工業(yè)防毒技術(shù)(1)

1、中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系 2006 安全工程系工業(yè)防毒技術(shù)郭海林郭海林 主講主講安全工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課程安全工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課程 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 2 -第九章有毒氣體的凈化回收第九章有毒氣體的凈化回收 本章的主要內(nèi)容為：本章的主要內(nèi)容為： 第一節(jié)有毒氣體的燃燒凈化第一節(jié)有毒氣體的燃燒凈化 第二節(jié)有毒氣體的冷凝凈化回收第二節(jié)有毒氣體的冷凝凈化回收 第三節(jié)有毒氣體的吸收凈化第三節(jié)有毒氣體的吸收凈化 第四節(jié)有毒氣體的吸附凈化第四節(jié)有毒氣體的吸附凈化 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 3 -第一節(jié)有毒氣體的燃燒凈化第一節(jié)有毒氣體的

2、燃燒凈化用燃燒方法來銷毀有毒氣體、蒸氣或煙塵，使之變成無毒物質(zhì)，叫用燃燒方法來銷毀有毒氣體、蒸氣或煙塵，使之變成無毒物質(zhì)，叫估燃燒凈化。燃燒凈化僅能銷毀那些可燃的或在高溫下能分解的有毒氣估燃燒凈化。燃燒凈化僅能銷毀那些可燃的或在高溫下能分解的有毒氣體與煙塵。其化學(xué)作用主要是燃燒氧化、個別情況下是熱分解。體與煙塵。其化學(xué)作用主要是燃燒氧化、個別情況下是熱分解。 燃燒凈化，可以廣泛地應(yīng)用于有機(jī)溶劑蒸氣及碳?xì)浠衔锏膬艋幦紵齼艋?，可以廣泛地應(yīng)用于有機(jī)溶劑蒸氣及碳?xì)浠衔锏膬艋幚怼＿@些有毒物質(zhì)在燃燒氧化過程中被氧化成二氧化碳和水蒸氣。燃燒理。這些有毒物質(zhì)在燃燒氧化過程中被氧化成二氧化碳和水蒸氣。燃

3、燒凈化也可以用于消除煙和臭味。凈化也可以用于消除煙和臭味。 本節(jié)的主要內(nèi)容為：本節(jié)的主要內(nèi)容為： 1.1直接燃燒法直接燃燒法 1.2熱力燃燒法熱力燃燒法 1.3催化燃燒法催化燃燒法 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 4 -1.1直接燃燒法直接燃燒法 直接燃燒法就是把可燃的有毒廢氣當(dāng)作燃料氣來燒掉的方法，只適用直接燃燒法就是把可燃的有毒廢氣當(dāng)作燃料氣來燒掉的方法，只適用于可燃組分濃度高、能夠點(diǎn)燃的有毒氣體。于可燃組分濃度高、能夠點(diǎn)燃的有毒氣體。直接燃燒法的條件，就是有害廢氣是可燃的，即有害廢氣的濃度在燃燒極直接燃燒法的條件，就是有害廢氣是可燃的，即有害廢氣的濃度在燃燒極

4、限濃度范圍之內(nèi)。一個設(shè)計(jì)得好的燃燒器可以使熱值僅限濃度范圍之內(nèi)。一個設(shè)計(jì)得好的燃燒器可以使熱值僅800大卡大卡/米米3的氣體維持的氣體維持燃著不熄，而不需要輔助燃料；某些情況下預(yù)熱至燃著不熄，而不需要輔助燃料；某些情況下預(yù)熱至320370熱值更低的氣體熱值更低的氣體也可燃著；高爐氣就是低熱值而能維持燃燒的典型例子。也可燃著；高爐氣就是低熱值而能維持燃燒的典型例子。H2S與空氣混合，有與空氣混合，有足夠熱值維持燃燒，通過燃燒可以回收硫磺，消除其高毒惡臭，但生成足夠熱值維持燃燒，通過燃燒可以回收硫磺，消除其高毒惡臭，但生成S02，需，需進(jìn)一步處理。劇毒的進(jìn)一步處理。劇毒的HCN，也可在空氣中燃燒，

5、然后排入大氣。如果濃度高于，也可在空氣中燃燒，然后排入大氣。如果濃度高于燃燒上限，則可以混以空氣再燒。許多情況是廢氣所含的可燃組分在燃燒下限燃燒上限，則可以混以空氣再燒。許多情況是廢氣所含的可燃組分在燃燒下限以下，這就需要加入一定數(shù)量的天然氣或其他輔助燃料，以維護(hù)燃燒。以下，這就需要加入一定數(shù)量的天然氣或其他輔助燃料，以維護(hù)燃燒。直接火焰燃燒系統(tǒng)中，廢氣中的有機(jī)物或溶劑蒸氣只作為燃料，并在燃燒直接火焰燃燒系統(tǒng)中，廢氣中的有機(jī)物或溶劑蒸氣只作為燃料，并在燃燒中提供主要熱量。否則，應(yīng)當(dāng)另選熱力燃燒或催化燃燒的方法。中提供主要熱量。否則，應(yīng)當(dāng)另選熱力燃燒或催化燃燒的方法。 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安

