氮、硫氧化物治理技术
大气中由于有了大量的氮氧化物、硫氧化物,才发生大气污染,由于产生了一件又一件的污染事件。科学家针对这类氧化物的性质,提出了解决污染的技术有吸收法、吸附法、冷凝法、催化转化法、燃烧法、生物净化法、膜分离法和稀释法。
现在最常用的是吸收法,废气经过吸收塔,与塔顶上流下的吸收液发生交流,使吸收液中的成分与废气中的有害成分发生化学反应,减少了废气中的有害成分。最后,当废气从塔顶出来时,已成为洁净的气体了。这种治污方法简单,投资少,操作也方便。
随着科学技术的发展,对大气污染治理又发明了催化转化技术,这项技术已广泛地应用于汽车尾气的治理中。汽车在怠速时排出大量尾气,含有大量的一氧化碳和氮氧化物。现在科学家针对汽车尾气的排放,采用安装催化器,使尾气从气缸中排出后,排入催化反应器。在催化剂作用下,使一氧化碳和碳氧化合物被氧化为二氧化碳和水,净化了尾气中的污染成分。一些发达国家对汽车尾气提出更高的排放标准,迫使汽车制造商不但采用一段净化,还发明了二段净化尾气的方法。二段净化是在一段中一氧化碳把氮氧化物还原成氮,再排入二段催化器。在二段催化器中,再把一氧化碳和碳氢化合物氧化成二氧化碳和水,以减少氮氧化物的排放,达到尾气排放标准。
无论燃煤是发电还是供热、供汽,使用它的主要设备为锅炉。因此,科学家提出治理大气污染应从锅炉开始。北方地区供热,首先确掉一大批小锅炉,采用集中供热,一般茶炉改用电热茶炉。其次,选用技术先进的循环流化床锅炉。 流化床锅炉还可以进行分级燃烧。流化床锅炉改进了锅炉结构,使燃煤在炉内沸腾式燃烧,故称流化床。流化床中的煤燃烧比较充分,一般燃烧效率可达98%,而且燃烧时能脱硫90%。同时可以采用飞灰回燃等先进技术,使煤完全燃烧,减少污染物产生。
循环流化床锅炉是80年代才发展起来的新一代燃烧设备,如在燃烧过程中加入石灰石,还可以脱除二氧化硫,省去常规的烟气脱硫装置。近几年来,国外对流化床锅炉技术比较重视,设计和安装设备逐年增多。目前在发达国家,已建和在建的循环流化床锅炉已达216台,容量已达800吨/时。国内这一技术发展慢一点,现在已有4台35吨/时的示范装置投入使用。一些部门和地方计划引进400吨/时的锅炉,到21世纪,新型的流化床锅炉将逐步取代一般锅炉。
有机废气回收活性炭
英文名称:Activated Carbon For Solvent Recovery 中文名称:有机废气回收活性炭 外 观:灰黑色球形状,无味、无毒 特 点:采用优质木屑、椰壳等为原料,经粉碎、混合、成球、干燥、碳化、活化而制成。 独创性:采用非粘合成型活性炭专有技术,已获国家专利。改变传统用粘结剂成型的旧工艺。不含粘接剂成份,完全靠炭分子之间的亲和力和原料本身的特殊性质。科学配方制作而成。有效避免了孔结构堵塞,保证产品孔隙发达,功能强大。 先进性:继美国之后第二家能够批量生产有机废气回收活性炭的高新技术企业,达到国家水准。
适用性:①、气相吸附 ②、汽油回收 ③、有机废气回收 ④、杂质和有害气体的祛除。
活性碳纤维(ACF)
(一)、比表面积大,有效吸附量高。由于同样重量的纤维的表面积是颗粒的近百倍,所以需要填充的活性碳纤维的重量非常小,然而吸附效率却非常高,根据所处理废气的有机气体含量和其它物理特性的不同,吸附效率在85%至98%之间,多级吸附工艺可以达到99.99%,远远高于活性碳颗粒吸附法的吸附率88%,而且体积及总重量也都很小。
(二)、吸附﹑脱附行程短,速度快;脱附﹑再生耗能低。ACF对有机气体吸附量比颗粒状活性炭(GAC)大几倍至几十倍,对无机气体也有很好的吸附能力,并能保持较高的吸附脱附速度和较长的使用寿命。如用 水蒸气加热6-10分钟,即可完全脱附,耐热性能好,在惰性气体中耐高温1000℃以上,在空气中着火点达500℃以上。
