环境与工业气体净化技术

气体中存在的多种杂质会对工业生产产生种种有害的影响，并造成大气污染、影响环境，因此必须加以脱除，以得到符合规定质量标准或环保要求的气体，并将除去的杂质加以回收利用，使物尽其用。所以气体净化是很多工业部门和环保领域中一门重要的应用技术。
本书内容包括化工合成原料气、城市煤气、天然气、石油炼厂气、烟道气以及磷肥、硫酸、硝酸、有机物合成等生产过程中硫化氢、有机硫、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氟化物、氧化氮、挥发性有机物等气体的净化过程，并结合环保对气体净化的要求来编写，内容比较全面和丰富，是反映当代气体净化技术的专著。
作者长期从事气体净化技术的开发研究工作，有长期工作的积累，并结合国内外有关资料编著本书。书中详细论述了各种气体净化方法的基本原理、基本数据、工艺流程、设备装置、工业装置的操作数据、工业装置的设计、环保与安全等，既介绍国外先进技术，又详细介绍了国内的开发研究成果与生产实际，并结合国情，全面阐述了如何合理地、科学地选用各种净化方法。
本书可供从事合成氨、石油化工、基本有机合成、城市煤气、焦化、冶金、食品、轻工、发电、磷肥、硫酸、硝酸生产以及环保部门的科研、设计、生产的工程技术人员和管理人员使用，也可供大专院校有关专业师生教学参考。
对书中存在的问题及缺点，敬请广大读者批评指正。

朱世勇

主要介绍了合成氨、城市煤气、天然气、石油炼厂气、烟道气、冶金工业、硫酸、硝酸磷肥等生产过程中的H2S、SO2、CO、CO2、有机硫、氟化物等废气，通过净化，减少污染，回收利用了资源。

第一章绪论1
第一节基本概念1
第二节基本原理2
一、吸收原理2
二、吸收过程模型2
三、传质速率5
第三节吸收设备6
一、填料塔7
二、板式塔10
三、喷洒塔13
参考文献13
第二章湿式氧化法脱除硫化氢15
第一节硫化氢与硫化物性质16
一、硫化氢(H2S)16
二、羰基硫(COS)17
三、二硫化碳(CS2)17
四、硫醇(RSH)18
五、硫醚(RSR′)18
六、噻吩(C4H4S)18
第二节蒽醌二磺酸钠法(ADA法)19
一、基本原理19
二、副反应21
三、影响操作的因素22
四、工艺流程24
五、废液处理25
六、工厂操作数据26
第三节萘醌法(Takahax)27
第四节栲胶法脱硫(TV法)28
一、反应机理29
二、工艺流程29
三、主要操作条件29
四、工厂应用30
五、工艺特点31
第五节PDS 法31
一、反应机理31
二、工艺操作条件32
三、工业应用33
四、工艺特点35
第六节氨水液相催化法(Perox)36
第七节配合铁法37
一、FD法38
二、LOCAT法39
三、HEDPNTA配合铁法42
四、Sulfint法43
五、Sulferox法43
第八节其他氧化还原法脱硫45
一、砷碱法(Thylox 法)45
二、改良砷碱法(GV 法)45
三、KCA法46
四、MSQ法46
五、苦味酸法(Fumaks 法)47
六、Sulfolin 法47
第九节主要设备与计算48
一、吸收塔48
二、氧化槽50
三、硫泡沫槽51
四、过滤器51
五、熔硫釜52
六、湿式氧化法脱硫计算52
第十节各种氧化法脱硫的比较59
一、脱硫效率与传质系数KG59
二、硫容量59
三、副反应与原料消耗60
四、腐蚀性61
五、环保61
参考文献61
第三章碱性溶液脱除气体中二氧化碳
和硫化氢63
第一节二氧化碳的性质、来源与环保63
一、CO2的来源64
二、CO2对环境的影响与要求64
第二节热钾碱法脱除气体中二氧化碳65
一、基本原理65
二、吸收平衡66
三、热钾碱法脱碳工艺流程和操作条件
68
第三节活化热钾碱法脱除二氧化碳和硫
化氢70
一、苯菲尔(Benfield)法71
二、改良GV法(氨基乙酸无毒脱碳法)
81
三、复合催化(双活化剂)热钾碱法86
四、空间位阻胺脱碳法90
五、SCCA法(二乙烯三胺碳酸钾)97
六、BV热钾碱法101
七、活化热钾碱系统的腐蚀和缓蚀104
八、活化热钾碱溶液的起泡和消泡106
九、活化热钾碱的节能流程107
十、活化热钾碱脱碳主要设备116
十一、填料121
十二、活化剂的改进123
十三、活化热钾碱工艺过程计算124
第四节氨水脱除气体中二氧化碳(碳
化法)135
一、碳化法基本原理135
二、工艺流程和操作条件137
三、碳化主要设备139
第五节苛性钠溶液脱除气体中微量二氧
化碳140
一、吸收原理141
二、影响吸收速率的因素141
三、NaOH碱液的再生142
四、苛性钠碱洗CO2工艺流程142
参考文献142
第四章烷基醇胺法脱除硫化物和二氧
化碳145
第一节一乙醇胺法(MEA)145
