工業生產廢氣

（一）煤炭工業

煤炭加工主要有洗煤、煉焦及煤的轉化等，在加工過程中排放到大氣中不同程度的各種有害物質，可吸入顆粒物，二氧化硫氧化碳、氮氧化物和揮發性有機化合物和無機物質。

洗煤是指從煤中去除硫、灰分、煤矸石等雜質，以提高煤的質量的過程。目前主要采用物理洗煤工藝，即利用不同密度的煤和雜質進行機械分離。煤的洗選工藝流程可分為初步準備、煤粉加工、粗煤加工和最終處理四個階段。前期準備工作包括將原煤卸料、貯存、破碎、篩分成粗煤、細煤等。煤粉加工和原煤加工兩個階段的操作和設備非常相似。主要區別在于操作參數的嚴重度。大多數煤的洗滌過程使用一種流體(如水)，它向上流動或脈動來流化破碎的煤和雜質，漂浮較輕的煤顆粒，將它們從層的頂部去除，并從層的底部去除較重的雜質。

最后的處理過程是去除煤的水分，減少硬化，減少質量，增加熱值。處理分為兩個步驟：

(1)脫水，即用篩網、沉降槽和旋風分離器去除大部分水分；

(2)熱干燥，可采用床式、快速式和多級百葉式三種干燥機中的任何一種來完成。

在洗煤的初始準備階段，排放的主要是顆粒物，這些顆粒物來自于路面的煤粉、原料堆、剩余堆積區、裝煤車、帶式輸送機、破碎機和分離器。在煤粉和粗煤加工過程中，空氣分離過程中的廢氣是主要的排放源。干煤洗選過程的排放源是空氣脈沖對煤分層的地方。濕煤洗選過程中可能產生的顆粒排放非常低。在最后處理階段的主要排放來源是熱干燥器的廢氣。

2.煤的氣化

煤除了直接用作燃料外，還可被轉化為有機氣體和液體。

(1)煤的氣化

煤與氧氣和水蒸氣結合生成可燃性煤氣、廢氣、炭和灰分。

多數煤氣化系統由四步操作構成：煤的預處理、煤的氣化、粗煤氣清洗和煤氣優化處理。預處理包括煤的破碎、篩分和煤粉制團(供固定床氣化器)或煤的粉碎(供沸騰床或夾帶床氣化器)。煤的濕度高時可能需要干煤。一些黏結煤可能需要部分氧化以簡化氣化器的操作。

經預處理的煤送入氣化反應器，與氧氣和水蒸氣反應生成可燃性的煤氣。制造低熱值煤氣用空氣作為氧氣源；制造中、高熱值煤氣用純氧。

從氣化器出來的煤氣含有各種濃度的CO、CO2、H2、CH4、其他有機物、H2S、其他酸性氣體、N2(如果用空氣做氧源)、顆粒物和水。為制備供燃燒或進一步處理的煤氣需進行煤氣凈化過程。

①清除顆粒物。以除去粗產品煤氣中的煤粉塵、灰分和焦油氣溶膠。

②清除焦油和油、煤氣驟冷和冷卻。在此過程中，焦油和油冷凝下來，其他雜質如氨氣則被含水的或有機的洗氣液從粗產品煤氣中洗脫。

③去除酸性氣體。如H2S、COS、CS2、硫醇和CO等酸性氣體可被溶劑吸收，然后從溶劑中解吸出來，形成帶一些烴類化合物的近于純酸的廢氣流。粗煤氣被分為低熱值或中熱值的煤氣。

煤氣優化處理是通過變換轉化和甲烷化提高中熱值煤氣的熱值。在變換轉化過程中，H2O和部分CO經催化反應生成CO2和H2,通過吸收器除去CO2后，產品煤氣中留下的CO和H2在甲烷反應器中生成CH4和H2O。

(2)煤的液化

是用煤生產合成有機液體的一種轉化工藝。此工藝可以降低雜質含量，并將煤的碳氫比增大到變成液體的程度。煤的液化工藝有四類：間接液化、熱解、溶劑萃取和催化液化。

典型的溶劑萃取或催化液化工藝包括四步基本操作：煤的預處理、溶解和液化、產品分離和提純、殘余物氣化。

煤的預處理包括煤的粉化和干燥。用于干燥煤的加熱器一般是燒煤的，也可燒低熱值的產品煤氣或利用其他廢熱。

煤的溶解和液化操作在一系列加壓器中進行。把煤與氫氣和循環溶劑混合，加熱至高溫，溶解并加氫。這種操作順序，在各液化工藝之間有所變化。在催化液化情況下，包括與催化劑的接觸，這些工藝中的壓力最高達14000Pa，溫度最高達480℃。在溶解和液化過程中，煤被氫化，產生液體和某些氣體，煤中的氧和硫則氫化為水和H2S。

