13.1有機廢氣處理技術13.1.1有機廢氣的來源和危害

有機化合物指碳氫化合物及其衍生物。

煤、石油、天然氣是有機化合物的三大重要來源

13.1.2凈化方法及選擇

含有機污染物廢氣的治理，可以用吸收、吸附、冷凝、催化燃燒、熱力燃燒和直接燃燒等方法，或者上述方法的組合，如冷凝－吸附，吸收－冷凝，吸附濃縮－催化燃燒等。

第13章

其他幾種廢氣處理技術

選擇凈化方法需考慮的因素大致如下：（1）污染物的性質（2）污染物濃度（3）生產的具體情況及凈化要求（4）經濟性13.1.3燃燒法凈化有機廢氣1．含烴類廢氣的直接燃燒:在噴漆或烘漆作業中，常有大量的溶劑，如苯、甲苯、二甲苯等；煉油廠和石油化工廠有機廢氣等；這些蒸氣有時濃度很高，也可用直接燃燒的方法處理。

2.烴類廢氣的催化燃燒：催化燃燒法由于維持其催化反應需要一定的起燃溫度，有機廢氣濃度低時，需要補充的大量熱能會顯著增加運轉費用，因此該法只適合于處理高濃度（>1000mg/m3）有機廢氣。3.吸附濃縮－催化燃燒工藝：低濃度、大風量的有機廢氣

圖13－1直接燃燒法凈化烘漆廢氣流程1－風機；2－燃燒爐；3－瓷環；4－烘箱壁圖13－2有機溶劑催化燃燒流程1-阻火器；2-通風機；3-熱交換器；4－燃油加熱器；5－催化燃燒器圖13－3吸附濃縮－催化燃燒凈化有機廢氣工藝流程1－除霧風機；2－干式漆霧過濾器；3－脫附風機；4－催化燃燒床；5－1＃吸附床；6－2＃吸附床6目前發達國家應用吸附濃縮－催化燃燒工藝時，多采用回轉式吸附濃縮器（又稱蜂窩輪）作為吸附濃縮設備，具有阻力損失小、安全性高、濃縮比大、后處理量小、操作簡單、運行功耗低等優點。圖13－4回轉式吸附濃縮器工作原理4．氧化瀝青尾氣的熱力燃燒

氧化瀝青尾氣的處理方法一般為熱力燃燒，燃燒前通常需除去廢氣中的餾出油及大量水分，余下的氧、惰性氣體、低分子烴類化合物以及苯并[a]芘、含氧、含硫等惡臭物質送焚燒爐處理。

焚燒氧化瀝青尾氣有兩種方式，一種是將尾氣通入原工藝加熱爐作燃料，加熱氧化釜內渣油，回收熱值；另一種是建立專用的焚燒爐。尾氣焚燒爐有臥式與立式兩種。

13.1.3吸附法凈化有機廢氣吸附法凈化有機廢氣多用于低濃度、有回收價值的有機蒸氣的回收凈化上，對于濃度較高的這類廢氣，往往是采取冷凝－吸附的方法，對濃度較低的惡臭氣體一般采用吸附濃縮－催化燃燒的方法。可作為凈化有機蒸氣的吸附劑有活性炭、硅膠和分子篩等。其中應用最廣泛、效果最好的是活性炭。典型工藝流程：固定床吸附流程間歇固定床凈化有機溶劑蒸氣的計算

（1）有機溶劑的蒸發量（即散發量）

①馬扎克公式法

②相對揮發度近似計算法相對揮發度為乙醚的蒸發量與某溶劑在相同條件下蒸發量的比值，即ai=G乙醚/Gi。已知在某種條件下A物質的散發量為GA，那么在相同條件下，B物質的散發量為：GB=GA·aA/aB。

1113例13－2在21℃和138kPa（絕壓）下283.2m3/min（289K，101.3kPa）的脫脂劑排氣流中含有三氯乙烯0.2％（以體積計），用活性炭吸附塔回收99.5％（以質量計）的三氯乙烯。活性炭堆積密度為577kg/m3,靜活性為28kg三氯乙烯/100kg活性炭，吸附塔的操作周期為：吸附4h，加熱和脫附2h，冷卻1h，備用1h。試計算活性炭的用量和吸附塔尺寸。

13.1.4吸收法凈化有機廢氣1．苯類廢氣的溶劑吸收0#

柴油、7#機油、洗油、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）及醋酸丁酯等吸收，圖13－9。2．氯乙烯分餾尾氣的吸收一般有兩個方法：第一是有機溶劑吸收，可供選擇的溶劑有丙酮、甲乙酮、N－烷基內酰胺（如甲基吡咯烷酮、環烷基吡咯烷酮等）、三氯乙烯、二氯乙烷、一氯苯、鄰二氯苯、二甲苯、四氯化碳等；第二是活性炭吸附法。

