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540~820oC 需要前提:温度、逗留时间、湍流夹杂
发布时间:2019-10-06        浏览次数:        

  大气污染 第十章 挥发性无机物污染节制 大气污染 挥发性无机物污染节制 2 什么是挥发性无机物? ?关于VOCs(Volatile Organic Compounds)的定 义有多种形式,例如美国ASTM D3960-98尺度将 VOC定义为任何能加入大气光化学反映的无机化 合物; ?美国联邦环保署(EPA)将VOCs定义为除CO、 CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵 外任何参取大气光化学反映的碳化合物; ?世界卫生组织(WHO)对VOCs的定义为熔点低 于室温而沸点正在50~260℃之间的挥发性无机化合 物的总称。 ?大气污染节制工程中的定义是:VOCs是一类有 机化合物的统称,正在常温下它们的蒸发速度大, 易挥发。 大气污染 挥发性无机物污染节制 3 VOCs的定义 WHO 沸点正在 50-260?C之间的 所有无机物, 除了杀虫 剂 EU 正在 20 ?C前提下,蒸气 压大于0.01KPa的所有有 机物 US EPA 所有含碳的并加入大 气中光化学反映的有 机物 Australian National Pollution Inventory 国度污染物清单 正在 25 ?C前提下蒸气压大 于 0.27 kPa 的所有无机 物 VOCs的风险 ? 毒性& 刺激性: 丙酮, 脂肪烃 (C6-C12), 含氯溶剂 , 醋酸丁酯, 二氯苯, 4-苯己烯, 萜烯(松喷鼻油) , 臭氧 ? 致癌性: 苯, 1,3-丁二烯, 甲醛 大气污染 挥发性无机物污染节制 4 常见挥发性无机类 VOCs按其化学布局,能够进一步分为: 烷类、芳烃类、酯类、醛类和其他等。目前已 判定出的有300多种。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 甲苯(Toluene) 二甲苯 (Xylene) 对-二氯苯 (para-dichlorobenzene) 乙苯 (Ethyl benzene) 苯乙烯 (Styrene) 甲醛 (Formaldehyde)(易溶于水) 乙醛 (Acetaldehyde)(除甲醛以外,绝大大都挥发性无机化 合物一般都不溶于水而易溶于无机溶剂 ) 三氯甲烷 三氯乙烷 二异氰酸酯(TDI) 二异氰甲苯酯等。 大气污染 挥发性无机物污染节制 5 VOCs的来历 燃料 运输 Transportation 35% Fuel production 4% 工业产物 Industrial production 6% 其它 Others 3% CFC 1% Solvent use 51% 溶剂利用 氟氯化碳 大气污染 挥发性无机物污染节制 6 含VOCs的产物 大气污染 挥发性无机物污染节制 7 大气污染 挥发性无机物污染节制 8 Q&A 1.什么是挥发性无机物? 2.VOCs对我们有哪些风险 大气污染 挥发性无机物污染节制 9 一、 蒸气压取蒸发 ?蒸气压是判断无机物能否属于挥发性无机物 的次要根据 ?温度越高,蒸气压越大 大气污染 挥发性无机物污染节制 1 0 蒸气压 ?空气中VOCs的含量低,可视为抱负气体,拉 乌尔定律 pi yi ? xi P yi -气相中组分i的摩尔分数 xi-液相中组分i的摩尔分数 pi -纯组分i的蒸气压 P -总压 大气污染 挥发性无机物污染节制 1 1 蒸气压 ?气液均衡:克劳休斯-克拉佩龙(Clausius- Clapyron)方程 lg p ? A ? B T p -均衡蒸气压,mmHg T -系统温度,K A、 B -经验 ?