《大气污染控制工程》教案-第八章
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《大气污染控制工程教案》课程名称:大气污染控制工程学生专业及年级:环境工程0203教师姓名:教师职称:讲师所用教材:《大气污染控制工程》郝吉明、马广大参考书:《大气污染及其控制》彭定一、林少宁《大气污染及其防治》唐永鉴本课程总学时数:64 本学期总学时数:64本学期上课周数:16 平均每周学时数:4讲课:实验:0测验:习题课:课程性质:必修专业课环境与生物工程学院辽宁石油化工大学第一章概论【课时安排】§1.1大气污染和大气污染物1学时§1.2 大气污染的综合防治0.5学时§1.3 大气环境标准0.5学时总计2学时【掌握内容】1基本概念:大气污染、一次污染物、二次污染物2 大气的组成、大气污染的形成过程、主要的污染源、大气污染物的种类【熟悉内容】1基本概念:大气污染的综合防治2 大气污染综合防治采取的措施3 大气环境质量标准、大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准、警报标准【教学难点】1大气污染源及污染物的种类2一次污染物和二次污染物【教学重点】1大气的组成2大气污染源及污染物的种类3一次污染物和二次污染物【教学目标】1了解大气污染形成的原因2大气污染综合防治采取的措施【教学内容】§1—1 大气污染和大气污染物一大气的组成及大气污染二大气污染源及污染物的种类【授课时间】1学时【教学手段】课堂讲授【教学过程】一大气的组成及大气污染1.大气(1)大气的定义:下垫面(即地球表面)0m—2000~3000km包含的气体(2)大气的质量:5.3×1015T(3)空气:小区域的大气2.大气的组成恒定组分:氮N2(78.09%)、氧O2(20.95%)、氩Ar、氖Ne、氦He、氪Kr、氙Xe等组成比例90km以下基本保持不变(由于空气的垂真运动、水平运动以及分子扩散)可变组分:CO2、O3、H2O(0.02~6%)随时间、地点、气象条件等不同而变化(例如,CO2来源于燃料的燃烧、有机体的腐解以及动植物的呼吸等,从总量上来讲,夏天>冬天,陆地>海洋,城市>乡村,在大工业城市CO2含量高达0.05~0.07%)不定组分:由自然因素和人为因素形成的气态物质和悬浮颗粒例如,NO2自然因素:雷雨时产生;人为因素:燃料的燃烧SO2自然因素:火山和温泉的排出物;人为因素:燃料的燃烧关系:恒定组分+ 可变组分= 纯净大气纯净大气-H2O = 干洁大气3.大气污染(1)定义;大气污染系指由于人类活动或自然过程引起某些物质介入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间,并因此而危害了人体舒适,健康和福利或危害了环境。
《大气污染控制工程》教学大纲课程编号:2140124学时:56学时学分:3.0学分授课学院:环境科学与工程学院适用专业:环境工程教材:《大气污染控制工程》(第二版)郭静阮宜纶化学工业出版社2008主要参考书:《大气污染控制工程》(第三版)赫吉明马广大等高等教育出版社2010《Air Pollution Control Engineering 》second edition ,清华大学出版社2000一、课程性质、目的和任务“大气污染控制工程”是高等学校环境工程专业的一门重要专业课。
本课程以成熟的常用技术为主,适当地介绍国内外新技术,并结合实验和课程设计,力求做到理论联系实际,注意培养学生分析问题和解决问题的能力。
二、教学基本要求要求学生学习的先修课程:高等数学、无机化学、环境监测、流体力学、环境工程原理、物理化学等课程。
三、教学内容课堂教学主要介绍大气污染成因,大气污染物产生及其特性,以及中国大气污染特点的基础上,重点介绍大气污染控制技术原理和工程措施,包括大气扩散作用,颗粒物分离技术、设备计算和设计选型,气态污染物控制工艺与设备,管道系统等。
在课堂教学的基础上进行包括除尘、颗粒粒径检测,吸收,吸附等实验。
此外,在课堂教学和实验的基础上完成课程设计教学环节。
