5环保设备及应用-污染净化5

第五章大气污染净化设备§5～1吸收设备吸收净化法是利用各种气体在液体中的溶解度不同，污染物组分被吸收剂选择性吸收，从而使废气得以净化的方法。一、吸收塔的类型与特点按气液相接触形态分为三类。第一类为液体以膜状运动与气相进行接触的填料吸收塔和降膜吸收塔；第二类是气体以气泡形态分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、搅拌鼓泡吸收塔；第三类是液体以液滴状分散在气相中的喷射器、文氏管、喷雾塔。第五章大气污染净化设备一、吸收塔的类型与特点（一）填料塔由外壳、填料、填料支承、液体分布器、中间支承和再分布器、气体和液体进出口接管等部件组成，塔外壳多采用金属材料，也可用塑料制造。填料塔以填料作为气液接触的基本构件。填料是填料塔的核心，它提供了塔内气液两相的接触面，填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必须具备较大的比表面，有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、密度小、价格低廉等。1、规整填料2、支撑栅板3、液体收集器4、集液环5、多级槽式液体分布器6、填料压圈7、支撑栅板8、蒸汽入口管9、塔底10、至再沸器循环管11、裙座12、底座环（二）板式塔板式塔通常是由一个呈圆柱形的壳体及沿塔高按一定的间距水平设置的若干层塔板所组成（三）特种接触塔型1．喷洒塔2．喷射吸收器3．文氏管吸收器二、吸收塔的选用吸收设备的主要功能是建立尽可能大的、并能迅速更新的气液相接触界面。选择吸收设备不仅要考虑本身的性能，而且要根据被处理气体所含污染物的性质、浓度以及气体的含尘量等因素综合考虑决定。吸收塔除需满足特定工艺要求外，尚需考虑下列要求：生产能力要大、吸收效率要高、压降或能耗要少、操作弹性要大、耐腐蚀性要好、设备结构力求简、单造价要低、检修要方便等。对气膜控制的吸收过程，一般宜采用填料塔；对液膜控制的吸收过程，一般宜采用板式塔；对于易起泡、粘度大、有腐蚀性、热敏性的物料宜采用填料塔；对于吸收过程中产生大量热量而需要移去的过程或需有其他辅助物料加入、取出的过程，宜采用板式塔；对于有悬浮固体颗粒或淤渣的宜采用板式塔。由于填料塔结构简单，便于用耐腐蚀材料制造，因而在气态污染物控制上被广泛选用。三、填料塔的设计填料塔主要由塔体、填料、填料支承装置、液体喷淋装置、液体再分布装置、气体进出口管等部件组成。（一）收集资料（二）确定流程吸收流程可采用单塔逆流流程，也可采用单塔吸收、部分吸收剂再循环的流程；或采用多塔串联、部分吸收剂循环（或无部分循环）的流程。（三）计算吸收剂用量GxmyyyL2121min三、填料塔的设计（四）选择填料三、填料塔的设计（五）填料塔的直径（六）填料塔的高度（七）填料塔附件的设计与选用1．填料支承装置SVD4bfdHHnZHH)1(三、填料塔的设计2．液体分布装置3．液体再分布装置4．气液进口及出口装置五、填料吸收塔的基本操作（一）装填料（二）设备的清洗及填料的处理1．设备清洗2．填料的处理（三）填料塔的操作1．进塔气体的压力和流速不宜过大，否则会影响气、液两相的接触效率，甚至使操作不稳定；2．进塔吸收剂不能含有杂物，避免杂物堵塞填料缝隙。在保证吸收率的前提下，尽量减少吸收剂的用量；3．控制进入温度，将吸收温度控制在规定的范围；五、填料吸收塔的基本操作4．控制塔底与塔顶压力，防止塔内压差过大。压差过大，说明塔内阻力大，气、液接触不良。致使吸收操作过程恶化；5．经常调节排放阀，保持吸收塔液面稳定；6．经常检查泵的运转情况，以保证原料气和吸收剂流量的稳定；7．定时巡回检查各控制点的变化情况及系统设备与管道的泄露情况，并根据记录表要求作好记录。§5～2吸附设备吸附净化法是用多孔固体吸附剂将废气中的有害组分积聚在其表面上，从而使废气得到净化的方法。