6、全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 5 -1.1直接燃燒法（續(xù)）直接燃燒法（續(xù)）直接燃燒的設(shè)備，可以使用一般的爐、窯，把可燃廢氣當(dāng)燃料使用。也可直接燃燒的設(shè)備，可以使用一般的爐、窯，把可燃廢氣當(dāng)燃料使用。也可用燃燒器。敞開式的，特別是垂直位置的直接燃燒器稱做用燃燒器。敞開式的，特別是垂直位置的直接燃燒器稱做“火炬火炬”。火炬很少。火炬很少用于溶劑蒸氣，而只用于很少灰分的廢燃料氣。用于溶劑蒸氣，而只用于很少灰分的廢燃料氣。直接燃燒的設(shè)備，可以使用一般的爐、窯，把可燃廢氣當(dāng)燃料使用。也可直接燃燒的設(shè)備，可以使用一般的爐、窯，把可燃廢氣當(dāng)燃料使用。也可用燃燒器。敞開式的，特別是垂直位置的直接燃燒器稱做

7、用燃燒器。敞開式的，特別是垂直位置的直接燃燒器稱做“火炬火炬”。火炬很少?；鹁婧苌儆糜谌軇┱魵?，而只用于很少灰分的廢燃料氣。火炬易受天氣影響，特別是大用于溶劑蒸氣，而只用于很少灰分的廢燃料氣。火炬易受天氣影響，特別是大風(fēng)時可使某些未燒掉的燃料氣擴(kuò)散?；鹁嫒紵馕吨装桌速M(fèi)燃料。風(fēng)時可使某些未燒掉的燃料氣擴(kuò)散。火炬燃燒意味著白白浪費(fèi)燃料。碳?xì)浠衔餁怏w直接燃燒時，往往產(chǎn)生黑煙。碳?xì)浠衔镏刑細(xì)浠衔餁怏w直接燃燒時，往往產(chǎn)生黑煙。碳?xì)浠衔镏蠬 HC C重量比愈重量比愈低，愈容易產(chǎn)煙，低，愈容易產(chǎn)煙，H HC0.33C0.33的，易燃燒無煙。的，易燃燒無煙。H HC C低而火炬燃燒產(chǎn)煙時，可低而火

8、炬燃燒產(chǎn)煙時，可以射入水蒸氣于燃點(diǎn)溫度，而以射入水蒸氣于燃點(diǎn)溫度，而H/CH/C愈低需水蒸氣愈多。愈低需水蒸氣愈多。直接燃燒不能應(yīng)用于可燃組分濃度低的有害氣體。直接燃燒不能應(yīng)用于可燃組分濃度低的有害氣體。工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 6 -1.2熱力燃燒法熱力燃燒法 熱力燃燒用于可燃有機(jī)質(zhì)含量較低的廢氣的凈化處理。這類廢氣往熱力燃燒用于可燃有機(jī)質(zhì)含量較低的廢氣的凈化處理。這類廢氣往往只含幾百往只含幾百ppm的有機(jī)物質(zhì)，廢氣本身不可燃。熱力燃燒中，要凈化的廢的有機(jī)物質(zhì)，廢氣本身不可燃。熱力燃燒中，要凈化的廢氣不是作為燃燒用的燃料，而是在含氧量足夠時作為助燃?xì)怏w，不含

9、氧時氣不是作為燃燒用的燃料，而是在含氧量足夠時作為助燃?xì)怏w，不含氧時只是燃燒對象而已。只是燃燒對象而已。 燃燒，通常是指有光和熱伴生的劇烈的化學(xué)反應(yīng)過程，或者說是伴燃燒，通常是指有光和熱伴生的劇烈的化學(xué)反應(yīng)過程，或者說是伴有火或火焰的劇烈的氧化還原過程。但是，廢氣用熱力燃燒法來凈化時有火或火焰的劇烈的氧化還原過程。但是，廢氣用熱力燃燒法來凈化時并無火焰。這里是借用燃燒這個名詞。并無火焰。這里是借用燃燒這個名詞。熱力燃燒，熱力燃燒，是指依靠熱力，即用提高溫度的方法，把廢氣中可燃的是指依靠熱力，即用提高溫度的方法，把廢氣中可燃的有害組分氧化銷毀掉。提高溫度用輔助燃料，輔助燃料燃燒時會有火焰。有害組

10、分氧化銷毀掉。提高溫度用輔助燃料，輔助燃料燃燒時會有火焰。但這不是熱力燃燒本身，而只是供熱過程。供熱并非一定要有火焰。但這不是熱力燃燒本身，而只是供熱過程。供熱并非一定要有火焰。工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 7 -1.2熱力燃燒法（續(xù)熱力燃燒法（續(xù)1）熱力燃燒的條件是廢氣分子與氧氣在反應(yīng)溫度下充分接觸一定的熱力燃燒的條件是廢氣分子與氧氣在反應(yīng)溫度下充分接觸一定的時間。這就是在供氧充分的情況下，熱力燃燒的反應(yīng)溫度，熱力燃燒時間。這就是在供氧充分的情況下，熱力燃燒的反應(yīng)溫度，熱力燃燒的反應(yīng)溫度、駐留時間、湍流混合的三個要素，也就是國外所稱溫度的反應(yīng)溫度、駐留時間、湍流