(三)、形状可变,使用方便。由于活性碳纤维可以做成毡式,所以更换起来非常方便,不会对人体造成任何危害。
(四)、可根据需要生产出具有特殊性能的专用ACF;强度好,不会造成二次污染。
直接燃烧法
① 用途:FD963型活性碳吸附回收装置能对苯类、醇类、酮类、酯类、酚类、醚类、醛类、烷类、汽油类等有机废气吸附回收 ,因此化工、轻工、机械、橡胶、机电、船泊、汽车、石油等行业均可选用。
② 装置结构、特点:本装置主要有:吸附罐、截止阀、冷凝器、分离桶、曝气筒、风机电机等设备。
本装置有单罐和双罐两种,单罐适用于间断性生产,双罐适用于24小时连续生产。罐内设置单层活性炭或双层活性炭,双层活性炭适合大风量废气净化。
③工作原理:
吸附过程:废气经空气过滤器除去微小悬浮颗粒后,进入吸附罐,经过罐内活性炭 吸附后,除去有害成份,符合排放标准的净化气体,经风机排到室外。
脱附再生过程:活性炭使用一段时间吸附了一定量的溶剂后,(使用时间长短,根据排出气体中的含量和生产时间长短而定)可脱附再生。再生时用蒸气自塔底部喷入,把活性炭中吸附的溶剂蒸出,蒸出的有机溶剂再经过冷凝器冷凝成液体,液体进入分离筒,分离回收有机溶剂,残液进曝气筒,经过曝气后排出。
④ 技术参数及外形尺寸:根据不同规格型号另外提供。
有机废气治理
有机废气治理,是指用多种技术措施,通过不同途径减少石油损耗、减少有机溶剂用量或排气净化以消除有机废气污染。有机废气污染源分布广泛。为防止污染,除减少石油损耗、减少有机溶剂用量以减少有机废气的产生和排放外,排气净化是目前切实可行的治理途径。
废气回收常用方法
吸收法
一般采用物理吸收,即将废气引入吸收液进净化,待吸收液饱和后经加热、解析、冷凝回收;本法适用于大气量、低温度、低浓度的废气,但需配备加热解析回收装置,设备体积大、投资较高。 一般采用活性炭吸附法 : 通过活性炭吸附废气,当吸附饱和后,活性炭脱附再生,将废气吹脱后催化燃烧,转化为无害物质,再生后的活性炭继续使用。当活性炭再生到一定次数后,吸附容量明显下降,则需要再生或更新活性炭。活性炭是目前处理有机废气使用最多的方法,对苯类废气具有良好的吸附性能,但对烃类废气吸附性较差。主要缺点是运行成本较高,不适合于湿度大的环境,但就目前市场应用来说,采用活性炭吸附最为常用。活性炭采用最多为:活性炭颗粒及活性炭纤维,采用活性炭颗粒价格比较便宜,但效果差些,相比来说采用活性炭纤维价格相对高些,效果好些。
为了选择一种经济上合理、符合生产实际、达到排放标准的方案,必须综合考虑各方面因素。
(1)污染物的性质
根据污染物的不同物理和化学性质,采用效率高且经济的控制技术。例如利用有机污染物易氧化、燃烧的特点,可采用催化燃烧或直接燃烧的方法;而卤代烃的燃烧处理,则需考虑燃烧后氢卤酸的吸收净化措施。利用有机污染物易溶于有机溶剂的特点,以及与其他组分在溶解度上的差异,可采用物理或化学吸收的方法来达到净化或提纯的目的。利用有机污染物能被某些吸附剂吸附的原理,可采用吸附方法来净化有机废气。
(2}污染物的浓度
含有机化合物的废气,往往由于浓度不同而采用不同的净化方法。如污染物浓度高时,可采用火炬直接燃烧(不能回收热值),或引人锅炉或工业炉直接燃烧(可回收能量)。而浓度低时,则需要补充一部分燃料,采用热力燃烧或催化燃烧。污染物浓度较高时,也不宜直接采用吸附法,因为吸附剂的容量往往很有限。
(3)生产的具体情况及净化要求
结合生产的具体情况来考虑净化方法,有时可以简化净化工艺。例如,锦纶生产中,用粗环己酮、环己烷作吸收剂,回收氧化工序排出的尾气中的环己烷,由于粗环己酮、环己烷本身就是生产的中间产品,因而不必再生吸收液,令其返回生产流程即可。用氯乙烯生产过程中的三氯乙烯作吸收剂,吸收含氧乙烯的尾气,也具有同样的优点。另外,不同的净化要求,往往有不同的适宜的净化方案。
