气态污染物控制精选课件.ppt
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1、关于气态污染物控制第一页,本课件共有91页一、气态污染物一、气态污染物 有害的气体污染物进入大气后,使大气在成分成分、气味气味、颜色颜色和性质性质等方面发生变化,危害到生物的健康和动植物的生存。第二页,本课件共有91页 气态污染物控制气态污染物控制气态污染物控制的方法和设备主要有两大类气态污染物控制的方法和设备主要有两大类:分离法:分离法:是利用污染物与废气中其它组分的物理性质的差异使污是利用污染物与废气中其它组分的物理性质的差异使污染物从废气中分离出来,如:染物从废气中分离出来,如:吸收吸收吸吸 附附冷冷 凝凝催化转化催化转化膜分离膜分离 转化法:转化法:是使废气中污染物发生某些化学反应,把
2、污染物转化成无害物质是使废气中污染物发生某些化学反应,把污染物转化成无害物质或易于分离的物质,如:或易于分离的物质,如:燃烧法燃烧法生物处理法生物处理法电子束法电子束法第三页,本课件共有91页吸收净化吸收净化 吸收是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中的溶解度不同,或者与吸收剂吸收是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中的溶解度不同,或者与吸收剂发生选择性化学反应,从而将有害组分从气流中分离出来的过程。发生选择性化学反应,从而将有害组分从气流中分离出来的过程。捕集效率高、设备简单、一次性投资低。捕集效率高、设备简单、一次性投资低。广泛地用于气态污染物的处理,例如:广泛地用于气态污染物的处理,例如:S
3、O2、H2S、HF、NOx等。等。吸附净化吸附净化 使气体混合物与适当的多孔性固体接触,利用固体表面存在的未使气体混合物与适当的多孔性固体接触,利用固体表面存在的未平衡的分子引力或化学键力,把混合物中某一组分或某些组分吸留在平衡的分子引力或化学键力,把混合物中某一组分或某些组分吸留在固体表面上,达到气体混合物分离的目的。固体表面上,达到气体混合物分离的目的。物理吸收物理吸收;化学吸收化学吸收。效率高,能回收有用组分,设备简单,操作方便,易于实现自动控制。效率高,能回收有用组分,设备简单,操作方便,易于实现自动控制。已广泛地应用于化工、冶金、石油、食品、轻工及高纯气体的制备等部门。已广泛地应用于
4、化工、冶金、石油、食品、轻工及高纯气体的制备等部门。第四页,本课件共有91页冷凝净化冷凝净化 冷凝法是利用气态污染物在不同温度及压力下具有不同的饱和蒸汽压,冷凝法是利用气态污染物在不同温度及压力下具有不同的饱和蒸汽压,在降低温度和加大压力下,某些污染物凝结出来,以达到净化或回收的目的。在降低温度和加大压力下,某些污染物凝结出来,以达到净化或回收的目的。膜分离法膜分离法 使气体混合物在压力梯度作用下,透过特定薄膜,因不同气体具使气体混合物在压力梯度作用下,透过特定薄膜,因不同气体具有不同的透过速度,从而使气体混合物中不同组分达到分离的效果。有不同的透过速度,从而使气体混合物中不同组分达到分离的效
5、果。过程简单,控制方便,操作弹性大,能在常温下工作。过程简单,控制方便,操作弹性大,能在常温下工作。目前已用于石油化工、合成氨气中回收氢、天然气体净化、空气目前已用于石油化工、合成氨气中回收氢、天然气体净化、空气中氧的富集、以及中氧的富集、以及COCO2 2的去除与回收等。的去除与回收等。接触冷凝接触冷凝表面冷凝表面冷凝 特别适用于处理废气度在特别适用于处理废气度在10000ppm以上的有机溶剂蒸汽,常作为吸附、以上的有机溶剂蒸汽,常作为吸附、燃烧等净化高浓度废气的前处理燃烧等净化高浓度废气的前处理 。第五页,本课件共有91页催化转化催化转化 使气态污染物通过催化剂床层,经历催化反应,转化为无