11、混合的三個要素，也就是國外所稱溫度(Temperature)、時間、時間(Time)、湍流、湍流(Turbulence)的的“三三T條件條件”?！叭齌條件條件”具體指出了熱力燃燒的必要條件。具體指出了熱力燃燒的必要條件。 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 8 -1.2熱力燃燒法（續(xù)熱力燃燒法（續(xù)2）反應(yīng)溫度與駐留時間的反應(yīng)溫度與駐留時間的互換性，即溫度高允許駐留互換性，即溫度高允許駐留時間短，在實(shí)際應(yīng)用中有一時間短，在實(shí)際應(yīng)用中有一定的限度。因?yàn)檠趸俣葘Χǖ南薅?。因?yàn)檠趸俣葘囟扔惺謴?qiáng)烈的相關(guān)性。溫度有十分強(qiáng)烈的相關(guān)性。右圖中表示了在通過燃燒室右圖中表示了在通

12、過燃燒室時溫度和駐留時間對氧化速時溫度和駐留時間對氧化速率的一般作用。圖中顯示在率的一般作用。圖中顯示在一個很窄的溫度范圍內(nèi)，氧一個很窄的溫度范圍內(nèi)，氧化速率幾乎是從零開始急劇化速率幾乎是從零開始急劇增加的，只是在這個窄的溫增加的，只是在這個窄的溫度范圍內(nèi)，駐留時間才是對度范圍內(nèi)，駐留時間才是對溫度溫度“敏感敏感”的。的。 溫度和時間對可燃組分氧化速率的影響溫度和時間對可燃組分氧化速率的影響 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 9 - 廢氣在燃燒爐中的總駐留時間并不相當(dāng)于廢氣升溫至銷毀溫度的駐廢氣在燃燒爐中的總駐留時間并不相當(dāng)于廢氣升溫至銷毀溫度的駐留時間，其中有很大一

13、部分駐留時間用于冷廢氣的升溫。這就是用于冷的留時間，其中有很大一部分駐留時間用于冷廢氣的升溫。這就是用于冷的旁通廢氣與高溫燃?xì)獾木鶆蚧旌?，這種均勻混合使冷廢氣均勻升溫。燃燒旁通廢氣與高溫燃?xì)獾木鶆蚧旌?，這種均勻混合使冷廢氣均勻升溫。燃燒爐的總駐留時間可按下式估算：爐的總駐留時間可按下式估算： 燃燒爐總駐留時間，秒；燃燒爐總駐留時間，秒；V燃燒室體積，米燃燒室體積，米3 ；Q標(biāo)標(biāo)廢氣與高溫燃?xì)庠跇?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的體積流量，米廢氣與高溫燃?xì)庠跇?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的體積流量，米3 /時；時；T燃燒室反應(yīng)溫度，燃燒室反應(yīng)溫度，。 1.2熱力燃燒法（續(xù)熱力燃燒法（續(xù)3）工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程

14、系- 10 -1.2熱力燃燒法（續(xù)熱力燃燒法（續(xù)4） 廢氣凈化范圍廢氣凈化范圍燃燒爐駐留時間燃燒爐駐留時間( (秒秒) )反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度()()碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?HC(HC銷毀銷毀9090以上以上) )碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?CO(HC+C0+CO(HC+C0銷毀銷毀9090以上以上) )臭味臭味 銷毀銷毀50509090 銷毀銷毀90909999 銷毀銷毀9999以上以上煙和縷煙煙和縷煙 白煙白煙( (霧滴霧滴)()(縷煙消除縷煙消除) ) (HC+CO (HC+CO銷毀銷毀9090以上以上) ) 黑煙黑煙( (炭粒和可燃粒炭粒和可燃粒) ) 0.30.30.50.5 0.3 0.30.

15、50.5 0.3 0.30.50.5 0.3 0.30.50.5 0.3 0.30.50.5 0.3 0.30.50.5 0.3 0.30.50.5 0.7 0.71.01.0 590590680680 680 680820820 540 540650650 590 590700700 650 650820820 430 430540540 680 680820820 760 760ll00ll00廢氣燃燒凈廢氣燃燒凈化所需的反化所需的反應(yīng)溫度與駐應(yīng)溫度與駐留時間列表留時間列表工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 11 -1.2熱力燃燒法（續(xù)熱力燃燒法（續(xù)5）以熱力燃燒法

16、銷毀有害氣體，化合物不同則難易也不同。大部分碳?xì)湟詿崃θ紵ㄤN毀有害氣體，化合物不同則難易也不同。大部分碳?xì)浠衔镌诨衔镌?90650溫度以上很快就銷毀了。而甲烷、溶纖劑和甲苯、二溫度以上很快就銷毀了。而甲烷、溶纖劑和甲苯、二甲苯等可能因分子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，需要甲苯等可能因分子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，需要760和十分之幾秒的時間。碳?xì)浠褪种畮酌氲臅r間。碳?xì)浠衔镅趸癁楹衔镅趸癁镃O2與水汽，其中間產(chǎn)物有醛類、有機(jī)酸和與水汽，其中間產(chǎn)物有醛類、有機(jī)酸和CO。 熱力燃燒法的另一個要點(diǎn)，是不能把全部廢氣與所需的輔助燃料相混熱力燃燒法的另一個要點(diǎn)，是不能把全部廢氣與所需的輔助燃料相混合，而要用一部分廢氣來助燃，

