1、 第一篇第一篇 职业健康基础知识职业健康基础知识 第三章第三章 工业毒物控制技术工业毒物控制技术 p73p73 第三章工业毒物控制技术第三章工业毒物控制技术 第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 第二节第二节 有害气体冷凝净化有害气体冷凝净化 第三节第三节 有害气体吸收净化有害气体吸收净化 第四节第四节 有害气体吸附净化有害气体吸附净化 第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 燃烧净化技术燃烧净化技术:用燃烧方法来销毁有毒有害气用燃烧方法来销毁有毒有害气体、蒸汽或烟尘，使之变成无毒无体、蒸汽或烟尘，使之变成无毒无害物质的方法。害
2、物质的方法。燃烧净化的特点：燃烧净化的特点：1.1.仅适用于可燃物质或在高温下能分解的物质，仅适用于可燃物质或在高温下能分解的物质，2.2.分解的最终产物必须是无毒无害的物质，分解的最终产物必须是无毒无害的物质，3.3.并且不能回收到原来的物质；并且不能回收到原来的物质；其产物多为其产物多为COCO2 2、H H2 2O(O(气态气态)和其它简单无和其它简单无毒物质，在燃烧净化中可回收燃烧氧化过程中毒物质，在燃烧净化中可回收燃烧氧化过程中的热量。的热量。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化一、燃烧净化技术的分类与应用特点一、燃烧净化技术的分类与应用特点(一一)直接燃烧法直接燃烧法直接
3、燃烧，直接燃烧，也称为直接火焰燃烧，就是用可也称为直接火焰燃烧，就是用可燃有燃有 害废气当作燃料来燃烧的方法。害废气当作燃料来燃烧的方法。直接燃烧条件直接燃烧条件:1.1.可燃废气的浓度要求较高，可燃废气的浓度要求较高，2.2.与空气混合后的浓度必须高于燃烧下限，与空气混合后的浓度必须高于燃烧下限，3.3.燃烧热应能维持燃烧区域的最低温度要求，燃烧热应能维持燃烧区域的最低温度要求，方能实现直接燃烧。方能实现直接燃烧。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化一、燃烧净化技术的分类与应用特点一、燃烧净化技术的分类与应用特点1.1.直接燃烧法直接燃烧法 直接火焰燃烧，通常在直接火焰燃烧，通常在
4、11001100以上进以上进行，燃烧完全的产物应为行，燃烧完全的产物应为COCO2 2、H H2 2O O和空气和空气组分，而废气中的有机溶剂蒸汽或碳氢化组分，而废气中的有机溶剂蒸汽或碳氢化物则作为燃料物则作为燃料,并在燃烧过程中提供主要并在燃烧过程中提供主要热量。直接燃烧的设备一般使用的是炉、热量。直接燃烧的设备一般使用的是炉、窑和火炬，火炬多用于碳氧化合物的燃烧。窑和火炬，火炬多用于碳氧化合物的燃烧。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 一、燃烧净化技术的分类与应用特点一、燃烧净化技术的分类与应用特点 (二二)热力燃烧法热力燃烧法 热力燃烧适用于可燃有机物质含量较低的废热力燃烧适
5、用于可燃有机物质含量较低的废气净化处理气净化处理,由于大多数废气往往只含有几百由于大多数废气往往只含有几百PPm PPm 的有机物质，在氧化过程中所能提供的热值远远的有机物质，在氧化过程中所能提供的热值远远低于维持燃烧的最低热值，不能低于维持燃烧的最低热值，不能 依靠本身提供的依靠本身提供的热量燃烧。热力燃烧需要提供辅助燃料，以维持热量燃烧。热力燃烧需要提供辅助燃料，以维持一般炉内一般炉内540540820820以上的温度需求。此时废气以上的温度需求。此时废气中可燃物所能提供的热量所占比例很小，仅仅作中可燃物所能提供的热量所占比例很小，仅仅作为燃烧的对象，此类燃烧净化称为热力燃烧法。为燃烧的对
6、象，此类燃烧净化称为热力燃烧法。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 一、燃烧净化技术的分类与应用特点一、燃烧净化技术的分类与应用特点 (二二)热力燃烧法热力燃烧法 （1 1）燃烧与热力燃烧）燃烧与热力燃烧 燃烧燃烧 通常是指伴有光和热的强烈的氧化反应，或者说是伴通常是指伴有光和热的强烈的氧化反应，或者说是伴有火焰的剧烈的氧化还原过程。燃烧是以有光有火焰的剧烈的氧化还原过程。燃烧是以有光(指火焰指火焰)、有热、有氧化还原反应同时并存为其特征，而有别于一般有热、有氧化还原反应同时并存为其特征，而有别于一般的氧化反应。的氧化反应。燃烧的必要条件是可燃物、助燃物燃烧的必要条件是可燃物、助燃
