废气污染的预防措施及治理PPT课件.pptx
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1、 目目 录录能量降级与热力学第二定律轴功、各种热效应的计算有效能衡算和有效能效率热力学分析的基本方法噪声污染及控制目目 录录热管、热泵和夹点技术能量的合理利用稳流体系热力学第一定律废水处理方法、技术和流程废固处理及利用废气污染的预防措施及治理第1页/共72页今日作业今日作业简述化工废气的处理方法。第2页/共72页废气污染的废气污染的废气污染的废气污染的预防措施及治理预防措施及治理预防措施及治理预防措施及治理 第3页/共72页 大气污染防治及化工废气治理大气污染防治及化工废气治理了解大气与生命的关系了解大气与生命的关系大气的结构一、大气结构与组成散逸层暖层中间层平流层对流层大气垂直方向上分层第4
2、页/共72页水汽干燥空气(主要成分为氮、氧和氩)悬浮微粒大气组成大气组成大气的组成:恒定组分:N2、O2、Ar 可变组分:CO2、H2O 不定组分:H2S、SOx、NOx 第5页/共72页二、大气与生命的关系 空气中的氮是重要的生命元素。氮在空气中以分子氮形式存在,含量虽大,却不能为多数生物直接利用。第6页/共72页掌握化工废气来源与危害掌握化工废气来源与危害大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。第7页/共72页局部地区污染区域大气污染广域大气污染全球大气污染按污染的范围分类第8页
3、/共72页一、废气污染物的来源与分类燃料燃烧燃料燃烧 工业生产过程工业生产过程农业生产过程农业生产过程交通运输过程交通运输过程第9页/共72页第10页/共72页大气污染物分类:依照与污染源的关系:分一次(如SO2)和二次污染物(如酸雨)大气中五大污染物 l 颗粒污染物(Total Suspended Particle,简称TSP)粉尘 雾尘 尘粒 煤尘 烟尘 第11页/共72页l 气态污染物 SOx(H2S):以SO2数量最大,危害最大。NOx(NH3):种类较多。COx:主要燃烧和呼吸释放。CH:主要指有机废气,如烃、醇、酮、酯、胺等。卤素化合物:主要是含氯化合物及含氟化合物。l 二次污染物
4、 一次污染物:SO2+煤尘.湿度大,气温低 伦敦型烟雾浓度可达4.5mg/m3 二次污染物:硫酸雾和硫酸盐气溶胶 洛杉矶型烟雾:NOx+CH+h 工业型光化学烟雾:NOx+CH+h+重金属颗粒+酸雾。第12页/共72页二、主要废气污染物及其危害1.碳氧化物p 一氧化碳无色、无臭、无味的气体,当人们吸入CO时,它与血红蛋白结合。是城市大气中数量最多的污染物,碳氢化合物燃烧不完全是CO的主要来源,如汽车排放尾气。其主要危害在于能参与光化学烟雾的形成,以及造成全球的环境问题。第13页/共72页p二氧化碳含碳物质完全燃烧的产物,也是动物呼吸排出的废气。它本身无毒,对人体无害,但其含量8%时会令人窒息。
5、近年来研究发现,现代大气中的CO2的浓度不断上升引起地球气候变化,这个问题称之为“温室效应”。所以联合国环境决策署决议将CO2列为危害全球的6种化学品之一。p防治措施目前对CO的局部排放源的控制措施主要集中在汽车方面。如使用排气的催化反应器,加入过量空气使CO氧化成CO2。第14页/共72页2.硫的氧化物(SO2或SO3)pSO2具有强烈的刺激性气味,它能刺激眼睛,损伤呼吸器官,引起呼吸道疾病。特别是SO2与大气中的尘粒、水分形成气溶胶颗粒时,这三者的协同作用对人的危害更大。这种污染称为伦敦型烟雾或叫硫酸烟雾。SO2的腐蚀性很大,能导致皮革强度降低,建筑材料变色,塑像及艺术品毁坏。在与植物接触