17、把另一部分廢氣（旁通廢氣）與高溫燃?xì)夂?，而要用一部分廢氣來助燃，把另一部分廢氣（旁通廢氣）與高溫燃?xì)饣旌?，以達(dá)到反應(yīng)溫度。如果全部廢氣與燃料混合，就形不成可燃的混合混合，以達(dá)到反應(yīng)溫度。如果全部廢氣與燃料混合，就形不成可燃的混合氣體，就會熄火，或者為維持燃燒而過多地消耗燃料。氣體，就會熄火，或者為維持燃燒而過多地消耗燃料。 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 12 -1.2熱力燃燒法（續(xù)熱力燃燒法（續(xù)6）熱力燃燒的流程熱力燃燒的流程 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 13 -1.2熱力燃燒法（續(xù)熱力燃燒法（續(xù)7）熱力燃燒熱力燃燒“三三T T條件

18、條件”中的湍流混合，就是旁通廢氣與高溫燃?xì)馓幱谳^強(qiáng)的中的湍流混合，就是旁通廢氣與高溫燃?xì)馓幱谳^強(qiáng)的湍流狀態(tài)，使混合能很快地達(dá)到分子混合水平，以便使廢氣中有害組分的分子能湍流狀態(tài)，使混合能很快地達(dá)到分子混合水平，以便使廢氣中有害組分的分子能得到升溫和氧化。得到升溫和氧化。所謂所謂“火焰接觸火焰接觸”，就是使火焰直接與旁通廢氣混合，以達(dá)到較理想的湍流，就是使火焰直接與旁通廢氣混合，以達(dá)到較理想的湍流混合條件。混合條件。“火焰接觸火焰接觸”不僅可以改進(jìn)高溫燃?xì)馀c冷的旁通廢氣的混合，而且火不僅可以改進(jìn)高溫燃?xì)馀c冷的旁通廢氣的混合，而且火焰中存在的過量自由基還可以加速氧化。氧化作用在火焰中進(jìn)行得很快。但

19、是，焰中存在的過量自由基還可以加速氧化。氧化作用在火焰中進(jìn)行得很快。但是，使全部廢氣都通過火焰與火焰接觸是不可能的。盲目要求火焰接觸，不僅做不到，使全部廢氣都通過火焰與火焰接觸是不可能的。盲目要求火焰接觸，不僅做不到，反而會導(dǎo)致熄滅，或污染加重。當(dāng)發(fā)生反而會導(dǎo)致熄滅，或污染加重。當(dāng)發(fā)生“熄火熄火”時，氧化過程終止，燃燒爐的排時，氧化過程終止，燃燒爐的排氣中有醛、有機(jī)酸、一氧化碳等中間產(chǎn)物和原來的碳?xì)浠衔?。氣中有醛、有機(jī)酸、一氧化碳等中間產(chǎn)物和原來的碳?xì)浠衔??！跋ɑ鹣ɑ稹倍鄶?shù)情多數(shù)情況是局部范圍內(nèi)的，因?yàn)橛欣潼c(diǎn)或廢氣與火焰混合太快而局部況是局部范圍內(nèi)的，因?yàn)橛欣潼c(diǎn)或廢氣與火焰混合太快而局部“

20、熄火熄火”。這樣，。這樣，看起來燃燒爐在燃燒，而局部熄火卻產(chǎn)生許多中間產(chǎn)物和原來的碳?xì)浠衔?，凈看起來燃燒爐在燃燒，而局部熄火卻產(chǎn)生許多中間產(chǎn)物和原來的碳?xì)浠衔铮瑑艋Ч懿?。化效果很差?用熱力燃燒法來銷毀廢氣中的可燃有毒組分，需要消耗輔助燃料，增加運(yùn)行成本。用熱力燃燒法來銷毀廢氣中的可燃有毒組分，需要消耗輔助燃料，增加運(yùn)行成本。 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 14 -1.3催化燃燒法催化燃燒法 催化燃燒，是用催化劑使廢氣中可燃物質(zhì)在較低溫度下氧化分解的凈化方法。催化燃燒，是用催化劑使廢氣中可燃物質(zhì)在較低溫度下氧化分解的凈化方法。 催化燃燒，也要先將廢氣預(yù)熱混

21、合均勻，然后通過催化劑層使廢氣中的可燃組催化燃燒，也要先將廢氣預(yù)熱混合均勻，然后通過催化劑層使廢氣中的可燃組分發(fā)生氧化放熱反應(yīng)。只不過催化燃燒對預(yù)熱要求的溫度較低。因而所需的輔助燃分發(fā)生氧化放熱反應(yīng)。只不過催化燃燒對預(yù)熱要求的溫度較低。因而所需的輔助燃料少，設(shè)備也小而輕。料少，設(shè)備也小而輕。 催化燃燒，只適用于含有可燃?xì)怏w、蒸氣的廢氣凈化，不適用于含有大量塵粒催化燃燒，只適用于含有可燃?xì)怏w、蒸氣的廢氣凈化，不適用于含有大量塵粒霧滴的廢氣凈化。因?yàn)?，塵粒霧滴不僅可以堵塞催化劑的床層，而且能使催化劑本霧滴的廢氣凈化。因?yàn)椋瑝m粒霧滴不僅可以堵塞催化劑的床層，而且能使催化劑本身覆蓋污塞而造成活性很快衰