7、物(氧或氧化剂氧或氧化剂)、着火能源着火能源(明火、电火花、赤热物体等明火、电火花、赤热物体等)三者缺一不可，同三者缺一不可，同时也只有具备了燃烧的充分条件才能形成燃烧。时也只有具备了燃烧的充分条件才能形成燃烧。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 一、燃烧净化技术的分类与应用特点一、燃烧净化技术的分类与应用特点 (二二)热力燃烧法热力燃烧法 （1 1）燃烧与热力燃烧）燃烧与热力燃烧 热力燃烧热力燃烧 是依靠辅助燃料所提供的热量提是依靠辅助燃料所提供的热量提高废气的温度，使可燃的有害组分氧化而达到销高废气的温度，使可燃的有害组分氧化而达到销毁的目的。毁的目的。当辅助燃料燃烧时，有光和
8、热的出现，而热当辅助燃料燃烧时，有光和热的出现，而热力燃烧的氧化作用是依靠温度使有害的有机物质力燃烧的氧化作用是依靠温度使有害的有机物质转化，并无火焰的发生。转化，并无火焰的发生。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 一、燃烧净化技术的分类与应用特点一、燃烧净化技术的分类与应用特点 (二二)热力燃烧法热力燃烧法 2.2.混合气体的燃烧与爆炸混合气体的燃烧与爆炸 燃烧与爆炸在化学变化上没有本质的区别。爆炸可分为燃烧与爆炸在化学变化上没有本质的区别。爆炸可分为物理性爆炸和化学性爆炸。物理性爆炸，主要指爆震反应；物理性爆炸和化学性爆炸。物理性爆炸，主要指爆震反应；而化学性爆炸，有的是氧化还
9、原型，有的是分解反应型。爆而化学性爆炸，有的是氧化还原型，有的是分解反应型。爆炸与燃烧的区别只是在产生的压力和传播速度的不同，炸与燃烧的区别只是在产生的压力和传播速度的不同，可燃气体在某一点着火后，会迅速传播开来，在有控制可燃气体在某一点着火后，会迅速传播开来，在有控制的条件下就形成火焰，维持着燃烧；的条件下就形成火焰，维持着燃烧；在一个有限空间内，可燃气体迅速蔓延并无法控制的情在一个有限空间内，可燃气体迅速蔓延并无法控制的情况下，则形成气体爆炸；一般将燃烧的浓度范围视为爆炸的况下，则形成气体爆炸；一般将燃烧的浓度范围视为爆炸的极限浓度。极限浓度。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化
10、 一、燃烧净化技术的分类与应用特点一、燃烧净化技术的分类与应用特点 (三三)催化燃烧法催化燃烧法 催化燃烧催化燃烧 是利用催化剂，使废气中可燃物质在较低是利用催化剂，使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。温度下氧化分解的净化方法。由于催化剂改变了氧化分解的历程，大多数碳氢化合由于催化剂改变了氧化分解的历程，大多数碳氢化合物在物在300300450450的温度时通过催化剂就可以氧化完全，因的温度时通过催化剂就可以氧化完全，因此此催化燃烧法所需的辅助燃料较少，设备也比热力燃烧要催化燃烧法所需的辅助燃料较少，设备也比热力燃烧要小而轻。小而轻。催化剂催化剂 是指能够改变某一化学反应的速度，而
11、本是指能够改变某一化学反应的速度，而本身却无变化或消耗的物料。身却无变化或消耗的物料。工业上应用的催化剂种类很多，而用于催化燃烧方面工业上应用的催化剂种类很多，而用于催化燃烧方面的催化剂多为贵金属的催化剂多为贵金属(铂、钯铂、钯)和稀土。和稀土。催化剂催化剂 催化剂催化剂第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 二、净化流程与设备结构二、净化流程与设备结构 (一一)热力燃烧的流程与设备热力燃烧的流程与设备 1.1.热力燃烧的流程热力燃烧的流程 三个步骤：三个步骤：1 1）辅助燃料燃烧）辅助燃料燃烧-提供热量；提供热量；2 2）废气与高温燃气的混合）废气与高温燃气的混合-达到反应温度；达到
12、反应温度；3 3）废气中可燃有害组分的氧化分解）废气中可燃有害组分的氧化分解-保持废气保持废气于反应温度所需的驻留时间。于反应温度所需的驻留时间。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化热力燃烧的流程热力燃烧的流程 第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 二、净化流程与设备结构二、净化流程与设备结构 (一一)热力燃烧的流程与设备热力燃烧的流程与设备 2.2.热力燃烧设备热力燃烧设备 热力燃烧设备称为热力燃烧炉，热力燃烧设备称为热力燃烧炉，主体分成两部分：主体分成两部分：燃烧器，燃烧器，辅助燃料在其中燃烧，产生高温燃气；辅助燃料在其中燃烧，产生高温燃气；燃烧室，燃烧室，高温燃气与冷
