摘 要

某科研楼（共4层）产生大量的实验室气体污染，主要成分包括粉尘（1层）、有机废气（2层）、无机废气（3层）等污染物，极大的影响了周边的大气环境及居民的身体健康。在此之前该科研楼实验室中产生的废气并未经过有效处理就通过通风管道排入大气，对大气及人体健康产生了巨大的危害。在经过实地调研后，确定了该科研楼一至三层的四间实验室产生废气的种类、排放量，并对这些气体的种类、性质及危害进行了分析。根据实测数据，对实验室风量进行了计算，并分别制定了工艺流程，同时对通风管道的布设及装置的选型提出了自己的看法。对装置内部的吸附剂种类进行了分析，用到了SDG2型及活性炭等。

关键词：实验室废气；处理工艺；通风排放

Abstract

A scientific research building (four floors in total) produces a lot of laboratory gas pollution, and the main components include dust (the first floor), organic waste gas (the second floor), inorganic waste gas (the third floor) and some other pollutants,which greatly affect the surrounding atmosphere and the health of residents. The exhaust gases,which are generated in the scientific research building,were exhausted in the environment without effectively treatment in the past,and are harmful to the atmosphere and human health. After the field investigation, the types and emissions of waste gas produced by four laboratories from the first to the third floor of the research building were determined, and the types, properties and harms of these gases were analyzed. Based on the measured data, the air volume in the laboratory is calculated, and the technological process is developed. This project uses materials to analyze the kind of absorbents in the devices,such as SDG2 and activated carbon.

Key words: laboratory waste gas; Treatment technology; Ventilation emissions

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景、目的及意义 1

1.2 国内外研究现状分析 1

第2章 废气的产生及危害 3

2.1 粉尘 3

2.2 挥发性有机化合物 3

2.2.1 甲苯 3

2.2.2 甲烷 4

2.2.3甲基苯烯酸正丁酯 4

2.2.4 乙酸乙酯 4

2.2.5 环己烷 4

2.3无机污染物 5

2.3.1 氨气 5

2.3.2 一氧化碳 5

2.3.3二氧化硫 5

2.3.4氮氧化物 5

第3章 工艺流程 7

3.1 调研结果 7

3.2 工艺流程概述 7

3.3 工艺流程说明 8

3.3.1 集气罩 8

3.3.2 管道 8

3.3.3 风机 8

3.3.4 催化燃烧装置 9

3.3.5 脱硫脱硝一体化装置 9

3.3.6 换热器 9

3.3.7 加热器 9

3.3.8 酸雾吸附装置 9

第4章 风道及装置设计 10

4.1 基本内容 10

4.2 注意事项 10

4.3 管道及装置设计计算 11

4.3.1 管道材料选择 11

4.3.2 各实验室管径及装置设计（除风机与烟囱外） 11

4.3.3管道设计计算 15

第5章 通风机与烟囱 26

5.1通风机与电机的设计计算 26

5.1.1 S106室 26

5.1.2 S103室 27

5.1.3 S310室 28

5.1.4 S207室 28

5.2通风机的消声与减震 29

5.3烟囱的设计 30

致 谢 31

参考文献 32

致 谢 33

第1章 绪论

1.1 研究背景、目的及意义

某科研楼（共4层）产生大量的实验室气体污染，主要成分包括粉尘（1层）、有机废气（2层）、无机废气（3层）等污染物，极大的影响了周边的大气环境及居民的身体健康。

本设计就是针对理科楼（1~3层）产生的有机和无机废气，设计出一套行之有效的工艺，使理科楼排放的实验室废气能够得到有效的控制，达到治理污染物、改善环境质量的目的。

1.2 国内外研究现状分析

目前，化学实验室的绝大部分废气采用直接排放的方式。一般情况下，实验室采用管道集中在建筑物顶，风机直接排放的方式。也有一些实验室的废气经过分散式排气扇直接排放，基本上未采用废气处理。只有少数国家重点实验室在进行废气处理后才排放。集中直接排放虽然在一定程度上改善了操作者的工作环境，但仍然直接污染了大气，严重影响了周边生态环境，造成了无法估量的损失。

目前针对无机类化学物产生的废气处理方法可分为两大类：第一类处理方法的原理相同，主要靠水雾或水幕来捕捉含HCL、NHO、HF、SOO、CLO等微粒，使有害物溶于水，经水雾或水幕净化、气液分离后所排放的气体中有害物的含量降到国家环保允许排放标准，也可以根据实际情况采用碱液来代替水对废气进行处理；第二类处理方法的原理为干式吸收法，主要靠具有较强吸附性能的吸附介质在与废气接触的过程中，利用其强大的吸附功能截住废气中的各种有害物，使排放气体中的有害物的含量降到国家环保允许排放标准^[1]。

早在1925年欧洲就开发出固定床活性碳吸附装置，1958年日本也开始使用该项技术。这是一种非常经典、成熟的方法，可用于治理任何浓度的常温有机废气，但处理低浓度、大风量有机废气时，设备庞大，不经济。对于排气温度较高的高浓度有机废气的治理，首先由美国于1950年开发成功以天然气为燃料的直接燃烧技术。1965年日本与美国合作，将该项技术引入日本。该法需将有机废气加热到760℃，方可将有机溶剂氧化分解为无害的CO₂和H₂O，其缺点是燃料费高，故在欧美等天然气便宜的地区应用广泛。后来人们开发出催化燃烧技术，由于催化剂的作用可在300~350℃的低温下将有机溶剂氧化分解，因此大大降低了燃料费并且产生的NO_X量非常少。其缺点是需对废气中易引起催化剂中毒的物质和粉尘进行前处理，另外，在催化燃烧装置中使用的热交换器换热效率较低，约在50%。为了提高热效率，降低运行成本，美国于1975年开发出换热效率在90%以上的蓄热式燃烧装置。由于其运行费用的降低，因此，可用于治理中等浓度有机废气。随后欧洲也开展了该项技术的开发。日本针对美国蓄热燃烧方式又开发出催化燃烧装置的改良型—蓄热催化氧化方法，并于1977年由日铁化工机首先售出产品。该产品可较经济地对高、中浓度的、温度较高的有机废气进行治理^[2]。

有机废气按照处理的方法分类主要有两类：消除法和回收法。消除法主要是通过化学或生化反应，用热、微生物和催化剂将有机物转变成为二氧化碳和水。主要包括热氧化、生物氧化、集成技术及催化燃烧。回收法为物理方法，即用压力、温度、选择性渗透膜和选择性吸附剂等方法来分离有机废气，主要包括冷凝法、变压吸附、炭吸附以及膜分离技术。