教学课件6其他气态污染物的净化技术.ppt
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2、染物的净化技术其他气态污染物的净化技术 大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术36 6 其他其他气态污染物的净化技术气态污染物的净化技术 本章主要内容本章主要内容 氮氧化物、酸雾、有机废气、恶臭等废气氮氧化物、酸雾、有机废气、恶臭等废气的净化;的净化; 了解各种气态污染物的来源、性质和净化了解各种气态污染物的来源、性质和净化控制方法。控制方法。大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术46.16.1烟气中烟气中NOxNOx的净化技术的净化技术 NOxNOx主要来自燃料燃烧,约占主要来自燃料燃烧,约占8080。 化学工业中如硝酸、氮肥、电镀等生产过程均排放化学工业中如硝酸、氮肥、电镀等生
3、产过程均排放出不同数量的出不同数量的NOxNOx。烟气脱氮:烟气脱氮:脱除烟气中的脱除烟气中的NOxNOx。 主要方法见教材主要方法见教材119119页表页表6-16-1。6.1.16.1.1液体吸收法液体吸收法吸收液:吸收液:水或酸、碱、盐的水溶液。水或酸、碱、盐的水溶液。特点:特点:吸收剂种类较多,来源广,适应性强,广泛吸收剂种类较多,来源广,适应性强,广泛应用。应用。分类:分类:水吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化水吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化吸吸收法、还原收法、还原吸收法和络合吸收。吸收法和络合吸收。大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术51. 1. 稀硝酸吸收法稀硝酸吸收法原
4、理:原理:NONO和和NONO2 2在硝酸中的溶解度比在水中大,用稀硝在硝酸中的溶解度比在水中大,用稀硝酸吸收废气中的酸吸收废气中的NOxNOx。稀硝酸吸收稀硝酸吸收NOxNOx废气的工艺流程废气的工艺流程1.1.硝酸吸收塔;硝酸吸收塔;2.2.尾气吸收塔;尾气吸收塔;3.3.加热器;加热器;4.4.冷却塔;冷却塔;5.5.尾气预热器;尾气预热器;6.6.尾气风机;尾气风机;7.7.再加热器再加热器大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术62. 2. 氨氨- -碱吸收碱吸收法法原理:原理:用氨用氨或其它碱溶或其它碱溶液与液与NOxNOx进进行反应,行反应,NOxNOx由气相由气相转移到液相
5、,转移到液相,净化烟气。净化烟气。氨氨碱溶液吸收流程碱溶液吸收流程l- l-液氨钢瓶;液氨钢瓶;2-2-氨分布器;氨分布器;3-3-通风柜;通风柜;4-4-缓冲瓶;缓冲瓶;5-5-风机;风机;6-6-吸收塔;吸收塔;5-5-碱液循环槽;碱液循环槽;8-8-碱泵碱泵大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术73. 3. 碱碱亚硫酸铵吸收法亚硫酸铵吸收法原理:原理:利用利用(NH(NH4 4) )2 2SOSO3 3、NHNH4 4HSOHSO3 3等还原剂吸收硝酸尾等还原剂吸收硝酸尾气中的气中的NOxNOx还原为还原为N N2 2。碱碱亚硫酸铵吸收工艺流程亚硫酸铵吸收工艺流程1-1-碱液吸收塔