安托万(Antoine)方程 lg p ? A ? B t ?C t -温度,oC A、B、C -经验,拜见讲义P419 大气污染 挥发性无机物污染节制 1 2 挥发取消融 大气污染 挥发性无机物污染节制 1 3 二、VOCS污染防止 VOCs节制手艺可分为两类 ? 防止泄露为从的防止性办法 ? 替代原材料 ? 改变运转前提 ? 改换设备等 ? 结尾管理为从的节制性办法 大气污染 挥发性无机物污染节制 1 4 VOCS节制手艺 大气污染 挥发性无机物污染节制 1 5 VOCS替代 大气污染 挥发性无机物污染节制 1 6 工艺 ? 非挥发性溶剂工艺代替挥发性溶剂工艺, 如流化床粉剂涂料和紫外平版印刷术 ? 石油及石化出产过程:收受接管操纵放空气 体 因为受经济、手艺等要素的限制,寻找VOCs代用品和改革工 艺的办法并不克不及完全节制VOCs的排放,为此,必需采用需要 的结尾管理办法。 大气污染 挥发性无机物污染节制 1 7 蒸发闲逸节制 ?充入、呼吸和排空损耗 大气污染 挥发性无机物污染节制 1 8 充入、呼吸和排空损耗 ? 充入、呼吸和排空导致的VOCs排放 mi ? ?V ?i mi -组分i的排放量 yi M i ?i ? Vm, g ? i -排出空气中VOCs的浓度 M i -组分i的摩尔质量 yi -排出空气中VOCs的摩尔分率 Vm , g-夹杂气体的摩尔体积 mi x pM P x pM ? i i i? ? i i i ?V P RT RT 大气污染 挥发性无机物污染节制 1 9 充入、呼吸和排空损耗 ? 呼吸损耗 ? 呼吸损耗-温度变化使容器发生“吸进和呼 出”而导致的无机物损耗 ? 白日呼出,夜晚吸进 ? 可通过正在容器出口附加的蒸气阀来节制 大气污染 挥发性无机物污染节制 2 0 汽油的转移和呼吸损耗 ? 汽油 – 50余种碳氢化物和其他痕量物质,C8H17 汽油已挥发部门所占的百分比/% 大气污染 挥发性无机物污染节制 2 1 转移损耗节制方式-阶段1节制 大气污染 挥发性无机物污染节制 2 2 转移损耗节制方式-阶段2节制 大气污染 挥发性无机物污染节制 2 3 三、VOCS节制方式和工艺 ? 燃烧法 ? 接收(洗涤)法 ? 冷凝法 ? 吸附法 ? 生物法 大气污染 挥发性无机物污染节制 2 4 1.燃烧法(Combustion) 用燃烧方式将无害气体、蒸气、液 体或烟尘为无害物质的过程称为燃 烧净化,亦称焚烧法 大气污染 挥发性无机物污染节制 2 5 燃烧法 ? 燃烧氧化感化及高温下的热分化 ? 合用于可燃或高温分化的物质 ? 不克不及收受接管有用物质,但可收受接管热量 ? 燃烧反映,如 C8 H17 ? 12.25O2 ? 8CO2 ? 8.5H 2O ? Q C6 H 6 ? 7.5O2 ? 6CO2 ? 3H 2O ? Q H 2 S ? 1.5O2 ? SO2 ? H 2O ? Q Q -燃烧时放出的热量 大气污染 挥发性无机物污染节制 2 6 VOCs燃烧道理及动力学 ? 燃烧动力学 ? 单元时间VOCs削减 dcVOCs n m ? ? v ? k ?cVOCs cO 2 dt ?氧气浓度远高于VOCs浓度 dcVOCs n v?? ? kcVOCs dt ?大都化学反映,遵照阿累尼乌斯方程 k ? A exp(? E ) RT 大气污染 挥发性无机物污染节制 2 7 VOCs燃烧道理及动力学 ? 燃烧取爆炸 ? 燃烧浓度极限范畴=爆炸浓度极限范畴 ? 多种可燃气体取空气夹杂,爆炸极限范畴 cm ? 100 a b m ? ?? ? c1 c2 ci cm-夹杂气体的爆炸极限 ci -i组分的爆炸极限 a, b, m -各组分的百分含量 大气污染 挥发性无机物污染节制 2 8 燃烧工艺 ? 间接燃烧 ? 合用于可燃无害组分浓度较高或热值较高的废气 ? 设备:燃烧炉、窑、汽锅 ? 温度1100℃摆布 ? 火炬燃烧:发生大量无害气体、烟尘和热辐射,应尽量 避免 ? 间接燃烧法不适于处置低浓度废气。 大气污染 挥发性无机物污染节制 2 9 燃烧工艺 ? 