圖13－9各種吸收劑對甲苯的凈化效果13.1.5冷凝法凈化有機廢氣1．直接冷凝法回收凈化含癸二腈廢氣

2．吸收－冷凝法回收氯乙烷

3．壓縮冷凝回收氯甲烷

4．吸附－冷凝法凈化含二氯乙烷尾氣

18（1）冷凝凈化法適于在下列情況下適用：①處理高濃度廢氣，特別是含有害物組分單純的廢氣；②作為燃燒與吸附凈化的預處理，特別是有害物含量較高時，可通過冷凝回收的方法減輕后續凈化裝置的操作負擔；③處理含有大量水蒸氣的高溫廢氣。但在實際溶劑的蒸氣壓低于冷凝溫度下溶劑的飽和蒸氣壓時，此法不適用。1913.1.6生物法和脈沖電暈法凈化有機廢氣

1.生物法：該法處理有機廢氣主要是利用異養生物將有機污染物作為其生命活動的能源或養分的特性，經新陳代謝過程而實現的。2.脈沖電暈法：13.2含氯廢氣的凈化

含氯廢氣主要指含氯氣和氯化氫的廢氣，氯堿廠、有機氯農藥、醫藥、鹽酸、漂白粉以及聚氯乙烯、四氯化碳等的生產和使用氯的場所均會產生含氯廢氣污染。

含氯廢氣凈化主要采用吸收法，但也有用吸附法凈化的。

13.2.1吸收法凈化含氯氣廢氣

1.水吸收法

用水吸收Cl2廢氣時，需要增加氯分壓p和降低溫度(但不能低于0℃)才能增加氯在水中的總濃度。國外有高壓、低溫吸收含Cl2廢氣，然后于加熱或減壓下解吸并回收氯氣的例子。水吸收法一般適用于低濃度含氯廢氣的治理。而常壓水洗，由于氯的溶解度有限，且易逸出，若不回收吸收液中的氯，則會造成二次污染，不宜推廣。

當氯在純水中時，溶解的總氯量可表示為：當用水吸收Cl2廢氣時，需要增加氯分壓p和降低溫度(但不能低于0℃)才能增加氯在水中的總濃度。國外有高壓、低溫吸收含Cl2廢氣，然后于加熱或減壓下解吸并回收氯氣的例子。由于氯—水系統的帶壓操作對設備要求較高，腐蝕較嚴重，技術水平要求高，故目前尚未見到國內有加壓水吸收法回收廢氯氣的工藝流程，有些單位采用常壓水洗。

2.堿吸收法

堿液吸收是我國當前處理含氯廢氣的主要方法，常采用的吸收劑有氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鈣等堿性水溶液或漿液。吸收過程中，堿性吸收劑能使廢氣中的氯有效地轉變為副產品——次氯酸鹽。反應機理為

Cl2+2OH-→OCl-+Cl-+H2O或CO32-+Cl2→OCl-+Cl-+CO2

只要有足夠的OH-或CO32-離子。氯的溶解和吸收就將繼續進行下去，因而堿液吸收含氯廢氣一般有較高的效率，可達99.9％。

堿液吸收設備有填充塔、噴淋塔、波紋塔、旋轉吸收器和將含氯廢氣引入堿液槽鼓泡吸收等。

3.氯化亞鐵溶液或鐵屑吸收法

用鐵屑或氯化亞鐵溶液吸收廢氯可以制得三氯化鐵產品，同時消除含氯廢氣的污染。

（1）兩步氯化法

該法是先用鐵屑與濃鹽酸或FeCl3溶液在反應槽中發生反應生成中間產品氯化亞鐵水溶液，再用氯化亞鐵溶液吸收廢氯，工藝流程示于圖13－14。FeCl3溶液與鐵屑的反應為2FeCl3+Fe→3FeCl2濃鹽酸與鐵屑的反應為

2HCl+Fe→FeCl2+H2

FeCl3

生成

2FeCl2+Cl2→2FeCl3

26圖13－14鐵屑兩步法吸收廢氯圖13－15鐵屑一步法吸收廢氯（2）一步氯化法

兩步氯化法工藝過程復雜，消耗大量鹽酸，反應中排出的氫氣不能回收。同時由于FeCl2易結晶，必須消耗蒸汽加熱。因而開發了一步氯化法。一步氯化法有濕法和火法兩種流程。①濕法流程

：將廢氯直接通入由水浸泡鐵屑的反應塔中，將鐵、氯和水一步合成三氯化鐵溶液。

②火法流程

該流程是用鐵屑直接在氯化爐中與高濃度含氯廢氣作用，制取三氯化鐵。氯化爐反應溫度600~800℃，生成氣態三氯化鐵。4.溶劑吸收法

目前，用于吸氯的代表性溶劑有苯(C6H6)、—氯化硫(S2Cl2)、四氯化碳(CCl4)、氯磺酸(HSO3Cl)及二氯化碘水溶液等。用作凈化含氯廢氣溶劑的必要條件有：①吸收容量大；②易于解吸或溶劑易于再生；③溶劑價格便宜；④溶劑應無毒或毒性大大小于氯氣等等。