一、吸附设备的类型与特点（一）固定床吸附器：在固定床吸附器内，吸附剂在承载板上固定不动。固定床可分为立式、卧式和环式.固定床吸附器结构简单、工艺成熟、性能可靠，特别适合于小型、分散、间歇性的污染源治理。§5～2吸附设备（二）移动床吸附器：吸附剂在吸附层中不断移动，一般固体吸附剂由上向下移动，而气体则由下向上流动，形成逆流操作。吸附剂在向下移动过程中，依次经历冷却，吸附、精馏和脱附各过程。移动床吸附器的结构如图5-17所示。最上段是冷却器用于冷却吸附剂。吸附段Ⅰ、精馏段Ⅱ、汽提段Ⅲ之间由分配板分开。在吸附段，待净化的气体由吸附段的下部（即吸附器的中上部）进入，与从顶部下来的活性吸附剂逆流接触并把吸附质吸附下来，净化后的气体经吸附段顶部排出。吸附了吸附质的吸附剂继续下降，经过精馏段（增浓段）到达汽提段。在汽提段的下部通入热蒸汽，使吸附剂上的吸附质进行脱附。§5～2吸附设备（三）流化床吸附器：吸附层内的固体吸附剂呈沸腾状态。二、固定床吸附器的设计1.收集数据：设计吸附器时需收集废气风量、废气成分、浓度、温度、湿度以及排放规律等。2.吸附剂的选用：选择吸附剂时最重要的条件是饱和吸附量大和选择性好。还应具备解吸容易、机械强度高、稳定性好、气流通过阻力小等条件。3.空塔气速：固定床吸附器的空塔气速一般为0.2～0.5m/s。4.主要尺寸计算：固定床床层高度:Z一般取0.5～1m，立式直径与床层高度大致相等，卧式长度大约为床层高的4倍。（四）压力降计算75.1Re)1(150)1(23SGdZP三、吸附设备的应用注意事项废气中的粉尘、油烟、雾滴、焦油状物质等会使吸附剂劣化。废气温度太高或湿度太大会导致吸附量减少甚至不吸附。因此，可根据具体情况选择必要的预处理方法。吸附法净化气态污染物一般由吸附及再生两部分组成。合理的再生过程对吸附法的经济性有重要作用。解吸和再生用的水蒸汽量和动力消耗，因回收的物质和设备不同而不同。一般回收1kg溶剂需水蒸汽3～5kg，动力0.08～0.18kW/h，回收率可达95%以上。固定床吸附设备采用间歇操作，包括吸附、解吸、干燥和冷却，一般是二台或二台以上吸附器轮流进行吸附和解吸、再生。在操作过程中要注意防止吸附层温升过高；当采用高压风机时应注意减振和消除噪声；用水蒸汽或洗涤液再生时应避免废水污染。布置作业P1652，3§5～3冷凝设备冷凝净化法是利用物质在不同温度下具有不同的饱和蒸汽压这一性质，采用降低系统温度或提高系统压力，使处于蒸汽状态的污染物质冷凝并从废气中分离出来。冷凝法适用于回收蒸汽状态的有害物质，特别适用于回收浓度较高的有机溶剂蒸汽。一、接触冷凝器及其选用1.喷射式接触冷凝器2.喷淋式接触冷凝器3.填料式接触冷凝器4.塔板式接触冷凝器§5～3冷凝设备二、表面冷凝器（一）翅管空冷冷凝器（二）螺旋式冷凝器（三）淋洒式冷凝器（四）板式换热器板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。§5～3冷凝设备（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．浮头式冷凝器§5～3冷凝设备三、冷凝器的运行与维护（一）列管式冷凝器的使用1．使用前应检查压力表、温度计以及有关阀门是否齐全好用；2．输进废气之前先打开冷凝水排放阀门，排除积水和污垢；打开放空阀，排除空气和不凝结气体；3．使用时，先打开冷却液体阀门和放空阀向其注液，当液面达到规定位置时缓慢或分数次开启废气阀门，防止骤冷骤热有损冷凝器的使用寿命；4．经常检查冷热两种工作介质的进出口温度、压力变化，发现温度、压力有超限度变化时，要立即查明原因，消除故障；5．定时分析介质成分变化，以确定有无内漏，以便及时处理（堵管或换管）；6．定时检查冷凝器有无渗漏，外壳有无变形以及冷凝器有无振动现象，若有应及时处理。三、冷凝器的运行与维护（二）板式换热器的使用1．进入该冷凝器的冷、热流体如果含有大颗粒泥砂（1～2mm）和纤维质，一定要提前过滤，防止堵塞狭小的间隙；2．