古平 張斌 劉媛媛
摘 要 化工廢氣是指在化工生產(chǎn)中由化工廠排出的混合氣體,大都含有有毒有害成分,處理不當(dāng)會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境和影響人體健康。明確化學(xué)反應(yīng)原理,對(duì)正確選擇廢氣處理工藝,提高處理效率,節(jié)能降耗具有重要意義。
關(guān)鍵詞 化工廢氣 反應(yīng)原理 廢氣處理
中圖分類號(hào):G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
不同化工生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生的化工廢氣成分差別很大。如氯堿工業(yè)產(chǎn)生的廢氣中主要含有固體顆粒物、氯氣、氯化氫、氯乙烯、二氯乙烷、非甲烷總烴、乙炔、二噁英類、汞及其化合物等;石油煉制工業(yè)廢氣含有二氧化硫,氮的氧化物,一氧化碳及二氧化碳、硫化氫、氨、硫醇、硫醚、酚、總烴等。由此三例可以看出,化工廢氣含有的污染種類很多,理化性質(zhì)復(fù)雜,毒性也不盡相同,處理不當(dāng)會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境和影響人體健康。
工業(yè)廢氣的處理方法有多種,選擇哪些方法以及如何安排處理的步驟,必須依據(jù)廢氣組成成分的性質(zhì),遵照化學(xué)反應(yīng)原理綜合考慮。下面以氯堿工業(yè)和石油煉制工業(yè)為例,分析討論化學(xué)反應(yīng)原理在化工廢氣處理中的應(yīng)用。
1根據(jù)性質(zhì)分類別
廢氣中的物質(zhì)分為固體顆粒物和氣體混合物兩大類。
1.1固體顆粒物
固體顆粒物可以選擇干法過(guò)濾或濕法沉降等方法。濕法沉降時(shí),其中不溶解固體顆粒物通過(guò)在處理室中水洗廢氣的方法沉降去除;可溶解固體顆粒物通過(guò)在處理室中水洗溶解,從氣相轉(zhuǎn)移到液相,進(jìn)入企業(yè)的污水處理工段。
1.2氣體混合物
氣體混合物常選用液體吸收法、吸附法和熱破壞法/熱(催化)氧化法等進(jìn)行處理。利用在處理室中用水吸收廢氣的方法,只能部分從氣相轉(zhuǎn)移到液相,很難達(dá)標(biāo)排放。氣體混合物中可能含有酸性氣體、堿性氣體或其他性質(zhì)的氣體,需要根據(jù)其性質(zhì),按照化學(xué)反應(yīng)原理有針對(duì)性合理選擇吸收液,才能將廢氣處理完全。
根據(jù)酸堿中和反應(yīng)原理,對(duì)酸性氣體使用堿性吸收液、堿性氣體使用酸性吸收液;根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理,氧化性氣體采用還原性吸收液,還原性氣體采用氧化性吸收液;根據(jù)有機(jī)物熱穩(wěn)定性差、容易燃燒的特性,對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)采用“熱破壞法/熱(催化)氧化法+活性炭吸附法”,就能取得滿意的效果。
2化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用實(shí)例
2.1氯堿工業(yè)廢氣的處理
該廢氣中含有氯氣、氯化氫、氯乙烯、二氯乙烷、非甲烷總烴、乙炔、二噁英類等氣態(tài)成分,其中的氯乙烯、二氯乙烷、非甲烷總烴、乙炔、二噁英類等還原性有機(jī)物,很難直接被以水為溶劑的溶液吸收。
2.1.1處理工藝
選用熱破壞法/熱(催化)氧化法,將氯氣、氯乙烯、二氯乙烷、乙炔、非甲烷總烴、二噁英類等在轉(zhuǎn)化爐中轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和氯化氫等無(wú)機(jī)物。
選用氫氧化鈉或氨水等堿性吸收液對(duì)第一步轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的混合氣體進(jìn)行堿洗吸收,徹底除去二氧化碳、氯化氫等酸性氣體;對(duì)第一步未完成轉(zhuǎn)換的少量二噁英類通過(guò)活性炭吸附后完全可以達(dá)到GB 15581-2016排放標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)于高濃度二噁英類工業(yè)廢氣,可以加裝熔鹽燃燒法設(shè)備,專門針對(duì)二噁英類進(jìn)行處理,該方法是把氫氧化鈉、碳酸鈉和硫酸鈉的熔鹽與二噁英類有機(jī)物一起在1000℃下進(jìn)行反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氯化鈉、碳酸鈉、氫等無(wú)害無(wú)機(jī)物。
2.1.2化學(xué)反應(yīng)原理
氯堿工業(yè)廢氣處理中涉及的化學(xué)反應(yīng)簡(jiǎn)式如下:
[O]
2.2石油煉制工業(yè)廢氣的處理
該廢氣中含有二氧化硫,氮的氧化物,一氧化碳及二氧化碳、硫化氫、氨、硫醇、硫醚、酚、總烴等氣態(tài)成分,其中的二氧化硫,氮的氧化物,一氧化碳及二氧化碳、硫化氫、硫醇、硫醚、酚、總烴等難以被以水為溶劑的溶液完全吸收。
2.2.1處理工藝
選用熱破壞法/熱(催化)氧化法,將一氧化碳、硫化氫、氨、硫醇、硫醚、酚、總烴等轉(zhuǎn)化為二氧化硫、二氧化碳、氮的氧化物和水等無(wú)機(jī)物。
選用NaOH或NH3等堿性吸收液進(jìn)行堿洗,徹底除去二氧化碳、二氧化硫、氮的氧化物等后,完全可以達(dá)到GB 31571-2015排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.2.2化學(xué)反應(yīng)原理
石油煉制工業(yè)廢氣的處理中涉及的化學(xué)反應(yīng)簡(jiǎn)式如下:
3二種工業(yè)廢氣處理方法的比較
將二種工業(yè)廢氣的化學(xué)成分與處理方法列出,可以看出:
(1)盡管不同化工企業(yè)產(chǎn)生的廢氣成分和比例不盡相同,但處理廢氣的化學(xué)反應(yīng)原理和方法是相同的,第一步,都是利用有機(jī)物的還原性,采取熱破壞/熱(催化)氧化法轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物;第二步,利用第一步生成的無(wú)機(jī)氧化物具有酸性,采用堿吸收后被除盡。
(2)一般化工企業(yè)選擇 “熱破壞/熱(催化)氧化法+堿吸收法”的二步組合對(duì)廢氣進(jìn)行處理,即可收到良好效果,只有少數(shù)個(gè)別企業(yè)可能需要有針對(duì)性添加其他處理步驟。
4結(jié)語(yǔ)
將廢氣直接通入水中來(lái)吸收廢氣中的有害物質(zhì),效果會(huì)不理想。對(duì)廢氣中各種成份、含量及理化性質(zhì)加以分析,按物質(zhì)的性質(zhì),遵照化學(xué)反應(yīng)的原理,合理選擇吸收液和處理方法,就可以高效徹底的除去廢氣中的有毒有害成份,從而解決化工廢氣處理不完全和污染環(huán)境的問(wèn)題。
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