6、;碱液吸收塔;2-2-亚硫酸铵吸收塔;亚硫酸铵吸收塔;3-3-碱泵;碱泵;4-4-亚硫酸铵泵;亚硫酸铵泵;5-5-亚硫酸铵液贮槽;亚硫酸铵液贮槽;6-6-亚硝酸钠液贮槽;亚硝酸钠液贮槽;7-7-硫酸铵成品槽硫酸铵成品槽大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术84. 4. 硫代硫酸钠吸收法硫代硫酸钠吸收法原理:原理:在碱性条件下,硫代硫酸钠将在碱性条件下,硫代硫酸钠将NONO2 2还原为还原为N N2 2。硫代硫酸钠吸收法工艺流程图硫代硫酸钠吸收法工艺流程图1-1-氮氧化物气柜;氮氧化物气柜;2-2-填料吸收塔;填料吸收塔;3-3-泵;泵;4-4-循环槽循环槽大气污染控制技术6 其他气态污染
7、物的净化技术95. 5. 硝酸氧化硝酸氧化- -碱液吸收法碱液吸收法原理:原理:浓硝酸(浓度大于浓硝酸(浓度大于40%40%)将)将NONO氧化成氧化成NONO2 2,使尾气中使尾气中NOxNOx的氧化度的氧化度50%50%,然后用碱液进行吸收,然后用碱液进行吸收处理。处理。工艺操作主要控制指标:工艺操作主要控制指标: 硝酸浓度硝酸浓度40%40%, 空塔速度空塔速度0.5m/s0.5m/s, 喷淋密度喷淋密度15m15m3 3/m/m2 2hh, 吸收温度吸收温度2525, 入口入口NOxNOx浓度浓度200020004000ppm4000ppm, 出口浓度出口浓度500500800ppm8
8、00ppm, 净化效率大于净化效率大于80%80%。大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术10硝酸氧化硝酸氧化- -碱液吸收法工艺流程图碱液吸收法工艺流程图1-1-风机;风机;2-2-硝酸循环泵;硝酸循环泵;3-3-硝酸循环槽;硝酸循环槽;4-4-硝酸计量槽;硝酸计量槽;5-5-硝酸漂白塔;硝酸漂白塔;6-6-硝酸氧化塔;硝酸氧化塔;7-7-硝酸分离器;硝酸分离器;8 8、1212、17-17-碱吸收塔;碱吸收塔;9 9、1313碱循环槽;碱循环槽;1010、14-14-碱循环泵;碱循环泵;1111、1515、16-16-转子流量计;转子流量计;18-18-孔板流量计孔板流量计大气污染控
9、制技术6 其他气态污染物的净化技术116.1.2 6.1.2 吸附净化技术吸附净化技术优点:优点:能较彻底消除能较彻底消除NOxNOx污染,回收有用物质;污染,回收有用物质;缺点:缺点:吸附剂吸附容量小用量大,设备大,再生周期长。吸附剂吸附容量小用量大,设备大,再生周期长。常用方法:常用方法:分子筛吸附法、活性炭吸附法、硅胶吸附法。分子筛吸附法、活性炭吸附法、硅胶吸附法。一、分子筛吸附法一、分子筛吸附法 最有利用前途的一种方法,国外已用于净化硝酸尾气。最有利用前途的一种方法,国外已用于净化硝酸尾气。作吸附剂的分子筛:作吸附剂的分子筛:氢型丝光沸石、氢型皂沸石、脱铝丝氢型丝光沸石、氢型皂沸石、脱
10、铝丝光沸石、光沸石、BXBX型分子筛等。型分子筛等。1.1.原理原理吸附:吸附:丝光沸石分子筛呈笼型孔洞,脱水后具有很高的比丝光沸石分子筛呈笼型孔洞,脱水后具有很高的比表面积(表面积(5005001000m1000m2 2g g),吸附性能好。),吸附性能好。脱附:脱附:由于水分子的极性强,比由于水分子的极性强,比NOxNOx分子更易被吸附,使分子更易被吸附,使用水蒸气可以将沸石内表面上吸附的用水蒸气可以将沸石内表面上吸附的NOxNOx置换解吸出来,置换解吸出来,脱附后的丝光沸石经干燥后重新使用。脱附后的丝光沸石经干燥后重新使用。大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术122. 2. 工艺