6、时,会杀死叶组织,引起叶子脱色变黄,农作物产量下降。另外,SO2在大气中含量过高是形成酸雨污染的重要因素。p防治措施大气中的SO2主要通过降水清除或氧化成硫酸盐微粒后再干沉降或雨除。除此之外,土壤的微生物降解、化学反应、植被和水体的表面吸收等都是去除SO2的途径。第15页/共72页3.氮氧化合物(NO、NO2)p来源人为排放主要来源于矿物燃料的燃烧过程(包括汽车及一切内燃机的排放)、生产硝酸工厂排放的尾气。氮氧化物浓度高的气体呈棕黄色,从工厂烟囱排出来的氮氧化物气体称之为黄龙。第16页/共72页p影响 对人类的影响 当空气中的NO2含量达150mL/m3时,对人的呼吸器官有强烈的刺激,38小时
7、会发生肺水肿,可能引起致命的危险。对森林和作物生长的影响 NOX通过叶表面的气孔进入植物活体组织后,干扰了酶的作用,阻碍了各种代谢机能;有毒物质在植物内还会进一步分解或参与合成过程,产生新的有害物质,侵害机体内的细胞和组织,使其坏死。NOX也是形成酸雨的重要原因之一。酸雨可以破坏作物的根系统的营养循环;与臭氧结合损害树的细胞膜,破坏光合作用;酸雾还会降低树木的抗严寒和干燥的能力。对全球气候的影响 氮氧化物和二氧化碳引起“温室效应”,使地球气温上升1.54.5,造成全球性气候反常。第17页/共72页4.碳氢化合物 p人为排放源汽油燃烧(38.5%)、焚烧(28.3%)、溶剂蒸发(11.3%)、石
8、油蒸发和运输消耗(8.8%)、提炼废物(7.1%)。美国排放碳氢化合物占总产量的比例高达34%,其中半数以上来自交通运输。汽车排放的碳氢化合物主要有两类:烃类,如甲烷、乙烯、乙炔、丙烯、丁烷等;醛类,如甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛和苯甲醛等。此外还有少量芳烃和微量多环芳烃致癌物。p危害一般碳氢化合物对人的毒性不大,主要是醛类物质具有刺激性。对大气的最大影响是碳氢化合物在空气中反应形成危害较大的二次污染物,如光化学烟雾。p防治措施碳氢化合物从大气中去除的途径主要有土壤微生物活动,植被的化学反应、吸收和消化,对流层和平流层化学反应,以及向颗粒物转化等。第18页/共72页5.粒状污染物(如烟、尘、雾等)
9、p天然过程排放颗粒物主要有火山爆发的烟气、岩石风化的灰尘、宇宙降尘、海浪飞逸的盐粒、各种微生物、细菌、植物的花粉等,约占大气颗粒物总量的89%。由燃料燃烧、开矿、选矿或固体物质的粉碎加工(磨面粉、制水泥等)、火药爆炸、农药喷洒等人工排放约占颗粒物总量的11%。人为排放集中在人类活动的场所如厂矿、城市等,它增加了人类周围环境的大气负担。第19页/共72页第20页/共72页三、化工废气的特点1 14 42 23 3污染物浓度高污染面广,危害性大组成复杂化工废气的特点化工废气的特点种类繁多第21页/共72页掌握气态污染物的治理掌握气态污染物的治理一、常用的气态污染物的治理方法 常用方法 吸收法 催化
10、法 冷凝法 吸附法 燃烧法第22页/共72页u 1.吸收法 定义:采用适当的液体作为吸收剂,使含有有害物质的废气与吸收剂接触,废气中的有害物质被吸收于吸收剂中,使气体得到净化的方法。吸收剂:在吸收过程中,用来吸收气体中的有害物质的液体 吸收剂的选择吸收容量大,即在单位体积的吸收剂中吸收有害气体的数量要大;饱和蒸气压低,以减少因挥发而引起的吸收剂的损耗;选择性高,即对有害气体吸收能力强;沸点要适宜,热稳定性高,粘度及腐蚀性要小,价廉易得。第23页/共72页 吸收质被吸收的组分 吸收液吸收了吸收质后的液体 吸收操作物理吸收和化学吸收。在处理以气量大、有害组分浓度低为特点的各种废气时,化学吸收的效果
11、要比单纯的物理吸收好得多,因此在用吸收法治理气体污染时,多采用化学吸收法进行。一般采用逆流操作,被吸收的气体由下向上流动,吸收剂由上而下流动,在气、液逆流接触中完成传质过程。吸收工艺流程有非循环和循环过程两种,前者吸收剂不予再生,后者吸收剂封闭循环使用。第24页/共72页 吸收法优缺点优点:设备简单、捕集效率高、应用范围广、一次性投资低等特点,已被广泛用于有害气体的治理,例如含SO2、H2S、HF和NOX等污染物的废气,均可用吸收法净化。缺点:吸收是将气体中的有害物质转移到了液相中,因此必须对吸收液进行处理,否则容易引起二次污染。此外,低温操作下吸收效果好,在处理高温烟气时,必须对排气进行降温