四、学时分配学时第一章大气污染基本知识6学时§1 大气污染定义,分类,历史与现状§2 大气污染物与污染源§3燃料利用与大气污染第二章气象与大气污染6学时§1 大气结构与气象要素§2 大气稳定度§3 大气扩散模式§4 烟囱高度设计与厂址选择第三章粉尘性质及除尘器性能4学时§1 粉尘的粒径和分布、粉尘的物理性质§2 尘粒在流体中的动力特性、除尘器性能第四章机械式除尘2学时第五章湿式除尘2学时第六章过滤式除尘2学时第七章静电除尘2学时第八章吸收法净化气态污染物3学时第九章催化转化法净化气态污染物 1.5学时第十章吸附法净化气态污染物 1.5学时第十一章净化系统中管道设计4学时§1 流动气体的能量方程,压力损失,管道检测§2 局部排气罩的设计,气体管道的设计计算与风机选型第十二章典型大气污染物的净化工艺8学时§1 烟气除尘脱硫脱硝工艺技术§2 有毒有害气态污染物的净化第十三章专题训练6学时§1钢铁行业污染物排放与控制技术§2水泥行业污染物排放及控制技术第十四章实验8学时1、碱液吸收气体中的二氧化硫2、活性炭吸附气体中的二氧化硫3、旋风除尘器的性能4、粉尘分级合计:48学时(教学)、8学时实验。
大气污染过程控制工程教案第一章:大气污染概述1.1 大气污染的定义与分类1.2 大气污染物的来源与排放1.3 大气污染的危害1.4 大气污染控制的意义与目标第二章:大气污染物的迁移与转化2.1 大气污染物的传输机制2.2 大气污染物的转化过程2.3 大气污染物的衰减与扩散2.4 大气污染物的受体分布第三章:大气污染物监测技术3.1 大气污染物采样方法3.2 分析仪器与设备3.3 监测数据处理与质量控制3.4 大气污染物监测案例分析第四章:大气污染控制技术原理4.1 静电除尘技术4.2 布袋除尘技术4.3 湿式除尘技术4.4 活性炭吸附技术第五章:大气污染控制设备与应用5.1 常用大气污染控制设备介绍5.2 设备选型与设计原则5.3 设备安装与运行维护5.4 案例分析:大气污染控制设备应用实例第六章:大气污染化学与反应工程6.1 大气污染物的化学反应机制6.2 气溶胶化学6.3 光化学烟雾与臭氧6.4 酸雨成因与控制第七章:大气污染数值模拟与模型7.1 大气污染扩散模型7.2 空气质量模型7.3 大气污染控制模型7.4 数值模拟软件与应用第八章:区域大气污染控制策略8.1 区域大气污染现状与问题8.2 区域大气污染控制规划8.3 区域大气污染协同控制8.4 案例分析:区域大气污染控制实践第九章:大气污染法律法规与标准9.1 大气污染防治法律法规体系9.2 国际大气污染控制政策与协议9.3 我国大气污染控制标准与规范9.4 企业大气污染排放管理与合规第十章:大气污染过程控制工程案例分析10.1 案例一:工业炉窑大气污染控制10.2 案例二:电力行业大气污染控制10.3 案例三:交通领域大气污染控制10.4 案例四:城市空气质量改善工程重点和难点解析重点环节1:大气污染物的传输机制和转化过程补充和说明:这部分内容是理解大气污染过程控制的基础,需要重点关注大气污染物的来源、传输机制和转化过程。
这包括了解大气污染物的种类、来源、排放方式,掌握大气污染物的传输机制和转化过程,以及了解大气污染物对人体和环境的影响。
大气污染过程控制工程教案第一章:大气污染概述教学目标:1. 理解大气污染的定义和分类。
2. 掌握大气污染的主要来源和影响。
3. 了解我国大气污染现状及治理政策。
教学内容:1. 大气污染的定义和分类2. 大气污染的主要来源和影响3. 我国大气污染现状及治理政策教学方法:1. 讲授法:讲解大气污染的基本概念、来源和影响。
2. 案例分析法:分析我国大气污染实例,了解治理政策及效果。
教学活动:1. 引入大气污染的话题,让学生了解大气污染的基本概念。
2. 通过PPT展示大气污染的分类及主要来源。
3. 分析我国大气污染现状,了解治理政策及实施效果。
作业与评估:2. 课堂讨论:学生汇报自己的作业成果,进行课堂讨论。
第二章:大气污染物的迁移和转化教学目标:1. 理解大气污染物的迁移和转化过程。
2. 掌握大气污染物的输送、扩散和衰减规律。
3. 了解大气污染物的转化机制及影响因素。
