化工废气治理技术优化方案

（一）颗粒污染物的除尘技术

煤尘、烟尘、飘尘等颗粒污染物主要来自于燃料燃烧及固体物料在粉碎、筛分或输送等机械加工过程。从化工废气中除去或收集这些颗粒的方法称为除尘，所用设备称为除尘器。常用除尘装置及主要用途见表8-6。

表8-6　常用除尘装置及主要用途

续表

工业生产中选择一个合适的除尘装置，不仅要考虑所处理气体和颗粒物的特性，还要考虑除尘装置的性能，即处理气体量、压力损失、除尘效率、一次投资费用、运行管理费用等，要进行技术、经济的全面考虑。理想的除尘器在技术上不仅要满足工艺生产的许可，符合环境保护的指标，同时在经济上要合理核算。

（二）气态污染物的处理技术

1.气态污染物治理原理

化工生产排放大气中的气态污染物种类繁多，要按照不同物质的物理性质和化学性质，采用不同的技术进行治理防治。常用的防治方法有吸收法、吸附法、催化转化法、燃烧法、冷凝法、生物法、膜分离法等。

（1）吸收法

吸收是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度不同或与吸收剂发生选择性化学反应，将废气中的有害组分分离出来的过程。在吸收过程中，根据吸收质与吸收剂是否发生化学反应而将其分为物理吸收和化学吸收。在处理有害组分浓度低、气量较大的废气时，采用化学吸收法的效果较好。

吸收法处理废气具有设备简单、捕集效率高、一次性投资低等优点，被广泛应用于气态污染物的防治中。常用吸收设备有填料塔、喷淋塔、泡沫塔、文丘里洗涤器、板式塔等。由于在吸收过程中，有害组分被吸收到吸收剂中，因此要对吸收液进行处理，否则会引起二次污染。

（2）吸附法

吸附法是使气态污染物通过多孔性固体吸附剂，使废气中的一种或多种有害物质吸附在吸附剂表面，将废气中的有害成分分离出来的过程。常用的吸附剂有活性炭、分子筛、氧化铝、硅胶、离子交换树脂等。当吸附过程进行到一定程度时，吸附剂的吸附能力下降，达不到净化目的，要对吸附剂进行再生（脱附）。因此，吸附法治理气态污染物应包括吸附—再生的全过程。

吸附净化法的净化效率高，可回收有用组分，设备简单，操作方便，易实现自动控制，适用于低浓度气体的净化，常用作深度净化或联合应用几种净化方法的最终控制手段。由于吸附剂的再生使得吸附流程变得复杂化，操作费用也大大增加。尽管如此，吸附净化法还是以其高效的净化优势广泛应用于化工、冶金、石油、食品、轻工等工业部门的净化过程。

（3）催化转化法

催化转化法是利用催化剂的作用，使气态污染物中的有害组分转化为无害物质或易于去除的物质而达到净化的目的。这种方法可直接将有害物质转变为无害物质，无须将污染物与主流气体分离，避免了二次污染，简化了操作过程。催化转化法的净化效率高，反应热效应不大，简化了反应器的结构，但所用催化剂价格较高，操作要求高，难以回收有用物质。

（4）燃烧法

燃烧法是将气态污染物中的可燃性有害组分通过氧化燃烧或高温分解转化为无害物质而达到净化的目的。主要用于一氧化碳、碳氢化合物、恶臭、沥青烟、黑烟等有害物质的净化。常用的燃烧法有以下三种。

直接燃烧是把废气中的可燃性组分在空气或氧气中当作燃料直接燃烧的方法。因此它是有火焰的燃烧，温度高达1100℃以上。只适用于净化可燃组分浓度高或有害组分燃烧时热值较高的废气。

热力燃烧是把废气利用辅助燃料燃烧放出的热量加热到要求温度，使可燃性有害物质进行高温分解而变为无害物质的方法。因此它也是有火焰的燃烧，但温度较低（760～820℃），一般用于可燃有机物含量较低的废气或燃烧热值低的废气治理。

催化燃烧是在催化剂作用下，使有害组分在200℃～400℃下氧化分解成二氧化碳和水的方法，同时放出燃烧热，因此是无火焰燃烧。

燃烧法工艺简单，操作方便，净化程度高，可回收燃烧后的热量，常放在所有工艺流程之后，又称后烧法，所用设备称为后烧器。

（5）冷凝法

冷凝法是利用降低温度或提高系统压力使处于蒸汽状态的气态污染物冷凝成液体并从废气中分离的过程。这种方法设备简单，操作方便，适合于处理高浓度的有机废气，常作为吸附、燃烧等净化方式的前处理。(www.xing528.com)

2.主要气态污染物治理

大气中的污染物主要是指SO2和氮氧化物NOx。

（1）大气中含SO2的治理

SO2是数量大、影响面较大的污染物。燃烧及工业生产排放的SO2浓度较低，治理方案还不太完善。目前，在工业生产中废气脱硫方法主要为湿法和干法两种。

湿法脱硫是用液体为吸收剂洗涤燃烧产生的烟气，吸收其中所含的SO2。常用的方法有氨法、钠碱法、钙碱法等。

氨法是用氨水作为吸收剂，吸收废气中的SO2，生成亚硫酸铵、亚硫酸氢铵吸收液。氨法工艺成熟，流程、设备简单，操作方便，副产物SO2可制得液态SO2或H2SO4。该法适用于处理生产硫酸尾气中的脱硫过程。但由于氨易挥发，吸收剂消耗量大，只适用于有廉价氨源的地方，因此使用较少。