13、废气高温燃气与冷废气(旁通废气旁通废气)在燃烧室中在燃烧室中湍湍(tuan)(tuan)流混合流混合，达到反应温度并保持所需的驻留时间。，达到反应温度并保持所需的驻留时间。被净化的废气中含有的大量热量，通过热回收设施后，被净化的废气中含有的大量热量，通过热回收设施后，经烟囱排空。热力燃烧炉按使用的燃烧器不同，可以分为经烟囱排空。热力燃烧炉按使用的燃烧器不同，可以分为配焰燃烧器系统配焰燃烧器系统和和离焰燃烧器系统离焰燃烧器系统两大类。两大类。热力燃烧设备热力燃烧设备热力燃烧设备热力燃烧设备第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化(一一)热力燃烧的流程与设备热力燃烧的流程与设备 （2 2）热
14、力燃烧设备）热力燃烧设备 (1)(1)配焰燃烧器配焰燃烧器 是将燃烧配布成许多小火焰，布点成线，使是将燃烧配布成许多小火焰，布点成线，使废气从许多小火焰的周围流过，以此来达到完全废气从许多小火焰的周围流过，以此来达到完全的湍流混合，这有利于的湍流混合，这有利于“火焰接触火焰接触”。冷废气与冷废气与高温燃气的混合，是同辅助燃料的燃烧火焰从开高温燃气的混合，是同辅助燃料的燃烧火焰从开始就分细分开的，这是在短距离内达到气体均匀始就分细分开的，这是在短距离内达到气体均匀混合的好方法。混合的好方法。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化(一一)热力燃烧的流程与设备热力燃烧的流程与设备 （2 2）
15、热力燃烧设备）热力燃烧设备 (1)(1)配焰燃烧器配焰燃烧器 火焰间距一般为火焰间距一般为30cm30cm，燃烧室直径为，燃烧室直径为6060300cm300cm，使，使用配焰燃烧器，气体混合所需时间也会缩短，因此可以留用配焰燃烧器，气体混合所需时间也会缩短，因此可以留出较多的时间用于燃烧反应，故燃烧净化的效率也会较高。出较多的时间用于燃烧反应，故燃烧净化的效率也会较高。但这种配焰燃烧器不适用于下列情况：但这种配焰燃烧器不适用于下列情况：1)1)废气缺氧，需用外来空气助燃时，即废气含氧量废气缺氧，需用外来空气助燃时，即废气含氧量低于低于l6l6；2)2)废气中含有焦油、颗粒物质等易沉积于燃烧器
16、；废气中含有焦油、颗粒物质等易沉积于燃烧器；3)3)只适用于烧燃料气，而不适用于烧燃料油；只适用于烧燃料气，而不适用于烧燃料油；4)4)有增加有增加“熄火熄火”趋势，要注意解决。趋势，要注意解决。配焰燃烧器配焰燃烧器 配焰燃烧器系统配焰燃烧器系统第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化(一一)热力燃烧的流程与设备热力燃烧的流程与设备 （2 2）热力燃烧设备）热力燃烧设备 (2)(2)离焰燃烧器系统离焰燃烧器系统 由分离的燃烧火焰产生高温燃气，然后与废由分离的燃烧火焰产生高温燃气，然后与废气混合。气混合。在大的燃烧炉中，通常有在大的燃烧炉中，通常有4 4个以上这样个以上这样的燃烧器。燃烧器
17、有时可利用部分废气来供氧助的燃烧器。燃烧器有时可利用部分废气来供氧助燃，甚至也可放在废气流中。离焰燃烧器与配焰燃，甚至也可放在废气流中。离焰燃烧器与配焰燃烧器的主要区别就在于，离焰燃烧器火焰的产燃烧器的主要区别就在于，离焰燃烧器火焰的产生及其控制是分离的。生及其控制是分离的。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 (一一)热力燃烧的流程与设备热力燃烧的流程与设备 （2 2）热力燃烧设备）热力燃烧设备 (3)(3)热量回收利用热量回收利用 将热交换器与燃烧炉设计成为一体，通过将热交换器与燃烧炉设计成为一体，通过气气气换热加热冷废气以节约燃料。通常采用列气换热加热冷废气以节约燃料。通常采用
18、列管式热交换器，用热净化气体加热冷废气，可以管式热交换器，用热净化气体加热冷废气，可以节省部分辅助。节省部分辅助。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 (二二)催化燃烧的流程与设备催化燃烧的流程与设备 1.1.催化燃烧流程催化燃烧流程 催化燃烧，催化燃烧，也要先将废气预热混合均匀，以也要先将废气预热混合均匀，以达到催化氧化反应所需的温度，然后通过催化剂达到催化氧化反应所需的温度，然后通过催化剂床层，使废气中的可燃组分发生氧化放热反应。床层，使废气中的可燃组分发生氧化放热反应。由于催化剂的作用，催化燃烧使可燃物质在由于催化剂的作用，催化燃烧使可燃物质在较低的温度下就可氧化成较低的温度下
