活性炭在工业气体处理中的应用(工业气体的来源与处理)

发布时间:2021/7/16 11:03:34 浏览次数:29
文章来源:嵩山科技网络部 作者:嵩山科技小编

随着工(gong)业(ye)化程度(du)的(de)不(bu)断提高,人(ren)为(wei)产生的(de)空(kong)气污染(ran)物(wu)所占空(kong)气总(zong)污染(ran)物(wu)的(de)比例在不(bu)断增(zeng)加(jia),对人(ren)类(lei)自身(shen)健康的(de)危害(hai)在不(bu)断增(zeng)大(da)。目前(qian)(qian),排放空(kong)气污类(lei)物(wu)zui多(duo)的(de)工(gong)业(ye)部门有:石(shi)油(you)与(yu)化学(xue)工(gong)业(ye)、冶金工(gong)业(ye)、电(dian)力(li)工(gong)业(ye)、建筑材料工(gong)业(ye)等01]。下面就工(gong)业(ye)排放的(de)主(zhu)要(yao)有害(hai)气体(ti)污染(ran)物(wu)NO2、SO2、P、CO、卤代经、挥发性(xing)有机物(wu)(简称(cheng)为(wei)VOC)等的(de)吸附(fu)分(fen)离治理前(qian)(qian)景和可行性(xing)简要(yao)分(fen)析(xi)如下。

1.工业废气中的NOX脱除

硝酸生产过程中要排放大量的硝酸尾气,其中含有NOX,危害ji大。我国现有硝酸生产工厂50多家,硝酸尾气中NOX的浓度一般为(500~5000)mg/L,每年排入大气的NOX(以NO2计)约为6万吨。如果能回收这些NO2,不仅控制了对环境的污染,同时可以增产硝酸,降低生产成本。

目前西南化工研究(jiu)院已开展了硝酸(suan)尾(wei)气(qi)的吸附法回(hui)收治理工业(ye)性(xing)试验研究(jiu)工作,研究(jiu)表(biao)明,净化气(qi)中(zhong)NO,浓(nong)度可控(kong)制在低于0.02%,对(dui)应(ying)尾(wei)气(qi)中(zhong)NO,浓(nong)度从0.04%~0.8%,回(hui)收气(qi)中(zhong)NO.浓(nong)度变(bian)化范围可从0.8%~5%,可以返回(hui)系统(tong)生产(chan)硝酸(suan)。

对石灰窑(yao)气(qi)等废气(qi)中(zhong)氮氧化物的(de)脱(tuo)除技术(shu),西南化工研究设计院已开发成功,并申报国(guo)家专(zhuan)利。对烟道(dao)气(qi)中(zhong)氮氧化物的(de)脱(tuo)除,根据烟道(dao)气(qi)组成采用(yong)TSA法与其(qi)他(ta)化学技术(shu)处理法可有(you)效控制氮氧化物的(de)排放量。

2.提(ti)纯(chun)一氧(yang)化碳

我国(guo)每(mei)(mei)年生(sheng)产(chan)黄(huang)(huang)(huang)磷40x104t,生(sheng)产(chan)过程中每(mei)(mei)生(sheng)产(chan)1t黄(huang)(huang)(huang)磷会产(chan)生(sheng)2500㎡尾(wei)气(qi),每(mei)(mei)年产(chan)生(sheng)的尾(wei)气(qi)量达10x108㎡,其(qi)主(zhu)要成分(fen)为一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)(85%~90%)。CO是一(yi)种易(yi)燃易(yi)爆有(you)(you)毒(du)的气(qi)体,又(you)是一(yi)种重要的碳(tan)化(hua)工原料。尾(wei)气(qi)中含有(you)(you)的P、S、As、F等(deng)及其(qi)化(hua)合(he)物的有(you)(you)毒(du)组分(fen)未经处理排放(fang)到大(da)气(qi)中将严(yan)重污染环境,易(yi)使催化(hua)剂中毒(du),所(suo)以有(you)(you)效处理黄(huang)(huang)(huang)磷尾(wei)气(qi)具有(you)(you)非常重要的意义。近(jin)年来,国(guo)内外在净(jing)化(hua)黄(huang)(huang)(huang)磷尾(wei)气(qi)和开发黄(huang)(huang)(huang)磷尾(wei)气(qi)领域已开展(zhan)了较(jiao)多工作,其(qi)中西南化(hua)工研(yan)究(jiu)院开展(zhan)了尾(wei)气(qi)处理的动态吸附研(yan)究(jiu)实验,取得了可循环操作的TSA净(jing)化(hua)流程,并(bing)结合(he)自己的CO提纯(chun)(chun)专有(you)(you)技(ji)术,已转让一(yi)套采用吸附法从黄(huang)(huang)(huang)磷尾(wei)气(qi)净(jing)化(hua)并(bing)提纯(chun)(chun)CO的工业(ye)装置。