教学内容:1. 大气污染物的迁移和转化过程2. 大气污染物的输送、扩散和衰减规律3. 大气污染物的转化机制及影响因素教学方法:1. 讲授法:讲解大气污染物的迁移和转化过程。
2. 模拟实验法:通过模拟实验让学生了解大气污染物的输送、扩散和衰减规律。
3. 案例分析法:分析实际案例,了解大气污染物的转化机制及影响因素。
教学活动:1. 引入大气污染物迁移和转化的话题。
2. 通过PPT讲解大气污染物的输送、扩散和衰减规律。
3. 进行模拟实验,让学生直观了解大气污染物的迁移和转化过程。
4. 分析实际案例,了解大气污染物的转化机制及影响因素。
作业与评估:2. 课堂讨论:学生汇报自己的作业成果,进行课堂讨论。
第六章:大气污染监测技术教学目标:1. 理解大气污染监测的重要性。
2. 掌握大气污染物监测的基本方法和技术。
3. 了解大气污染监测设备的应用及数据处理。
教学内容:1. 大气污染监测的重要性2. 大气污染物监测的基本方法和技术3. 大气污染监测设备的应用及数据处理教学方法:1. 讲授法:讲解大气污染监测的基本概念和技术。
大气污染控制工程教案
一、教学目的
本教学计划旨在了解大气污染的种类和控制方法,实现环境保护和可持续发展
的目标。
二、教学内容
1. 大气污染的种类及其危害
•大气污染种类:颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、臭氧、挥发性有机物等;
•大气污染危害:影响健康、破坏环境、引发气候变化等。
2. 大气污染控制工程及其方法
•控制工程:烟囱高度、烟气的净化、氮氧化物还原、脱硝、脱硫、废气回收等;
•控制方法:政策法规、技术手段和行业管理等。
3. 大气污染控制案例分析
•美国的大气污染防治:空气质量管理法、清洁空气法等;
•中国的大气污染防治:大气污染治理十条、VOCs技术指南等。
三、教学方法
•理论授课:通过教学PPT、视频等材料讲授大气污染的基本知识和控制方法;
•手动实验:利用实验室设备模拟大气污染控制的过程,学生亲手体验并掌握污染物减排的技术;
•讨论交流:引导学生就案例进行探讨、分享实践心得,加深对大气污染防治工作的理解和认识。
四、教学评估
•课堂测试:出题方式包括单项选择题、填空题、简答题等,考察学生对大气污染的掌握情况;
•学生报告:由学生围绕控制案例进行课堂报告,考察其研究掌握案例的能力和表达能力;
•课程作业:以小组形式完成大气污染防治的调研报告或现场观察报告,考察其孔亟性和综合应用能力。
五、参考资料
1.《大气污染防治法》;
2.《VOCs技术指南》;
3.《空气质量管理法》;
4.《机动车污染物排放限值和测量方法》;
5.《清洁空气法》。
第一章绪论(1学时)教学重点:大气的结构和组成,大气污染物及其来源,环境空气质量标准,空气污染指数。
教学难点:大气污染物及其来源。
教学要求:掌握大气的结构和组成,大气污染发生和发展过程,大气污染物及其来源,空气污染指数;了解环境空气质量标准,国内外大气污染控制现状。
教学内容:人是完全靠空气生存的,成年人平均每天约需1Kg粮食和2Kg水,但对空气的需求就大得多,每天约13.6Kg(合10m3)。
若三者都断绝供应,引起死亡的首先是空气,要是空气中混进有毒害的物质,则毒物随空气不断地被吸入肺部,通过血液遍布全身,对人体健康直接产生危害。
大气污染对人的影响不同于土壤和水的污染,它不仅时间长且范围广(较多是地域性的,也有全球性的)。
地球上发生的八大“公害事件”,其中五起是因大气污染造成的。
当然,空气污染的原因不只是人类的活动,还有像森林、火灾和火山爆发一类的天然事件。
不过后者通常在空气污染中起次要作用。
§1.1 大气与大气污染一、大气的结构和组成1、大气圈随地球引力而转的大气层叫大气圈。
大气圈的最外层的界限是很难确切划分的,但大气也不能认为是无限的。
在地球场内受引力而旋转的气层高度可达10¸000Km。
有的学者就以10¸000Km作为大气圈的最外层。
一般情况下认为,从地球表面到1¸000~1¸400Km的气层作为大气圈的厚度,超出1¸400Km以外气体非常稀薄,就是宇宙空间了。
