一、設備描述:
       作為一種噴淋吸收設備已在廢氣凈化中得到應用。它將硫化床的概念發展到汽液傳質設備中,使噴淋塔中的填料處于流化狀態,因而使傳質過程能夠得到強化。他的特點是:氣速高,處理能力大,塔的重量輕,汽液分布比較均勻,不易被固體及黏性物料堵塞。特別是由于塔內湍動強烈,故質量及能量傳遞得以強化,因而能夠較大地縮小塔徑,降低塔高。該塔處理風量較大,空塔氣速1.5~6.0m/s,噴淋密度20~110m3/(m2·h),壓力損失1500~3800Pa,洗滌塔的除霧裝置采用旋流板除霧器,通過使氣體通過塔板產生旋轉運動,利用離心力的作用將霧沫除下,其除霧效率可達98%-99%,而且結構簡單壓降較小。
二、對應處理氣體:
       對于各種腐蝕性氣體凈化處理效果好,能有效去除氯化氫氣體(HCl)、氟化氫氣體(HF)、氨氣(NH3)、硫酸霧(H2SO4)、鉻酸霧(CrO3)、氰氫酸氣體(HCN)、堿蒸氣(NaOH)、硫化氫氣體(H2S)、福爾馬林(HCHO)等水溶性氣體。洗滌塔塔凈化效率高、操作管理簡單、使用壽命長。凈化處理后的酸堿廢氣排放達到國家排放標準。
① 含鉻廢氣
       需采用過濾回收預處理和濕式噴淋深度處理相結合的方式。利用網格式鉻酸霧回收裝置可初步回收員廢氣中60%-80%的鉻酸,考慮到達標排放,后續還需配合噴淋吸收凈化。通過亞硫酸溶液可使劇毒性六價鉻還原為毒性較低的三價鉻:
       H2CrO7+3Na2SO3+3H2SO4→Cr2(SO4)3+3NaSO4+4H2O
② 氮氧化物(NOX)
      硝酸溶液具有強氧化性和不穩定性,其氧化物形態多樣,對其凈化需結合其還原劑的作用,將其反應生成穩定的N2。
       2NO+O2→2NO2
       2Na2S2O3+NO2+2 NaOH→2N2↑+4 Na2SO4+2H2O
③ 酸堿性廢氣的處理
      由于此類廢氣水溶性好,易被水吸收,所以此類廢氣采用吸收法可以達到好的去除效果。酸性廢氣采用堿液吸收,堿性氣體采用酸液吸收。例如:硫酸廢氣可用氫氧化鈉溶液或氨水進行中和吸收處理,含氨廢氣可用水直接吸收生成氨水。反應式如下:
       H2SO4+2NaOH→Na2SO4+2H2O
       NH3+H2O→NH3·H2O
④ 含氰廢氣的處理
      有加入抑霧劑或采用吸收法處理兩種方法。但由于抑霧劑的使用,可能影響水洗性以及影響后續工藝導致電鍍效果不好而使用不多。由于氰化氫可被多種物質吸收,故目前普遍的做法是采用濕法吸收含氰廢氣。氰化物廢氣可用1.5%氫氧化鈉和次氯酸鈉溶液吸收。采用次氯酸鈉水溶液作吸收液時,應用氫氧化鈉調節吸收液PH保持在弱堿性狀態,用一般噴淋塔吸收,凈化效率可達90%以上,處理后生成產物為氮氣、二氧化碳和氯化鈉。其反應方程式如下:
      2NaClO+CN→CO2+N2+2NaCl
⑤ 含氟廢氣
      可采用吸收法(濕式)和吸附法(干式)。吸附法為物理吸附,一般的吸附劑不太容易較好的吸附HF,且吸附劑價格高昂、易飽和、運行費用高等缺點,較少得到市場的應用。
      吸收法是利用堿性溶液作為吸收劑,通過氣液接觸,傳質反應來吸收氟化物。通關一定條件的控制,還可以生成有經濟效益的副產品氟硅酸(冰晶石)。主要原理基于氟化氫溶于水的特性,二是基于酸堿中和原理。吸收法的優點在于凈化設備體積小,凈化效率穩定,投資和運行費用低,常用Ca(OH)2吸收HF。
       2HF+ Ca(OH)2→CaF2+H2O
三、性能規格參數表:
設備
型號
規格  
(mm)
設計風量
(m3/h)
風機功率
(KW)
 全壓
(Pa)
 循環液泵
 (N=KW)
循環液泵
(Q=m3/h)
循環液泵
(H=m)
BHF/650 Φ650×H3000 1500 1.1 290 1.1 6.3 15-20