氫化后，通過一系列閃蒸分離器、冷凝器和蒸餾裝置，將液化產品分離為氣流(進一步可分離為產品煤氣流和酸性氣體流)、各種液體產品、循環溶劑和無機渣。炭的無機渣、不溶的煤和灰分在傳統的氣化工廠用來生產氫氣。

殘余物在氧氣和水蒸氣存在下氣化產生CO、H2、 H2O、其他廢氣和顆粒物。經處理除去廢氣和顆粒物后，CO和H2O進入變換轉化反應器以產生CO2和更多的H2。由殘余物氣化器得到的富H2產品氣，隨后用于煤的氫化。

煤液化設備的每個主要操作都有可能產生大量污染物。這些污染物包含煤的粉塵、燃燒產物、逸散有機物和逸散氣體，逸散有機物和氣體可包含致癌多環芳烴和有毒氣體，例如金屬羰基化合物、硫化氫、氨、含硫氣體及氯化物。

（二）石油和天然氣工業

1.石油煉制

石油原油是由烷烴、環烷烴、芳烴等有機化合物為主的成分復雜的混合物。除烴類外，還含有多種硫化物、氮化合物等。石油煉制即從原油中分離出多種餾分的燃料油和潤滑油的過程。此外，還可將石油產品轉化制成幾十種重要的有機化工原料。

石油煉制的方法按所要求的產品而不同，主要分為：燃料型、燃料-潤滑油型、燃料-化工型和化工型。

(1)常減壓蒸餾

是將常壓蒸餾與減壓蒸餾組合，在常壓蒸餾中把沸點在柴油以下的組分分離出來，然后將高沸點組分在減壓條件下分離出減壓餾分及減壓渣油。

(2)催化裂化

催化裂化是將柴油以上重質油在催化劑硅酸鹽(SiO2+Al2O3)的作用下，在450~480℃，使大分子烴斷裂成C3以上的小分子烴的過程。催化裂化反應的產物可分為高辛烷值的汽油、柴油等餾分。

2.天然氣的處理過程

從高壓油井來的天然氣通常經過井邊的油氣分離器去除凝結物和水。天然氣中常含有天然氣油、丁烷和丙烷，因此要經天然氣處理裝置回收這些可液化的成分。如果天然氣所含H2S量大于0.057kg/m3，則被認為是酸臭氣，天然氣必須除去H2S(“脫臭”)方能使用。H2S常用胺溶液吸收以脫除。

天然氣處理工業中主要的排放源是空壓機的發動機和來自脫酸氣裝置的廢酸氣。

(1)來自空壓機的排放物

在天然氣工業中發動機主要為管道輸送、現場收集(從油井收集氣體)、地下儲存和氣體加工設備的壓縮機提供動力。往復式內燃機和燃氣輪機都有使用，但趨向于使用大型燃氣輪機，因為它比往復式發動機排放較少的污染物。

在燃燒天然氣的發動機(壓縮機用)中存在的高溫、高壓和過?？諝獾沫h境下很容易生成NOx。CO和烴類排放較小，但燃燒1單位天然氣，壓縮機用發動機(特別是往復式發動機)明顯地比燃燒鍋爐排放更多的CO和烴類。NOx的排放量與燃料含硫量成正比，由于大多數管道天然氣的含硫量可忽略不計，故SOx的排放量通常是相當低的。

對壓縮機用發動機的NOx排放量有影響的主要變量包括空氣燃料比、發動機負載(運行功率與額定功率之比)、吸入(多支管)空氣溫度與濕度。一般說，NOx排放時隨負載和吸入空氣溫度增加而增加，并隨濕度和空氣燃料比的增加而減少。

(2)來自脫酸氣裝置的排放物

最廣泛用來去除H2S或脫除酸氣的方法是胺法(又稱Girdler法)，各種胺溶液都可用來吸收H2S。

回收的硫化氫氣流可以排放、在廢氣閃燒或現代的無煙火炬中閃燒、焚燒或用來生產元素硫或其他商品。若回收的H2S不被用作商業產品的原料，則這種氣體通常通人尾氣焚燒爐，在此爐中H2S被氧化成SO2，然后經過煙囪排人大氣。

如果胺處理過程的酸廢氣被閃燒或焚燒掉，則僅有脫酸氣裝置造成的排放。通常是廢酸氣用作鄰近硫回收工廠或硫酸工廠的原料。

進行閃燒或焚燒時，主要污染物是SO2。大部分裝置采用高架的無煙火炬尾氣焚燒爐，以保證全部廢氣的充分燃燒，即將H2S幾乎百分之百地轉變為SO2。這些裝置產生的顆粒物、煙或烴為數極少，并因氣體溫度通常不超過650℃，而未形成值得注意的NOx。

目前，我國工業化進程不斷加快，促進了社會經濟的發展。但部分企業隨意排放工業廢物，嚴重危害到了自然環境。工業廢氣是非常重要的一個類型，其會帶來十分大的環境危害。針對這種情況，就需要深入研究現代工業廢氣的出現來源，采取針對性的處理技術和治理對策，降低工業廢氣對環境的污染和破壞。

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