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活性炭在工業氣體處理中的應用(工業氣體的來源與處理)

發布時間:2021/7/16 11:03:34 瀏覽次數:117
文章來源:嵩山科技網絡部 作者:嵩山科技小編

隨著工業化程度的不斷提高,人為產生的空氣污染物所占空氣總污染物的比例在不斷增加,對人類自身健康的危害在不斷增大。目前,排放空氣污類物zui多的工業部門有:石油與化學工業、冶金工業、電力工業、建筑材料工業等01]。下面就工業排放的主要有害氣體污染物NO2、SO2、P、CO、鹵代經、揮發性有機物(簡稱為VOC)等的吸附分離治理前景和可行性簡要分析如下。

1.工業廢氣中的NOX脫除

硝酸生產過程中要排放大量的硝酸尾氣,其中含有NOX,危害ji大。我國現有硝酸生產工廠50多家,硝酸尾氣中NOX的濃度一般為(500~5000)mg/L,每年排入大氣的NOX(以NO2計)約為6萬噸。如果能回收這些NO2,不僅控制了對環境的污染,同時可以增產硝酸,降低生產成本。

目前西南化工研究院已開展了硝酸尾氣的吸附法回收治理工業性試驗研究工作,研究表明,凈化氣中NO,濃度可控制在低于0.02%,對應尾氣中NO,濃度從0.04%~0.8%,回收氣中NO.濃度變化范圍可從0.8%~5%,可以返回系統生產硝酸。

對石灰窯氣等廢氣中氮氧化物的脫除技術,西南化工研究設計院已開發成功,并申報國家專利。對煙道氣中氮氧化物的脫除,根據煙道氣組成采用TSA法與其他化學技術處理法可有效控制氮氧化物的排放量。

2.提純一氧化碳

我國每年生產黃磷40x104t,生產過程中每生產1t黃磷會產生2500㎡尾氣,每年產生的尾氣量達10x108㎡,其主要成分為一氧化碳(85%~90%)。CO是一種易燃易爆有毒的氣體,又是一種重要的碳化工原料。尾氣中含有的P、S、As、F等及其化合物的有毒組分未經處理排放到大氣中將嚴重污染環境,易使催化劑中毒,所以有效處理黃磷尾氣具有非常重要的意義。近年來,國內外在凈化黃磷尾氣和開發黃磷尾氣領域已開展了較多工作,其中西南化工研究院開展了尾氣處理的動態吸附研究實驗,取得了可循環操作的TSA凈化流程,并結合自己的CO提純專有技術,已轉讓一套采用吸附法從黃磷尾氣凈化并提純CO的工業裝置。

3.二氧化硫的控制

硫氧化物主要是二氧化硫,它是大氣中數量zui大、分布zui廣、影響zui嚴重的環境污染物之一。目前控制的主要方法有:高煙囪稀釋法、采用低硫燃料、排放廢氣脫硫等,近年在采用干法(吸附劑吸附法)、濕法脫硫技術領域開展了較多研究,工業化應用已很成熟。吸附法脫除廢氣中的SO2又分為物理吸附法和化學吸附法,物理吸附時被選擇性吸收的SO2可通過升溫或降壓解吸出來,化學吸附時吸附劑同時起催化作用,被吸附的SO2被廢氣中的氧氧化成SO3,后者再與水生成硫酸。目前,國內關于采用吸附法凈化SO2的報道多為

實驗研究報告。

4.含三氯乙烯、三氯乙烷等鹵代烴的排放廢氣凈化

含鹵代烴的廢氣凈化目前較為成熟的技術是溶劑吸收或吸附法處理,如:①彩色顯像管生產線清洗陰罩時揮發的三氯乙烷氣體刺激人體黏膜,長期接觸能使運動神經系統受損,無論從環境保護還是降低生產成本來看都必 須回收利用。航天總公司四院四十二所成功開發了應用活性碳纖維回收三氯乙烷,避免了環境污染,使用效果良好。②在工業上應用很廣的三氯乙烯,是對人體和環境都有較大危害的有毒污染物,含三氯乙烯工業廢氣排放前必 須脫除其中超標含量的TCE,應用吸附法可有效控制排放尾氣中三氯乙烯含量并回收其中的三氯乙烯,西南化工研究院在這方面開展了較多實驗研究,并取得了良好的實驗效果。

