北化工大气污染控制工程课件13其他几种废气处理技术

13.1有机废气处理技术13.1.1有机废气的来源和危害

有机化合物指碳氢化合物及其衍生物。

煤、石油、天然气是有机化合物的三大重要来源

13.1.2净化方法及选择

含有机污染物废气的治理，可以用吸收、吸附、冷凝、催化燃烧、热力燃烧和直接燃烧等方法，或者上述方法的组合，如冷凝－吸附，吸收－冷凝，吸附浓缩－催化燃烧等。

第13章

其他几种废气处理技术

选择净化方法需考虑的因素大致如下：（1）污染物的性质（2）污染物浓度（3）生产的具体情况及净化要求（4）经济性13.1.3燃烧法净化有机废气1．含烃类废气的直接燃烧:在喷漆或烘漆作业中，常有大量的溶剂，如苯、甲苯、二甲苯等；炼油厂和石油化工厂有机废气等；这些蒸气有时浓度很高，也可用直接燃烧的方法处理。

2.烃类废气的催化燃烧：催化燃烧法由于维持其催化反应需要一定的起燃温度，有机废气浓度低时，需要补充的大量热能会显著增加运转费用，因此该法只适合于处理高浓度（>1000mg/m3）有机废气。3.吸附浓缩－催化燃烧工艺：低浓度、大风量的有机废气

图13－1直接燃烧法净化烘漆废气流程1－风机；2－燃烧炉；3－瓷环；4－烘箱壁图13－2有机溶剂催化燃烧流程1-阻火器；2-通风机；3-热交换器；4－燃油加热器；5－催化燃烧器图13－3吸附浓缩－催化燃烧净化有机废气工艺流程1－除雾风机；2－干式漆雾过滤器；3－脱附风机；4－催化燃烧床；5－1＃吸附床；6－2＃吸附床6目前发达国家应用吸附浓缩－催化燃烧工艺时，多采用回转式吸附浓缩器（又称蜂窝轮）作为吸附浓缩设备，具有阻力损失小、安全性高、浓缩比大、后处理量小、操作简单、运行功耗低等优点。图13－4回转式吸附浓缩器工作原理4．氧化沥青尾气的热力燃烧

氧化沥青尾气的处理方法一般为热力燃烧，燃烧前通常需除去废气中的馏出油及大量水分，余下的氧、惰性气体、低分子烃类化合物以及苯并[a]芘、含氧、含硫等恶臭物质送焚烧炉处理。

焚烧氧化沥青尾气有两种方式，一种是将尾气通入原工艺加热炉作燃料，加热氧化釜内渣油，回收热值；另一种是建立专用的焚烧炉。尾气焚烧炉有卧式与立式两种。

13.1.3吸附法净化有机废气吸附法净化有机废气多用于低浓度、有回收价值的有机蒸气的回收净化上，对于浓度较高的这类废气，往往是采取冷凝－吸附的方法，对浓度较低的恶臭气体一般采用吸附浓缩－催化燃烧的方法。可作为净化有机蒸气的吸附剂有活性炭、硅胶和分子筛等。其中应用最广泛、效果最好的是活性炭。典型工艺流程：固定床吸附流程间歇固定床净化有机溶剂蒸气的计算

（1）有机溶剂的蒸发量（即散发量）

①马扎克公式法

②相对挥发度近似计算法相对挥发度为乙醚的蒸发量与某溶剂在相同条件下蒸发量的比值，即ai=G乙醚/Gi。已知在某种条件下A物质的散发量为GA，那么在相同条件下，B物质的散发量为：GB=GA·aA/aB。

1113例13－2在21℃和138kPa（绝压）下283.2m3/min（289K，101.3kPa）的脱脂剂排气流中含有三氯乙烯0.2％（以体积计），用活性炭吸附塔回收99.5％（以质量计）的三氯乙烯。活性炭堆积密度为577kg/m3,静活性为28kg三氯乙烯/100kg活性炭，吸附塔的操作周期为：吸附4h，加热和脱附2h，冷却1h，备用1h。试计算活性炭的用量和吸附塔尺寸。

13.1.4吸收法净化有机废气1．苯类废气的溶剂吸收0#

柴油、7#机油、洗油、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）及醋酸丁酯等吸收，图13－9。2．氯乙烯分馏尾气的吸收一般有两个方法：第一是有机溶剂吸收，可供选择的溶剂有丙酮、甲乙酮、N－烷基内酰胺（如甲基吡咯烷酮、环烷基吡咯烷酮等）、三氯乙烯、二氯乙烷、一氯苯、邻二氯苯、二甲苯、四氯化碳等；第二是活性炭吸附法。

