环流化床发电、IGCC燃烧后脱硫烟气脱硫燃烧前脱硫1.煤炭的固态加工煤炭洗选物理洗煤化学洗煤微生物洗煤燃烧前脱硫2.煤炭的转化煤的气化采用空气、氧气、CO2和水蒸气作为气化剂，在气化炉内反应生成不同组分不同热值的煤气移动床、流化床和气流床三种方法煤的液化通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品直接液化和间接液化3.重油脱硫在催化剂作用下通过高压加氢反应，切断碳与硫的化学键，使氢与硫作用形成H2S从重油中分离燃烧中脱硫流化床燃烧技术气流速度介于临界速度和输送速度之间，煤粒保持流化状态流化床利于燃料的充分燃烧分类按流态：鼓泡流化床和循环流化床按运行压力：常压流化床和增压流化床流化床燃烧脱硫流化床脱硫的化学过程脱硫剂：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3•MgCO3）炉内化学反应流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境CaSO4的摩尔体积大于CaCO3，由于孔隙堵塞，CaO不可能完全转化为CaSO4低浓度SO2烟气脱硫－燃烧后脱硫燃烧设施直接排放的SO2浓度通常为10-4～10-3数量级由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵分类脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法脱硫产物状态：湿法和干法主要烟气脱硫工艺1.石灰石/石灰法洗涤目前应用最广泛的脱硫技术主要烟气脱硫工艺1.石灰石/石灰法洗涤（续）影响因素：pH、液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固体含量、SO2浓度、吸收塔结构主要烟气脱硫工艺3.喷雾干燥法烟气脱硫一种湿－干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法脱硫过程SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收温度较高的烟气干燥液滴形成干固体废物干废物由袋式或电除尘器捕集设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的1/2~1/3)主要烟气脱硫工艺3.喷雾干燥法烟气脱硫（续）主要过程吸收剂制备吸收和干燥固体捕集固体废物处置主要烟气脱硫工艺4.其他湿法脱硫工艺氧化镁法主要烟气脱硫工艺4.其他湿法脱硫工艺（续）海水脱硫法主要烟气脱硫工艺4.其他湿法脱硫工艺（续）氨法氨水做吸收剂主要烟气脱硫工艺5.干法脱硫技术干法喷钙脱硫主要烟气脱硫工艺5.干法脱硫技术循环流化床烟气脱硫同时脱硫脱氮工艺1.电子束辐射法VOCs控制技术VOCs替代工艺改革非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺，如流化床粉剂涂料和紫外平版印刷术石油及石化生产过程：回收利用放空气体泄漏损耗及控制充入、呼吸和排空损耗充入、呼吸和排空损耗呼吸损耗呼吸损耗－温度变化使容器产生“吸进和呼出”而导致的有机物损耗白天呼出，夜晚吸进可通过在容器出口附加的蒸气保护阀来控制蒸气压空气中VOCs的含量低，可视为理想气体，拉乌尔定律蒸气压气液平衡：克劳休斯－克拉佩龙（Clausius－Clapyron）方程充入、呼吸和排空损耗充入、呼吸和排空导致的VOCs排放

xi－液相中VOCs的摩尔分率容器中含有液态苯，在20℃下其密度约为878.7kg/m3与容器上部的空气－蒸气相平衡。问每注入1m3的液态苯会有多少苯会排出？其损失比例是多少？利用安托万方程或克劳修斯－克拉佩龙方程求得苯的蒸气压为0.0976atm单位体积苯的排放量苯的置换损失为转移损耗控制方法－阶段1控制转移损耗控制方法－阶段2控制VOCs控制方法和工艺（末端治理技术）吸附法吸收（洗涤）法燃烧法冷凝法生物法膜技术燃烧法（Combustion）适用于可燃或高温分解的物质不能回收有用物质，但可回收热量燃烧反应，如燃烧工艺直接燃烧适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气设备：燃烧炉、窑、锅炉温度1100oC左右火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应尽量避免燃烧工艺热力燃烧（ThermalCombustion)适于低浓度废气的净化温度低，540～820oC必要条件：温度、停留时间、湍流混合燃烧工艺催化燃烧（CatalyticCombustion）燃烧工艺具有热回收装置的催化燃烧器催化燃烧装置燃烧工艺催化燃烧优点：无火焰燃烧，安全性好温度低：300～450oC