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大气污染控制技术:吸附净化法

时间:2023-10-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:吸附净化法是将含氟废气通过装填有固体吸附剂的吸附装置,氟化氢被吸附剂吸附,达到除氟的目的。吸附后的含氟氧化铝在旋风分离器中被分离出来,在分离中进一步完成吸附过程,经袋式过滤器分离干净。

大气污染控制技术:吸附净化法

吸附净化法是将含氟废气通过装填有固体吸附剂的吸附装置,氟化氢被吸附剂吸附,达到除氟的目的。可采用工业氧化铝氧化钙氢氧化钙等作吸附剂。净化铝电解厂烟气常采用的吸附剂是工业氧化铝。铝厂含氟烟气吸附法净化具有如下特点:吸附剂是铝电解的原料氧化铝,吸附氟化氢的氧化铝可直接进入电解铝生产中,不存在吸附剂再生问题;净化效率高,一般在98%以上;干法净化不存在含氟废水,避免了二次污染;与其他方法相比,干法净化基建费用和运行费用都比较低,可适用于各种气候条件,特别是北方冬季,不存在保温防冻问题。

(1)净化原理

氟化铝对HF的吸附主要是化学吸附,同时伴有物理吸附,吸附的结果是在氧化铝表面上生成表面化合物——氟化铝,吸附过程包括如下几个步骤。

①HF在气相中的扩散;

②扩散的HF通过氧化铝表面的气膜到达其表面;

③HF被吸附在氧化铝的表面上;

④被吸附的HF与氧化铝发生化学反应,生成表面化合物(AlF3

在较低的温度下有利于上述反应向右进行。因为这种化学吸附反应速率快,所以用氧化铝吸附HF属于气膜控制,HF浓度越高,气相传质推动力越大,越有利于吸附过程的进行。因此加强铝电解槽的密闭性,防止泄漏,尽量提高烟气中HF浓度,既有利于吸附,又改善了车间内的操作环境

(2)氧化铝的性质对吸附的影响

①氧化铝晶型对吸附容量有很大影响,γ型氧化铝的吸附容量大;

②氧化铝的比表面积越大,吸附容量也越大;

③氧化铝湿度大小直接影响吸附净化能力。(www.xing528.com)

另外,分子中的结晶水也影响吸附能力,一般在一定温度时焙烧,脱去部分结晶水,增强活性,但当分子中的水全部失掉后,γ-A12O3将转变成a-A12O3,吸附能力大大降低。

(3)净化流程

氧化铝与烟气中的氟化氢接触后,吸附反应速度很快,反应几乎在0.1s内即可完成。干法吸附净化流程有输送床吸附工艺和沸腾床吸附工艺等。

①输送床吸附净化流程 输送床吸附流程简单,运行可靠,便于管理,净化效率可达95%~98%,系统总压降为2.5~3kPa。来自铝电解槽的含氟化氢烟气,通过管道进入输送床与由加料器均匀加入的氧化铝粉末相混合,在管道中的高速气流带动下,氧化铝高度分散与HF充分接触,在很短时间内完成吸附过程。吸附后的含氟氧化铝在旋风分离器中被分离出来,在分离中进一步完成吸附过程,经袋式过滤器分离干净。分离出来的含氟氧化铝既可循环吸附,也可返回铝电解槽。

影响吸附效率的因素如下。

a.输送床流速的影响 吸附效率随管内气流速度增大而提高,当流速达16m/s时,再提高流速吸附效率提高甚微,一般控制管内烟气流速为15~18m/s。

b.吸附时间和输送床长度的影响 为保证烟气和吸附剂有一定的接触时间,一般输送床长度在10m以上,可保证其吸附效率。

c.固气比的影响 烟气中HF浓度越高则要求固气比越大,一般氟浓度为50mg/m3时,要求固气比为70~80g/m3

②沸腾床吸附净化流程 这种流化床反应器改善了气固两相的接触状态,使氧化铝表面不断更新,减少了气膜内的扩散阻力,强化了气固相传质过程。流化床吸附净化效率高达98%,压降较小(约为1.3kPa),设备紧凑,但安装维修比较复杂。含氟烟气从流化床底部进入,烟气以一定的速度通过氧化铝吸附层,氧化铝则形成流化态的吸附层,烟气中的HF在与氧化铝的接触中,完成扩散和吸附过程。从流化床中出来的气体经袋式过滤器进行气固分离。袋式过滤器过滤的氧化铝一部分返回流化床中再循环使用,也可以送至铝电解槽。从袋式过滤器中出来的净化后烟气,经风机和烟囱排入大气。

沸腾床氧化铝的层厚一般为3~4cm,一可减少阻力,二可防止用量过多。烟气流速为0.28m/s左右。流化层高度可在50~300cm之间调节。

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