(4)经济性 所选择的方案应当尽量减少设备投资和运行费用,尽可能回收有价值的物质或热量,从而获得经济效率。 选择有机废气治理技术应始终坚持实用性和经济性的原则。如果运行可靠性不好,使用中操作不方便,导致设备经常停用或损坏,再好的技术也不行;又如运行成本很高,再高的净化效率也无意义。 总之,各种净化方法都有各自的优缺点,要针对具体情况,因地制宜地选择合适的净化方法。几种常用净化方法的优缺点和适用范围见下表。
含挥发性有机物废气净化技术-燃烧法
燃烧法只适用于净化那些可燃有害组分浓度较高的废气,或者是用于净化有害组分燃烧时热值较高的废气。由于有机气态污染物燃烧氧化的最终产物是CO2和H2O,因而使用这种方法不能回收到有用的物质,但由于燃烧时放出大量的热,使排气的温度很高,所以可以回收热量。目前,在实际中使用的燃烧净化方法有直接燃烧、热力燃烧和催化燃烧。直接燃烧法虽然运行费用较低,但由于燃烧温度高,容易在燃烧过程中发生爆炸,并且浪费热能产生二次污染,因此目前较少采用;热力燃烧法通过热交换器回收了热能,降低了燃烧温度,但当VOCs浓度较低时,需加人辅助燃料,以维持正常的燃烧温度,从而增大了运行费用;催化燃烧法由于燃烧温度显著降低,从而降低了燃烧费用,但由于催化剂容易中毒,因此对进气成分要求极为严格,不得含有重金属、尘粒等易引起催化剂中毒的物质,同时催化剂成本高,使得该方法处理费用较高。
(1)含烃类废气的直接燃烧
烃类物质大都不易溶于水,但在高温下易氧化燃烧,完全氧化时生成CO2和H2O。含烃类废气主要来源于炼油厂和石油化工厂。以前是将排放的可燃气体汇集到火炬烟囱燃烧处理,因而又称火炬燃烧。火炬燃烧虽然是炼油和石油化工生产中的一个安全措施,但是也造成了能源的巨大浪费。近年来,国内外大力开展火炬气的综合利用工作,较大型的石油化工企业先后建设了多套火炬综合利用工程。
在喷漆或烘漆作业中,常有大量的溶剂,如苯、甲苯、二甲苯等挥发出来,污染环境,损害工人身体健康。这些蒸气浓度较高时,可以采用直接燃烧法处理。上图是直接燃烧法净化烘漆废气的流程。燃烧炉设在大型烘箱内,含有机溶剂的蒸气被风机从烘箱顶部抽出后,送入燃烧炉在800℃下燃烧。燃烧气体与烘箱内气体通过热交换器换热后排空。该法净化效率可达99.8%。
(2)有机废气的催化燃烧
催化燃烧实际上为完全的催化氧化,即在催化剂作用下,使废气中的有害可燃组分完全氧化为CO2和H2O。由于绝大部分有机物均具有可燃烧性,因此催化燃烧法已成为净化含碳氢化合物废气的有效手段之一。
含挥发性有机物废气净化技术-吸附法
吸附法广泛应用于治理含挥发性有机物废气,不仅可以较彻底地净化废气,而且在不使用深冷、高压等手段下,可以有效地回收有价值的有机物组分。由于吸附剂吸附容量的限制,吸附法适于处理中低浓度废气,而不适用于浓度高的废气。
(1)吸附剂
可作为净化含VOCs废气的吸附剂有活性炭、活性碳纤维,硅胶、分子筛等,其中活性炭应用最广泛,效果也。其原因在于其他吸附剂(如硅胶、金属氧化物等),具有极性,在水蒸气共存条件下,水分子和吸附剂极性分子进行结合,从而降低了吸附剂吸附性能,而活性炭分子不易与极性分子相结合,从而提高了吸附VOCs能力。但是,也有部分VOCs被活性炭吸附后难以再从活性炭中除去,对于此类Vocs,不宜采用活性炭作为吸附剂,而应选用其他吸附剂。适宜和不适宜采用活性炭吸附的有机物见下表。
(2)吸附工艺
在用活性炭吸附法净化含有机化合物废气时,其流程通常包括:①预处理部分,预先除去进气中的固体颗粒物及液滴,并降低进气温度(如有必要);②吸附部分,通常采用2~3个固定床吸附器并联或串联;③吸附剂再生部分,最常用的是水蒸气脱附法使活性炭再生;④溶剂回收部分,不溶于水的溶剂可与水分层,易于回收。水溶性溶剂需采用精馏法回收;对处理量小的水溶性溶剂也可与水一起掺人煤炭中送锅炉烧掉。