環(huán)保設備及應用-污染凈化5

第五章大氣污染凈化設備§5～1吸收設備吸收凈化法是利用各種氣體在液體中的溶解度不同，污染物組分被吸收劑選擇性吸收，從而使廢氣得以凈化的方法。一、吸收塔的類型與特點按氣液相接觸形態(tài)分為三類。第一類為液體以膜狀運動與氣相進行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔；第二類是氣體以氣泡形態(tài)分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔；第三類是液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧塔。第五章大氣污染凈化設備一、吸收塔的類型與特點（一）填料塔由外殼、填料、填料支承、液體分布器、中間支承和再分布器、氣體和液體進出口接管等部件組成，塔外殼多采用金屬材料，也可用塑料制造。填料塔以填料作為氣液接觸的基本構(gòu)件。填料是填料塔的核心，它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面，填料與塔的結(jié)構(gòu)決定了塔的性能。填料必須具備較大的比表面，有較高的空隙率、良好的潤濕性、耐腐蝕、一定的機械強度、密度小、價格低廉等。1、規(guī)整填料

2、支撐柵板

3、液體收集器

4、集液環(huán)

5、多級槽式液體分布器

6、填料壓圈

7、支撐柵板

8、蒸汽入口管

9、塔底

10、至再沸器循環(huán)管

11、裙座

12、底座環(huán)

（二）板式塔板式塔通常是由一個呈圓柱形的殼體及沿塔高按一定的間距水平設置的若干層塔板所組成（三）特種接觸塔型1．噴灑塔2．噴射吸收器3．文氏管吸收器二、吸收塔的選用吸收設備的主要功能是建立盡可能大的、并能迅速更新的氣液相接觸界面。選擇吸收設備不僅要考慮本身的性能，而且要根據(jù)被處理氣體所含污染物的性質(zhì)、濃度以及氣體的含塵量等因素綜合考慮決定。吸收塔除需滿足特定工藝要求外，尚需考慮下列要求：生產(chǎn)能力要大、吸收效率要高、壓降或能耗要少、操作彈性要大、耐腐蝕性要好、設備結(jié)構(gòu)力求簡、單造價要低、檢修要方便等。對氣膜控制的吸收過程，一般宜采用填料塔；對液膜控制的吸收過程，一般宜采用板式塔；對于易起泡、粘度大、有腐蝕性、熱敏性的物料宜采用填料塔；對于吸收過程中產(chǎn)生大量熱量而需要移去的過程或需有其他輔助物料加入、取出的過程，宜采用板式塔；對于有懸浮固體顆粒或淤渣的宜采用板式塔。由于填料塔結(jié)構(gòu)簡單，便于用耐腐蝕材料制造，因而在氣態(tài)污染物控制上被廣泛選用。三、填料塔的設計填料塔主要由塔體、填料、填料支承裝置、液體噴淋裝置、液體再分布裝置、氣體進出口管等部件組成。（一）收集資料（二）確定流程吸收流程可采用單塔逆流流程，也可采用單塔吸收、部分吸收劑再循環(huán)的流程；或采用多塔串聯(lián)、部分吸收劑循環(huán)（或無部分循環(huán)）的流程。（三）計算吸收劑用量三、填料塔的設計（四）選擇填料三、填料塔的設計（五）填料塔的直徑（六）填料塔的高度（七）填料塔附件的設計與選用1．填料支承裝置三、填料塔的設計2．液體分布裝置3．液體再分布裝置4．氣液進口及出口裝置五、填料吸收塔的基本操作（一）裝填料（二）設備的清洗及填料的處理1．設備清洗2．填料的處理（三）填料塔的操作1．進塔氣體的壓力和流速不宜過大，否則會影響氣、液兩相的接觸效率，甚至使操作不穩(wěn)定；2．進塔吸收劑不能含有雜物，避免雜物堵塞填料縫隙。在保證吸收率的前提下，盡量減少吸收劑的用量；3．控制進入溫度，將吸收溫度控制在規(guī)定的范圍；五、填料吸收塔的基本操作4．控制塔底與塔頂壓力，防止塔內(nèi)壓差過大。壓差過大，說明塔內(nèi)阻力大，氣、液接觸不良。致使吸收操作過程惡化；5．經(jīng)常調(diào)節(jié)排放閥，保持吸收塔液面穩(wěn)定；6．經(jīng)常檢查泵的運轉(zhuǎn)情況，以保證原料氣和吸收劑流量的穩(wěn)定；7．定時巡回檢查各控制點的變化情況及系統(tǒng)設備與管道的泄露情況，并根據(jù)記錄表要求作好記錄?！?～2吸附設備