一、基本数据145
二、基本反应150
三、工艺操作条件151
四、工厂操作数据152
五、工艺流程与设备154
第二节二乙醇胺法(DEA)156
第三节二异丙醇胺法(ADIP)159
第四节甲基二乙醇胺法(MDEA)161
一、基本数据161
二、基本原理165
三、工艺流程165
四、操作条件167
五、工厂应用168
第五节混合胺溶液法171
第六节空间位阻胺法172
参考文献174
第五章物理吸收法脱除二氧化碳和硫
化物175
第一节加压水洗176
第二节碳酸丙烯酯法178
一、基本数据178
二、工业应用182
三、主要操作条件184
四、技术的改进185
第三节聚乙二醇二甲醚法(NHD)187
一、基本数据187
二、工业应用190
三、工艺流程的改进195
四、工艺操作条件197
第四节N甲基吡咯烷酮法(Purisol)198
第五节低温甲醇洗(Rectisol)200
一、基础数据201
二、工艺特点228
三、工艺流程230
四、主要设备239
五、工厂操作数据240
六、工艺计算241
第六节常温甲醇洗(Amisol)244
第七节环丁砜法(Sulfinol)246
第八节物理吸收过程的工艺计算247
一、吸收过程的工艺计算247
二、解吸过程的工艺计算253
第九节脱除二氧化碳方法的比较和选择
254
一、各种脱除二氧化碳方法的比较254
二、脱除二氧化碳方法的选择258
参考文献260
第六章干法脱硫262
第一节氧化锌精脱硫剂262
一、基本原理262
二、主要化学组成与物化性质263
三、正常使用条件与注意事项263
第二节活性炭脱硫剂264
一、基本原理264
二、活性炭脱硫剂的物化性能与技术
指标264
三、活性炭脱硫剂的新进展265
四、正常使用条件与注意事项267
第三节氧化铁脱硫剂268
一、基本原理268
二、普通氧化铁脱硫剂的物化性能与技术
指标268
三、氧化铁脱硫剂的新进展269
四、EF2氧化铁精脱硫剂的正常使用
条件与注意事项270
第四节加氢转化催化剂270
一、基本原理270
二、主要物化性能与正常使用条件271
三、使用时注意事项271
第五节硫氧化碳(羰基硫)水解催
化剂272
一、基本原理272
二、T504常温COS水解催化剂272
三、EH2 抗硫酸盐化水解催化剂273
第六节铁锰精脱硫剂274
一、基本原理274
二、主要化学组成、物化性质与技术
指标274
三、正常使用条件与注意事项274
第七节精脱硫工艺275
一、精脱硫及其重要性275
二、高温精脱硫工艺276
三、常温精脱硫新技术277
四、常温精脱硫新技术的工业应用279
第八节干法脱硫的主要设备与设计计算
要点283
一、主要设备283
二、脱硫塔设计要点284
参考文献284
第七章变压吸附法和膜分离法286
第一节变压吸附法(PSA)286
一、基本原理286
二、工业应用288
第二节气体膜分离290
一、基本原理290
二、工艺流程291
三、气体分离膜的材料与结构292
四、工业应用294
五、膜分离法和变压吸附的比较296
参考文献297
第八章一氧化碳的变换299
第一节一氧化碳变换工艺及分析299
一、以煤为原料、间歇制气的变换工艺
299
二、以煤、油、天然气为原料，加压连续
气化制气的变换工艺307
第二节一氧化碳变换催化剂308
一、铁铬中温变换催化剂309
二、铜锌系低温变换催化剂311
三、钴钼系耐硫变换催化剂314
第三节变换反应动力学及反应器设计优化
324
一、导言324
二、变换反应的化学平衡325
三、钴钼系变换催化剂的动力学研究327
四、动力学研究实例328
五、变换反应器工艺设计及优化333
参考文献338
第九章一氧化碳的脱除340
第一节一氧化碳的基本性质340
一、一氧化碳的主要物理化学数据340
二、一氧化碳的化学性质340
三、工业气体对脱除一氧化碳的要求341
四、安全环保要求341
第二节醋酸铜氨液脱除一氧化碳341
一、醋酸铜氨液的组成和性质342
二、基本化学反应343
三、醋酸铜氨液吸收一氧化碳的平衡
和吸收速率344
四、工艺流程和主要设备345
五、操作条件348
第三节COSORB法(铜铝络合溶剂)350
第四节液氮洗脱除一氧化碳352
一、基本原理352
二、工艺流程354
三、主要设备355
四、操作条件356
第五节甲烷化法357
一、基本原理357
二、反应平衡358
三、甲烷化反应的热效应360
四、甲烷化反应机理和速率360
五、甲烷化催化剂362
六、甲烷化催化剂充填量的计算363
七、工艺流程364
八、适宜的操作条件365
第六节甲醇化366
一、基本反应366
二、工艺流程367
三、甲醇化工艺主要的控制指标367
参考文献368