19、就可氧化成COCO2 2和和H H2 2O O，比热力燃烧，比热力燃烧法节省约法节省约40406060的燃料，但是催化剂床层的定的燃料，但是催化剂床层的定期清理及更换催化剂则要投入一定的费用。期清理及更换催化剂则要投入一定的费用。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化催化燃烧流程催化燃烧流程 第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化(二二)催化燃烧的流程与设备催化燃烧的流程与设备 2.2.催化燃烧设备催化燃烧设备 催化燃烧装置的核心部分是催化剂床层，待净催化燃烧装置的核心部分是催化剂床层，待净化的废气通过催化剂床层后，其中可燃的有害组分化的废气通过催化剂床层后，其中可燃的有害组分
20、即被催化氧化成即被催化氧化成COCO2 2和和H H2 2O O。在催化剂床层前面有预。在催化剂床层前面有预热装置，后面有热量回收装置，另外还有炉体外壳热装置，后面有热量回收装置，另外还有炉体外壳等等，这些装置称为炉体结构。在设计制作时一般等等，这些装置称为炉体结构。在设计制作时一般要求是要求是 ：1 1）有较大的几何表面积，）有较大的几何表面积，2 2）适当的压降，）适当的压降，3 3）结构平直、坚固，）结构平直、坚固，4 4）气流分布均匀，）气流分布均匀，5 5）制作简）制作简单、安装维修方便。单、安装维修方便。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 (二二)催化燃烧的流程与设备催
21、化燃烧的流程与设备 （2 2）催化燃烧设备）催化燃烧设备 废气在通过催化剂床层前，首先要经废气在通过催化剂床层前，首先要经过预熱升温，以使废气达到反应温度。国内过预熱升温，以使废气达到反应温度。国内多采用电加热装置烧炉也是使用火炬加热冷多采用电加热装置烧炉也是使用火炬加热冷废气，国内的催化燃烧炉则采用电热及远红废气，国内的催化燃烧炉则采用电热及远红外线加热的方式与热冷废气，设备更加简单外线加热的方式与热冷废气，设备更加简单和节能。和节能。催化燃烧设备催化燃烧设备第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 三三.燃烧净化的安全技术燃烧净化的安全技术 用燃烧净化方法来处理废气的首要条用燃烧净化
22、方法来处理废气的首要条件是废气中所含的有害组分是可燃物质。件是废气中所含的有害组分是可燃物质。因此，防止废气在风道、炉子等设备中的因此，防止废气在风道、炉子等设备中的燃烧爆炸。废气是要在燃烧净化炉中参加燃烧爆炸。废气是要在燃烧净化炉中参加燃烧反应或予以销毁的，但是在此以前却燃烧反应或予以销毁的，但是在此以前却不能烧，不能炸，回火也不行。不能烧，不能炸，回火也不行。三三.燃烧净化的安全技术燃烧净化的安全技术混合气体的燃烧爆炸，要具备两个条件：混合气体的燃烧爆炸，要具备两个条件：*在可燃的混合气体，即混合气体在可燃的混合气体，即混合气体中含有的氧和可燃组分在爆炸极限浓中含有的氧和可燃组分在爆炸极限
23、浓度范围内，度范围内，*明火或点火。回火也是燃烧，它明火或点火。回火也是燃烧，它是在前面点火时，把火焰传播回后面是在前面点火时，把火焰传播回后面风道、设备中来，同样会引起爆炸。风道、设备中来，同样会引起爆炸。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 三三.燃烧净化的安全技术燃烧净化的安全技术 1.1.控制废气中可燃组分的浓度控制废气中可燃组分的浓度 废气中可燃组分的浓度要控制在爆炸下限的废气中可燃组分的浓度要控制在爆炸下限的2525(25(25LEL)LEL)以下以下。含有几种可燃组分时，可以。含有几种可燃组分时，可以按比例合算爆炸下限，使可燃物质的总和不超过按比例合算爆炸下限，使可燃物
24、质的总和不超过爆炸下限的爆炸下限的2525。在工程设计中，如果有超出此限的可能时，在工程设计中，如果有超出此限的可能时，应当设计用空气冲淡到此限以下的旁路管道。最应当设计用空气冲淡到此限以下的旁路管道。最好是采用自动调节装置，把废气中可燃组分的浓好是采用自动调节装置，把废气中可燃组分的浓度与升温联系起来，度与升温联系起来，第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 三三.燃烧净化的安全技术燃烧净化的安全技术 2.2.安设阻火器安设阻火器 安设阻火器以防止回火，防止火焰从燃烧炉安设阻火器以防止回火，防止火焰从燃烧炉蔓延传播至其他相连的设备。通常采用干式阻火蔓延传播至其他相连的设备。通常采用干
