榮偉國(guó)（煤科集團(tuán)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(guó)（煤科集團(tuán)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(wú)二次污染的特點(diǎn)。

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(jī)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(guò)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(duì)技術(shù)比較成熟，效果也理想，其技術(shù)進(jìn)步主要表現(xiàn)在吸收塔結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的改進(jìn)。濕法吸收工藝存在工藝復(fù)雜、運(yùn)行維護(hù)困難、吸收液二次污染和設(shè)備腐蝕和廢氣帶水等問(wèn)題。

吸附法主要對(duì)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(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、沒(méi)有二次污染，主要缺點(diǎn)是運(yùn)行成本較高、吸附劑循環(huán)利用問(wèn)題。

2 顆粒吸收劑制備及機(jī)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(duì)流體分子有吸附作用。

2.2 吸收反應(yīng)機(jī)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(huì)吸附氣體中的水份而帶水，因此顆粒對(duì)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(huì)快速溶于水中，氣液擴(kuò)散可用雙膜理論解釋；化學(xué)吸收：顆粒中的CaO與酸性氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。

2.2.3 原料配比

試驗(yàn)顆粒吸收劑由工業(yè)渣、石灰及粘結(jié)劑配制，在凈化過(guò)程中起吸收和吸附作用，比表面積是重要指標(biāo)之一通過(guò)綜合試驗(yàn)，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(biāo)

顆粒吸收劑的物理指標(biāo)如下：?jiǎn)晤w吸收劑抗壓強(qiáng)度：≥8 N/個(gè)；顆粒尺寸：園柱狀，直徑：3～5 mm、長(zhǎng)：8～12 mm；搬運(yùn)過(guò)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(jì)

3.1 吸收工藝參數(shù)試驗(yàn)

工藝參數(shù)試驗(yàn)要在吸收效率與運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性之間實(shí)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(dòng)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(shí)也是裝置經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)。

3.1.2 顆粒吸收效果試驗(yàn)

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(shí)間、接觸面等工藝參數(shù)有關(guān)聯(lián)，試驗(yàn)結(jié)果表明顆粒吸收在干態(tài)狀況下可實(shí)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(duì)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(shí)間并直接影響吸收效率，試驗(yàn)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(duì)吸收效率的影響

顆粒表面水分的存在對(duì)吸收反應(yīng)有促作用，試驗(yàn)結(jié)果表明在酸性氣體吸收反應(yīng)過(guò)程中水份的存在可明顯促進(jìn)反應(yīng)和吸附、吸收速度，但實(shí)際應(yīng)用中因廢氣溫度、濕度不相同，其效果有待現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用驗(yàn)證。

3.1.5 吸收劑利用率試驗(yàn)

由于顆粒吸收反應(yīng)處于氣固之間，反應(yīng)相對(duì)緩慢，吸收劑處于富余狀態(tài)，試驗(yàn)結(jié)果表明顆粒隨著吸收反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng)，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(jì)

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(yùn)行費(fèi)用，吸收裝置進(jìn)行如下特別設(shè)計(jì)：吸收單元應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)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(kāi)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(jìn)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(dòng)隔離通道。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

應(yīng)用試驗(yàn)在某化工設(shè)備公司進(jìn)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(duì)酸霧沒(méi)有進(jìn)行治理，僅通風(fēng)排放。試驗(yàn)表明吸收效率和石灰利用率指標(biāo)均好于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，這與實(shí)際吸收物種類、氣體濕度、間斷運(yùn)行等有關(guān)；裝置阻力在試驗(yàn)期間變化不大，這主要取決于設(shè)計(jì)參數(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

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(yùn)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(jì)性等有明顯的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)勢(shì)；凈化吸收裝置合理設(shè)計(jì)是方便操作、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保障。

［1］鄭銘等編.環(huán)保設(shè)備原理、設(shè)計(jì)、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(cè)（固體廢物卷）.化學(xué)工業(yè)出版社,2000.

［3］龔夢(mèng)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(hù).2006,12（2）：23-24.