圖13－16S2Cl2回收氯氣流程圖1－吸收塔；2－冷凝器；3－循環泵；4－解吸塔；5－冷凝器13.2.2吸附法凈化含氯氣廢氣工業上用于吸附含氯廢氣的吸附劑主要是活性炭和硅膠。活性炭對含氯廢氣中的光氣、氯氣將優先吸附，而對氮、氧等空氣成分的吸附量比氯氣少得多。吸附容量有限，吸附法僅適用于含氯廢氣氣量不大或濃度不高的場合。含氯氣廢氣的凈化可以根據廢氣中氯含量選擇處理方法，含氯量在1×10-6以下，危害不大，可以直接排放；含氯量在1×10-6~1%的廢氣，多用水或堿液吸收處理，因經濟價值不大，吸收液多作廢水排掉，所用堿液多為石灰乳；含氯量在1%~20%的廢氣，危害極大，可采用堿液吸收、氯化亞鐵溶液或鐵屑吸收、溶劑吸收、固體吸附等方法回收氯資源；含氯量在20%~70%的廢氣，常用液化法回收液氯；氯含量在70％以上時，通常直接返回氯化過程循環利用，或者用液化法制取液氯。

13.2.3含氯化氫廢氣的凈化

1.含氯化氫廢氣的水洗凈化：1個體積的水能溶解450個體積的氯化氫

2.工業廢氯化氫的綜合利用（1）以副產鹽酸用于各工業部門（2）廢氯化氫氣體直接利用（3）利用廢HCl生產氯氣

13.3含氟廢氣的凈化與利用13.3.1含氟廢氣的來源和性質

含氟廢氣主要含氟化氫和四氟化硅，來源于冶金工業的電解鋁、煉鋼，化學工業的磷肥、氟塑料生產，鑄造業的化鐵爐，還有搪瓷上釉，陶瓷、磚瓦和玻璃的高溫燒制等。13.3.2.含氟廢氣的凈化方法與設備

濕法：酸法和堿法。酸法系指以水為吸收劑凈化含氟廢氣，生成氫氟酸和氟硅酸溶液，此酸性溶液可進一步加工成為有用的氟化物，如冰晶石或硅酸鈉等副產品。堿法是以堿性溶液作吸收劑處理含氟廢氣，生成氟化物水溶液，再將此氟化物溶液加工成氟化物副產品，整個過程無氫氟酸出現。干法凈化系統以固體物質吸附或吸收含氟廢氣中的氟化物，達到去除并回收廢氣中氟化物的目的。此法可采用固定床或者流化床吸附工藝。

341.水吸收法

由于氟化氫和四氟化硅都極易溶于水，所以工業上常用水吸收含氟廢氣。圖13-18HF溶液濃度與蒸氣壓圖13-19氟硅酸濃度與四氟化硅分壓注：1mmHg=133.3Pa注：1mmHg=133.3Pa

用水吸收含氟廢氣的設備有撥水輪吸收室（圖13－20）、湍球塔、文丘里洗滌器、噴射吸收裝置(圖13－21)、填料塔和噴霧塔等。水吸收法要求設備能防腐和便于清理硅膠。

圖13－20長方形撥水輪吸收室圖13-21

噴射文丘里吸收裝置1-水泵；2-循環水池；3-噴嘴；4-喉管；5-擴散管；6-除霧器；7-排氣筒水吸收的除氟效率—般在90％以上，吸收后的吸收液需進一步加工成氟鹽，如冰晶石(Na3AlF6)、氟硅酸鈉、氟化鈉、氟化鋁、氟硅酸鎂等，其中以冰晶石形式回收的較多。例如，向水吸收后得到的低濃度氫氟酸中添加Al(OH)3，可制備氟鋁酸Al(OH)3+6HF=H3AlF6+3H2O然后加入碳酸鈉制造冰晶石2H3AlF6+3Na2CO3=2Na3AlF6↓+3CO2+3H2O生成的冰晶石經過濾、干燥即得冰晶石產品，可用于煉鋁生產系統。

2.堿液吸收法用氫氧化鈉、碳酸鈉或氫氧化鈣等堿液吸收，仍以回收制取冰晶石為主。例如，用碳酸鈉溶液凈化含氟煙氣，其主要反應為HF+Na2CO3→NaF+NaHCO32HF+Na2CO3→2NaF+H2O+CO2↑

在循環吸收過程中，當吸收液氟化鈉濃度達到22g/L以上時，加入定量的鋁酸鈉(NaAlO2)溶液，繼續循環吸收含氟煙氣，鋁酸鈉就會被碳酸氫納或酸性氣體分解，析出表面活性很強的氫氧化鋁；再與氟化鈉反應生成冰晶石。總反應為6NaF+4NaHCO3+NaAlO2→Na3AlF6↓+4Na2CO3+2H2O或

6NaF+2CO2+NaAlO2→Na3AlF6↓+2Na2CO3上述反應生成的Na2CO3也參與吸收HF。用氨水