25、式阻火器，即采用玻璃球、砾石、多孔金属板、金属折器，即采用玻璃球、砾石、多孔金属板、金属折带、金属丝网等热容量较大的物料作为灭火材料。带、金属丝网等热容量较大的物料作为灭火材料。这种使火焰熄灭的作用原理主要是传热和器壁效这种使火焰熄灭的作用原理主要是传热和器壁效应。应。阻火器阻火器 阻火器阻火器第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 三三.燃烧净化的安全技术燃烧净化的安全技术 3.3.设置防爆膜片设置防爆膜片 可能爆炸的容器设备安设防爆膜，发生爆炸时可以及可能爆炸的容器设备安设防爆膜，发生爆炸时可以及时泄压，防止或减轻设备破坏和事故时泄压，防止或减轻设备破坏和事故.爆炸并不是在达到爆炸
26、并不是在达到着火的临界条件下立即发生的，而是经过连锁反应发展所着火的临界条件下立即发生的，而是经过连锁反应发展所必需的一定时间以后才发生的。任何爆炸都有时间上的延必需的一定时间以后才发生的。任何爆炸都有时间上的延滞。在这个延滞时间内，混合气体由初始压力升高到最高滞。在这个延滞时间内，混合气体由初始压力升高到最高爆炸压力。如果混合气体在刚点燃时，装有防爆膜的爆破爆炸压力。如果混合气体在刚点燃时，装有防爆膜的爆破口就立即打开进行泄压，爆炸升压速度与爆破口的泄压速口就立即打开进行泄压，爆炸升压速度与爆破口的泄压速度是大致相等，就能保护设备不因爆炸而遭破坏。这就是度是大致相等，就能保护设备不因爆炸而遭
27、破坏。这就是防爆膜的作用原理。防爆膜的作用原理。第一节第一节 有害气体燃烧净化有害气体燃烧净化 三三.燃烧净化的安全技术燃烧净化的安全技术 4.4.安全操作规程安全操作规程 安全操作规程在燃烧设备的安全管理工作中安全操作规程在燃烧设备的安全管理工作中是重要的内容之一，也是安全管理制度的组成部是重要的内容之一，也是安全管理制度的组成部分，主要内容包括：分，主要内容包括：（1 1）燃烧设备点火前，必须用空气将风道、）燃烧设备点火前，必须用空气将风道、燃烧室等处吹扫，清除可燃气体；燃烧室等处吹扫，清除可燃气体；（2 2）设备中积存的油污、凝液等可燃物质）设备中积存的油污、凝液等可燃物质要及时清除；要
28、及时清除；（3 3）点火时要以火等气，而不能气等火。）点火时要以火等气，而不能气等火。第二节第二节 有害气体冷凝净化有害气体冷凝净化 (p80)(p80)第二节第二节 有害气体冷凝净化有害气体冷凝净化 冷凝回收冷凝回收 只适用于只适用于蒸气状态蒸气状态的有害物质，多用的有害物质，多用于从空气中回收有机溶剂蒸气于从空气中回收有机溶剂蒸气。冷凝法本身可以达到很高的净化程度，冷凝法本身可以达到很高的净化程度，但净化要求越高则所需冷却温度越低，冷但净化要求越高则所需冷却温度越低，冷凝操作的费用也就越大。因此，只有当空凝操作的费用也就越大。因此，只有当空气中所含蒸气浓度比较高时，冷凝回收才气中所含蒸气浓
29、度比较高时，冷凝回收才是比较经济的。是比较经济的。第二节第二节 有害气体冷凝净化有害气体冷凝净化 冷凝回收冷凝回收 A.A.冷凝回收的优点是所需设备和操作条件比较简单，冷凝回收的优点是所需设备和操作条件比较简单，而回收的物质比较纯净，因而冷凝回收往往用作吸附、燃而回收的物质比较纯净，因而冷凝回收往往用作吸附、燃烧等净化技术的前处理措施，以减轻这些设施的负荷。烧等净化技术的前处理措施，以减轻这些设施的负荷。B.B.冷凝操作还可以预先除去影响操作、腐蚀设备的有冷凝操作还可以预先除去影响操作、腐蚀设备的有害组分，或预先回收可以利用的纯物质。害组分，或预先回收可以利用的纯物质。C.C.净化工艺中单独使
30、用冷凝方法是不易达到工业卫生净化工艺中单独使用冷凝方法是不易达到工业卫生要求的。要求的。D.D.操作过程中，进入冷凝装置的蒸气浓度可能在爆炸操作过程中，进入冷凝装置的蒸气浓度可能在爆炸上限，而自冷凝装置出来的蒸气浓度又可能在爆炸下限以上限，而自冷凝装置出来的蒸气浓度又可能在爆炸下限以下，因而在冷凝器中蒸气的浓度恰好是在爆炸上限与下限下，因而在冷凝器中蒸气的浓度恰好是在爆炸上限与下限之间，这是一个不利于安全的因素。之间，这是一个不利于安全的因素。第二节第二节 有害气体冷凝净化有害气体冷凝净化 一、冷凝净化原理一、冷凝净化原理 冷凝回收的方法，冷凝回收的方法，就是将蒸气从空气中就是将蒸气从空气中冷