大气圈中的空气分布是不均匀的,海平面上的空气最稠密。
在近地层的大气层里,气体的密度随高度的上升而迅速的变稀。
但是在400~1¸400Km大气层里空气是渐渐变稀薄的。
大气圈的总质量约为6000万亿吨,约为地球质量的百万分之一。
大气的构造:根据大气圈中大气组成状况及大气在垂直高度上的温度变化,划分大气圈层的结构如下图:从地球表面向上,大约到90Km高度,大气的主要成分氧和氮的组成比例几乎无什么变化,具有这样特性的大气层叫均质大气层(简称均质层)。
《大气污染控制工程》教案学院、系:环境科学与工程学院环境工程系任课教师:任爱玲赵文霞授课专业:环境工程课程学分: 4课程总学时:60课程周学时: 42008年9月1日《大气污染控制工程》教学进程第 1 次课 2 学时2008年9月2日(星期二)第(1-2)节地点:中区一教405注:本页为每次课教案首页第 2 次课 2 学时2008年9月4日(星期四)第(1-2)节地点:中区一教4052008年9月9日(星期一)第(1-2)节地点:中区一教405第 4 次课 2 学时2008年9月11日(星期四)第(1-2)节 地点:中区一教405第 5 次课 2 学时2008年9月16日(星期一)第(1-2)节地点:中区一教405第 6 次课 2 学时2008年9月18日(星期四)第(1-2)节地点:中区一教405第7 次课 2 学时2008年9月23日(星期一)第(1-2)节地点:中区一教4052008年9月25日(星期四)第(1-2)节地点:中区一教4052008年9月30日(星期一)第(1-2)节地点:中区一教405第10 次课 2 学时2008年10月2日(星期四)第(1-2)节地点:中区一教405第11 次课 2 学时2008年10月7日(星期一)第(1-2)节地点:中区一教4052008年10月9日(星期四)第(1-2)节地点:中区一教405第13 次课 2 学时2008年10月14日(星期一)第(1-2)节地点:中区一教405第14 次课 2 学时2008年10月16日(星期四)第(1-2)节地点:中区一教4052008年10月21日(星期一)第(1-2)节地点:中区一教405第16 次课 2 学时2008年10月23日(星期四)第(1-2)节地点:中区一教405第17 次课 2 学时2008年10月28日(星期一)第(1-2)节地点:中区一教405第18 次课 2 学时2008年10月30日(星期四)第(1-2)节地点:中区一教405第19 次课 2 学时2008年11月4日(星期一)第(1-2)节地点:中区一教405第20 次课 2 学时2008年11月6日(星期四)第(1-2)节地点:中区一教405第21 次课 2 学时2008年11月11日(星期一)第(1-2)节地点:中区一教405第22 次课 2 学时2008年11月13日(星期四)第(1-2)节地点:中区一教405第23 次课 2 学时第24 次课 2 学时第25 次课 2 学时2008年11月25日(星期一)第(1-2)节地点:中区一教4052008年11月27日(星期四)第(1-2)节地点:中区一教4052008年12月2日(星期一)第(1-2)节地点:中区一教405第28 次课 2 学时2008年12月4日(星期四)第(1-2)节地点:中区一教405第29 次课 2 学时2008年12月9日(星期一)第(1-2)节地点:中区一教405第30 次课 2 学时2008年12月11日(星期四)第(1-2)节地点:中区一教40541。
第八章硫氧化物的污染控制第一节硫循环及硫排放(自学)第二节燃烧前燃料脱硫一、煤炭的固态加工按国外用于发电、冶金、动力的煤质标准,原煤必须经过分选,以除去煤中的矿物质。
目前世界各国广泛采用的选煤工艺仍然是重力分选法。
分选后原煤含硫量降低40~90%。
硫的净化效率取决于煤中黄铁矿的硫颗粒大小及无机硫含量。
正在研究的新脱硫方法有浮选法、氧化脱硫法、化学浸出法、化学破碎法、细菌脱硫、微波脱硫、磁力脱硫及溶剂精炼等多种方法,但至今在工业上实际应用的方法为数很少。
