工業(yè)酸性氣體FSG吸收劑及凈化裝置研究

榮偉國（煤科集團杭州環(huán)保研究院有限公司，浙江杭州311201）

工業(yè)酸性氣體FSG吸收劑及凈化裝置研究

榮偉國（煤科集團杭州環(huán)保研究院有限公司，浙江杭州311201）

以工業(yè)渣和石灰為主要原料制備了酸性廢氣顆粒吸收劑。結(jié)果表明：適合的工業(yè)渣可以利用其多孔結(jié)構(gòu)起吸附作用，提高鈣基顆粒的吸收活性，物理化學(xué)性能穩(wěn)定、無二次污染的特點。

酸性廢氣;顆粒吸收劑;干法吸收;凈化裝置

1 工業(yè)酸性廢氣處理技術(shù)發(fā)展方向

酸性廢氣（酸霧）主要產(chǎn)于化工、冶金、輕工、紡織、機械制造和電子產(chǎn)品等行業(yè)的用酸工序，常處于霧狀，酸性廢氣常規(guī)凈化處理方法主要是吸收法、吸附法。吸收法一般采用水或堿液濕法吸收，吸收主要工藝有填料塔法、旋流板塔法、噴淋塔法、沖擊式等，其過程需要循環(huán)池、循環(huán)水泵等。

酸性廢氣采用堿液吸收相對技術(shù)比較成熟，效果也理想，其技術(shù)進步主要表現(xiàn)在吸收塔結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的改進。濕法吸收工藝存在工藝復(fù)雜、運行維護困難、吸收液二次污染和設(shè)備腐蝕和廢氣帶水等問題。

吸附法主要對硫化氫和氟化氫氣體的治理，吸附劑采用活性炭或金屬氧化物，其優(yōu)點是工藝簡單、運行維護方便、沒有二次污染，主要缺點是運行成本較高、吸附劑循環(huán)利用問題。

2 顆粒吸收劑制備及機理分析

2.1 吸收原料選擇

顆粒吸收劑由工業(yè)渣及石灰配制，工業(yè)渣必須具有與多種酸性氣體化學(xué)反應(yīng)并能生成穩(wěn)定鹽類的特性，具有一定的疏松結(jié)構(gòu)，內(nèi)部應(yīng)有豐富的微孔，對流體分子有吸附作用。

2.2 吸收反應(yīng)機理分析

2.2.1 顆粒的吸附

因選用工業(yè)廢渣具有多孔性，廢氣中酸性物與顆粒表面形成分子力，把氣體中有害物吸附在顆粒表面。因顆粒有堿性成份，所以顆粒吸附應(yīng)包含物理吸附和化學(xué)吸附二種分子力。

2.2.2 顆粒的吸收

由于酸性氣體一般以酸霧的形式存在，氣體中含有一定的水份，顆粒吸收劑會吸附氣體中的水份而帶水，因此顆粒對氣體中酸性氣的吸收表現(xiàn)為物理吸收和化學(xué)吸收相伴。物理吸收：氣體中的酸性氣被吸附后就會快速溶于水中，氣液擴散可用雙膜理論解釋；化學(xué)吸收：顆粒中的CaO與酸性氣進行化學(xué)反應(yīng)。

2.2.3 原料配比

試驗顆粒吸收劑由工業(yè)渣、石灰及粘結(jié)劑配制，在凈化過程中起吸收和吸附作用，比表面積是重要指標之一通過綜合試驗，確定顆粒吸收劑的配比為：石灰50%，工業(yè)渣40%，粘結(jié)劑10%。

2.2.4 顆粒物理指標

顆粒吸收劑的物理指標如下：單顆吸收劑抗壓強度：≥8 N/個；顆粒尺寸：園柱狀，直徑：3～5 mm、長：8～12 mm；搬運過程破碎率：堆比重：0.7～0.8g/cm3；＜5%；干濕狀態(tài)下穩(wěn)定性良好。

3 顆粒吸收工藝及裝置設(shè)計

3.1 吸收工藝參數(shù)試驗

工藝參數(shù)試驗要在吸收效率與運行經(jīng)濟性、穩(wěn)定性之間實現(xiàn)平衡，主要為系統(tǒng)阻力、吸收效率、吸收劑利用率、顆粒尺寸等參數(shù)。