31、却凝结成液体并加以回收利用。冷却凝结成液体并加以回收利用。从空气中冷凝蒸气的方法，可以是移去热量即从空气中冷凝蒸气的方法，可以是移去热量即冷却；也可以是增加压力，使蒸气在压缩时凝结出冷却；也可以是增加压力，使蒸气在压缩时凝结出来。而在空气净化方面，压缩的方法未见实用，通来。而在空气净化方面，压缩的方法未见实用，通常只用冷却的方法。常只用冷却的方法。第二节第二节 有害气体冷凝净化有害气体冷凝净化 一、冷凝净化原理一、冷凝净化原理 以冷却的方法以冷却的方法使空气中的蒸气凝成液体，使空气中的蒸气凝成液体，其极其极限就是冷却温度下的饱和蒸气压如果已知空气中某种限就是冷却温度下的饱和蒸气压如果已知空气中
32、某种有机蒸气的分压有机蒸气的分压(蒸气压蒸气压)，对应于此分压数值的饱和，对应于此分压数值的饱和蒸气压下的温度即为该混和气体的露点温度。然而，蒸气压下的温度即为该混和气体的露点温度。然而，空气中能够凝结出来的有机蒸气，只是高于冷却温度空气中能够凝结出来的有机蒸气，只是高于冷却温度下饱和蒸气压的那一部分，而对应于冷却温度下为饱下饱和蒸气压的那一部分，而对应于冷却温度下为饱和蒸气压的有机蒸气仍然留在气相中不能凝结出来，和蒸气压的有机蒸气仍然留在气相中不能凝结出来，这就是前面所提到的，冷凝净化程度以冷却温度下的这就是前面所提到的，冷凝净化程度以冷却温度下的饱和蒸气压为极限。饱和蒸气压为极限。第二节第
33、二节 有害气体冷凝净化有害气体冷凝净化 二、冷凝设备二、冷凝设备 按照流体流动方式的不同，冷凝器分为两大类按照流体流动方式的不同，冷凝器分为两大类 直接接触式冷凝器直接接触式冷凝器 间壁式冷凝器间壁式冷凝器。第二节第二节 有害气体冷凝净化有害气体冷凝净化 1.1.直接接触冷凝器直接接触冷凝器 在这类冷凝器中，冷热两流体是以直接混和在这类冷凝器中，冷热两流体是以直接混和的方式进行热量交换的。的方式进行热量交换的。这对于工艺上允许两种这对于工艺上允许两种流体可以混合的情况下，是较为方便有效的，所流体可以混合的情况下，是较为方便有效的，所用设备也比较简单，安装、操作均很方便，常用用设备也比较简单，安
34、装、操作均很方便，常用于气体的冷却或含大量水蒸汽的高湿度废气的冷于气体的冷却或含大量水蒸汽的高湿度废气的冷凝。在直接冷凝操作中，多以冷水为冷却剂，凝凝。在直接冷凝操作中，多以冷水为冷却剂，凝结的液体或溶解在水中，或形成与水不相溶的液结的液体或溶解在水中，或形成与水不相溶的液体。对于前者，凝液被水稀释，而后者则可以设体。对于前者，凝液被水稀释，而后者则可以设置分离器加以回收。直接冷凝操作用水量大，一置分离器加以回收。直接冷凝操作用水量大，一般用于有害物质不必回收，或冷却水中有害物质般用于有害物质不必回收，或冷却水中有害物质不需专门处理即可排放的场合不需专门处理即可排放的场合第二节第二节 有害气体
35、冷凝净化有害气体冷凝净化 二、冷凝设备二、冷凝设备 2.2.间壁式换热器间壁式换热器 间壁式换热器的特点是冷热两流体间由传热壁间壁式换热器的特点是冷热两流体间由传热壁面隔开，以使两种流体不相混合而完成热量传递的。面隔开，以使两种流体不相混合而完成热量传递的。当换热器用于冷凝操作时，则称为冷凝器。问壁式当换热器用于冷凝操作时，则称为冷凝器。问壁式换热器种类较多，结构较简单的有夹套式、沉浸蛇换热器种类较多，结构较简单的有夹套式、沉浸蛇管式、喷淋蛇管式、套管式等。间壁式换热器中尤管式、喷淋蛇管式、套管式等。间壁式换热器中尤以列管式换热器的应用最普遍，它又称为管壳式换以列管式换热器的应用最普遍，它又称
36、为管壳式换热器，其最突出的特点是单位体积设备所能提供的热器，其最突出的特点是单位体积设备所能提供的传热面积大、传热效果好、结构坚固、适应性强、传热面积大、传热效果好、结构坚固、适应性强、操作弹性大。操作弹性大。冷凝设备冷凝设备冷凝设备冷凝设备第三节第三节 有害气体吸收净化有害气体吸收净化 第三节第三节 有害气体吸收净化有害气体吸收净化 有害气体吸收净化有害气体吸收净化 A.A.吸收吸收 用液体吸收剂吸收气体的过程用液体吸收剂吸收气体的过程。有害气体的液体吸收有害气体的液体吸收,是根据混合气体中各组分在液体是根据混合气体中各组分在液体中中溶解度的不同溶解度的不同,有选择地清除某种气体组分的过程。
37、有选择地清除某种气体组分的过程。解吸解吸 被溶解的气体从溶液中释放出来的过程。被溶解的气体从溶液中释放出来的过程。B.B.吸收是质量传递的一种形式吸收是质量传递的一种形式,这种质量传递是指物质这种质量传递是指物质通过相界面的扩散通过相界面的扩散,是混合气体中有害组分从其浓度较高的是混合气体中有害组分从其浓度较高的气相气相,传递到浓度较低的液相中的过程。反之传递到浓度较低的液相中的过程。反之,有害组分从有害组分从液相向气体传递的过程为解吸过程。液相向气体传递的过程为解吸过程。第三节第三节 有害气体吸收净化有害气体吸收净化 有害气体吸收净化有害气体吸收净化 C.C.含有毒气体和其他气体的混合气体自