22、退。如果能使塵粒霧滴在預(yù)熱階段，即進(jìn)入催化劑層身覆蓋污塞而造成活性很快衰退。如果能使塵粒霧滴在預(yù)熱階段，即進(jìn)入催化劑層以前，完全氣化為蒸氣，則此法仍然可用。以前，完全氣化為蒸氣，則此法仍然可用。 進(jìn)行催化燃燒的關(guān)鍵是催化劑，用于催化燃燒的催化劑僅鉑進(jìn)行催化燃燒的關(guān)鍵是催化劑，用于催化燃燒的催化劑僅鉑(Pt)(Pt)、鈀、鈀(Pd)(Pd)等少等少數(shù)幾種，其催化活性順序?yàn)椋簲?shù)幾種，其催化活性順序?yàn)椋?PdPtCo3O4PdOCr2O3Mn2O3CuOCeO2Fe2 O3V2O5NiOMo2O3Ti O2 采用燃燒法凈化有毒氣體需要考慮熱量的回收利用，以減少能耗。特需要注意的采用燃燒法凈化有毒氣體

23、需要考慮熱量的回收利用，以減少能耗。特需要注意的安全問題是防火、防爆及防止回火。安全問題是防火、防爆及防止回火。 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 15 -第二節(jié)有毒氣體的冷凝凈化回收第二節(jié)有毒氣體的冷凝凈化回收冷凝凈化的方法，就是將蒸氣從空氣中冷卻凝結(jié)成液體收集起來加以利用。冷凝凈化的方法，就是將蒸氣從空氣中冷卻凝結(jié)成液體收集起來加以利用。 從空氣中冷凝蒸氣的方法，可以是移去熱量，即冷卻；也可以增加壓力，使從空氣中冷凝蒸氣的方法，可以是移去熱量，即冷卻；也可以增加壓力，使蒸氣在壓縮時凝結(jié)出來，在空氣凈化方面通常只用冷卻法。以冷卻法從空氣中使蒸氣在壓縮時凝結(jié)出來，在空

24、氣凈化方面通常只用冷卻法。以冷卻法從空氣中使蒸氣凝成液體，其極限是冷卻溫度的飽和蒸氣壓。所以冷凝方法本身可以達(dá)到較蒸氣凝成液體，其極限是冷卻溫度的飽和蒸氣壓。所以冷凝方法本身可以達(dá)到較高的凈化程度，但是凈化要求愈高，則冷卻的溫度愈低，冷卻所需費(fèi)用也就愈大。高的凈化程度，但是凈化要求愈高，則冷卻的溫度愈低，冷卻所需費(fèi)用也就愈大。因此，只有空氣中所含蒸氣濃度較高時，冷凝凈化才經(jīng)濟(jì)有效。對于一般冷卻水因此，只有空氣中所含蒸氣濃度較高時，冷凝凈化才經(jīng)濟(jì)有效。對于一般冷卻水的溫度，冷凝凈化程度有一定限制。的溫度，冷凝凈化程度有一定限制。冷凝凈化只適用于蒸氣狀態(tài)的有毒物質(zhì)，多用于從空氣中回收有機(jī)溶劑的蒸冷

25、凝凈化只適用于蒸氣狀態(tài)的有毒物質(zhì)，多用于從空氣中回收有機(jī)溶劑的蒸氣。冷凝凈化法的優(yōu)點(diǎn)是所需設(shè)備和操作條件比較簡單，回收的物質(zhì)比較純凈。氣。冷凝凈化法的優(yōu)點(diǎn)是所需設(shè)備和操作條件比較簡單，回收的物質(zhì)比較純凈。例如瀝青生產(chǎn)的尾氣，先經(jīng)冷凝回收，而后送去燃燒凈化。例如瀝青生產(chǎn)的尾氣，先經(jīng)冷凝回收，而后送去燃燒凈化。 冷凝凈化一般只適用于空氣中含蒸氣濃度較高時，因此進(jìn)入冷凝裝置的蒸氣冷凝凈化一般只適用于空氣中含蒸氣濃度較高時，因此進(jìn)入冷凝裝置的蒸氣濃度可在爆炸極限以上，而自冷凝裝置出來時的濃度可在爆炸下限以下。在冷凝濃度可在爆炸極限以上，而自冷凝裝置出來時的濃度可在爆炸下限以下。在冷凝器中恰好是在爆炸上

26、限與下限之間，這是不利于安全的一個缺點(diǎn)。器中恰好是在爆炸上限與下限之間，這是不利于安全的一個缺點(diǎn)。 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 16 -第二節(jié)有毒氣體的冷凝凈化回收（續(xù)第二節(jié)有毒氣體的冷凝凈化回收（續(xù)1）以冷卻方法從空氣中使蒸氣凝成液體，其極限是冷卻溫度的飽和蒸氣壓。下以冷卻方法從空氣中使蒸氣凝成液體，其極限是冷卻溫度的飽和蒸氣壓。下圖是部分有機(jī)液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系曲線。圖是部分有機(jī)液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系曲線。 部分有機(jī)溶劑部分有機(jī)溶劑(沒有與水沒有與水混合的混合的)的飽和蒸氣壓與的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系圖溫度的關(guān)系圖 1乙醚乙醚；二硫化碳二硫化碳