5.含高沸點有機物的尾氣凈化

目前,采用吸附法凈化、回收排放尾氣中的有機組分的工業應用是比較成功的,采用的通常流程為TSA或PTSA流程,既可有效脫除有機污染物又可回收有用組分。根據大量實驗研究,西南化工研究院在已開發的多套PSA裝置的預處理裝置中,成功地采用TSA、PTSA技術很好地解決含高沸點有機物的尾氣凈化,如苯、萘等的脫除。

6.排放氣中一氧化碳的脫除

CO是一種易燃易爆有毒的氣體,未經處理排放到大氣中將嚴重污染環境,所以嚴格控制排放氣中CO含量是非常有意義的。目前,國內北京大學開發的13X分子篩載體的Cu(I)吸附劑、南京化工大學開發的稀土復合銅(I)吸附劑都是很好的CO吸附劑。實驗表明,采用PSA或TSA技術脫除CO是一種有效的手段,排放氣中的CO可控制在1mg/L以內。

7.含氟排放廢氣的凈化

含氟(主要為HF和SiF4)廢氣數量雖然不如硫氧化物和氮氧化物大,但其毒性較大,對人體的危害比SO2大20倍,因此工業生產排放氣必 須控制含氟化合物的排放量。目前,HF回收通常生產冰晶石,盡管從理論上可采用吸附法結合其他化學法處理含氟廢氣,但目前國內應用PTSA回收含氟排放廢氣的工業裝置尚未見報道。

8.從富含甲烷氣源中濃縮、回收甲烷

礦井瓦斯是在采煤過程中產生的,瓦斯氣中含有25%~45%的甲烷及其他一些組分、其熱值僅2500kcl/m3(1kcal=4.186kJ)左右,難以利用,通客排入大氣、以致污染環境。我國每年約有30x108m3瓦斯放空,因此有效利用礦井瓦斯已成為一個熱門課題。西南化工研究設計院開始采用PSA技術從礦井瓦斯中濃縮甲烷的實驗研究,可以把甲烷濃度從20%提高到50%~95%,濃縮后的富甲烷氣熱值明顯提高,可以作為優 質燃料和化工原料。

9.工業二氧化碳排放的控制

近年來,由于CO2排放量增加(每年以二氧化碳形式放入大氣中的碳約為50億噸),大氣中二氧化碳已從工業污染時代的270mg/L上升到近500mg/L,大量二氧化碳在大氣中的積聚引發全球的溫室效應已經引起了人類的重視。從含CO2濃度較高的排放廢氣中回收CO2既解決了環境問題,又回收了有用組分,減少了資源浪費。通過提純,產品二氧化碳的純度可達99.5%~99.99%,指標均可達到或超過二氧化碳食品添加劑國家標準(GB1886.228-2016)。

10.PSA富氧處理城市垃圾廢氣

隨著城市化建設規模的不斷擴大,城市每天產生的垃圾量急劇增加,目前主要采用空氣燃燒的方式處理人類的生活垃圾,每天通過燃燒垃圾產生的大量含VOC有毒廢氣給環境造成ji大的污染;如采用PSA技術從空氣富集鋼氣(氧純度可達到93%)替代空氣處理城市垃圾,則大大降低了有毒廢氣的排放量。

四、展望

高 效的氣體精制分離技術,具有重要的作用,不僅有利于節省資源,還作助于通過吸附劑的研究來提高應用效果要的作用,領域,隨著分高技術的研究深入,活性炭在工業氣體精制和分離領域必將發揮越來越重要的作用。

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