6、害物质或易于使气态污染物通过催化剂床层,经历催化反应,转化为无害物质或易于处理和回收利用的物质。处理和回收利用的物质。如:可以用催化氧化法将如:可以用催化氧化法将SOSO2 2转化为转化为SOSO3 3以回收硫酸;以回收硫酸;SOSO2 2和和NONOx x均可以用催均可以用催化还原法净化。化还原法净化。净化效率较高,在净化过程中可直接将主气流中的有害物转化为无害净化效率较高,在净化过程中可直接将主气流中的有害物转化为无害物,避免了二次污染;但催化剂价格高,操作要求高,难以回收有用物质。物,避免了二次污染;但催化剂价格高,操作要求高,难以回收有用物质。燃烧法燃烧法 利用氧化燃烧或高温分解的原理
7、把有害气体转化为无害物质的方利用氧化燃烧或高温分解的原理把有害气体转化为无害物质的方法。该方法可回收燃烧后产物或燃烧过程中的热量。法。该方法可回收燃烧后产物或燃烧过程中的热量。直接燃烧热力燃烧催化燃烧第六页,本课件共有91页生物处理法生物处理法 利用微生物以废气中有机组分作为其生命活动的能源或养分的特性,经代利用微生物以废气中有机组分作为其生命活动的能源或养分的特性,经代谢降解,转化为简单的无机物(谢降解,转化为简单的无机物(HO2和和CO2)或细胞组成物质。)或细胞组成物质。主要的处理方法:吸收法;过滤法。主要的处理方法:吸收法;过滤法。电子束照射法电子束照射法 可用于脱除硫氧化物、氮氧化物
8、。可用于脱除硫氧化物、氮氧化物。第七页,本课件共有91页污染物的稀释法控制污染物的稀释法控制 稀释法稀释法就是采用烟囱排放污染物,通过大气的输送和扩散作用降低其就是采用烟囱排放污染物,通过大气的输送和扩散作用降低其“着地着地浓度浓度”,使污染物的地面浓度达到规定的环境质量标准。,使污染物的地面浓度达到规定的环境质量标准。稀释法控制包括稀释法控制包括大气扩散大气扩散和和烟囱设计烟囱设计两方面的内容。两方面的内容。烟囱排放本身并不减少排入大气污染物的量,但它能使污染物从局部地区转烟囱排放本身并不减少排入大气污染物的量,但它能使污染物从局部地区转移到大得多的范围内扩散,利用大气的自净能力使地面污染物
9、浓度控制在人们可移到大得多的范围内扩散,利用大气的自净能力使地面污染物浓度控制在人们可以接受的范围内。以接受的范围内。第八页,本课件共有91页二、气体吸收法1、定义:利用气体混合物中不同组分在吸收剂中的溶解度不同,或吸收剂发生选择性化学反应不同而将气体混合物分离的单元操作。这种方法用于治理气态污染物,技术比较成熟,操作经验丰富,适用性比较强。第九页,本课件共有91页2、分类:气体吸收可分为物理吸收和化学吸收。物理吸收:溶解的气体不与溶剂中的某成分发生化学反应。化学吸收:溶解的气体与溶剂中的某种成分发生化学反应,导致气体平衡压降低。第十页,本课件共有91页3、吸收过程的相平衡(1)气液相平衡a.
10、气体在液体中的溶解度b.亨利定律:物理吸收时,常用亨利定律来描述气液相间的相平衡关系。第十一页,本课件共有91页 b.亨利定律:物理吸收时,常用亨利定律亨利定律来描述气液相间的相平衡关系。Pi*=Eixi 或 Pi*=Hi-1C Ci i 或C Ci i=HiPi*Pi-组分分压 Pa Ei-组分的亨利系数,Paxi i-摩尔分数 C Ci i-平衡浓度Hii气体在溶液中的溶解度系数,mol/(m3Pa)第十二页,本课件共有91页c、传质吸收过程的判断相平衡过程是质量传递的动态平衡过程。若气相中溶质组分浓度y高于气相平衡时的气相组分平衡浓度,即yyi*则传质过程为吸收过程;反之,y1的常数将上
11、式两边取对数lgq=lgk+(1/n)lgClgq=lgk+(1/n)lgCe e 或 lgXT=lgk+(1/n)lgp第三十三页,本课件共有91页则由实验数据可得:lgk与lgCe呈线性关系,斜率斜率为1/n,截距截距为lgk。第三十四页,本课件共有91页吸附速率吸附速率a、定义:单位重量单位重量的吸附剂(或单位体积的吸附层),在单位时间单位时间内所吸附的物质量。吸附速率决定决定了需要净化的混合气体和吸附剂的接触时间接触时间;吸附速率取决于取决于吸附剂对吸附质的吸附过程吸附过程。第三十五页,本课件共有91页b、吸附过程、吸附过程:气膜扩散气膜扩散(外扩散)-吸附物通过表面气膜达到吸附剂表面