第十章二氧化硫的脱除369
第一节环境保护对二氧化硫的排放要求
和二氧化硫的脱除方法369
一、环境保护对二氧化硫的排放要求369
二、二氧化硫的脱除方法370
第二节二氧化硫的性质371
一、物理性质372
二、化学性质372
第三节石灰石灰石法372
一、化学原理373
二、石灰石灰石硫酸钙(石膏)法374
三、石灰亚硫酸钙法378
四、设备及材料379
第四节氨法380
一、化学原理380
二、氨(硫)酸法382
三、氨(磷)酸法384
四、氨亚硫酸铵法385
五、氨硫铵法386
六、氨石膏法389
七、设备与材料389
第五节钠碱法389
一、物理化学原理390
二、亚硫酸钠法392
三、威尔曼洛德(亚硫酸钠循环)法394
四、钠石膏法396
第六节氧化镁法399
一、化学原理399
二、工艺过程及设备401
第七节碱性硫酸铝石膏法404
一、物理化学原理404
二、工艺过程及设备405
第八节海水法407
一、化学原理407
二、海水脱硫的可行性408
三、FH海水脱硫工艺408
四、Bechtel 海水工艺409
第九节吸附法411
一、过程原理411
二、加热再生法412
三、水洗再生法412
四、含碘活性炭(中国碘炭)法414
第十节电子束法415
一、反应机理415
二、工艺过程及设备415
第十一节烟气循环流化床法418
一、反应机理418
二、工艺419
第十二节喷雾干燥法422
一、基本原理422
二、工艺及设备422
第十三节炉内喷钙炉后增湿活化(LIFAC)
法426
一、基本原理426
二、工艺427
第十四节托普索WSA工艺428
一、WSA工艺428
二、设备及材料429
参考文献430
第十一章氮氧化物的脱除432
第一节氮氧化物的物化性质和工业废气
中氮氧化物的排放标准432
一、氮氧化物的物化性质432
二、工业废气中氮氧化物的排放标准433
三、NO氧化反应平衡和反应速度433
第二节化学吸收法脱除氮氧化物435
一、用碳酸钠或氢氧化钠水溶液吸收
尾气中的氮氧化物435
二、用氢氧化钙水溶液吸收氮氧化物443
三、其他化学吸收剂吸收气体中NOx
的概述447
第三节催化还原法脱除稀硝酸废气中
的氮氧化物448
一、非选择性催化还原法脱除氮氧化
物448
二、选择性催化还原法脱除氮氧化物453
参考文献456
第十二章含氟气体的净化及回收
利用457
第一节概述457
第二节氟气的来源457
一、磷肥生产过程中的含氟气体458
二、铝电解过程中的含氟气体458
三、其他工业的含氟气体459
第三节净化方法分类及排放标准459
一、净化方法分类459
二、排放标准459
第四节湿法净化461
一、四氟化硅的吸收原理461
二、氟化氢的吸收原理463
三、湿法净化流程465
四、氟吸收主要设备471
五、氟吸收系统计算方法举例480
第五节干法净化484
一、干法净化原理485
二、铝电解烟气中氟化氢的吸附486
三、干法净化流程487
四、原子能动力工业尾气的氟吸收488
第六节氟硅酸溶液的综合利用489
一、氟硅酸的性质489
二、制取氟硅酸盐491
三、制取氟化物494
第七节氢氟酸溶液的综合利用499
一、氢氟酸的性质499
二、制取氟化盐500
三、石灰中和法回收氟化钙501
参考文献501
第十三章挥发性有机物(VOC)的脱除
和回收502
第一节燃烧法503
一、直接氧化燃烧法503
二、催化氧化燃烧法505
第二节冷凝法506
第三节活性炭吸附法507
一、基本原理507
二、工艺流程508
三、设计要点509
四、工厂操作数据510
第四节膜分离法514
第五节生物(生化)过滤器515
参考文献516
附录517
附录1各种单位换算517
附录220℃、40℃、60℃时不同碳化度的氨
水溶液上方气体分压的测定值518
附录3有关气体在水中的溶解度520
附录4常用净化剂的物理性质522
附录5常用溶剂物性数据524
附录6填料特性数据524
附录7波纹填料规格及性能525
附录8常用净化剂(化学品)的性质和规格
526
附录(81)蒽醌二磺酸钠(ADA)526
附录(82)栲胶526
附录(83)对苯二酚(C8H6O2)526
附录(84)五氧化二钒(V2O5)527
附录(85)酒石酸钾钠(KNaC4H4O6)527
附录(86)碳酸钠527
附录(87)碳酸钾527
附录(88)一乙醇胺(MEA)528
附录(89)二乙醇胺(DEA)528
附录(810)氨基乙酸(NH2CH2COOH)
528
附录(811)甲基二乙醇胺(MDEA)529
附录(812)哌嗪529
附录(813)碳酸丙烯酯(PC)529
附录(814)聚乙二醇二甲醚(NHD)530
附录(815)甲醇(CH3OH)530