27、；3丙酮丙酮；4甲醇甲醇；5四氯化碳四氯化碳；6苯苯；7乙醇乙醇；8蟻酸蟻酸；9甲苯甲苯；10醋酸醋酸；11松節(jié)油松節(jié)油；l2酚酚；l3苯胺苯胺；14硝基苯硝基苯；15甲酚甲酚；l6硝基甲苯硝基甲苯 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 17 -第二節(jié)有毒氣體的冷凝凈化回收（續(xù)第二節(jié)有毒氣體的冷凝凈化回收（續(xù)2）某些有機(jī)液體的飽和蒸氣蒸氣壓也可按下式計(jì)算：某些有機(jī)液體的飽和蒸氣蒸氣壓也可按下式計(jì)算： P飽飽熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度T時的飽和蒸氣壓，時的飽和蒸氣壓，Pa；T有機(jī)液體的熱力學(xué)溫度，有機(jī)液體的熱力學(xué)溫度，K； A、B常數(shù)常數(shù) ，查表獲得。，查表獲得。冷凝回收還適用于

28、處理含有大量水蒸汽的高溫廢氣。在這種情況下，廢冷凝回收還適用于處理含有大量水蒸汽的高溫廢氣。在這種情況下，廢氣中部分有機(jī)物質(zhì)或其它有害組分可以溶解在冷凝液體中。冷凝液以及冷卻氣中部分有機(jī)物質(zhì)或其它有害組分可以溶解在冷凝液體中。冷凝液以及冷卻水可以起洗滌氣體的作用，特別是由于大量水蒸氣的凝結(jié)，大大減少了氣體水可以起洗滌氣體的作用，特別是由于大量水蒸氣的凝結(jié)，大大減少了氣體流量，這對于下一步的燃燒、吸附、袋濾或高煙囪排放等凈化措施，都是十流量，這對于下一步的燃燒、吸附、袋濾或高煙囪排放等凈化措施，都是十分有利的。例如，有的人造纖維廠對于紡絲工序散放的含有大量水蒸汽及分有利的。例如，有的人造纖維廠對

29、于紡絲工序散放的含有大量水蒸汽及CS2、H2S的廢氣，就是用直接水冷卻后經(jīng)煙囪排放的。的廢氣，就是用直接水冷卻后經(jīng)煙囪排放的。 -0.05223A133.3 10TPB飽工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 18 -第二節(jié)有毒氣體的冷凝凈化回收（續(xù)第二節(jié)有毒氣體的冷凝凈化回收（續(xù)3）用于冷凝回收的冷卻方法，可分為直接法與間接法兩種，直接用于冷凝回收的冷卻方法，可分為直接法與間接法兩種，直接冷卻法使用的是接觸冷凝器；間接冷卻法則使用表面冷凝器，通常冷卻法使用的是接觸冷凝器；間接冷卻法則使用表面冷凝器，通常是間壁式換熱器。是間壁式換熱器。 如果廢氣濃度很低，在冷卻溫度下有毒氣

30、體的蒸氣壓并未達(dá)到如果廢氣濃度很低，在冷卻溫度下有毒氣體的蒸氣壓并未達(dá)到飽和程度，則冷凝凈化技術(shù)是根本無效的。這一點(diǎn)需要注意。飽和程度，則冷凝凈化技術(shù)是根本無效的。這一點(diǎn)需要注意。 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 19 -第三節(jié)有毒氣體的吸收凈化第三節(jié)有毒氣體的吸收凈化有毒氣體的吸收凈化，是用適當(dāng)?shù)囊后w（水、水溶液或溶劑）來吸收空氣中有毒氣體的吸收凈化，是用適當(dāng)?shù)囊后w（水、水溶液或溶劑）來吸收空氣中有毒氣體或蒸氣的方法?？諝庵械挠卸練怏w溶解在液體吸收劑中，從而使空氣得有毒氣體或蒸氣的方法?？諝庵械挠卸練怏w溶解在液體吸收劑中，從而使空氣得到凈化。到凈化。吸收操作所以能

31、夠分離氣體混合物，是因?yàn)榛旌蠚怏w中各組分在溶劑（即吸吸收操作所以能夠分離氣體混合物，是因?yàn)榛旌蠚怏w中各組分在溶劑（即吸收劑）中的溶解度不同。如果兩組分的溶解度相同，則吸收劑起不到分離作用。收劑）中的溶解度不同。如果兩組分的溶解度相同，則吸收劑起不到分離作用。有毒氣體吸收凈化，吸收劑必須能夠溶解有毒氣體，否則起不到凈化作用。有毒氣體吸收凈化，吸收劑必須能夠溶解有毒氣體，否則起不到凈化作用。吸收過程有物理吸收與化學(xué)吸收兩種。物理吸收，是指易溶氣體溶解在吸收吸收過程有物理吸收與化學(xué)吸收兩種。物理吸收，是指易溶氣體溶解在吸收劑中，而無化學(xué)變化?；瘜W(xué)吸收，則是易溶氣體溶解后與溶劑或其他物體發(fā)生化劑中，而

