化學(xué)反應(yīng)原理在化工廢氣處理中的應(yīng)用

古平 張斌 劉媛媛

摘 要 化工廢氣是指在化工生產(chǎn)中由化工廠排出的混合氣體，大都含有有毒有害成分，處理不當(dāng)會嚴(yán)重污染環(huán)境和影響人體健康。明確化學(xué)反應(yīng)原理，對正確選擇廢氣處理工藝，提高處理效率，節(jié)能降耗具有重要意義。

關(guān)鍵詞 化工廢氣 反應(yīng)原理 廢氣處理

中圖分類號：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

不同化工生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生的化工廢氣成分差別很大。如氯堿工業(yè)產(chǎn)生的廢氣中主要含有固體顆粒物、氯氣、氯化氫、氯乙烯、二氯乙烷、非甲烷總烴、乙炔、二噁英類、汞及其化合物等;石油煉制工業(yè)廢氣含有二氧化硫，氮的氧化物，一氧化碳及二氧化碳、硫化氫、氨、硫醇、硫醚、酚、總烴等。由此三例可以看出，化工廢氣含有的污染種類很多，理化性質(zhì)復(fù)雜，毒性也不盡相同，處理不當(dāng)會嚴(yán)重污染環(huán)境和影響人體健康。

工業(yè)廢氣的處理方法有多種，選擇哪些方法以及如何安排處理的步驟，必須依據(jù)廢氣組成成分的性質(zhì)，遵照化學(xué)反應(yīng)原理綜合考慮。下面以氯堿工業(yè)和石油煉制工業(yè)為例，分析討論化學(xué)反應(yīng)原理在化工廢氣處理中的應(yīng)用。

1根據(jù)性質(zhì)分類別

廢氣中的物質(zhì)分為固體顆粒物和氣體混合物兩大類。

1.1固體顆粒物

固體顆粒物可以選擇干法過濾或濕法沉降等方法。濕法沉降時(shí)，其中不溶解固體顆粒物通過在處理室中水洗廢氣的方法沉降去除;可溶解固體顆粒物通過在處理室中水洗溶解，從氣相轉(zhuǎn)移到液相，進(jìn)入企業(yè)的污水處理工段。

1.2氣體混合物

氣體混合物常選用液體吸收法、吸附法和熱破壞法/熱（催化）氧化法等進(jìn)行處理。利用在處理室中用水吸收廢氣的方法，只能部分從氣相轉(zhuǎn)移到液相，很難達(dá)標(biāo)排放。氣體混合物中可能含有酸性氣體、堿性氣體或其他性質(zhì)的氣體，需要根據(jù)其性質(zhì)，按照化學(xué)反應(yīng)原理有針對性合理選擇吸收液，才能將廢氣處理完全。

根據(jù)酸堿中和反應(yīng)原理，對酸性氣體使用堿性吸收液、堿性氣體使用酸性吸收液;根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，氧化性氣體采用還原性吸收液，還原性氣體采用氧化性吸收液;根據(jù)有機(jī)物熱穩(wěn)定性差、容易燃燒的特性，對揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）采用“熱破壞法/熱（催化）氧化法+活性炭吸附法”，就能取得滿意的效果。

2化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用實(shí)例

2.1氯堿工業(yè)廢氣的處理

該廢氣中含有氯氣、氯化氫、氯乙烯、二氯乙烷、非甲烷總烴、乙炔、二噁英類等氣態(tài)成分，其中的氯乙烯、二氯乙烷、非甲烷總烴、乙炔、二噁英類等還原性有機(jī)物，很難直接被以水為溶劑的溶液吸收。

2.1.1處理工藝

選用熱破壞法/熱（催化）氧化法，將氯氣、氯乙烯、二氯乙烷、乙炔、非甲烷總烴、二噁英類等在轉(zhuǎn)化爐中轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和氯化氫等無機(jī)物。

選用氫氧化鈉或氨水等堿性吸收液對第一步轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的混合氣體進(jìn)行堿洗吸收，徹底除去二氧化碳、氯化氫等酸性氣體;對第一步未完成轉(zhuǎn)換的少量二噁英類通過活性炭吸附后完全可以達(dá)到GB 15581-2016排放標(biāo)準(zhǔn)。

對于高濃度二噁英類工業(yè)廢氣，可以加裝熔鹽燃燒法設(shè)備，專門針對二噁英類進(jìn)行處理，該方法是把氫氧化鈉、碳酸鈉和硫酸鈉的熔鹽與二噁英類有機(jī)物一起在1000℃下進(jìn)行反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氯化鈉、碳酸鈉、氫等無害無機(jī)物。

2.1.2化學(xué)反應(yīng)原理

氯堿工業(yè)廢氣處理中涉及的化學(xué)反應(yīng)簡式如下：

[O]

2.2石油煉制工業(yè)廢氣的處理

該廢氣中含有二氧化硫，氮的氧化物，一氧化碳及二氧化碳、硫化氫、氨、硫醇、硫醚、酚、總烴等氣態(tài)成分，其中的二氧化硫，氮的氧化物，一氧化碳及二氧化碳、硫化氫、硫醇、硫醚、酚、總烴等難以被以水為溶劑的溶液完全吸收。

2.2.1處理工藝

選用熱破壞法/熱（催化）氧化法，將一氧化碳、硫化氫、氨、硫醇、硫醚、酚、總烴等轉(zhuǎn)化為二氧化硫、二氧化碳、氮的氧化物和水等無機(jī)物。

選用NaOH或NH3等堿性吸收液進(jìn)行堿洗，徹底除去二氧化碳、二氧化硫、氮的氧化物等后，完全可以達(dá)到GB 31571-2015排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2化學(xué)反應(yīng)原理

石油煉制工業(yè)廢氣的處理中涉及的化學(xué)反應(yīng)簡式如下：

3二種工業(yè)廢氣處理方法的比較

將二種工業(yè)廢氣的化學(xué)成分與處理方法列出，可以看出：

（1）盡管不同化工企業(yè)產(chǎn)生的廢氣成分和比例不盡相同，但處理廢氣的化學(xué)反應(yīng)原理和方法是相同的，第一步，都是利用有機(jī)物的還原性，采取熱破壞/熱（催化）氧化法轉(zhuǎn)化為無機(jī)物;第二步，利用第一步生成的無機(jī)氧化物具有酸性，采用堿吸收后被除盡。

（2）一般化工企業(yè)選擇 “熱破壞/熱（催化）氧化法+堿吸收法”的二步組合對廢氣進(jìn)行處理，即可收到良好效果，只有少數(shù)個別企業(yè)可能需要有針對性添加其他處理步驟。

4結(jié)語

將廢氣直接通入水中來吸收廢氣中的有害物質(zhì)，效果會不理想。對廢氣中各種成份、含量及理化性質(zhì)加以分析，按物質(zhì)的性質(zhì)，遵照化學(xué)反應(yīng)的原理，合理選擇吸收液和處理方法，就可以高效徹底的除去廢氣中的有毒有害成份，從而解決化工廢氣處理不完全和污染環(huán)境的問題。

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