38、吸收设备含有毒气体和其他气体的混合气体自吸收设备底部进入底部进入,吸收剂从设备顶部喷淋。吸收剂从设备顶部喷淋。通过气液相的接通过气液相的接触触,吸收剂选择性地吸收易溶气体吸收剂选择性地吸收易溶气体,组成的溶液由底部组成的溶液由底部排除排除,而难于被吸收的气体从设备顶部排出。而难于被吸收的气体从设备顶部排出。溶质溶质-在吸收操作中在吸收操作中,混合气体中易被吸收组分混合气体中易被吸收组分 惰性气体惰性气体-难于被吸收的气体。难于被吸收的气体。溶剂溶剂-吸收剂吸收剂 溶液溶液-气相及液相中的载体。气相及液相中的载体。第三节第三节 有害气体吸收净化有害气体吸收净化 有害气体吸收净化有害气体吸收净化
39、D.D.吸收可分为吸收可分为 物理吸收物理吸收 指气体的溶解不伴随有化学反应，指气体的溶解不伴随有化学反应，又称为简单吸收又称为简单吸收。物理吸收时，惰性气体和吸收剂是。物理吸收时，惰性气体和吸收剂是不消耗的不消耗的,并不参与组分从一相到另一相的传递过程。并不参与组分从一相到另一相的传递过程。化学吸收化学吸收 当吸收过程伴有化学反应时为化学吸当吸收过程伴有化学反应时为化学吸收。收。但在化学吸收时，吸收剂和被吸收组分能够发生但在化学吸收时，吸收剂和被吸收组分能够发生化学作用。化学作用。第三节第三节 有害气体吸收净化有害气体吸收净化 一、基本理论一、基本理论 (一一)气液相组成的表示方法气液相组成
40、的表示方法 （1 1）摩尔分数为一相组分摩尔数对该相的总摩尔数之）摩尔分数为一相组分摩尔数对该相的总摩尔数之比。习惯上，液相的摩尔分数用比。习惯上，液相的摩尔分数用x x表示，气相摩尔分数用表示，气相摩尔分数用y y表示。对理想气体而言，气相中组分的摩尔分数的数值就表示。对理想气体而言，气相中组分的摩尔分数的数值就等于它的体积分数和分压分数数值。等于它的体积分数和分压分数数值。（2 2）摩尔浓度是某单位体积所含组分的摩尔数，即为）摩尔浓度是某单位体积所含组分的摩尔数，即为摩尔浓度。摩尔浓度。（3 3）比摩尔分数。气液相的组成还可以用微量浓度来）比摩尔分数。气液相的组成还可以用微量浓度来表示，如
41、用表示，如用,表示。表示。第三节第三节 有害气体吸收净化有害气体吸收净化一、基本理论一、基本理论(二二)吸收过程的相平衡关系吸收过程的相平衡关系（1 1）气体在液体中的溶解度）气体在液体中的溶解度 吸收的相平衡关系，是指气液两相达到平衡吸收的相平衡关系，是指气液两相达到平衡时被吸收组分在两相中的浓度关系，即气体吸收时被吸收组分在两相中的浓度关系，即气体吸收质在吸收剂中的平衡溶解度。故可以说气体在液质在吸收剂中的平衡溶解度。故可以说气体在液体中的溶解度是气液两相平衡关系的一种定量表体中的溶解度是气液两相平衡关系的一种定量表示方法。示方法。第三节第三节 有害气体吸收净化有害气体吸收净化(二二)吸收
42、过程的相平衡关系吸收过程的相平衡关系（1 1）气体在液体中的溶解度）气体在液体中的溶解度 在一定的温度与压强下，当吸收剂与混合气体接触时，在一定的温度与压强下，当吸收剂与混合气体接触时，气体中的吸收质就向液体吸收剂传递，进行吸收，形成溶气体中的吸收质就向液体吸收剂传递，进行吸收，形成溶液。但同时溶液中被吸收的组分也会由液相向气相传递，液。但同时溶液中被吸收的组分也会由液相向气相传递，进行解吸。随着接触时间的延长，吸收质在溶液中的浓度进行解吸。随着接触时间的延长，吸收质在溶液中的浓度不断增加，但同时溶液中被吸收的吸收质也不断由液相向不断增加，但同时溶液中被吸收的吸收质也不断由液相向气相传递。经过
43、相当长时间的接触后，吸收速度和解吸速气相传递。经过相当长时间的接触后，吸收速度和解吸速度相等，即吸收质在气、液相中的组成不再发生变化，此度相等，即吸收质在气、液相中的组成不再发生变化，此时即气液两相达到相际动平衡，简称相平衡或平衡。平衡时即气液两相达到相际动平衡，简称相平衡或平衡。平衡时，溶液上方吸收质的分压称为平衡分压。时，溶液上方吸收质的分压称为平衡分压。在一定量吸收在一定量吸收剂中溶解的吸收质的量，称为平衡溶解度剂中溶解的吸收质的量，称为平衡溶解度，平衡溶解度是，平衡溶解度是吸收过程的极限。吸收过程的极限。第三节第三节 有害气体吸收净化有害气体吸收净化(二二)吸收过程的相平衡关系吸收过程
