雾霾，你能接受吗？

雾霾危害是近年来出现的一个新的环境问题，随着城市化和工业化进程的加快，近年来我国雾霾天气出现的频率和强度有明显增加的趋势，它的危害已引起了全社会的广泛关注。...

雾霾，你能接受吗？

单丽娟

山东豪迈化工技术

引言

雾霾是近年来新出现的一个大气环境问题。2013年1月28日，中央气象台历史上第一次专门针对霾发布了预警。2014年1月4日，国家气象局首次将雾霾天气纳入2013年自然灾情进行通报。由此标志着雾霾作为一种大气污染状态已得到官方的正式确认。然而，1987年诞生、1995年和2000年两次修改的《大气污染防治法》非但没有遏制大气污染的肆虐，反倒破天荒地又新生出雾霾这一新的极端污染源。面对大气污染的顽固性和严峻性，仅仅靠法律的约束，是很难从根本上解决大气污染的，需要从根源上杜绝或尽量减少大气污染物的主要气体的产生。

1 雾霾的概述

2016年12月29日，北京市空气重污染应急指挥部宣布，于2016年12月30日0时至2017年1月1日24时启动空气重污染橙色预警。1日下午13时，北京AQI今冬首次出现“爆表”（AQI指数到500便不再上涨），并持续了6个小时。1日20时左右，市空气重污染应急指挥部决定将原定于当晚24时解除的橙色预警延期3天，至1月2日24时。究其雾霾形成的原因，主要是由于汽车排放尾气，工厂排放废气和燃放烟花爆竹，本文主要从工厂排放废气的角度，采用新型的自动化设备，实现废气的低排放量，从根源上杜绝或尽量减少工厂废气物的产生。

1.1雾霾的成因与危害

雾霾是指大气中各种悬浮颗粒物含量超标而形成的雾与霾胶合的一种大气污染状态。雾霾包括雾与霾两种污染物。“雾”是指悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的水汽凝结物，常呈乳白色。“霾”是大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度＜10000m的空气普遍浑浊现象。雾霾天气是一种大气污染状态，其形成既有客观上的自然因素，也有人为的主观原因。其中 PM2.5严重超标是造成雾霾天气的最主要“元凶”。2013年中科院大气物理研究所最新研究显示，PM2.5 有 6个重要来源，分别是土壤尘、燃煤、生物质燃烧、汽车尾气与垃圾焚烧、工业污染和二次无机气溶胶。

雾霾的危害多种多样，主要表现在: 一是危害身心健康。雾霾引发心血管和呼吸系统疾病。世界卫生组织( WHO) 下属国际癌症研究机构在2013年10月17日发布报告，首次指认大气污染“对人类致癌”，并视其为普遍和主要的环境致癌物。持续的雾霾天气，会使人情绪低沉、萎靡不振，影响人们的精神状态。二是影响交通出行安全。雾霾天气空气质量差、能见度很低，导致驾驶困难。在出现雾霾天气时，机场、高速路、轮渡码头等交通设施会被迫关闭，给人们的出行带来不便。雾霾也会影响驾驶员的视线，容易引起交通阻塞，发生交通事故。三是影响植物的生长。雾霾严重遮挡太阳光线，会使植物的光合作用减弱，使植物的生长速度减慢，对植物叶片造成污点。四是增加环境治理成本，影响经济发展[1]。

1.2雾霾的化学组成

图1是众所周知的几大类的雾霾的主要化学污染物，以二氧化硫为主的硫氧化合物，以二氧化氮为主的氮氧化合物，以一氧化碳为主的碳氧化合物以及碳、氢结合的碳氢化合物；还有一类重要的污染物图中没有涉及，即含卤素化合物，本文重点介绍采用新型设备减少卤素化合物的排放。

图1 雾霾的化学组成

2 微通道反应器在气体反应中的应用

大气中以气态形式存在的含卤素化合物大致分为以下三类：卤代烃，氟化物，其他含氯化合物。卤代烃主要人为源如三氯甲烷（CHCl3）、氯乙烷（CH3CCl2）、四氯化碳（CCl4）等是重要化学溶剂，也是有机合成工业的重要原料和中间体，在生产使用中因挥发进入大气。大气中主要含氯无机物如氯气和氯化氢来自于化工厂、塑料厂、自来水厂、盐酸制造厂、废水焚烧等。氟化物包括氟化氢（HF）、氟化硅（SiF4）、氟（F2）等，其污染源主要是使用萤石、冰晶石、磷矿石和氟化氢的企业。

而目前的化工生产中，在传统设备中气体参与的反应，存在以下困扰：

气体反应一般有压力要求，设备方面通常需要贵的专用设备或经过安全定制的贵重设备；

对于气体参与的高压反应，由于安全事故频发，出于安全的考虑，很多产品的厂房的申请与审批难度增大。结合目前化工行业产业升级以及安全环保的压力，很多既有生产线面临技改和停产的严峻考验。豪迈化工的微通道反应器在非均相的加氢反应中取得了很大的成功，可以很好的解决目前化工行业存在的问题。

传统设备中由于受到传质的限制，气体反应通常会提供过量的低成本的易燃、易爆、有毒气体，对环境造成很大的负担，尤其是在工业生产过程中。对于气体反应物如氟气、氯气、氢气、氧气、氨气等参与的反应，由于不能精确控制投料，往往需要过量。除了由于过量而带来的安全隐患，同时，还增加了由于副产物而生成的新的挥发物。就工艺本身而言，我们需要通过溶解、萃取、蒸馏等方式做下游处理，增加生产成本；从环保层面而言，向大气输送了额外的气体污染源。

气体原料一般反应活性高，反应快，在传统设备中受到传质和精确控制物料配比的限制，选择性一般比较差。对于氯化和氢化一般会造成过度氯化和过度还原的结果。对于氟化，传统的釜式反应器中，会通过先氯代再氟代的工艺路线。而理论上，若控制好氟气的进料，用氟气直接氟化是最好的选择。

图2 豪迈微通道反应器结构形式

豪迈化工的微通道反应器，采用专利的伞型结构，以其在传质上的巨大优势，传质效率是传统釜式设备的100倍。对于一些在传统设备中要求严格的反应，在微通道反应器中不再需要严苛的条件，如超低温、高压、高温等工艺要求，对于工业化设备在工艺生产安全上具有优势和长远的意义，除了高效传质、传热，还可以轻松的实现从小试到工业化的无缝放大，通过精确控制实现化工生产的更高效、环保、经济的要求。

对于一些有气体参与的反应，我们已经有了很多成功的案例，可以在选择性，收率上较之釜式工艺有大幅的提高。同时，也能将气体进料控制在几乎接近理论摩尔配比的合理用量上。

小结

随着国家对环境保护意识的加强和重视，越来越多的化学品和化学工艺会受到限制，为了社会长远的发展，我们需要寻找更有力的武器。因此，只有高瞻远瞩，以更高效、更环保的工艺技术取代旧的工艺，我们的后代才能拥有更洁净更美好的明天。

参考文献

[1]Gautam R,Hsu N C,Kafatos M,et al.2007.Influences of winter haze on fog/low cloud over the Indo-Gangetic.J Geophys Res,112:207.

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