图13－9各种吸收剂对甲苯的净化效果13.1.5冷凝法净化有机废气1．直接冷凝法回收净化含癸二腈废气

2．吸收－冷凝法回收氯乙烷

3．压缩冷凝回收氯甲烷

4．吸附－冷凝法净化含二氯乙烷尾气

18（1）冷凝净化法适于在下列情况下适用：①处理高浓度废气，特别是含有害物组分单纯的废气；②作为燃烧与吸附净化的预处理，特别是有害物含量较高时，可通过冷凝回收的方法减轻后续净化装置的操作负担；③处理含有大量水蒸气的高温废气。但在实际溶剂的蒸气压低于冷凝温度下溶剂的饱和蒸气压时，此法不适用。1913.1.6生物法和脉冲电晕法净化有机废气

1.生物法：该法处理有机废气主要是利用异养生物将有机污染物作为其生命活动的能源或养分的特性，经新陈代谢过程而实现的。2.脉冲电晕法：13.2含氯废气的净化

含氯废气主要指含氯气和氯化氢的废气，氯碱厂、有机氯农药、医药、盐酸、漂白粉以及聚氯乙烯、四氯化碳等的生产和使用氯的场所均会产生含氯废气污染。

含氯废气净化主要采用吸收法，但也有用吸附法净化的。

13.2.1吸收法净化含氯气废气

1.水吸收法

用水吸收Cl2废气时，需要增加氯分压p和降低温度(但不能低于0℃)才能增加氯在水中的总浓度。国外有高压、低温吸收含Cl2废气，然后于加热或减压下解吸并回收氯气的例子。水吸收法一般适用于低浓度含氯废气的治理。而常压水洗，由于氯的溶解度有限，且易逸出，若不回收吸收液中的氯，则会造成二次污染，不宜推广。

当氯在纯水中时，溶解的总氯量可表示为：当用水吸收Cl2废气时，需要增加氯分压p和降低温度(但不能低于0℃)才能增加氯在水中的总浓度。国外有高压、低温吸收含Cl2废气，然后于加热或减压下解吸并回收氯气的例子。由于氯—水系统的带压操作对设备要求较高，腐蚀较严重，技术水平要求高，故目前尚未见到国内有加压水吸收法回收废氯气的工艺流程，有些单位采用常压水洗。

2.碱吸收法

碱液吸收是我国当前处理含氯废气的主要方法，常采用的吸收剂有氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙等碱性水溶液或浆液。吸收过程中，碱性吸收剂能使废气中的氯有效地转变为副产品——次氯酸盐。反应机理为

Cl2+2OH-→OCl-+Cl-+H2O或CO32-+Cl2→OCl-+Cl-+CO2

只要有足够的OH-或CO32-离子。氯的溶解和吸收就将继续进行下去，因而碱液吸收含氯废气一般有较高的效率，可达99.9％。

碱液吸收设备有填充塔、喷淋塔、波纹塔、旋转吸收器和将含氯废气引入碱液槽鼓泡吸收等。

3.氯化亚铁溶液或铁屑吸收法

用铁屑或氯化亚铁溶液吸收废氯可以制得三氯化铁产品，同时消除含氯废气的污染。

（1）两步氯化法

该法是先用铁屑与浓盐酸或FeCl3溶液在反应槽中发生反应生成中间产品氯化亚铁水溶液，再用氯化亚铁溶液吸收废氯，工艺流程示于图13－14。FeCl3溶液与铁屑的反应为2FeCl3+Fe→3FeCl2浓盐酸与铁屑的反应为

2HCl+Fe→FeCl2+H2

FeCl3

生成

2FeCl2+Cl2→2FeCl3

26图13－14铁屑两步法吸收废氯图13－15铁屑一步法吸收废氯（2）一步氯化法

两步氯化法工艺过程复杂，消耗大量盐酸，反应中排出的氢气不能回收。同时由于FeCl2易结晶，必须消耗蒸汽加热。因而开发了一步氯化法。一步氯化法有湿法和火法两种流程。①湿法流程

：将废氯直接通入由水浸泡铁屑的反应塔中，将铁、氯和水一步合成三氯化铁溶液。

②火法流程

该流程是用铁屑直接在氯化炉中与高浓度含氯废气作用，制取三氯化铁。氯化炉反应温度600~800℃，生成气态三氯化铁。4.溶剂吸收法

目前，用于吸氯的代表性溶剂有苯(C6H6)、—氯化硫(S2Cl2)、四氯化碳(CCl4)、氯磺酸(HSO3Cl)及二氯化碘水溶液等。用作净化含氯废气溶剂的必要条件有：①吸收容量大；②易于解吸或溶剂易于再生；③溶剂价格便宜；④溶剂应无毒或毒性大大小于氯气等等。