12、处理,可以采取直接冷却、间接冷却、预置洗涤器等降温手段。第25页/共72页典型废气的治理技术p SO2废气的治理技术碱液吸收法 亚硫酸钾(钠)吸收法(WL法)氨液吸收法 金属氧化物吸收法 液相催化氧化吸收法(千代田法)海水吸收法 尿素吸收法 第26页/共72页 亚硫酸钾(钠)吸收法(亚硫酸钾(钠)吸收法(WLWL法)法)以亚硫酸钾或亚硫酸钠为吸收剂,SO2的脱除率达90%以上。吸收母液经冷却、结晶、分离出亚硫酸钾(钠),再用蒸汽将其加热分解生成亚硫酸钾(钠)和SO2。亚硫酸钾(钠)可以循环使用,SO2回收去制硫酸。WL-K(钾)法的反应为K2SO3+SO2+H2O 2KHSO3(吸收过程产物)
13、WL-Na(钠)法的反应为Na2SO3+SO2+H2O 2 NaHSO3(吸收过程产物)第27页/共72页第28页/共72页第29页/共72页WL法的优点 吸收液可循环使用,吸收剂损失少;吸收液对SO2的吸收能力高,液体循环量少,泵的容量少;副产品SO2的纯度高;操作负荷范围大,可以连续运转;基建投资和操作费用较低,可实现自动化操作。WL法的缺点 必须将吸收液中可能含有的Na2SO4去除掉,否则会影响吸收速率;另外吸收过程中会有结晶析出而造成设备堵塞。第30页/共72页碱液吸收法碱液吸收法采用苛性钠溶液、纯碱溶液或石灰浆液作为吸收剂,吸收SO2后制得亚硫酸钠或亚硫酸钙。以苛性钠溶液作吸收剂(吴
14、羽法)反应过程为2NaOH+SO2 Na2SO3+H2ONa2SO3+SO2+H2O 2 NaHSO3 2 NaHSO3+2NaOH Na2SO3+2 H2O第31页/共72页用纯碱溶液作为吸收剂(双碱法)2 Na2CO3+SO2+H2O 2NaHCO3+Na2SO32 Na HSO3+SO2 Na2SO3+2CO2+H2ONa2SO3 +SO2+H2O 2 Na HSO3再生过程的反应为2 NaHSO3+CaCO3 2 NaHCO3+CaSO31/2H2O+CO2+1/2H2O2 NaHSO3+Ca(OH)2 Na2SO3+CaSO3 1/2H2O+3/2H2O2CaSO3 1/2H2O+O
15、2+3H2O 2 CaSO32H2O第32页/共72页另一种双碱法是采用碱式硫酸铝Al2(SO4)3x Al2O3作吸收剂,吸收SO2后再氧化硫酸铝,然后用石灰石与之中和再生出碱性硫酸铝循环使用,并得到副产品石膏。其反应过程是:吸收反应:Al2(SO4)3 Al2O3+3SO2 Al2(SO4)3Al2(SO3)3氧化反应:2 Al2(SO4)3Al2(SO3)3+3O2 4 Al2(SO4)3中和反应:Al2(SO4)3+3 CaCO3 +6H2O Al2(SO4)3 Al2O3+3 CaSO42H2O+3CO2第33页/共72页第34页/共72页第35页/共72页 氨液吸收法氨液吸收法 此
16、法是以氨水或液态氨作吸收剂,吸收SO2后生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵。反应如下:NH3+H2O+SO2 NH4HSO3 2NH3+H2O+SO2 (NH4)2SO3(NH4)2SO3 +H2O+SO2 2 NH4HSO3 当NH4HSO3比例增大,吸收能力降低,须补充氨将亚硫酸氢铵转化为亚硫酸铵,即进行吸收液的再生:NH3 +NH4HSO3 (NH4)2SO3 此外还需引出一部分吸收液,可以采用氨-硫酸铵法和氨-亚硫酸铵法等方法进行回收硫酸铵或亚硫酸铵等副产品。第36页/共72页氨-硫酸铵法。将吸收液通过过量的硫酸进行分解,再用氨进行中和以获得硫酸铵,同时制得SO2气体。反应如下:(NH4)2SO
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