热力燃烧(Thermal Combustion) ? ? ? 适于低浓度废气的净化 温度低,540~820oC 需要前提:温度、逗留时间、湍流夹杂 大气污染 挥发性无机物污染节制 3 0 燃烧工艺 ? 热力燃烧(Thermal Combustion) 大气污染 挥发性无机物污染节制 3 1 燃烧工艺 ? 催化燃烧(Catalytic Combustion) 大气污染 挥发性无机物污染节制 3 2 燃烧工艺 ? 催化燃烧安拆 ? 长处: ? 无火焰燃烧,平安性好 ? 温度低:300~450oC,辅帮燃料耗损少 ? 对可燃组分浓度和热值少 大气污染 挥发性无机物污染节制 3 3 燃烧工艺 问题: 不完全燃烧。过程会发生无害的两头产品,如乙醛,二噁英,呋喃。 大气污染 挥发性无机物污染节制 3 4 2.接收(洗涤)法(Absorption) ? 接收工艺: 溶剂接收法采用低挥发或不挥发性溶剂对VOCs进行接收,再操纵VOCs和 接收剂物质的差别进行分手。接收结果次要取决于接收剂的接收机能和接收设备 的布局特征。 VOCs接收工艺 大气污染 挥发性无机物污染节制 3 5 接收工艺 该工艺合用于VOCs浓度比力高,温度较低和压力较高的场所。 接收安拆多为气液相反映器。 大气污染 挥发性无机物污染节制 3 6 接收工艺 ? 接收剂的要求 ? 对被去除的VOCs有较大的消融性 ? 蒸气压低 ? 易解吸 ? 化学不变性和无毒无害性 ? 量低 大气污染 挥发性无机物污染节制 3 7 接收设备 ? 次要设想目标 ? 液气比 ? 塔径 ? 塔高 大气污染 挥发性无机物污染节制 3 8 3.冷凝法(Condensation) ? 适于废气体积分数10-2以上的无机蒸气 ? 常做为其它方式的前处置 冷凝法是操纵物质正在分歧温度下具有分歧饱和蒸 汽压这一物质,采用降低系统温度或提高系 统压力的方式,使处于蒸汽形态的污染物冷凝并 从废气平分离出来的过程。 大气污染 挥发性无机物污染节制 3 9 冷凝道理 冷凝系统流程图 大气污染 挥发性无机物污染节制 4 0 冷凝类型和设备 ? 接触冷凝 ? 被冷凝气体取冷却介质间接接触 ? 喷射塔、喷淋塔、填料塔、筛板塔 ? 概况冷凝(间接冷却) ? 冷凝气体取冷却壁接触 ? 列管式、翅管空冷、喷洒式、螺旋板 ? 传热方程 Q ? KA?tm 大气污染 挥发性无机物污染节制 4 1 4.吸附法(Adsorption) 大气污染 挥发性无机物污染节制 4 2 吸附工艺 ? 活性炭吸附VOCs的机能最佳 ? 亦有部门VOCs不易解吸,不宜用活性炭吸附 大气污染 挥发性无机物污染节制 4 3 吸附工艺 ? 吸附容量 ? 操纵波拉尼曲线估算 ? 多组分吸附 ? 过程 ? 各组分平均吸附 于活性炭上 ? 挥发性强的物质 被弱的物质代替 大气污染 挥发性无机物污染节制 4 4 活性炭的吸附热 ? 物理吸附 ? 吸附热=凝缩热+润湿热 ? 估算式 q ? man q-吸附热,kJ/kg a-吸附蒸气量,m3/kg m, n-,表10-16 大气污染 挥发性无机物污染节制 4 5 5.生物法(Biological Oxidation) ? 道理 ? 微生物将无机成分做为碳源和能源,并将其分化为 CO2和H2O ? 工艺 大气污染 挥发性无机物污染节制 4 6 生物法 大气污染 挥发性无机物污染节制 4 7 生物洗涤塔(悬浮发展系统) 大气污染 挥发性无机物污染节制 4 8 生物滴滤塔 大气污染 挥发性无机物污染节制 4 9 生物过滤塔 大气污染 挥发性无机物污染节制 5 0 生物法工艺机能比力 大气污染 挥发性无机物污染节制 5 1 VOCs处置的新方式 ? 光催化氧化法 ? 低温等离子体净化法 ? 气体放电光催化法(低温等离子体取光催化连系) ? 低温等离子体协同吸附 ? 低温等离子体协同催化(Mn,Ag等金属催化剂) 大气污染 THANK YOU !

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