吸附凈化法是用多孔固體吸附劑將廢氣中的有害組分積聚在其表面上，從而使廢氣得到凈化的方法。一、吸附設備的類型與特點

（一）固定床吸附器：在固定床吸附器內(nèi)，吸附劑在承載板上固定不動。固定床可分為立式、臥式和環(huán)式.固定床吸附器結(jié)構(gòu)簡單、工藝成熟、性能可靠，特別適合于小型、分散、間歇性的污染源治理?！?～2吸附設備

（二）移動床吸附器：吸附劑在吸附層中不斷移動，一般固體吸附劑由上向下移動，而氣體則由下向上流動，形成逆流操作。吸附劑在向下移動過程中，依次經(jīng)歷冷卻，吸附、精餾和脫附各過程。移動床吸附器的結(jié)構(gòu)如圖5-17所示。最上段是冷卻器用于冷卻吸附劑。吸附段Ⅰ、精餾段Ⅱ、汽提段Ⅲ之間由分配板分開。在吸附段，待凈化的氣體由吸附段的下部（即吸附器的中上部）進入，與從頂部下來的活性吸附劑逆流接觸并把吸附質(zhì)吸附下來，凈化后的氣體經(jīng)吸附段頂部排出。吸附了吸附質(zhì)的吸附劑繼續(xù)下降，經(jīng)過精餾段（增濃段）到達汽提段。在汽提段的下部通入熱蒸汽，使吸附劑上的吸附質(zhì)進行脫附?！?～2吸附設備

（三）流化床吸附器：吸附層內(nèi)的固體吸附劑呈沸騰狀態(tài)。二、固定床吸附器的設計1.收集數(shù)據(jù)：設計吸附器時需收集廢氣風量、廢氣成分、濃度、溫度、濕度以及排放規(guī)律等。2.吸附劑的選用：選擇吸附劑時最重要的條件是飽和吸附量大和選擇性好。還應具備解吸容易、機械強度高、穩(wěn)定性好、氣流通過阻力小等條件。3.空塔氣速：固定床吸附器的空塔氣速一般為0.2～0.5m/s。4.主要尺寸計算：固定床床層高度:Z一般取0.5～1m，立式直徑與床層高度大致相等，臥式長度大約為床層高的4倍。（四）壓力降計算三、吸附設備的應用注意事項廢氣中的粉塵、油煙、霧滴、焦油狀物質(zhì)等會使吸附劑劣化。廢氣溫度太高或濕度太大會導致吸附量減少甚至不吸附。因此，可根據(jù)具體情況選擇必要的預處理方法。吸附法凈化氣態(tài)污染物一般由吸附及再生兩部分組成。合理的再生過程對吸附法的經(jīng)濟性有重要作用。解吸和再生用的水蒸汽量和動力消耗，因回收的物質(zhì)和設備不同而不同。一般回收1kg溶劑需水蒸汽3～5kg，動力0.08～0.18kW/h，回收率可達95%以上。固定床吸附設備采用間歇操作，包括吸附、解吸、干燥和冷卻，一般是二臺或二臺以上吸附器輪流進行吸附和解吸、再生。在操作過程中要注意防止吸附層溫升過高；當采用高壓風機時應注意減振和消除噪聲；用水蒸汽或洗滌液再生時應避免廢水污染。布置作業(yè)P1652，3§5～3冷凝設備

冷凝凈化法是利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同的飽和蒸汽壓這一性質(zhì)，采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力，使處于蒸汽狀態(tài)的污染物質(zhì)冷凝并從廢氣中分離出來。冷凝法適用于回收蒸汽狀態(tài)的有害物質(zhì)，特別適用于回收濃度較高的有機溶劑蒸汽。一、接觸冷凝器及其選用1.噴射式接觸冷凝器2.噴淋式接觸冷凝器3.填料式接觸冷凝器4.塔板式接觸冷凝器§5～3冷凝設備二、表面冷凝器

（一）翅管空冷冷凝器（二）螺旋式冷凝器（三）淋灑式冷凝器（四）板式換熱器板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過半片進行熱量交換。