11、流程工艺流程吸附:吸附:含含NOxNOx的尾气先进行冷却和除雾,再经计量后的尾气先进行冷却和除雾,再经计量后进入吸附器。当吸附达到一定程度后,必须对分子筛进入吸附器。当吸附达到一定程度后,必须对分子筛进行再生,而将含进行再生,而将含NOxNOx的尾气通到另一吸附器进行吸的尾气通到另一吸附器进行吸附净化。两个吸附器交替使用,净化后的气体排空。附净化。两个吸附器交替使用,净化后的气体排空。再生:再生:吸附剂再生,分升温、解吸、干燥、冷却四个吸附剂再生,分升温、解吸、干燥、冷却四个步骤。先用间接蒸气升温,然后再直接通入蒸气,使步骤。先用间接蒸气升温,然后再直接通入蒸气,使被吸附的被吸附的HNOHNO
12、3 3和和NONO2 2解吸,经冷凝浓缩的解吸,经冷凝浓缩的NONO2 2返回返回HNOHNO3 3吸收系统。再生后床层用未加热的净化气体置吸收系统。再生后床层用未加热的净化气体置换水分,然后用加热后的净化气体干燥,并对吸附床换水分,然后用加热后的净化气体干燥,并对吸附床层采用间接水冷至吸附要求的温度。层采用间接水冷至吸附要求的温度。大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术13分子筛吸附法工艺流程图分子筛吸附法工艺流程图1-1-风机;风机;2-2-酸泵;酸泵;3-3-冷却;冷却;4-4-丝网过滤器;丝网过滤器;5-5-吸附器;吸附器;6-6-加热器;加热器;7-7-冷凝冷却器;冷凝冷却器;
13、8-8-酸计量泵;酸计量泵;9-9-转子流量计转子流量计大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术14活性炭吸附净化流程活性炭吸附净化流程1-1-酸洗槽;酸洗槽;2-2-固定吸附床;固定吸附床;3-3-再生器;再生器;4-4-风机风机二、活性炭吸附法二、活性炭吸附法1.1.原理原理 活性炭对低浓度的活性炭对低浓度的NOxNOx有很强的吸附能力,不有很强的吸附能力,不仅能吸附仅能吸附NONO2 2,促进,促进NONO氧化成氧化成NONO2 2,而且还可,而且还可将将NOxNOx还原为还原为N N2 2。2.2.流程流程 NOxNOx尾气进入固定床吸尾气进入固定床吸附装置被吸附,净化后附装置被吸
14、附,净化后的气体排放至大气。活的气体排放至大气。活性炭失效后,经再生处性炭失效后,经再生处理可重新使用。理可重新使用。大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术156.1.3 6.1.3 催化还原法催化还原法催化还原法:催化还原法:在一定温度和催化剂存在条件下,将在一定温度和催化剂存在条件下,将NOxNOx还原为还原为N N2 2。 根据还原反应的选择性,催化还原法分为根据还原反应的选择性,催化还原法分为非选择性还非选择性还原法原法和和选择性还原法选择性还原法。一、非选择性还原法一、非选择性还原法 在一定温度和催化剂作用下,具有还原性的气体(如在一定温度和催化剂作用下,具有还原性的气体(如C
15、HCH4 4、COCO、H H2 2等)与等)与NOxNOx反应,并将其还原为反应,并将其还原为N N2 2,同时部分还原剂还与废气中同时部分还原剂还与废气中OO2 2发生反应。发生反应。1.1.反应原理反应原理 4H4H2 2+2NO+2NO2 2=4H=4H2 2O+NO+N2 2; CHCH4 4+2NO+2NO2 2=CO=CO2 2+2H+2H2 2O+NO+N2 2 4CO+2NO4CO+2NO2 2=4CO=4CO2 2 +4N +4N2 2大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术16高活性催化剂:高活性催化剂:贵金属铂或钯;贵金属铂或钯;低活性催化剂:低活性催化剂:非贵金属
