工业酸性气体FSG吸收剂及净化装置研究

2017-03-05荣伟国煤科集团杭州环保研究院有限公司浙江杭州311201

化工管理 2017年30期

关键词：吸收剂酸性废气

荣伟国（煤科集团杭州环保研究院有限公司，浙江杭州311201）

工业酸性气体FSG吸收剂及净化装置研究

荣伟国（煤科集团杭州环保研究院有限公司，浙江杭州311201）

以工业渣和石灰为主要原料制备了酸性废气颗粒吸收剂。结果表明：适合的工业渣可以利用其多孔结构起吸附作用，提高钙基颗粒的吸收活性，物理化学性能稳定、无二次污染的特点。

酸性废气;颗粒吸收剂;干法吸收;净化装置

1 工业酸性废气处理技术发展方向

酸性废气（酸雾）主要产于化工、冶金、轻工、纺织、机械制造和电子产品等行业的用酸工序，常处于雾状，酸性废气常规净化处理方法主要是吸收法、吸附法。吸收法一般采用水或碱液湿法吸收，吸收主要工艺有填料塔法、旋流板塔法、喷淋塔法、冲击式等，其过程需要循环池、循环水泵等。

酸性废气采用碱液吸收相对技术比较成熟，效果也理想，其技术进步主要表现在吸收塔结构和材质的改进。湿法吸收工艺存在工艺复杂、运行维护困难、吸收液二次污染和设备腐蚀和废气带水等问题。

吸附法主要对硫化氢和氟化氢气体的治理，吸附剂采用活性炭或金属氧化物，其优点是工艺简单、运行维护方便、没有二次污染，主要缺点是运行成本较高、吸附剂循环利用问题。

2 颗粒吸收剂制备及机理分析

2.1 吸收原料选择

颗粒吸收剂由工业渣及石灰配制，工业渣必须具有与多种酸性气体化学反应并能生成稳定盐类的特性，具有一定的疏松结构，内部应有丰富的微孔，对流体分子有吸附作用。

2.2 吸收反应机理分析

2.2.1 颗粒的吸附

因选用工业废渣具有多孔性，废气中酸性物与颗粒表面形成分子力，把气体中有害物吸附在颗粒表面。因颗粒有碱性成份，所以颗粒吸附应包含物理吸附和化学吸附二种分子力。

2.2.2 颗粒的吸收

由于酸性气体一般以酸雾的形式存在，气体中含有一定的水份，颗粒吸收剂会吸附气体中的水份而带水，因此颗粒对气体中酸性气的吸收表现为物理吸收和化学吸收相伴。物理吸收：气体中的酸性气被吸附后就会快速溶于水中，气液扩散可用双膜理论解释；化学吸收：颗粒中的CaO与酸性气进行化学反应。

2.2.3 原料配比

试验颗粒吸收剂由工业渣、石灰及粘结剂配制，在净化过程中起吸收和吸附作用，比表面积是重要指标之一通过综合试验，确定颗粒吸收剂的配比为：石灰50%，工业渣40%，粘结剂10%。

2.2.4 颗粒物理指标

颗粒吸收剂的物理指标如下：单颗吸收剂抗压强度：≥8 N/个；颗粒尺寸：园柱状，直径：3～5 mm、长：8～12 mm；搬运过程破碎率：堆比重：0.7～0.8g/cm3；＜5%；干湿状态下稳定性良好。

3 颗粒吸收工艺及装置设计

3.1 吸收工艺参数试验

工艺参数试验要在吸收效率与运行经济性、稳定性之间实现平衡，主要为系统阻力、吸收效率、吸收剂利用率、颗粒尺寸等参数。

3.1.1 净化系统设备阻力

根据欧根（Ergun）的等温流动阻力公式，颗粒层高度、颗粒尺寸、烟气流速是影响阻力的主要因素，同时也是装置经济性的主要指标。

3.1.2 颗粒吸收效果试验

吸收效率与吸收剂的化学性能有关外，还与废气浓度、颗粒层厚度、废气停留时间、接触面等工艺参数有关联，试验结果表明颗粒吸收在干态状况下可实现90%以上的吸收效率，吸收层厚度应大于200mm，空床速度应小于0.5 m/s。

3.1.3 流速对吸收效率的影响

吸收床内气体流速大小影响反应接触时间并直接影响吸收效率，试验结果表明吸收效率随流速的增大而下降，但流速在0.3～0.5 m/s之间比较平衡。

3.1.4 干、湿颗粒对吸收效率的影响

颗粒表面水分的存在对吸收反应有促作用，试验结果表明在酸性气体吸收反应过程中水份的存在可明显促进反应和吸附、吸收速度，但实际应用中因废气温度、湿度不相同，其效果有待现场应用验证。

3.1.5 吸收剂利用率试验

由于颗粒吸收反应处于气固之间，反应相对缓慢，吸收剂处于富余状态，试验结果表明颗粒随着吸收反应时间的增长，石灰利用率逐步提高，但提高的幅度逐渐平缓，而吸收效率从平稳逐渐快速下降。

3.2 吸收装置设计

FSG吸收剂吸收酸性气体采用固定床工艺，为降低设备成本和运行费用，吸收装置进行如下特别设计：吸收单元应标准化。吸收单元流通面积：0.25 m2，体积：0.1 m3，可装颗粒65 kg。单元处理气量在270～450m3/h；单元组合，根据处理气量的不同，各单元可水平、上下组合；为方便更换颗粒吸收剂，单元在净化箱体内抽屉式放置，打开更换检查门能方便的取出；吸收箱体，净化装置箱体为一整体结构，外设进出气连接口，物料更换检查门；内设吸收单元放置结构、气体均匀分布流动隔离通道。

4 现场应用

应用试验在某化工设备公司进行,该公司主要生产化工用常压容器、玻璃钢制品等，有一小型酸洗车间用于金属表面清洗，溶液为稀盐酸，车间间断生产，对酸雾没有进行治理，仅通风排放。试验表明吸收效率和石灰利用率指标均好于实验室试验，这与实际吸收物种类、气体湿度、间断运行等有关；装置阻力在试验期间变化不大，这主要取决于设计参数。