BHF/800 Φ800×H3100 3000 1.1 390 1.5 12.5 15-20
BHF/1000 Φ1000×H3600 6000 2.2 490 2.2 15 15-20
BHF/1200 Φ1200×H3900 7500 4.0 800 4 25 20-25
BHF/1400 Φ1400×H4200 10000 5.5 1200 4 30 20-25
BHF/1600 Φ1600×H4200 15000 7.5 800 5.5 35 20-25
BHF/2000 Φ2000×H4500 20000 11 1000 11 60 25-30
BHF/2400 Φ2400×H4800 24000 15 1000 11 80 25-30
BHF/3000 Φ3000×H4800 30000 18.5 600 15 100 25-30
含氰廢氣 設計流速 0.3-0.6m/s 停留時間 8-10m/s 單級凈化效率 95-97% 25-32℃
含鉻廢氣 設計流速 0.3-0.6m/s 停留時間 9-12m/s 單級凈化效率 92-95% 25-32℃
含氨廢氣 設計流速 0.3-0.6m/s 停留時間 8-10m/s 單級凈化效率 95-98% 25-32℃
含酸霧廢氣 設計流速 1m/s 停留時間 5-6m/s 單級凈化效率 95-97% 25-32℃
含NOX廢氣 設計流速 0.3-0.6m/s 停留時間 8-10m/s 單級凈化效率 95-96% 25-32℃
含H2s,廢氣 設計流速 0.3-0.6m/s 停留時間 8-10m/s 單級凈化效率 92-97% 25-32℃
設備材質 Q235+內襯FRP、Q235+內襯天然無硅半硬橡膠、PP、FRP、SS304、SS316L
洗滌噴淋液體 NaOH液,自來水。
工作溫度 適用0-50℃,建議25℃左右。
濾料層深度 400-600mm,標配500mm。
四、工作原理:
       廢氣處理設備的工作原理是將氣體中的污染物質分離出來,轉化為無害物質,以達到凈化氣體的目的 。它屬于微分接觸逆流式,塔體內的填料是氣液兩相接觸的基本構件。塔體外部的氣體進入塔體后, 氣體進入填料層,填料層上有來自于頂部的噴淋液體及前面的噴淋液體,并在填料上形成一層液膜, 氣體流經填料空隙時,與填料液膜接觸并進行吸收或中和反應,填料層能提供足夠大的表面積,對氣體流動又不致造成過大的阻力,經吸收或中和后的氣體經除霧器收集后,經出風口排出塔外。吸收劑 是處理廢氣的主要媒體,它的性質和濃度是根據不同廢氣的性質來選配,其處理單位氣體的耗用量, 是通過計算吸收劑與惰性氣體的摩爾流量的比值來確定的。廢氣由風機自風管吸入,自下而上穿過填 料層;循環吸收劑由塔頂通過液體分布器,均勻地噴淋到填料層中,沿著填料層表面向下流動,進入循環水箱。由于上升氣流和下降吸收劑在填料中不斷接觸,上升氣流中流質的濃度越來越低,到塔頂時達到排放要求。液膜上的液體在重力作用下流入貯液箱,并由循環泵抽出循環。
五、液體(除水以外)蒸發量的計算:
       本計算方法適用于硫酸、硝酸、鹽酸等酸洗工藝中的酸液蒸發量的計算,其計算公式如下:
         GZ=M(0.000 352+0.000  768V)P.F
        式中,GZ--液體的蒸發量,kg/h;
         M--液體的分子量;
         V--蒸發液體表面上的空氣流速,m/s,以實測數據為準,無條件實測時,一般可取0.2-0.5;
         P--相應于液體溫度下的空氣中的蒸氣分壓力,mmHg。當液體濃度(重量)低于10%時,
         F--液體蒸發面的表面積,?。
5.1 《環境統計手冊》表1-1
HCl水溶液液面上水蒸氣和HCl氣體分壓力(mmHg)
濃度
%
溫度(℃) 溫度(℃) 溫度(℃) 溫度(℃) 溫度(℃) 溫度(℃)