44、的相平衡关系（1 1）气体在液体中的溶解度）气体在液体中的溶解度平衡溶解度的大小平衡溶解度的大小，随物系、温度、压强的变化而变，随物系、温度、压强的变化而变化。通常温度上升，气体的溶解度显著下降；而压力上升，化。通常温度上升，气体的溶解度显著下降；而压力上升，气体溶解度则有所增加。气体溶解度则有所增加。吸收质组分在气相中具有一定的分压，当此分压超过吸收质组分在气相中具有一定的分压，当此分压超过液相中该组分的平衡分压时，吸收质组分就不断从气相传液相中该组分的平衡分压时，吸收质组分就不断从气相传递到液相之中，直至平衡为止。平衡时，吸收质在气相中递到液相之中，直至平衡为止。平衡时，吸收质在气相中的分
45、压等于液相中该组分的平衡分压。反之，如果吸收质的分压等于液相中该组分的平衡分压。反之，如果吸收质在气相中的分压低于液相中该组分的平衡分压，则液相中在气相中的分压低于液相中该组分的平衡分压，则液相中的吸收质将被释出，直至平衡。这种平衡关系，可以用来的吸收质将被释出，直至平衡。这种平衡关系，可以用来判别吸收是否可以进行，吸收的难易程度如何等。判别吸收是否可以进行，吸收的难易程度如何等。第三节第三节 有害气体吸收净化有害气体吸收净化 一、基本理论一、基本理论 (二二)吸收过程的相平衡关系吸收过程的相平衡关系 （2 2）亨利定律）亨利定律 当气相总压不太高时，在一定温当气相总压不太高时，在一定温度下，
46、气、液两相达到平衡时，溶质在液相中的浓度度下，气、液两相达到平衡时，溶质在液相中的浓度和它在气相中平衡分压成正比，这就是亨利定律。和它在气相中平衡分压成正比，这就是亨利定律。亨利定律仅适用于理想溶液，任何极稀的溶液都亨利定律仅适用于理想溶液，任何极稀的溶液都近似于理想溶液，因此，亨利定律也可适用于稀溶液，近似于理想溶液，因此，亨利定律也可适用于稀溶液，而且溶液越稀越准确。而且溶液越稀越准确。第三节第三节 有害气体吸收净化有害气体吸收净化 一、基本理论一、基本理论 (三三)吸收过程的机理吸收过程的机理-双膜理论双膜理论 吸收是吸收质从气相传递到液相的扩散过程。这种物吸收是吸收质从气相传递到液相的
47、扩散过程。这种物质传递是通过气液两相界面完成的。有关这方面的理论已质传递是通过气液两相界面完成的。有关这方面的理论已提出多种，如双膜理论、溶质渗透论提出多种，如双膜理论、溶质渗透论,应用最广泛的还是应用最广泛的还是 “双膜理论双膜理论”。基本观点如下：。基本观点如下：（1 1）气液两相作相对运动时，两相之间有一个相界面，）气液两相作相对运动时，两相之间有一个相界面，界面两侧分别存在着作滞流流动的气膜和液膜，被吸收组界面两侧分别存在着作滞流流动的气膜和液膜，被吸收组分只能以分子扩散方式从气相主体连续通过两膜进入液相分只能以分子扩散方式从气相主体连续通过两膜进入液相主体主体,不存在对流扩散。膜的厚
48、度与流体流动有关。不存在对流扩散。膜的厚度与流体流动有关。第三节第三节 有害气体吸收净化有害气体吸收净化 一、基本理论一、基本理论 (三三)吸收过程的机理吸收过程的机理-双膜理论双膜理论 (2)(2)两膜以外的气液相主体中两膜以外的气液相主体中,由于流体的充由于流体的充分湍动分湍动,组分的浓度基本是均匀的组分的浓度基本是均匀的,没有浓度差。没有浓度差。所以传质的阻力完全集中在气液两层滞流膜中。所以传质的阻力完全集中在气液两层滞流膜中。(3)(3)无论气液两相主体中的浓度是否达到平无论气液两相主体中的浓度是否达到平衡衡,气液两相的浓度在相界面上总是平衡的。气液两相的浓度在相界面上总是平衡的。第三
49、节第三节 有害气体吸收净化有害气体吸收净化 一、基本理论一、基本理论 (四四)传质过程的机理传质过程的机理-物质扩散物质扩散 在吸收操作中，吸收质从气相转移到液相的传质过程在吸收操作中，吸收质从气相转移到液相的传质过程是借助扩散作用实现的，所以说传质过程的基础是物质的是借助扩散作用实现的，所以说传质过程的基础是物质的扩散，故传质过程又称为扩散过程。扩散，故传质过程又称为扩散过程。双膜理论指出吸收质经过气膜和液膜时是分子扩散。双膜理论指出吸收质经过气膜和液膜时是分子扩散。分子扩散常发生在静止的或垂直于浓度梯度方向作滞流的分子扩散常发生在静止的或垂直于浓度梯度方向作滞流的流体中。流体中。只有物质在
50、相间的分配处于不平衡状态时，才能使物质只有物质在相间的分配处于不平衡状态时，才能使物质由一相传递到另一相，传质的方向或扩散的方向，总是从由一相传递到另一相，传质的方向或扩散的方向，总是从高浓度向低浓度转移。高浓度向低浓度转移。第三节第三节 有害气体吸收净化有害气体吸收净化二、吸收流程与设备二、吸收流程与设备(一一)吸收流程吸收流程简单的吸收过程，是吸收剂与混合气体进行简单的吸收过程，是吸收剂与混合气体进行一次接。这种装置可将被吸收组分吸收得比较完一次接。这种装置可将被吸收组分吸收得比较完全，以达到国家排放标准。此时塔底吸收液浓度全，以达到国家排放标准。此时塔底吸收液浓度很低。若减少吸收剂用量，