12、。微孔扩散微孔扩散(内扩散)-吸附物在吸附剂微孔中扩散,直到扩散到孔深处的吸附剂表面。吸附吸附在吸附剂表面吸附。第三十六页,本课件共有91页第三十七页,本课件共有91页第三十八页,本课件共有91页第三十九页,本课件共有91页四、气四、气固催化反应固催化反应1、催化作用在化学反应体系中,加入少量某些物质,可以极大的提高反应速度。在大气污染控制中,反应物均为气体,所得产品也是气体,而所作用的催化剂多为固体,反应属于气固多相催化反应。第四十页,本课件共有91页吸附吸附催化催化步骤:气相中反应物先扩散到催化剂表面上,催化剂吸附一种或几种反应物,吸附的反应物之间进行化学反应,生成物从催化剂表面解吸,生成
13、物离开催化剂扩散到气相中。第四十一页,本课件共有91页催化净化工艺段间冷却的四层催化床第二级催化床预除尘和水分填充床吸收塔填充床吸收塔来自冶炼厂或硫磺燃烧的富含SO2的尾气水含有约为初始进气SO2浓度3%的尾气含有约为初始 进 气 SO2浓度0.3%的尾气水单级吸收工艺二级吸收工艺SO2单级和二级净化工艺的流程图催化反应:420550第四十二页,本课件共有91页催化净化工艺催化剂:Pt(Pd,过渡金属,稀土)/Al2O3 等VOCsVOCs的催化氧化的催化氧化第四十三页,本课件共有91页催化净化工艺NOxNH3 filter Combustor MixerReactorNOx的选择性催化还原(
14、的选择性催化还原(SCR)第四十四页,本课件共有91页催化净化工艺车用催化转化器第四十五页,本课件共有91页五五、可燃气体组分的燃烧、可燃气体组分的燃烧1、混合气体的燃烧条件混合气体的燃烧混合气体的燃烧燃烧的条件:含有O2和可燃组分,且在一定的浓度范围内;具有明火,达到某一点着火点后,产生的热量可以继续引燃周围的混合气体。爆炸极限范围爆炸极限范围与混合气体的温度、压力、含尘量、流动情况等有关,因此并非一个定值,是一个范围。第四十六页,本课件共有91页应用实例硫氧化合物的污染控制工程室内气态污染物控制第四十七页,本课件共有91页硫氧化合物的污染控制工程第四十八页,本课件共有91页我国是以燃煤为主
15、的国家,粉尘、二氧化硫、NOx成为我国大气污染的首要污染物,从目前情况来看,粉尘已通过电除尘器、布袋除尘器、旋风除尘器等得到初步的控制,SO2、NOx已成为首要污染物。而在我国酸降雨中,SO42-NO3-=641,这说明了SO2是大气污染的罪魁祸首。第四十九页,本课件共有91页一、硫的污染物及其治理意义硫的污染物很多,通常指:有机硫主要存在于原煤中,燃烧后生成SO2H2S无色有臭鸡蛋味,具有强烈的毒性SO2、SO3第五十页,本课件共有91页脱除有机硫和H2S的方法有:干法-活性碳法、氧化锌法、分子筛法、羰基S水分解法;物理吸收法(有机硫吸收)湿法 化学吸收法(热矸法等)生 成新物质SO3易溶于
16、水形成酸雾,处理简单。第五十一页,本课件共有91页二、SO2的控制技术目前技术路线分三大类:燃烧前脱硫技术燃烧中脱硫技术燃烧后脱硫技术1、燃烧前脱硫技术主要指煤的脱硫技术,有化学法、物理法、微生物法。目前应用最广泛的是重力分选法,其他方法仍处于实验室到半工厂化阶段。第五十二页,本课件共有91页煤中的S有机硫与煤中的有机质形成复杂的分子结构,采用物理法难去除。无机硫主要由FeS、单质S、硫酸盐等组成,物理法的去除率可达4090%。重力分选法:a、原理:利用硫铁矿密度(4.75.2103Kg/m3)比煤矸石和煤大得多,在水中与精煤分离。第五十三页,本课件共有91页b、工艺流程:水原煤破碎跳汰机旋流
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