0 15 20 25 30 40
PHCl PH2O PHCl PH2O PHCl PH2O PHCl PH2O PHCl PH2O PHCl PH2O
10 0.0 3.84 0.002 10.7 0.004 14.6 0.007 20 0.011 26.80 0.028 47
14 0.0 3.39 0.012 9.65 0.019 13.1 0.032 18 0.050 24.1 0.12 42.1
18 0.0 2.87 0.06 8.26 0.095 11.3 0.148 15.4 0.228 20.6 0.52 36.4
22 0.07 2.33 0.294 6.75 0.45 9.3 0.68 12.6 1.02 17.10 2.10 30.2
26 0.41 1.76 1.47 5.21 2.17 7.21 3.20 9.95 4.56 13.50 9.20 24.0
28 1.0 1.50 3.36 4.54 4.90 6.32 7.05 8.57 9.90 11.8 19.1 21.0
30 2.4 1.26 7.6 3.88 10.60 5.41 15.1 7.52 21.0 11.2 39.4 18.4
32 5.7 1.04 16.8 3.25 23.50 4.55 32.5 6.37 44.50 8.7 81 15.7
34 13.1 0.85 36.8 2.70 50.50 3.81 68.5 5.35 92 7.23 161 13.5
36 29.0 0.68 78 2.19 105 3.10 142 4.41 188 6.08 322 11.4
38 63.0 0.56 158 1.75 210 2.51 277 3.60 360 5.03 598 9.5
40 130 0.41 307 1.37 399 2.00 515 2.88 627 4.09 / 7.9
42 253 0.31 560 1.06 709 1.56 900 2.30 / 3.28 / 6.5
5.2 《環境統計手冊》表1-2
HCl水溶液液面上水蒸氣和HCl氣體分壓力(mmHg)
濃度
%
溫度(℃) 溫度(℃) 溫度(℃) 溫度(℃) 溫度(℃) /
50 60 70 80 90 /
PHCl PH2O PHCl PH2O PHCl PH2O PHCl PH2O PHCl PH2O / /
10 0.07 80.0 0.16 130 0.35 204 0.73 310 1.48 463 / /
14 0.28 72.0 0.60 116 1.25 185 2.50 273 4.8 425 / /
18 1.11 62.5 2.30 102 4.55 162 8.60 248 15.7 374 / /
22 4.42 52.0 8.60 85.6 16.3 138 29.3 211 52 317 / /
26 175 41.5 3.25 69.0 58.5 112 100 173 169 261 / /
28 35.7 36.5 64 60.7 112 99.0 188 154 309 261 / /
30 71 32.0 124 53.5 228 87.5 340 136 542 207 / /
32 141 27.7 238 46.5 390 76.5 623 120 970 284 / /
34 273 24.0 450 40.5 720 66.5 / 104 / 261 / /
36 53.5 20.4 860 34.8 / 57.0 / 90 / 140 / /
38 955 17.4 / 29.6 / 49.1 / 77.5 / 120 / /
40 / 14.5 / 25.0 / 42.1 / 67.3 / 105 / /
42 / 12.1 / 21.1 / 35.8 / 57.2 / 89.2 / /