化學反應原理在化工廢氣處理中的應用

古平 張斌 劉媛媛

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

關鍵詞 化工廢氣 反應原理 廢氣處理

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A

不同化工生產企業產生的化工廢氣成分差別很大。如氯堿工業產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，理化性質復雜，毒性也不盡相同，處理不當會嚴重污染環境和影響人體健康。

工業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，必須依據廢氣組成成分的性質，遵照化學反應原理綜合考慮。下面以氯堿工業和石油煉制工業為例，分析討論化學反應原理在化工廢氣處理中的應用。

1根據性質分類別

廢氣中的物質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，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，從氣相轉移到液相，進入企業的污水處理工段。

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，只能部分從氣相轉移到液相，很難達標排放。氣體混合物中可能含有酸性氣體、堿性氣體或其他性質的氣體，需要根據其性質，按照化學反應原理有針對性合理選擇吸收液，才能將廢氣處理完全。

根據酸堿中和反應原理，對酸性氣體使用堿性吸收液、堿性氣體使用酸性吸收液;根據氧化還原反應原理，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;根據有機物熱穩定性差、容易燃燒的特性，對揮發性有機物（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化學反應原理的應用實例

2.1氯堿工業廢氣的處理

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、二噁英類等在轉化爐中轉化為二氧化碳、水和氯化氫等無機物。

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

對于高濃度二噁英類工業廢氣，可以加裝熔鹽燃燒法設備，專門針對二噁英類進行處理，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物一起在1000℃下進行反應轉化為氯化鈉、碳酸鈉、氫等無害無機物。

2.1.2化學反應原理

氯堿工業廢氣處理中涉及的化學反應簡式如下：

[O]

2.2石油煉制工業廢氣的處理

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、總烴等轉化為二氧化硫、二氧化碳、氮的氧化物和水等無機物。

選用NaOH或NH3等堿性吸收液進行堿洗，徹底除去二氧化碳、二氧化硫、氮的氧化物等后，完全可以達到GB 31571-2015排放標準。

2.2.2化學反應原理

石油煉制工業廢氣的處理中涉及的化學反應簡式如下：

3二種工業廢氣處理方法的比較

將二種工業廢氣的化學成分與處理方法列出，可以看出：

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

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

4結語

將廢氣直接通入水中來吸收廢氣中的有害物質，效果會不理想。對廢氣中各種成份、含量及理化性質加以分析，按物質的性質，遵照化學反應的原理，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境的問題。

參考文獻

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