3.二(er)氧化硫的控制

硫(liu)氧(yang)化(hua)(hua)物主要是二氧(yang)化(hua)(hua)硫(liu),它是大气(qi)(qi)中数量zui大、分(fen)布zui广(guang)、影(ying)响(xiang)zui严重的环境污染物之一(yi)。目(mu)(mu)前控制的主要方法有:高烟(yan)囱(cong)稀(xi)释法、采用低硫(liu)燃料(liao)、排放废(fei)气(qi)(qi)脱(tuo)(tuo)硫(liu)等,近年在采用干法(吸(xi)(xi)(xi)附(fu)剂吸(xi)(xi)(xi)附(fu)法)、湿法脱(tuo)(tuo)硫(liu)技术领域(yu)开展了较多研(yan)究(jiu),工业(ye)化(hua)(hua)应用已很(hen)成熟。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)法脱(tuo)(tuo)除废(fei)气(qi)(qi)中的SO2又分(fen)为物理吸(xi)(xi)(xi)附(fu)法和化(hua)(hua)学吸(xi)(xi)(xi)附(fu)法,物理吸(xi)(xi)(xi)附(fu)时被(bei)选择(ze)性吸(xi)(xi)(xi)收的SO2可通过升(sheng)温或降压解吸(xi)(xi)(xi)出(chu)来,化(hua)(hua)学吸(xi)(xi)(xi)附(fu)时吸(xi)(xi)(xi)附(fu)剂同时起催化(hua)(hua)作用,被(bei)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)的SO2被(bei)废(fei)气(qi)(qi)中的氧(yang)氧(yang)化(hua)(hua)成SO3,后者再与水生成硫(liu)酸。目(mu)(mu)前,国(guo)内关于采用吸(xi)(xi)(xi)附(fu)法净化(hua)(hua)SO2的报道(dao)多为

实(shi)验(yan)研究报告。

4.含三(san)氯乙烯、三(san)氯乙烷等(deng)卤代烃的排放废(fei)气净化

含(han)卤代烃的(de)(de)废气净化目前较(jiao)为成熟的(de)(de)技术是溶剂吸收(shou)(shou)或吸附法处(chu)理,如:①彩色显像管生(sheng)产线清洗(xi)阴(yin)罩时(shi)挥(hui)发的(de)(de)三(san)氯乙烷气体刺(ci)激人体黏膜(mo),长期(qi)接触(chu)能使(shi)运动神经(jing)系(xi)统受损,无论从环境保(bao)护(hu)还是降低(di)生(sheng)产成本来看都必 须回(hui)收(shou)(shou)利(li)用(yong)(yong)。航天(tian)总公司四院(yuan)四十(shi)二所成功开发了(le)(le)应(ying)用(yong)(yong)活性碳纤维回(hui)收(shou)(shou)三(san)氯乙烷,避免了(le)(le)环境污染,使(shi)用(yong)(yong)效果(guo)良好。②在工(gong)业(ye)(ye)上(shang)应(ying)用(yong)(yong)很广的(de)(de)三(san)氯乙烯(xi)(xi),是对人体和环境都有(you)较(jiao)大危(wei)害的(de)(de)有(you)毒污染物,含(han)三(san)氯乙烯(xi)(xi)工(gong)业(ye)(ye)废气排放前必 须脱除其中(zhong)超标含(han)量的(de)(de)TCE,应(ying)用(yong)(yong)吸附法可有(you)效控制(zhi)排放尾气中(zhong)三(san)氯乙烯(xi)(xi)含(han)量并回(hui)收(shou)(shou)其中(zhong)的(de)(de)三(san)氯乙烯(xi)(xi),西南化工(gong)研究院(yuan)在这方面开展了(le)(le)较(jiao)多实验(yan)研究,并取得了(le)(le)良好的(de)(de)实验(yan)效果(guo)。

5.含高沸点有(you)机(ji)物的尾气净(jing)化(hua)

目前,采(cai)用(yong)(yong)(yong)吸附法净化、回(hui)收(shou)排放尾(wei)气(qi)中的(de)有(you)机(ji)组分的(de)工(gong)业应(ying)用(yong)(yong)(yong)是比较成功的(de),采(cai)用(yong)(yong)(yong)的(de)通常流程为TSA或PTSA流程,既可有(you)效(xiao)脱除有(you)机(ji)污染物又可回(hui)收(shou)有(you)用(yong)(yong)(yong)组分。根(gen)据(ju)大量(liang)实验(yan)研究(jiu),西南化工(gong)研究(jiu)院在已(yi)开(kai)发(fa)的(de)多套PSA装置的(de)预处(chu)理装置中,成功地采(cai)用(yong)(yong)(yong)TSA、PTSA技术很好(hao)地解决含高沸(fei)点有(you)机(ji)物的(de)尾(wei)气(qi)净化,如苯、萘(nai)等的(de)脱除。