3.1.1 凈化系統(tǒng)設(shè)備阻力

根據(jù)歐根（Ergun）的等溫流動阻力公式，顆粒層高度、顆粒尺寸、煙氣流速是影響阻力的主要因素，同時也是裝置經(jīng)濟性的主要指標。

3.1.2 顆粒吸收效果試驗

吸收效率與吸收劑的化學(xué)性能有關(guān)外，還與廢氣濃度、顆粒層厚度、廢氣停留時間、接觸面等工藝參數(shù)有關(guān)聯(lián)，試驗結(jié)果表明顆粒吸收在干態(tài)狀況下可實現(xiàn)90%以上的吸收效率，吸收層厚度應(yīng)大于200mm，空床速度應(yīng)小于0.5 m/s。

3.1.3 流速對吸收效率的影響

吸收床內(nèi)氣體流速大小影響反應(yīng)接觸時間并直接影響吸收效率，試驗結(jié)果表明吸收效率隨流速的增大而下降，但流速在0.3～0.5 m/s之間比較平衡。

3.1.4 干、濕顆粒對吸收效率的影響

顆粒表面水分的存在對吸收反應(yīng)有促作用，試驗結(jié)果表明在酸性氣體吸收反應(yīng)過程中水份的存在可明顯促進反應(yīng)和吸附、吸收速度，但實際應(yīng)用中因廢氣溫度、濕度不相同，其效果有待現(xiàn)場應(yīng)用驗證。

3.1.5 吸收劑利用率試驗

由于顆粒吸收反應(yīng)處于氣固之間，反應(yīng)相對緩慢，吸收劑處于富余狀態(tài)，試驗結(jié)果表明顆粒隨著吸收反應(yīng)時間的增長，石灰利用率逐步提高，但提高的幅度逐漸平緩，而吸收效率從平穩(wěn)逐漸快速下降。

3.2 吸收裝置設(shè)計

FSG吸收劑吸收酸性氣體采用固定床工藝，為降低設(shè)備成本和運行費用，吸收裝置進行如下特別設(shè)計：吸收單元應(yīng)標準化。吸收單元流通面積：0.25 m2，體積：0.1 m3，可裝顆粒65 kg。單元處理氣量在270～450m3/h；單元組合，根據(jù)處理氣量的不同，各單元可水平、上下組合；為方便更換顆粒吸收劑，單元在凈化箱體內(nèi)抽屜式放置，打開更換檢查門能方便的取出；吸收箱體，凈化裝置箱體為一整體結(jié)構(gòu)，外設(shè)進出氣連接口，物料更換檢查門；內(nèi)設(shè)吸收單元放置結(jié)構(gòu)、氣體均勻分布流動隔離通道。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

應(yīng)用試驗在某化工設(shè)備公司進行,該公司主要生產(chǎn)化工用常壓容器、玻璃鋼制品等，有一小型酸洗車間用于金屬表面清洗，溶液為稀鹽酸，車間間斷生產(chǎn)，對酸霧沒有進行治理，僅通風(fēng)排放。試驗表明吸收效率和石灰利用率指標均好于實驗室試驗，這與實際吸收物種類、氣體濕度、間斷運行等有關(guān)；裝置阻力在試驗期間變化不大，這主要取決于設(shè)計參數(shù)。

5 結(jié)語

合適的工業(yè)廢渣與石灰混合制成酸性氣顆粒吸收劑，工業(yè)廢渣的多孔特性提高吸收劑的反應(yīng)活性，吸收后的顆粒物理化學(xué)性能穩(wěn)定；FSG顆粒吸收劑及干法吸收工藝適合低濃度或間斷運行的酸性廢氣凈化處理，其操作性、穩(wěn)定性及技術(shù)經(jīng)濟性等有明顯的實際應(yīng)用價值和優(yōu)勢；凈化吸收裝置合理設(shè)計是方便操作、經(jīng)濟運行的保障。

［1］鄭銘等編.環(huán)保設(shè)備原理、設(shè)計、應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

［2］聶永豐主編.三廢處理工程技術(shù)手冊（固體廢物卷）.化學(xué)工業(yè)出版社,2000.

［3］龔夢錫王偉能.工業(yè)酸性廢氣顆粒吸收劑研究.能源環(huán)境保護.2006,12（2）：23-24.