§5～3冷凝設備（五）列管式冷凝器1．固定管板式冷凝器2．U形管式冷凝器3．浮頭式冷凝器§5～3冷凝設備三、冷凝器的運行與維護（一）列管式冷凝器的使用

1．使用前應檢查壓力表、溫度計以及有關(guān)閥門是否齊全好用；

2．輸進廢氣之前先打開冷凝水排放閥門，排除積水和污垢；打開放空閥，排除空氣和不凝結(jié)氣體；

3．使用時，先打開冷卻液體閥門和放空閥向其注液，當液面達到規(guī)定位置時緩慢或分數(shù)次開啟廢氣閥門，防止驟冷驟熱有損冷凝器的使用壽命；

4．經(jīng)常檢查冷熱兩種工作介質(zhì)的進出口溫度、壓力變化，發(fā)現(xiàn)溫度、壓力有超限度變化時，要立即查明原因，消除故障；

5．定時分析介質(zhì)成分變化，以確定有無內(nèi)漏，以便及時處理（堵管或換管）；

6．定時檢查冷凝器有無滲漏，外殼有無變形以及冷凝器有無振動現(xiàn)象，若有應及時處理。三、冷凝器的運行與維護（二）板式換熱器的使用

1．進入該冷凝器的冷、熱流體如果含有大顆粒泥砂（1～2mm）和纖維質(zhì)，一定要提前過濾，防止堵塞狹小的間隙；

2．用海水作冷卻介質(zhì)時，要向海水中通入少量的氯氣，以防微生物滋長堵塞間隙；

3．當傳熱效率下降20%～30%時，要清理結(jié)垢和堵塞物，清理方法用竹板鏟刮或用高壓水沖洗，沖洗時波紋板片應墊平，以防變形。嚴禁使用鋼刷刷洗；

4．拆卸和組裝波紋板片時，不要將墊弄傷或掉出，如發(fā)現(xiàn)有脫落部分，應用膠質(zhì)粘好；

5．使用時，要防止驟冷驟熱，使用壓力不可超過銘牌規(guī)定；

6．使用中發(fā)現(xiàn)墊口滲漏時，應及時沖洗結(jié)垢，調(diào)緊螺栓，如無效果，應解體重新組裝；7．常查看壓力表和溫度計數(shù)值，掌握運行狀況。三、冷凝器的運行與維護（三）換熱器的維護和保養(yǎng)

1．列管式冷凝器的維護和保養(yǎng)（1）保持主體設備外部整潔，保溫層和油漆完好；（2）保持壓力表、溫度計、安全閥和液位計等附件的安全、靈敏和準確；（3）發(fā)現(xiàn)法蘭和閥門連接處滲漏時，應及時處理；（4）開停冷凝器時，不應將廢氣閥門開的太猛，否則容易造成外殼與列管沖擊，局部驟然漲縮，產(chǎn)生熱應力，使局部焊縫開裂或管子連接口松弛；（5）盡可能減少冷凝器的開停次數(shù)，停止使用時應將內(nèi)部的水放凈，防止凍裂和腐蝕；（6）定期測量冷凝器的殼體壁厚，一般兩年一次。三、冷凝器的運行與維護3．板式冷凝器的維護和保養(yǎng)（1）保持設備整潔，油漆完整。緊固螺栓的螺紋部分應涂防銹油并加外罩，防止生銹和粘結(jié)灰塵；（2）保持壓力表和溫度計清晰，閥門和法蘭無泄漏；（3）定期清理和更換過濾器，預防換熱器堵塞；（4）注意基礎(chǔ)有無下沉不均勻現(xiàn)象和地腳螺栓有無腐蝕；（5）拆裝板式冷凝器時，螺栓的拆裝和擰緊應對稱進行，松緊適宜；§5～4氣固催化反應設備一、廢氣催化反應凈化機理（一）催化凈化機理催化凈化法是利用催化劑的催化作用將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化成各種無害的物質(zhì)，或者轉(zhuǎn)化成比原來存在狀態(tài)更易除去的物質(zhì)的一種方法。例如，硝酸尾氣中NOx，可在銅鉻催化劑的催化作用下轉(zhuǎn)化成無害的N2。按照氣態(tài)污染物在催化反應過程中的氧化還原性質(zhì)，催化凈化法可分為催化氧化法和催化還原法。（二）催化劑(由多種物質(zhì)構(gòu)成：活性催化劑、助催化劑、載體構(gòu)成)1．活性物質(zhì)：它是決定催化劑有無活性的關(guān)鍵組分，一般以該組分的名稱命名催化劑。2．助催化劑：它是加到催化劑中的少量物質(zhì)，這種物質(zhì)本身沒有活性或者活性很小，但能提高主要催化活性物質(zhì)的活性、選擇性和穩(wěn)定性。3．載體：它是催化活性物質(zhì)的分散劑、粘合劑和支持物。載體提高了催化劑的機械強度和熱穩(wěn)定性。載體結(jié)構(gòu)有片粒狀和蜂窩狀兩種。二、固定床催化反應器的類型及選擇催化法凈化氣態(tài)污染的主要設備是氣固催化反應器。工業(yè)上常見的氣固催化反應器分固定床和流化床兩大類。（一）固定床催化反應器的類型1．單段絕熱式固定床反應器2．多段絕熱式反應器3．管式反應器一般為一高徑比不大的圓筒體。見圖9-1。單段絕熱反應器優(yōu)點：單段絕熱式固定床催化反應器結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜，反應器內(nèi)體積能得到充分利用。單段絕熱反應器適用的場合：(1).反應熱效應較小的反應；(2).溫度對目的產(chǎn)物收率影響不大的反應；(3).雖然反應熱效應大，但單程轉(zhuǎn)化率較低的反應或者有大量惰性物料存在，使反應過程中溫升小的反應.1）單段絕熱床圖9-1圓筒絕熱式反應器１一礦渣棉；2一瓷環(huán)；3一催化劑固定床反應器操作過程中若發(fā)生超壓現(xiàn)象，需要緊急放空處理時，一般應按流程順序進行，即:打開出口放空閥放空，以免逆流程放空導致氣流沖動催化劑床層，但危急情況下可以同時打開出口處和入口處的放空閥。固定床反應器操作過程中發(fā)生超壓現(xiàn)象的處理方法多段絕熱式反應器