16、的盐类或氧化物,如非贵金属的盐类或氧化物,如CuCu2 2CrCr2 2OO5 5、CuOCuO等。等。载体:载体:氧化铝,有时在其表面镀一层氧化锆,增氧化铝,有时在其表面镀一层氧化锆,增强耐热性和耐酸性。强耐热性和耐酸性。2. 2. 催化装置催化装置工程上工程上NOxNOx催化装置:催化装置:绝热式固定床反应器。流绝热式固定床反应器。流程选用一段式或二段式流程。程选用一段式或二段式流程。非选择性还原法特点:非选择性还原法特点:燃料气消耗量大、需贵金燃料气消耗量大、需贵金属催化剂、热量需要回收装置、一次投资大等。属催化剂、热量需要回收装置、一次投资大等。 我国未正式应用,国外在逐渐淘汰。我国未
17、正式应用,国外在逐渐淘汰。大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术17非选择性还原法净化非选择性还原法净化NOxNOx的工艺流程的工艺流程1-1-预热器;预热器;2-2-反应器;反应器;3-3-废热锅炉;废热锅炉;4-4-膨胀器膨胀器大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术18二、选择性还原法二、选择性还原法 在催化剂作用下,用在催化剂作用下,用NHNH3 3、H H2 2S S、COCO等做还原剂,等做还原剂,在较低温度下有选择地将废气中在较低温度下有选择地将废气中NOxNOx还原为还原为N N2 2,还原剂不与废气中还原剂不与废气中OO2 2发生反应,减少还原剂用量。发生反应,减少
18、还原剂用量。1. 1. 原理原理 主要反应:主要反应: 8NH8NH3 3+6NO+6NO2 27N7N2 2+12H+12H2 2OO 4NH4NH3 3+6NO5N+6NO5N2 2+6H+6H2 2OO NHNH3 3为还原剂,反应较易进行,可以使用贵金属为还原剂,反应较易进行,可以使用贵金属催化剂(含铂催化剂(含铂0.50.5),也可用铜、铬、铁、钒、),也可用铜、铬、铁、钒、钼、钴、镍等的金属化合物为催化剂。钼、钴、镍等的金属化合物为催化剂。大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术192. 2. 工艺流程工艺流程催化还原反应器示意图催化还原反应器示意图选择性还原法净化选择性还原法
19、净化NOxNOx工艺流程工艺流程1 1、2-2-预热器;预热器;3-3-混合器;混合器;4-4-反应器;反应器;5-5-过滤分离器;过滤分离器;6-6-尾气透平;尾气透平;7-7-烟囱烟囱大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术203. 3. 实例简介实例简介氨选择性催化还原法净化硝酸尾气中的氨选择性催化还原法净化硝酸尾气中的NOxNOx 采用氨选择性催化还原法处理硝酸废气采用氨选择性催化还原法处理硝酸废气; ; 使用铜使用铜铬催化剂铬催化剂; ; 废气排放量废气排放量( (标标) )为为3.83.810104 4mm3 3/h;/h; NOxNOx的浓度为的浓度为180018002500
20、ppm2500ppm,成分主要是,成分主要是NONO和和NONO2 2; ; 进口温度为进口温度为249249,气体出口温度为,气体出口温度为273;273; 空塔速率控制空塔速率控制5000h5000h-1-1,转化率为,转化率为9090。 设备及催化剂费用设备及催化剂费用28.928.9万元,热回收价值万元,热回收价值13.813.8万元万元/a/a,处理成本处理成本 0.3330.333元元/100m/100m3 3,运行费,运行费8.978.97万元万元/a/a。大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术216.1.4 6.1.4 氮氧化物净化技术的发展氮氧化物净化技术的发展1. 1