煤型固硫是另一条控制二氧化硫污染的经济有效途径。
选用不同煤种,以无粘结剂法或以沥青等为粘结剂,用廉价的钙系固硫剂,经干馏成型或直接压制成型,制得多种煤型。
二、煤炭的转化1.煤的气化煤的气化是指以煤炭为原料,采用空气、氧气、二氧化碳和水蒸气为气化剂,在气化炉内进行煤的气化反应,可以生产出不同组分、不同热值的煤气。
煤气化技术总的方向是,气化压力由常压向中高压发展;气化温度向高温发展;气化原料向多样化发展,固态排渣向液态排渣发展。
随着煤气化技术的发展,目前已形成了不同的汽化方法。
按煤在气化炉中的流体力学行为,可分为移动床、流化床、气流床三种方法,均已工业化或已建示范装置。
2.煤的液化煤炭液化是把固体的煤炭通过化学加工过程,使其转化为液体产品(液态烃类燃料,如汽油、柴油等产品或化工原料)的技术。
根据不同的加工路线,煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类。
直接液化是对煤进行高温高压加氢直接得到液体产品的技术,间接液化是先把煤气化转化为合成气,然后再在催化剂作用下合成液体燃料和其他化工产品的技术。
煤炭通过液化将其中的硫等有害元素以及矿物质脱除,产品为洁净燃料。
直接液化比较著名的工艺有:溶剂精炼煤法、供氢溶剂法、氢煤法、德国新工艺、英国的溶剂萃取法和日本的溶剂分解法等。
间接液化的典型工艺是弗—托合成法,又称一氧化碳加氢法。
其主要反应是合成烷烃的反应以及少量合成烯烃的反应。
学习必备欢迎下载第八章硫氧化物的污染控制第一节硫循环及硫排放(自学)第二节燃烧前燃料脱硫一、煤炭的固态加工按国外用于发电、冶金、动力的煤质标准,原煤必须经过分选,以除去煤中的矿物质。
目前世界各国广泛采用的选煤工艺仍然是重力分选法。
分选后原煤含硫量降低 40~90% 。
硫的净化效率取决于煤中黄铁矿的硫颗粒大小及无机硫含量。
正在研究的新脱硫方法有浮选法、氧化脱硫法、化学浸出法、化学破碎法、细菌脱硫、微波脱硫、磁力脱硫及溶剂精炼等多种方法,但至今在工业上实际应用的方法为数很少。
煤型固硫是另一条控制二氧化硫污染的经济有效途径。
选用不同煤种,以无粘结剂法或以沥青等为粘结剂,用廉价的钙系固硫剂,经干馏成型或直接压制成型,制得多种煤型。
二、煤炭的转化1.煤的气化煤的气化是指以煤炭为原料,采用空气、氧气、二氧化碳和水蒸气为气化剂,在气化炉内进行煤的气化反应,可以生产出不同组分、不同热值的煤气。
煤气化技术总的方向是,气化压力由常压向中高压发展;气化温度向高温发展;气化原料向多样化发展,固态排渣向液态排渣发展。
随着煤气化技术的发展,目前已形成了不同的汽化方法。
按煤在气化炉中的流体力学行为,可分为移动床、流化床、气流床三种方法,均已工业化或已建示范装置。
2.煤的液化煤炭液化是把固体的煤炭通过化学加工过程,使其转化为液体产品(液态烃类燃料,如汽油、柴油等产品或化工原料)的技术。
根据不同的加工路线,煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类。
直接液化是对煤进行高温高压加氢直接得到液体产品的技术,间接液化是先把煤气化转化为合成气,然后再在催化剂作用下合成液体燃料和其他化工产品的技术。
煤炭通过液化将其中的硫等有害元素以及矿物质脱除,产品为洁净燃料。
直接液化比较著名的工艺有:溶剂精炼煤法、供氢溶剂法、氢煤法、德国新工艺、英国的溶剂萃取法和日本的溶剂分解法等。
间接液化的典型工艺是弗—托合成法,又称一氧化碳加氢法。
其主要反应是合成烷烃的反应以及少量合成烯烃的反应。
《大气污染控制工程》课程教学大纲课程编号: 608024课程名称:大气污染控制工程英文名称:Air Pollution Control Engineering课程类型: 专业核心课总学时: 64 讲课学时:56 实验学时:0学分: 4适用对象: 环境科学专业先修课程:高等数学、环境学概论等执笔人:王岩审定人:张金萍一、课程性质、目的和任务《大气污染控制工程》是环境工程专业的一门必修专业主干课程。
学习本课程之前要求先修完《高等数学》、《环境学概论》等有关基础课或专业基础课。