32、無化學(xué)變化。化學(xué)吸收，則是易溶氣體溶解后與溶劑或其他物體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。有毒氣體的吸收凈化中，化學(xué)吸收多于物理吸收。但物理吸收易于解吸，學(xué)反應(yīng)。有毒氣體的吸收凈化中，化學(xué)吸收多于物理吸收。但物理吸收易于解吸，溶劑溶劑(或吸收劑或吸收劑)易于再生。易于再生。 本節(jié)的主要內(nèi)容為：本節(jié)的主要內(nèi)容為： 3.1吸收過程的機(jī)理吸收過程的機(jī)理 3.2吸收流程吸收流程 3.3化學(xué)吸收化學(xué)吸收 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 20 -3.1吸收過程的機(jī)理吸收過程的機(jī)理吸收是吸收質(zhì)從氣相傳遞到液相的擴(kuò)散過程。這種物質(zhì)傳遞是通過氣液兩相界吸收是吸收質(zhì)從氣相傳遞到液相的擴(kuò)散過程。這種物質(zhì)傳遞

33、是通過氣液兩相界面完成的。有關(guān)這方面的理論已提出多種，如雙膜理論、溶質(zhì)滲透論、表面更新論面完成的。有關(guān)這方面的理論已提出多種，如雙膜理論、溶質(zhì)滲透論、表面更新論等，應(yīng)用最廣泛的是等，應(yīng)用最廣泛的是“雙膜理論雙膜理論”。如下圖。如下圖。 雙膜模型雙膜模型 “雙膜理論雙膜理論”其基本論點(diǎn)如下：其基本論點(diǎn)如下：(一一)氣液兩相作相對運(yùn)動時，兩相之間有一個相氣液兩相作相對運(yùn)動時，兩相之間有一個相界面，界面兩側(cè)分別存在著作滯流流動的氣膜和界面，界面兩側(cè)分別存在著作滯流流動的氣膜和液膜，被吸收組分只能以分子擴(kuò)散方式從氣相主液膜，被吸收組分只能以分子擴(kuò)散方式從氣相主體連續(xù)通過兩膜進(jìn)入液相主體，不存在對流擴(kuò)散

34、。體連續(xù)通過兩膜進(jìn)入液相主體，不存在對流擴(kuò)散。膜的厚度與流體流動有關(guān)。膜的厚度與流體流動有關(guān)。 (二二)兩膜以外的氣液相主體中，由于流體的充分兩膜以外的氣液相主體中，由于流體的充分湍動，組分的濃度基本是均勻的，沒有濃度差。湍動，組分的濃度基本是均勻的，沒有濃度差。傳質(zhì)的阻力完全集中在氣液兩層滯流膜中。傳質(zhì)的阻力完全集中在氣液兩層滯流膜中。 (三三)無論氣液兩相主體中的濃度是否達(dá)到平衡，無論氣液兩相主體中的濃度是否達(dá)到平衡，氣液兩相的濃度在相界面上總是平衡的。氣液兩相的濃度在相界面上總是平衡的。工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 21 -3.2吸收流程吸收流程 最簡單的吸

35、收裝置如右圖所示。在這種裝最簡單的吸收裝置如右圖所示。在這種裝置中，吸收劑只與要處理的混合氣體進(jìn)行一次置中，吸收劑只與要處理的混合氣體進(jìn)行一次接觸。使用大量的吸收劑時，可將要吸收的組接觸。使用大量的吸收劑時，可將要吸收的組分吸收得比較完全，從塔底所得吸收液中被吸分吸收得比較完全，從塔底所得吸收液中被吸收組分的濃度較低。若吸收劑用量小時，則所收組分的濃度較低。若吸收劑用量小時，則所得吸收液中被吸收組分的濃度可較大，但吸收得吸收液中被吸收組分的濃度可較大，但吸收推動力較小，需要的塔較高。如用填料塔時，推動力較小，需要的塔較高。如用填料塔時，可能出現(xiàn)吸收劑不能將填料充分濕潤的情況，可能出現(xiàn)吸收劑不能

36、將填料充分濕潤的情況，因而造成吸收率降低。所以右圖流程只適用于因而造成吸收率降低。所以右圖流程只適用于吸收液不需要回收利用的情況。吸收液不需要回收利用的情況。 吸收示意圖吸收示意圖 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 22 -3.2吸收流程（續(xù)）吸收流程（續(xù)）為了得到濃的吸收液以便加工利用，或吸收劑較貴時，則需要將塔底流出的吸收液用泵為了得到濃的吸收液以便加工利用，或吸收劑較貴時，則需要將塔底流出的吸收液用泵循環(huán)，使之與氣體多次接觸，至吸收液濃度達(dá)到規(guī)定時連續(xù)取出一部分送去加工處理，同時循環(huán)，使之與氣體多次接觸，至吸收液濃度達(dá)到規(guī)定時連續(xù)取出一部分送去加工處理，同時補(bǔ)充