用海水作冷却介质时，要向海水中通入少量的氯气，以防微生物滋长堵塞间隙；3．当传热效率下降20%～30%时，要清理结垢和堵塞物，清理方法用竹板铲刮或用高压水冲洗，冲洗时波纹板片应垫平，以防变形。严禁使用钢刷刷洗；4．拆卸和组装波纹板片时，不要将垫弄伤或掉出，如发现有脱落部分，应用胶质粘好；5．使用时，要防止骤冷骤热，使用压力不可超过铭牌规定；6．使用中发现垫口渗漏时，应及时冲洗结垢，调紧螺栓，如无效果，应解体重新组装；7．常查看压力表和温度计数值，掌握运行状况。三、冷凝器的运行与维护（三）换热器的维护和保养1．列管式冷凝器的维护和保养（1）保持主体设备外部整洁，保温层和油漆完好；（2）保持压力表、温度计、安全阀和液位计等附件的安全、灵敏和准确；（3）发现法兰和阀门连接处渗漏时，应及时处理；（4）开停冷凝器时，不应将废气阀门开的太猛，否则容易造成外壳与列管冲击，局部骤然涨缩，产生热应力，使局部焊缝开裂或管子连接口松弛；（5）尽可能减少冷凝器的开停次数，停止使用时应将内部的水放净，防止冻裂和腐蚀；（6）定期测量冷凝器的壳体壁厚，一般两年一次。三、冷凝器的运行与维护3．板式冷凝器的维护和保养（1）保持设备整洁，油漆完整。紧固螺栓的螺纹部分应涂防锈油并加外罩，防止生锈和粘结灰尘；（2）保持压力表和温度计清晰，阀门和法兰无泄漏；（3）定期清理和更换过滤器，预防换热器堵塞；（4）注意基础有无下沉不均匀现象和地脚螺栓有无腐蚀；（5）拆装板式冷凝器时，螺栓的拆装和拧紧应对称进行，松紧适宜；§5～4气固催化反应设备一、废气催化反应净化机理（一）催化净化机理催化净化法是利用催化剂的催化作用将废气中的有害物质转化成各种无害的物质，或者转化成比原来存在状态更易除去的物质的一种方法。例如，硝酸尾气中NOx，可在铜铬催化剂的催化作用下转化成无害的N2。按照气态污染物在催化反应过程中的氧化还原性质，催化净化法可分为催化氧化法和催化还原法。（二）催化剂(由多种物质构成：活性催化剂、助催化剂、载体构成)1．活性物质：它是决定催化剂有无活性的关键组分，一般以该组分的名称命名催化剂。2．助催化剂：它是加到催化剂中的少量物质，这种物质本身没有活性或者活性很小，但能提高主要催化活性物质的活性、选择性和稳定性。3．载体：它是催化活性物质的分散剂、粘合剂和支持物。载体提高了催化剂的机械强度和热稳定性。载体结构有片粒状和蜂窝状两种。二、固定床催化反应器的类型及选择催化法净化气态污染的主要设备是气固催化反应器。工业上常见的气固催化反应器分固定床和流化床两大类。（一）固定床催化反应器的类型1．单段绝热式固定床反应器2．多段绝热式反应器3．管式反应器一般为一高径比不大的圆筒体。见图9-1。单段绝热反应器优点：单段绝热式固定床催化反应器结构简单、造价便宜，反应器内体积能得到充分利用。单段绝热反应器适用的场合：(1).反应热效应较小的反应；(2).温度对目的产物收率影响不大的反应；(3).虽然反应热效应大，但单程转化率较低的反应或者有大量惰性物料存在，使反应过程中温升小的反应.1）单段绝热床图9-1圆筒绝热式反应器１一矿渣棉；2一瓷环；3一催化剂固定床反应器操作过程中若发生超压现象，需要紧急放空处理时，一般应按流程顺序进行，即:打开出口放空阀放空，以免逆流程放空导致气流冲动催化剂床层，但危急情况下可以同时打开出口处和入口处的放空阀。固定床反应器操作过程中发生超压现象的处理方法多段绝热式反应器可以看作是串联起来的单段绝热反应器，催化剂分成数层，热量有几个相邻床层之间引入，避免层热量的积累，使温度保持在一定范围，具有较高的反应速率。多段绝热反应器分类按段间换热方式的不同可分为三类：(1).反应器间设换热器(2).各段间设换热构建；(3).冷激式。这种反应器适用于中等热效应的反应。管式反应器通常在管内充填催化剂，反应气体自上而下通过催化剂床层进行反应，管间通载热体(在用高压水或用高压蒸汽作热载