通过本课程的学习与实践,全面掌握大气污染的来源、途径和机理(包括基本概念、基本理论、基本技能)、大气污染控制的原理、方法和实践,同时,还要求掌握与此相关的标准和政策法规及其发展前景,一方面学习必要的理论知识和方法、技巧,另一方面培养学生工程设计能力和研究能力,解决大气污染问题的实际操作、设计等实践实验能力。
1、使学生掌握燃烧过程中污染物是如何形成的,如何减少污染物的形成;结合污染气象学的基本知识,学习污染物的扩散、传输,学会计算排放源强与环境浓度间的关系。
2、使学生掌握颗粒物的物理性质及颗粒污染物控制技术基础,为除尘打下基础。
掌握各种除尘器的除尘原理,设备结构组成,运行的工艺参数以及初步的除尘器设计。
3、使学生掌握气态污染物的扩散、吸收、吸附和催化等这些气态污染物控制技术的基本原理,为废气脱硫、脱硝和除去VOCs打下基础。
了解各种脱硫、脱硝和VOCs控制工艺的过程、特点与设备。
二、课程教学和教改基本要求1、优化课程结构,构建系统的学科体系。
处理好学科各章节的内容,把握经典知识与现代知识、宏观知识与微观知识、多学科间知识交叉的关系。
2、充分利用多媒体等现代教学手段,提高学生兴趣、加深学生印象、提高教学效果。
3、重视理论联系实际。
联系社会、经济、生活以及研究的实际,注重采用工程的方法来解决现实污染问题。
4、既要重视课堂教学,也要重视课后复习和阶段性、期末的总复习。
第八章硫氧化物的污染控制第一节硫循环及硫排放(自学)第二节燃烧前燃料脱硫一、煤炭的固态加工按国外用于发电、冶金、动力的煤质标准,原煤必须经过分选,以除去煤中的矿物质。
目前世界各国广泛采用的选煤工艺仍然是重力分选法。
分选后原煤含硫量降低40~90%。
硫的净化效率取决于煤中黄铁矿的硫颗粒大小及无机硫含量。
正在研究的新脱硫方法有浮选法、氧化脱硫法、化学浸出法、化学破碎法、细菌脱硫、微波脱硫、磁力脱硫及溶剂精炼等多种方法,但至今在工业上实际应用的方法为数很少。
煤型固硫是另一条控制二氧化硫污染的经济有效途径。
选用不同煤种,以无粘结剂法或以沥青等为粘结剂,用廉价的钙系固硫剂,经干馏成型或直接压制成型,制得多种煤型。
二、煤炭的转化1.煤的气化煤的气化是指以煤炭为原料,采用空气、氧气、二氧化碳和水蒸气为气化剂,在气化炉内进行煤的气化反应,可以生产出不同组分、不同热值的煤气。
煤气化技术总的方向是,气化压力由常压向中高压发展;气化温度向高温发展;气化原料向多样化发展,固态排渣向液态排渣发展。
随着煤气化技术的发展,目前已形成了不同的汽化方法。
按煤在气化炉中的流体力学行为,可分为移动床、流化床、气流床三种方法,均已工业化或已建示范装置。
2.煤的液化煤炭液化是把固体的煤炭通过化学加工过程,使其转化为液体产品(液态烃类燃料,如汽油、柴油等产品或化工原料)的技术。
根据不同的加工路线,煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类。
直接液化是对煤进行高温高压加氢直接得到液体产品的技术,间接液化是先把煤气化转化为合成气,然后再在催化剂作用下合成液体燃料和其他化工产品的技术。
煤炭通过液化将其中的硫等有害元素以及矿物质脱除,产品为洁净燃料。
直接液化比较著名的工艺有:溶剂精炼煤法、供氢溶剂法、氢煤法、德国新工艺、英国的溶剂萃取法和日本的溶剂分解法等。
间接液化的典型工艺是弗—托合成法,又称一氧化碳加氢法。
其主要反应是合成烷烃的反应以及少量合成烯烃的反应。
三、重油脱硫重油脱硫的困难在于要彻底加工燃料,破坏原来的组织,并产生新的产物:固态、液态和气态物质。
目前,重油脱硫的常用方法是在钼、钴和镊等金属氧化物催化剂作用下,通过高压加氢反应,切断碳与硫的化合健,以氢置换出碳,同时氢与硫作用形成硫化氢,从重油中分离出来,用吸收法除去。
直接脱硫是选用抗中毒性能好的催化剂,将重油直接引入装有催化剂的反应塔加氢脱硫,同时采取适当的防护措施,如有的工艺在反应塔前加防护塔,填充其他廉价的催化剂,尽可能除去不纯物和金属成分。
间接脱硫过程是先把重油减压蒸馏,分成馏出油和残油。