图13－16S2Cl2回收氯气流程图1－吸收塔；2－冷凝器；3－循环泵；4－解吸塔；5－冷凝器13.2.2吸附法净化含氯气废气工业上用于吸附含氯废气的吸附剂主要是活性炭和硅胶。活性炭对含氯废气中的光气、氯气将优先吸附，而对氮、氧等空气成分的吸附量比氯气少得多。吸附容量有限，吸附法仅适用于含氯废气气量不大或浓度不高的场合。含氯气废气的净化可以根据废气中氯含量选择处理方法，含氯量在1×10-6以下，危害不大，可以直接排放；含氯量在1×10-6~1%的废气，多用水或碱液吸收处理，因经济价值不大，吸收液多作废水排掉，所用碱液多为石灰乳；含氯量在1%~20%的废气，危害极大，可采用碱液吸收、氯化亚铁溶液或铁屑吸收、溶剂吸收、固体吸附等方法回收氯资源；含氯量在20%~70%的废气，常用液化法回收液氯；氯含量在70％以上时，通常直接返回氯化过程循环利用，或者用液化法制取液氯。

13.2.3含氯化氢废气的净化

1.含氯化氢废气的水洗净化：1个体积的水能溶解450个体积的氯化氢

2.工业废氯化氢的综合利用（1）以副产盐酸用于各工业部门（2）废氯化氢气体直接利用（3）利用废HCl生产氯气

13.3含氟废气的净化与利用13.3.1含氟废气的来源和性质

含氟废气主要含氟化氢和四氟化硅，来源于冶金工业的电解铝、炼钢，化学工业的磷肥、氟塑料生产，铸造业的化铁炉，还有搪瓷上釉，陶瓷、砖瓦和玻璃的高温烧制等。13.3.2.含氟废气的净化方法与设备

湿法：酸法和碱法。酸法系指以水为吸收剂净化含氟废气，生成氢氟酸和氟硅酸溶液，此酸性溶液可进一步加工成为有用的氟化物，如冰晶石或硅酸钠等副产品。碱法是以碱性溶液作吸收剂处理含氟废气，生成氟化物水溶液，再将此氟化物溶液加工成氟化物副产品，整个过程无氢氟酸出现。干法净化系统以固体物质吸附或吸收含氟废气中的氟化物，达到去除并回收废气中氟化物的目的。此法可采用固定床或者流化床吸附工艺。

341.水吸收法

由于氟化氢和四氟化硅都极易溶于水，所以工业上常用水吸收含氟废气。图13-18HF溶液浓度与蒸气压图13-19氟硅酸浓度与四氟化硅分压注：1mmHg=133.3Pa注：1mmHg=133.3Pa

用水吸收含氟废气的设备有拨水轮吸收室（图13－20）、湍球塔、文丘里洗涤器、喷射吸收装置(图13－21)、填料塔和喷雾塔等。水吸收法要求设备能防腐和便于清理硅胶。

图13－20长方形拨水轮吸收室图13-21

喷射文丘里吸收装置1-水泵；2-循环水池；3-喷嘴；4-喉管；5-扩散管；6-除雾器；7-排气筒水吸收的除氟效率—般在90％以上，吸收后的吸收液需进一步加工成氟盐，如冰晶石(Na3AlF6)、氟硅酸钠、氟化钠、氟化铝、氟硅酸镁等，其中以冰晶石形式回收的较多。例如，向水吸收后得到的低浓度氢氟酸中添加Al(OH)3，可制备氟铝酸Al(OH)3+6HF=H3AlF6+3H2O然后加入碳酸钠制造冰晶石2H3AlF6+3Na2CO3=2Na3AlF6↓+3CO2+3H2O生成的冰晶石经过滤、干燥即得冰晶石产品，可用于炼铝生产系统。

2.碱液吸收法用氢氧化钠、碳酸钠或氢氧化钙等碱液吸收，仍以回收制取冰晶石为主。例如，用碳酸钠溶液净化含氟烟气，其主要反应为HF+Na2CO3→NaF+NaHCO32HF+Na2CO3→2NaF+H2O+CO2↑

在循环吸收过程中，当吸收液氟化钠浓度达到22g/L以上时，加入定量的铝酸钠(NaAlO2)溶液，继续循环吸收含氟烟气，铝酸钠就会被碳酸氢纳或酸性气体分解，析出表面活性很强的氢氧化铝；再与氟化钠反应生成冰晶石。总反应为6NaF+4NaHCO3+NaAlO2→Na3AlF6↓+4Na2CO3+2H2O或

6NaF+2CO2+NaAlO2→Na3AlF6↓+2Na2CO3上述反应生成的Na2CO3也参与吸收HF。用氨水