6.排放气中一(yi)氧化碳(tan)的脱除

CO是(shi)(shi)一种易(yi)燃易(yi)爆有(you)毒的(de)(de)(de)气(qi)体,未经处(chu)理排(pai)放(fang)到大气(qi)中(zhong)将严重污(wu)染环(huan)境,所以严格(ge)控(kong)制排(pai)放(fang)气(qi)中(zhong)CO含量是(shi)(shi)非(fei)常有(you)意义的(de)(de)(de)。目前,国内北京大学开(kai)发的(de)(de)(de)13X分(fen)子筛载体的(de)(de)(de)Cu(I)吸(xi)附剂(ji)、南京化工大学开(kai)发的(de)(de)(de)稀(xi)土复合(he)铜(I)吸(xi)附剂(ji)都是(shi)(shi)很好的(de)(de)(de)CO吸(xi)附剂(ji)。实(shi)验表明(ming),采用(yong)PSA或TSA技(ji)术脱除(chu)CO是(shi)(shi)一种有(you)效的(de)(de)(de)手段,排(pai)放(fang)气(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)CO可(ke)控(kong)制在1mg/L以内。

7.含(han)氟排(pai)放(fang)废(fei)气的净化

含氟(主要为HF和SiF4)废气数量虽然不如硫氧化物和氮氧化物大,但其毒性较大,对人体的危害比SO2大20倍,因此工业生产排放气必 须控制含氟化合物的排放量。目前,HF回收通常生产冰晶石,尽管从理论上可采用吸附法结合其他化学法处理含氟废气,但目前国内应用PTSA回收含氟排放废气的工业装置尚未见报道。

8.从富含甲烷气(qi)源中浓缩(suo)、回收(shou)甲烷

矿井瓦斯是在采煤过程中产生的,瓦斯气中含有25%~45%的甲烷及其他一些组分、其热值仅2500kcl/m3(1kcal=4.186kJ)左右,难以利用,通客排入大气、以致污染环境。我国每年约有30x108m3瓦斯放空,因此有效利用矿井瓦斯已成为一个热门课题。西南化工研究设计院开始采用PSA技术从矿井瓦斯中浓缩甲烷的实验研究,可以把甲烷浓度从20%提高到50%~95%,浓缩后的富甲烷气热值明显提高,可以作为优 质燃料和化工原料。

9.工业二(er)氧(yang)化碳排放的控制

近年来,由于CO2排放量增加(每年以(yi)二(er)(er)氧(yang)化碳(tan)形(xing)式放入大(da)(da)气(qi)中(zhong)的(de)碳(tan)约为(wei)50亿吨),大(da)(da)气(qi)中(zhong)二(er)(er)氧(yang)化碳(tan)已从(cong)工业污染时代的(de)270mg/L上升(sheng)到(dao)近500mg/L,大(da)(da)量二(er)(er)氧(yang)化碳(tan)在大(da)(da)气(qi)中(zhong)的(de)积(ji)聚引发全球的(de)温(wen)室效应已经引起了(le)人类的(de)重(zhong)视。从(cong)含CO2浓度(du)(du)较高(gao)的(de)排放废(fei)气(qi)中(zhong)回(hui)收(shou)CO2既解决了(le)环境问(wen)题,又(you)回(hui)收(shou)了(le)有用组分,减少了(le)资源(yuan)浪费。通过提纯(chun)(chun),产(chan)品二(er)(er)氧(yang)化碳(tan)的(de)纯(chun)(chun)度(du)(du)可达99.5%~99.99%,指标均可达到(dao)或超过二(er)(er)氧(yang)化碳(tan)食品添加剂(ji)国家标准(GB1886.228-2016)。

10.PSA富氧处(chu)理城市垃圾(ji)废气

随着(zhe)城市(shi)化建设规(gui)模(mo)的(de)(de)不断扩大,城市(shi)每天(tian)产生(sheng)的(de)(de)垃(la)(la)圾量急剧增加,目前主(zhu)要采用空(kong)气燃(ran)烧的(de)(de)方式处理(li)人类的(de)(de)生(sheng)活垃(la)(la)圾,每天(tian)通过燃(ran)烧垃(la)(la)圾产生(sheng)的(de)(de)大量含(han)VOC有毒废气给环境造成(cheng)ji大的(de)(de)污染;如采用PSA技术(shu)从空(kong)气富(fu)集(ji)钢(gang)气(氧纯度(du)可达到93%)替代空(kong)气处理(li)城市(shi)垃(la)(la)圾,则(ze)大大降低(di)了有毒废气的(de)(de)排(pai)放量。

四、展望

高 效(xiao)(xiao)的(de)(de)气体精(jing)制(zhi)分(fen)离技术,具有(you)重(zhong)要(yao)的(de)(de)作用(yong),不仅(jin)有(you)利于节省资源,还作助于通过(guo)吸附剂(ji)的(de)(de)研究(jiu)来提(ti)高应用(yong)效(xiao)(xiao)果要(yao)的(de)(de)作用(yong),领(ling)域,随着分(fen)高技术的(de)(de)研究(jiu)深入,活性(xing)炭在工(gong)业气体精(jing)制(zhi)和分(fen)离领(ling)域必将发挥(hui)越(yue)来越(yue)重(zhong)要(yao)的(de)(de)作用(yong)。

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