钠碱法是用氢氧化钠、碳酸钠的水溶液作为吸收剂，生成的亚硫酸钠（Na2 SO3）继续吸收SO2而形成Na HSO3，得到的吸收液为Na2 SO3和Na HSO3的混合物。用不同的方法处理吸收液可得到不同的副产物。钠碱法工艺简单，吸收剂不易挥发，吸收能力大，吸收效率高，净化度高，吸收系统无结垢、堵塞等现象。

钙碱法是用石灰石、生石灰和消石灰制成的乳浊液作吸收剂来吸收烟气中的SO2，得到的亚硫酸钙经空气氧化得到副产品石膏。该法吸收剂价廉易得，吸收效率高，是目前国内广泛采用的方法之一。其缺点是系统容易结垢、堵塞，石灰物质循环量大，设备体积庞大，操作费用高。

除以上方法外，还有双碱法、金属氧化物吸收法等。

干法是用吸附剂或催化剂将烟气中的SO2转化为SO3的方法。常用的方法有活性炭吸附法和催化氧化法。

活性炭吸附法是在有氧气和水蒸气存在的条件下，用活性炭吸附SO2。由于活性炭表面具有催化作用，使吸附在表面的SO2被烟气中的O2氧化成SO3，而SO3再和水蒸气生成H2SO4，生成的H2SO4用水洗涤下来，也可用加热的方法使其分解生成高浓度的SO3，SO3可以制酸。被吸附在活性炭表面的H2 SO4，降低了活性炭的吸附能力，需要脱附使活性炭再生，以回收H2SO4。该法适用于大气量烟气的脱硫处理，但得到的H2SO4浓度很低，需浓缩才能用。但吸附剂要不断再生，操作麻烦，限制了该法的使用。

催化氧化法是适合高浓度的SO2，可以用以SiO2为载体的V2 O5作为催化剂，将SO2转化为SO3，从而制得H2SO4。干式催化氧化法可用来处理H2 SO4尾气及有色金属冶炼尾气，技术成熟，但在处理电厂锅炉尾气及炼油尾气中还存在一些问题。

（2）大气中含NOx的治理

NOx主要是指：NO和NO2，对含NOx的废气的治理通常采用湿法和干法。

湿法是采用吸收的原理进行废气中脱氮氧化物。常用的方法有氨法、碱法、稀硝酸法等。

氨法是用氨水作为吸收剂或向废气中通入气态氨，使氮氧化物转变为硝酸铵和亚硝酸铵。此法脱氮效率高，但生成的物质使废气呈白雾，造成二次污染，若与碱法配合使用，效果更好。

碱法是用烧碱、纯碱、水溶液作为吸收剂，生成NaNO3和NaNO2。NOx的脱除率可达80%～90%，但此法只能应用于HNO3的生产尾气处理中，应用范围有限。

稀硝酸法是用30%的稀HNO3吸收氮氧化物。将吸收液在30℃下用空气吹脱，吹出的氮氧化物返回至HNO3生产系统中，剩下的吸收液经冷却后再作为吸收剂再循环使用，此法在HNO3生产中被广泛使用。

干法常用方法有吸附法和催化还原法。吸附法常用的吸附剂有活性炭、硅胶、分子筛等。通过吸附剂将NO转化为NO2，再加上吸附而脱除活性炭时对低浓度的NOx具有较高的吸附能力，脱附后可以回收NOx。但不适用高温废气，因此此法受到了限制。

硅胶和分子筛吸附NOx的效果较好，吸附后的NOx可用水蒸气脱附，达到净化的目的。此法适用于净化硝酸尾气。

催化还原法是在催化剂的作用下，用还原剂将废气中NO还原为无公害的N2和H2 O。此法适用于HNO3尾气与燃烧烟气的治理，可处理大量的废气，技术成熟，净化效率高。但由于催化剂的存在，对废气中其他杂质含量要求很高。因此需对废气进行预处理，增加了运转费用，催化剂价格也比较昂贵。

【案例8-2】 水泥生产中排放的烟气含尘浓度高，温度、湿度变化大，治理难度相应较困难，若采用湿法水膜除尘技术来治理窑尾烟气比用一般沉降室来治理，效果将好得多。图8-2是湿法水膜除尘技术的工艺流程示意图。含尘气体从排风管到达水膜除尘器内部，通过烟囱的扩径使烟气中的颗粒物流速降低，较大颗粒物沿烟囱壁沉降下来。进入到水膜除尘器中的烟气被环行均匀分布在除尘腔内喷水嘴喷出的半雾化的水膜所覆盖，使烟气进一步降低流速，烟气中颗粒物黏附在水珠表面而沉降下来。除尘器排出的含尘污水流入净水器，分离后的浓浆从排污管流入双轴搅拌器与水泥生料混合进入成球机内成球，然后进入机立窑中进行煅烧生成水泥熟料。净水器浓浆上部的污水流入沉淀池沉淀，泥浆流入搅拌器。净水器和沉淀池分离净化的清水流入储水箱，通过水泵打入水膜除尘器的喷水嘴循环使用。在整个除尘过程中，不向外界排放污水，从而解决了废水的二次污染问题。

图8-2　水膜除尘工艺流程图