工業酸性氣體FSG吸收劑及凈化裝置研究

榮偉國（煤科集團杭州環保研究院有限公司，浙江杭州311201）

工業酸性氣體FSG吸收劑及凈化裝置研究

榮偉國（煤科集團杭州環保研究院有限公司，浙江杭州311201）

以工業渣和石灰為主要原料制備了酸性廢氣顆粒吸收劑。結果表明：適合的工業渣可以利用其多孔結構起吸附作用，提高鈣基顆粒的吸收活性，物理化學性能穩定、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 工業酸性廢氣處理技術發展方向

酸性廢氣（酸霧）主要產于化工、冶金、輕工、紡織、機械制造和電子產品等行業的用酸工序，常處于霧狀，酸性廢氣常規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，其過程需要循環池、循環水泵等。

酸性廢氣采用堿液吸收相對技術比較成熟，效果也理想，其技術進步主要表現在吸收塔結構和材質的改進。濕法吸收工藝存在工藝復雜、運行維護困難、吸收液二次污染和設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

顆粒吸收劑由工業渣及石灰配制，工業渣必須具有與多種酸性氣體化學反應并能生成穩定鹽類的特性，具有一定的疏松結構，內部應有豐富的微孔，對流體分子有吸附作用。

2.2 吸收反應機理分析

2.2.1 顆粒的吸附

因選用工業廢渣具有多孔性，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，所以顆粒吸附應包含物理吸附和化學吸附二種分子力。

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為物理吸收和化學吸收相伴。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；化學吸收：顆粒中的CaO與酸性氣進行化學反應。

2.2.3 原料配比

試驗顆粒吸收劑由工業渣、石灰及粘結劑配制，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%，工業渣40%，粘結劑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%；干濕狀態下穩定性良好。

3 顆粒吸收工藝及裝置設計

3.1 吸收工藝參數試驗

工藝參數試驗要在吸收效率與運行經濟性、穩定性之間實現平衡，主要為系統阻力、吸收效率、吸收劑利用率、顆粒尺寸等參數。

3.1.1 凈化系統設備阻力

根據歐根（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性能有關外，還與廢氣濃度、顆粒層厚度、廢氣停留時間、接觸面等工藝參數有關聯，試驗結果表明顆粒吸收在干態狀況下可實現90%以上的吸收效率，吸收層厚度應大于200mm，空床速度應小于0.5 m/s。

3.1.3 流速對吸收效率的影響

吸收床內氣體流速大小影響反應接觸時間并直接影響吸收效率，試驗結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有促作用，試驗結果表明在酸性氣體吸收反應過程中水份的存在可明顯促進反應和吸附、吸收速度，但實際應用中因廢氣溫度、濕度不相同，其效果有待現場應用驗證。

3.1.5 吸收劑利用率試驗

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

3.2 吸收裝置設計

FSG吸收劑吸收酸性氣體采用固定床工藝，為降低設備成本和運行費用，吸收裝置進行如下特別設計：吸收單元應標準化。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構，外設進出氣連接口，物料更換檢查門；內設吸收單元放置結構、氣體均勻分布流動隔離通道。

4 現場應用

應用試驗在某化工設備公司進行,該公司主要生產化工用常壓容器、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，對酸霧沒有進行治理，僅通風排放。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；裝置阻力在試驗期間變化不大，這主要取決于設計參數。

5 結語

合適的工業廢渣與石灰混合制成酸性氣顆粒吸收劑，工業廢渣的多孔特性提高吸收劑的反應活性，吸收后的顆粒物理化學性能穩定；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、穩定性及技術經濟性等有明顯的實際應用價值和優勢；凈化吸收裝置合理設計是方便操作、經濟運行的保障。

［1］鄭銘等編.環保設備原理、設計、應用.化學工業出版社,2001.

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

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