21、. 燃料燃烧燃料燃烧 根据我国现实情况,固定源燃料燃烧排放根据我国现实情况,固定源燃料燃烧排放NONOX X治理技治理技术可能有术可能有两个发展方向:两个发展方向: 改进燃烧过程改进燃烧过程NONOX X的排放;的排放; 发展能同时消除发展能同时消除SOSO2 2与与NONOX X的治理技术。的治理技术。2. 2. 工业生产工业生产 工业生产过程工业生产过程排放排放NONOX X两种类型两种类型: 硝酸、氮肥等生产,排放量大且连续排放;硝酸、氮肥等生产,排放量大且连续排放; 硝酸使用和其他过程,排放量相对较小,有些为间歇硝酸使用和其他过程,排放量相对较小,有些为间歇排放。排放。大气污染控制技术
22、6 其他气态污染物的净化技术226.2 6.2 酸雾治理酸雾治理酸雾种类:酸雾种类:硫酸雾、磷酸雾、铬酸雾等。硫酸雾、磷酸雾、铬酸雾等。酸雾产生:酸雾产生:湿法制酸及稀硫酸浓缩产生硫酸雾;磷酸湿法制酸及稀硫酸浓缩产生硫酸雾;磷酸及磷肥生产产生磷酸雾;镀铬过程产生铬酸雾。及磷肥生产产生磷酸雾;镀铬过程产生铬酸雾。 酸雾治理采用酸雾治理采用除雾器种类:除雾器种类:文丘里洗涤器、过滤除雾文丘里洗涤器、过滤除雾器、折流式除雾器、离心式除雾器、电除雾器及压力器、折流式除雾器、离心式除雾器、电除雾器及压力式除雾器等。式除雾器等。6.2.1 6.2.1 除雾器除雾器1.1.过滤除雾器过滤除雾器过滤式除雾器:
23、过滤式除雾器:含酸雾气体通过滤料将雾粒捕集的装含酸雾气体通过滤料将雾粒捕集的装置。置。 丝网除雾器、纤维除雾器和文丘里除雾器应用较广。丝网除雾器、纤维除雾器和文丘里除雾器应用较广。大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术23(1 1)丝网除雾器)丝网除雾器组成:组成:金属或玻璃纤维细丝编织的网。金属或玻璃纤维细丝编织的网。作用原理:作用原理:夹带液滴的气体通过除雾装置时,液滴直夹带液滴的气体通过除雾装置时,液滴直接冲撞在丝网上,由于存在着表面张力,液滴粘着在接冲撞在丝网上,由于存在着表面张力,液滴粘着在丝网的交织线上,并聚集成较大的液滴,然后在重力丝网的交织线上,并聚集成较大的液滴,然后在
24、重力作用下落,最后收集在分离器的底部,除雾后气体从作用下落,最后收集在分离器的底部,除雾后气体从上部排出。上部排出。(2 2)纤维除雾器)纤维除雾器原理:原理:利用惯性碰撞、截留、扩散、吸附等作用,在利用惯性碰撞、截留、扩散、吸附等作用,在纤维上捕集雾粒。纤维上捕集雾粒。 高效纤维除雾器对高效纤维除雾器对3m3m雾滴,除雾效率达到雾滴,除雾效率达到100100;雾粒雾粒3m3m,效率达,效率达94949999。大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术24(3 3)文丘里丝网除雾器)文丘里丝网除雾器 文丘里丝网除雾器是上细下粗的锥体,内部设置文丘里丝网除雾器是上细下粗的锥体,内部设置丝网。丝
25、网。 大颗粒液滴在下部分离,小颗粒液滴靠上部分离,大颗粒液滴在下部分离,小颗粒液滴靠上部分离,达到较高的效率。达到较高的效率。 根据丝网除雾器的理论,除雾器中有一个最佳通根据丝网除雾器的理论,除雾器中有一个最佳通过气速,该气速与气体和液体的密度有关。过气速,该气速与气体和液体的密度有关。 文丘里结构能保证在任何情况下,含液滴气体总文丘里结构能保证在任何情况下,含液滴气体总会在某个部位上达到最佳速度范围,从而在高效会在某个部位上达到最佳速度范围,从而在高效率下使雾滴分离。率下使雾滴分离。大气污染控制技术6 其他气态污染物的净化技术252. 2. 折流式除雾器折流式除雾器组成:组成:多块折流板,在
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