第三节硫化床燃烧脱硫一、流化床燃烧技术煤的硫化床燃烧是继层然燃烧和悬浮燃烧之后,发展起来的一种较新的燃烧方式。
流化燃烧的床层温度一般控制在850~950℃之间。
床层温度过低时,煤中析出的某些挥发分和燃烧中产生的一氧化碳来不及燃尽就从床层溢出,从而降低燃烧效率。
按流态的不同,习惯上把流化床锅炉分为鼓泡流化床锅炉和循环流化床锅炉两类。
根据运行压力不同,流化床锅炉又可分为常压流化床锅炉和增压流化床锅炉。
二、流化床燃烧脱硫的化学过程在流化床锅炉中,固硫剂可与煤粒混合一起加入锅炉,也可单独加入锅炉。
流化床燃烧方式为炉内脱硫提供了理想的环境。
其原因是床内流化使脱硫剂和二氧化硫能充分混合接触;燃烧温度适宜,不易使脱硫剂烧结而损失化学反应表面;脱硫剂在炉内的停留时间长,利用率高。
广泛采用的脱硫及主要有:石灰石和白云石,它们大量存在于自然界。
三、流化床燃烧脱硫的主要影响因素1.钙硫比钙硫比(脱硫剂所含钙与煤中硫之摩尔比)是表示脱硫剂用量的一个指标。
从脱除二氧化硫的角度考虑,所有性能参数中,钙硫比的影响最大。
在一定条件下,它是调节二氧化硫脱除效率的唯一因素。
2.煅烧温度最佳的脱硫温度范围,约在800~850℃。
出现这种现象的原因与脱硫剂的孔隙结构变化有关。
温度较低时,脱硫剂煅烧产生的孔隙量少,孔径小,反应几乎完全被限制在颗粒外表面。
随着温度增加,煅烧反应速率增大,伴随着二氧化碳气体的大量释放,孔隙迅速扩展膨胀。
3.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构由于脱硫剂颗粒形状、孔径分布不一,又存在床内颗粒磨损、爆裂和扬析等影响,脱硫率与颗粒尺寸的关系十分复杂。
4.脱硫剂种类目前普遍采用天然石灰石和白云石做脱硫剂,他们的含钙量大,煅烧分解温度、孔隙尺寸分布、爆裂和磨损等特性互不相同。
与石灰石相比,白云石的孔径分布和低温煅烧性能好,即使在增压运行条件下,部分煅烧也能顺利进行。
但运行压力低时,更易于爆裂成细粉末,在吸收更多的硫之前遭到扬析。
四、脱硫剂的再生脱硫剂在省油以及再生法和二级再生法。
一级再生法易于实现再生回收,因而目前正在开展多方面的研究。
第四节高浓度二氧化硫尾气的回收与净化(自学)第五节低浓度二氧化硫烟气脱硫一、烟气脱硫方法概述煤炭和石油燃烧排放的烟气通常含有较低浓度的二氧化硫。
由于燃料硫含量的不同,燃烧设施直接排放的烟气中二氧化硫浓度范围大约为10-4~10-3数量级。
由于二氧化硫浓度低,烟气流量大,烟气脱硫通常是十分昂贵的。
烟气脱硫方法可分为两大类:抛弃法和再生法。
抛弃法纪在脱硫过程中形成的固体产物被废弃,必须连续不断地加入新鲜的化学吸收剂。
回收法,顾名思义,与二氧化硫反应后的吸收剂可连续的在一个闭环系统中再生,再生后的脱硫剂和由于损耗需补充的新鲜吸收剂再回到脱硫系统循环使用。
抛弃法脱硫系统也常同时用于除尘,只要系统可有效的捕集飞灰并有足够的容量。
再生法脱硫系统通常需要在脱硫前配套高效的除尘系统,因为飞灰的存在影响回收过程的操作。
烟气脱硫也可按脱硫剂是否以溶液状态进行脱硫而分为湿法或干法脱硫。
湿法系统指利用碱性吸收液或含触媒粒子的溶液,吸收烟气中的二氧化硫。
干法系指利用固体吸收剂和催化剂在不降低烟气温度和不增加湿度的条件下除去烟气中的二氧化硫。
喷雾干燥法工艺采用雾化的脱硫剂浆液进行脱硫,但在脱硫过程中雾滴被蒸发干燥,最后的脱硫产物也呈干态,因此常称为湿干法或半干法。
二、主要的烟气脱硫工艺(一)石灰石/石灰法洗涤石灰石/石灰湿法脱硫最早由英国皇家化学工业公司在20世纪30年代提出,目前是应用最广泛的脱硫技术。
在现代的烟气脱硫工艺中,烟气用含亚硫酸钙和硫酸钙的石灰石/石灰浆液洗涤,二氧化硫与浆液中物质发生化学反应生成亚硫酸盐和硫酸盐,新鲜石灰石或石灰浆液不断加入脱硫液的循环回路。
浆液中的固体(包括燃煤飞灰)连续的从浆液中分离出来并排往沉淀池。
见图8-12。
影响二氧化硫吸收的因素有:pH,液/气比、钙/硫比、气流速度、浆液的固体含量、气体中二氧化硫的浓度以及吸收塔结构等。
吸收塔是烟气脱硫系统的核心装置,要求有持液量大、气液相间的相对速度高、气液接触面积大、内部构件少、压力降小等特点。
