化学反应原理在化工废气处理中的应用

古平 张斌 刘媛媛

摘 要 化工废气是指在化工生产中由化工厂排出的混合气体，大都含有有毒有害成分，处理不当会严重污染环境和影响人体健康。明确化学反应原理，对正确选择废气处理工艺，提高处理效率，节能降耗具有重要意义。

关键词 化工废气 反应原理 废气处理

中图分类号：G633.8文献标识码：A

不同化工生产企业产生的化工废气成分差别很大。如氯碱工业产生的废气中主要含有固体颗粒物、氯气、氯化氢、氯乙烯、二氯乙烷、非甲烷总烃、乙炔、二噁英类、汞及其化合物等;石油炼制工业废气含有二氧化硫，氮的氧化物，一氧化碳及二氧化碳、硫化氢、氨、硫醇、硫醚、酚、总烃等。由此三例可以看出，化工废气含有的污染种类很多，理化性质复杂，毒性也不尽相同，处理不当会严重污染环境和影响人体健康。

工业废气的处理方法有多种，选择哪些方法以及如何安排处理的步骤，必须依据废气组成成分的性质，遵照化学反应原理综合考虑。下面以氯碱工业和石油炼制工业为例，分析讨论化学反应原理在化工废气处理中的应用。

1根据性质分类别

废气中的物质分为固体颗粒物和气体混合物两大类。

1.1固體颗粒物

固体颗粒物可以选择干法过滤或湿法沉降等方法。湿法沉降时，其中不溶解固体颗粒物通过在处理室中水洗废气的方法沉降去除;可溶解固体颗粒物通过在处理室中水洗溶解，从气相转移到液相，进入企业的污水处理工段。

1.2气体混合物

气体混合物常选用液体吸收法、吸附法和热破坏法/热（催化）氧化法等进行处理。利用在处理室中用水吸收废气的方法，只能部分从气相转移到液相，很难达标排放。气体混合物中可能含有酸性气体、碱性气体或其他性质的气体，需要根据其性质，按照化学反应原理有针对性合理选择吸收液，才能将废气处理完全。

根据酸碱中和反应原理，对酸性气体使用碱性吸收液、碱性气体使用酸性吸收液;根据氧化还原反应原理，氧化性气体采用还原性吸收液，还原性气体采用氧化性吸收液;根据有机物热稳定性差、容易燃烧的特性，对挥发性有机物（VOC）采用“热破坏法/热（催化）氧化法+活性炭吸附法”，就能取得满意的效果。

2化学反应原理的应用实例

2.1氯碱工业废气的处理

该废气中含有氯气、氯化氢、氯乙烯、二氯乙烷、非甲烷总烃、乙炔、二噁英类等气态成分，其中的氯乙烯、二氯乙烷、非甲烷总烃、乙炔、二噁英类等还原性有机物，很难直接被以水为溶剂的溶液吸收。

2.1.1处理工艺

选用热破坏法/热（催化）氧化法，将氯气、氯乙烯、二氯乙烷、乙炔、非甲烷总烃、二噁英类等在转化炉中转化为二氧化碳、水和氯化氢等无机物。

选用氢氧化钠或氨水等碱性吸收液对第一步转化产生的混合气体进行碱洗吸收，彻底除去二氧化碳、氯化氢等酸性气体;对第一步未完成转换的少量二噁英类通过活性炭吸附后完全可以达到GB 15581-2016排放标准。

对于高浓度二噁英类工业废气，可以加装熔盐燃烧法设备，专门针对二噁英类进行处理，该方法是把氢氧化钠、碳酸钠和硫酸钠的熔盐与二噁英类有机物一起在1000℃下进行反应转化为氯化钠、碳酸钠、氢等无害无机物。

2.1.2化学反应原理

氯碱工业废气处理中涉及的化学反应简式如下：

[O]

2.2石油炼制工业废气的处理

该废气中含有二氧化硫，氮的氧化物，一氧化碳及二氧化碳、硫化氢、氨、硫醇、硫醚、酚、总烃等气态成分，其中的二氧化硫，氮的氧化物，一氧化碳及二氧化碳、硫化氢、硫醇、硫醚、酚、总烃等难以被以水为溶剂的溶液完全吸收。

2.2.1处理工艺

选用热破坏法/热（催化）氧化法，将一氧化碳、硫化氢、氨、硫醇、硫醚、酚、总烃等转化为二氧化硫、二氧化碳、氮的氧化物和水等无机物。

选用NaOH或NH3等碱性吸收液进行碱洗，彻底除去二氧化碳、二氧化硫、氮的氧化物等后，完全可以达到GB 31571-2015排放标准。

2.2.2化学反应原理

石油炼制工业废气的处理中涉及的化学反应简式如下：

3二种工业废气处理方法的比较

将二种工业废气的化学成分与处理方法列出，可以看出：

（1）尽管不同化工企业产生的废气成分和比例不尽相同，但处理废气的化学反应原理和方法是相同的，第一步，都是利用有机物的还原性，采取热破坏/热（催化）氧化法转化为无机物;第二步，利用第一步生成的无机氧化物具有酸性，采用碱吸收后被除尽。

（2）一般化工企业选择 “热破坏/热（催化）氧化法+碱吸收法”的二步组合对废气进行处理，即可收到良好效果，只有少数个别企业可能需要有针对性添加其他处理步骤。

4结语

将废气直接通入水中来吸收废气中的有害物质，效果会不理想。对废气中各种成份、含量及理化性质加以分析，按物质的性质，遵照化学反应的原理，合理选择吸收液和处理方法，就可以高效彻底的除去废气中的有毒有害成份，从而解决化工废气处理不完全和污染环境的问题。

参考文献

[1] 南通森友炭纤维有限公司.活性炭纤维的发展及其在气体吸附领域的应用[DB/OL].http：//www.senyou.com，2018-07-07.

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