37、入相應(yīng)數(shù)量的新鮮吸收劑。為了除去吸收過程中產(chǎn)生的熱量，有的還需在循環(huán)管路上裝補(bǔ)充入相應(yīng)數(shù)量的新鮮吸收劑。為了除去吸收過程中產(chǎn)生的熱量，有的還需在循環(huán)管路上裝冷卻器以冷卻循環(huán)的吸收液。如下左圖所示。冷卻器以冷卻循環(huán)的吸收液。如下左圖所示。有時由于吸收任務(wù)較大，一個塔的尺寸過大，則可將大塔分為幾個小塔，相互連接組成有時由于吸收任務(wù)較大，一個塔的尺寸過大，則可將大塔分為幾個小塔，相互連接組成一套吸收組。如塔徑太大，可將幾個小塔并聯(lián)起來使用，如塔太高，則可將幾個小塔串聯(lián)起一套吸收組。如塔徑太大，可將幾個小塔并聯(lián)起來使用，如塔太高，則可將幾個小塔串聯(lián)起來使用。下右圖為串聯(lián)逆流吸收流程。來使用。下右圖為串

38、聯(lián)逆流吸收流程。 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 23 -3.3化學(xué)吸收化學(xué)吸收 伴有顯著化學(xué)反應(yīng)的吸收過程為化學(xué)吸收。可以是被溶解的氣體與吸收劑或伴有顯著化學(xué)反應(yīng)的吸收過程為化學(xué)吸收。可以是被溶解的氣體與吸收劑或溶于吸收劑中的其它物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，也可以是兩種同時溶進(jìn)去的氣體發(fā)生化溶于吸收劑中的其它物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，也可以是兩種同時溶進(jìn)去的氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。學(xué)反應(yīng)。 由于發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，使得化學(xué)吸收與物理吸收相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，使得化學(xué)吸收與物理吸收相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： (一一)溶質(zhì)進(jìn)入溶劑后，因化學(xué)反應(yīng)而消耗掉的單位體積溶劑能夠容納的溶質(zhì)量溶

39、質(zhì)進(jìn)入溶劑后，因化學(xué)反應(yīng)而消耗掉的單位體積溶劑能夠容納的溶質(zhì)量增多。增多。 (二二)如果化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行很快，相界面附近溶入的氣體將會很快地被消耗掉，則如果化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行很快，相界面附近溶入的氣體將會很快地被消耗掉，則液膜吸收阻力大大降低，甚至降為零，致使吸收系數(shù)增大，吸收速率增加。液膜吸收阻力大大降低，甚至降為零，致使吸收系數(shù)增大，吸收速率增加。 (三三)化學(xué)吸收使得填料表面有效面積變大?；瘜W(xué)吸收使得填料表面有效面積變大。 凈化工程中應(yīng)用的吸收操作，一般多為化學(xué)吸收。若進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是可逆凈化工程中應(yīng)用的吸收操作，一般多為化學(xué)吸收。若進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是可逆的，吸收劑用后仍可解吸回收。的，吸收劑用后仍

40、可解吸回收。 有關(guān)化學(xué)吸收機(jī)理，目前仍以雙膜理論為依據(jù)。有關(guān)化學(xué)吸收機(jī)理，目前仍以雙膜理論為依據(jù)。 工業(yè)防毒技術(shù) 2006 安全工程系中國地質(zhì)大學(xué)安全工程系- 24 -3.3化學(xué)吸收（續(xù)）化學(xué)吸收（續(xù)） 以比較簡單而有代表性的兩分子反應(yīng)以比較簡單而有代表性的兩分子反應(yīng)A+BC為例，若反應(yīng)產(chǎn)物仍然為例，若反應(yīng)產(chǎn)物仍然保留在液相中，其吸收過程要經(jīng)歷以下五步：保留在液相中，其吸收過程要經(jīng)歷以下五步： (1)組分組分A從氣相主體通過氣膜向氣液相界面擴(kuò)散；從氣相主體通過氣膜向氣液相界面擴(kuò)散； (2)組分組分A在液膜向反應(yīng)帶擴(kuò)散；在液膜向反應(yīng)帶擴(kuò)散； (3)溶劑中的反應(yīng)組分溶劑中的反應(yīng)組分B從液相主體向反

41、應(yīng)帶擴(kuò)散；從液相主體向反應(yīng)帶擴(kuò)散； (4)組分組分A和組分和組分B在反應(yīng)帶中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；在反應(yīng)帶中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)； (5)反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)產(chǎn)物C自反應(yīng)帶向液相主體擴(kuò)散。自反應(yīng)帶向液相主體擴(kuò)散。 被吸收的氣體組分和吸收劑被吸收的氣體組分和吸收劑(或它的活性組分或它的活性組分)之間在液相進(jìn)行化學(xué)反之間在液相進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的速度越快，組分轉(zhuǎn)變成化合態(tài)的速度也越快，液相中的吸收速率也就應(yīng)的速度越快，組分轉(zhuǎn)變成化合態(tài)的速度也越快，液相中的吸收速率也就越大于物理吸收時的速率。當(dāng)反應(yīng)速度很大時，組分到達(dá)氣液相界面就參越大于物理吸收時的速率。當(dāng)反應(yīng)速度很大時，組分到達(dá)氣液相界面就參與反應(yīng)，這時液膜阻力為零。反之，反應(yīng)速度很慢時，