目前较常用的吸收塔主要有:喷淋塔、填料塔、喷射鼓泡塔和道尔顿型塔四类。
其中喷淋塔是湿法脱硫工艺的主流塔型。
湿法烟气脱硫存在的问题:(1)设备腐蚀:化石燃料燃烧的排烟中含有多种微量的化学成分,如氯化物。
在酸性环境中,他们对金属的腐蚀性相当强。
目前广泛应用的吸收塔材料是合金。
为延长设备的使用寿命,溶液中氯离子的浓度不能太高。
(2)结垢和堵塞:固体沉积主要以三种方式出现:湿干结垢,即因溶液或料浆中的水分蒸发而使固体沉积;氢氧化钙或碳酸钙沉积或结晶析出;亚硫酸钙或硫酸钙从溶液中结晶析出。
其中后者是导致脱硫塔发生结垢的主要原因。
(3)除雾气堵塞:在吸收塔中,雾化喷嘴并不能产生尺寸完全均一的雾滴,雾滴的大小存在尺寸分布。
较小的雾滴会被气流所夹带,如果不进行除雾,雾滴将进入烟道,造成烟道腐蚀和堵塞。
因此,除雾器必须易于保持清洁。
目前使用的除雾器有多种形式(如折流板型等),通常用高速喷嘴每小时数次喷清水进行冲洗。
(4)脱硫剂的利用率:脱硫产物亚硫酸盐和硫酸盐可沉积在脱硫剂颗粒表面,从而堵塞了这些颗粒的溶解通道。
这会造成石灰石或石灰脱硫剂来不及溶解和反应就随产物排除,增加了脱硫剂和脱硫产物的处理费用。
(5)液固分离:半水亚硫酸钙是大的圆形晶体,这种固体产物难以分离,也不符合填埋要求。
而二水硫酸钙是大的圆形晶体,易于析出和过滤。
(二)改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫为了提高二氧化硫的去除率,改进石灰石法的可能性和经济性,发展了加入己二酸的石灰石法。
己二酸是含有六个碳的二羧基有机酸,在洗涤浆液中他能起缓冲pH的作用。
己二酸的缓冲作用抑制了气液界面上由于二氧化硫溶解而导致的pH降低,从而使液面处二氧化硫的浓度提高,大大地加速了液相传质。
己二酸缓冲反应的机理较简单。
在洗涤液储罐中,己二酸与石灰石或石灰反应,形成己二酸该。
在吸收器内,己二酸与已被吸收的二氧化硫反应生成亚硫酸钙,同时己二酸得以再生,并返回洗涤液储罐,重新与石灰或石灰是反应。
(三)喷雾干燥法烟气脱硫喷雾干燥法是20世纪80年代迅速发展起来的一种湿-干法脱硫工艺。
其脱硫过程是,二氧化硫被雾化的氢氧化钙浆液或碳酸钠溶液吸收。
同时,温度较高的烟气干燥了液滴,形成干固体废物。
喷雾干燥法是目前市场份额仅次于湿钙法的烟气脱硫技术,其设备和操作简单,可使用碳钢作为结构材料,不存在由微量金属元素污染的废水。
喷雾干燥法脱硫系统的工艺是意图,包括吸收剂制备、吸收和干燥、固体捕集以及固体废物处置四个主要过程。
1.吸收剂制备吸收剂溶液或浆液在现场制备。
虽然石灰是常见的吸收剂,但也有多种其他吸收剂可供选用。
吸收剂选择将取决于当地是否能够容易得到及价格因素。
2.吸收和干燥含二氧化硫烟气进入喷雾干燥器后,立即与物化的浆液混合,气相中二氧化硫迅速溶解,并与吸收剂发生化学反应。
同时,烟气预热使液相水分蒸发,并将水分蒸发后的残留固体颗粒干燥。
为了有效去除二氧化硫,喷雾干燥室、烟气气流分布装置和雾化器是最主要的。
气流分布装置和雾化器要能够使烟气和物化的液滴充分混合,以有助于烟气与液滴间质量和热量传递。
要求液滴要充分小,以便有足够的表面积,以利于二氧化硫吸收。
同时,也不及过小,防止未充分吸收之前,液滴完全干化。
经常采用的雾化器有旋转离心雾化器和两相流喷嘴两种。
前者利用高速旋转盘或雾化轮产生细小雾滴,液滴大小随旋转盘直径和转速而变。
旋转雾化器的结构是相当复杂的,物化器轮的耐磨性好,另外喷雾孔堵塞也是问题之一。
两相流喷嘴利用高压空气把吸收液破碎成雾滴,其主要优点是没有运动部件,为避免堵塞可以采用大流量。
缺点是液滴大小随供料速率而变,因而导致二氧化硫去除率改变。
影响二氧化硫去除效率的工艺变量包括:烟气出口温度接近绝热饱和温度的程度、吸收剂当量比以及二氧化硫入口浓度。
烟气出口温度由浆液中的水含量和浆液供应速率决定。
3.固体捕集从喷雾干燥系统出来的最后产物是一种干燥粉末,除了由煤燃烧产生的飞灰以外,还含有硫酸钙、亚硫酸钙以及过剩的氧化钙。