可以看作是串聯(lián)起來的單段絕熱反應器，催化劑分成數(shù)層，熱量有幾個相鄰床層之間引入，避免層熱量的積累，使溫度保持在一定范圍，具有較高的反應速率。多段絕熱反應器分類按段間換熱方式的不同可分為三類：(1).反應器間設換熱器(2).各段間設換熱構(gòu)建；(3).冷激式。這種反應器適用于中等熱效應的反應。管式反應器通常在管內(nèi)充填催化劑，反應氣體自上而下通過催化劑床層進行反應，管間通載熱體(在用高壓水或用高壓蒸汽作熱載體時，則把催化劑放在管間，而使管內(nèi)走高壓流體)。適用于反應熱特別大的情況

(a）沸騰式（b）內(nèi)部循環(huán)式（c）外部循環(huán)式流體流動方式

實際生產(chǎn)中，物料大多數(shù)是采用自上而下的流動方式，少數(shù)為自下而上流動，載熱體則在管間流動，其流向可以與反應氣體成逆流，也可以成并流，應根據(jù)不同反應的具體要求來進行選擇。若進行的是吸熱反應，則載熱體為化學反應的熱源。對于放熱反應、載熱體為冷卻介質(zhì)，移走由反應所產(chǎn)生的熱量。載熱體的選擇在傳熱面積一定的情況下，載熱體有較大的傳熱系數(shù)。

列管式固定床反應器優(yōu)點：①傳熱較好，管內(nèi)溫度較易控制；②返混小、選擇性較高；③只要增加管數(shù)，便可有把握地進行放大；④對于極強的放熱反應，還可用同樣粒度的惰性物料來稀釋催化劑.列管式固定床反應器缺點：是結(jié)構(gòu)比絕熱反應器復雜，催化劑的裝卸也不方便。二、固定床催化反應器的類型及選擇（二）固定床催化反應器的選擇在固定床催化反應器的設計和選型時，會碰到有幾種可行的方案，必須根據(jù)實際情況作出選擇。一般選擇原則是根據(jù)催化反應熱的大小，反應對溫度的敏感程度以及催化劑活性溫度范圍，選擇反應器的結(jié)構(gòu)類型，把床溫分布控制在一個許可的范圍內(nèi)；反應器的阻力要小，這對氣態(tài)污染物的凈化尤為重要；反應器操作容易，安全可靠，并力求結(jié)構(gòu)簡單，造價低，運行與維修費用經(jīng)濟