一種排放廢氣中強酸性組分的凈化裝置及凈化方法
【專利說明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到廢氣中強酸性氣態(tài)污染物的凈化技術(shù)。
二、【背景技術(shù)】
[0002]—些使用揮發(fā)性酸的各類實驗室、工業(yè)生產(chǎn)車間常常排出強酸性廢氣，主要是HC1、HF、圓03以及化合物分解產(chǎn)生的酸酐氣體分子SO 2、SO3, NO2, N2O5等。廢氣中的強酸性物質(zhì)不僅對人體健康產(chǎn)生很大的危害，而且強酸性物質(zhì)具有很強的腐蝕性，損害各類電器設(shè)備，腐蝕各類金屬制品，導(dǎo)致門窗嚴重銹蝕，影響環(huán)境清潔衛(wèi)生。
[0003]目前針對企業(yè)排出的各類強酸性污染物質(zhì)的凈化技術(shù)主要采用洗滌塔，通過噴淋氫氧化鈉溶液中和強酸性氣體達標排放。洗滌塔的優(yōu)點是處理氣量大、效率高，缺點是消耗大量的堿，設(shè)備占地面積達，尤其是對于排放強酸性廢氣量較小的實驗室，安裝洗滌塔無論是投入成本還是占地方面都存在較大的問題。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種排放廢氣中強酸性污染物凈化方法，所要解決的技術(shù)問題是設(shè)計合適的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，使用高空隙率、高活性填料通過氣固相快速化學(xué)中和反應(yīng)的方式去除氣體中的強酸性組分。
[0005]本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明排放廢氣中強酸性組分的凈化裝置，其特點在于:所述凈化裝置為平臥式或立式；
[0007]當所述凈化裝置為平臥式時:
[0008]所述凈化裝置包括反應(yīng)器外殼、裝入在反應(yīng)器外殼內(nèi)的活性材料裝填容器，和位于所述反應(yīng)器外殼側(cè)面、且設(shè)置在所述反應(yīng)器外殼和所述活性材料裝填容器之間的承托層；所述反應(yīng)器外殼頂部通過密封蓋板密封；反應(yīng)器外殼和密封蓋板之間法蘭連接
[0009]在所述反應(yīng)器外殼位于承托層的一側(cè)開設(shè)有進氣口，在所述進氣口內(nèi)插入有進氣管，所述進氣管穿過承托層且前端與活性材料裝填容器的側(cè)面平齊，在所述進氣管位于承托層內(nèi)的管壁上開設(shè)有布氣夾縫；在所述反應(yīng)器外殼的另一側(cè)開設(shè)有出氣口，在所述出氣口內(nèi)插入有出氣管；在所述反應(yīng)器外殼的底部開設(shè)有排液口，在所述排液口內(nèi)插入有排液管；
[0010]所述活性材料裝填容器與進氣管、出氣管相鄰的兩側(cè)面皆為多孔板，且在與進氣管相鄰一側(cè)的多孔板上均勻布設(shè)有插管圓孔，在所述插管圓孔內(nèi)插入有呈水平的導(dǎo)氣管，所述導(dǎo)氣管靠近進氣口的一端為開口，靠近出氣口的一端為封口 ；在所述導(dǎo)氣管的管壁上均勻布設(shè)有透氣孔；
[0011]在所述承托層內(nèi)裝填有布氣顆粒；在所述活性材料裝填容器內(nèi)裝填有活性填料；
[0012]當所述凈化裝置為立式時:
[0013]所述凈化裝置包括反應(yīng)器外殼、裝入在反應(yīng)器外殼內(nèi)的活性材料裝填容器，和位于所述反應(yīng)器外殼底部、且設(shè)置在所述反應(yīng)器外殼和所述活性材料裝填容器之間的承托層；所述活性材料裝填容器的頂部開口，所述反應(yīng)器外殼頂部通過密封蓋板密封；反應(yīng)器外殼和密封蓋板之間法蘭連接。
[0014]在所述反應(yīng)器外殼底部開設(shè)有進氣口，在所述進氣口內(nèi)插入有進氣管，所述進氣管穿過承托層且前端與活性材料裝填容器的底面平齊，在所述進氣管位于承托層內(nèi)的管壁上開設(shè)有布氣夾縫；在所述密封蓋板上開設(shè)有出氣口，在所述出氣口內(nèi)插入有出氣管；在所述反應(yīng)器外殼的底部開設(shè)有排液口，在所述排液口內(nèi)插入有排液管；
[0015]所述活性材料裝填容器的底面為多孔板，且均勻布設(shè)有插管圓孔，在所述插管圓孔內(nèi)插入有呈豎直的導(dǎo)氣管，所述導(dǎo)氣管靠近進氣口的一端為開口，靠近出氣口的一端為封口 ；在所述導(dǎo)氣管的管壁上均勻布設(shè)有透氣孔；
[0016]在所述承托層內(nèi)裝填有布氣顆粒；在所述活性材料裝填容器內(nèi)裝填有活性填料。
[0017]上述凈化裝置，其特點也在于:
[0018]所述布氣顆粒為粒徑在3?30_的耐酸塑料球或石英質(zhì)顆粒。
[0019]所述活性填料按如下方法制備:
[0020]a、選擇白云石含量大于70%的凹凸棒石粘土礦石為原料；
[0021]b、將原料破碎、篩分，獲得粒徑在3_5mm的礦石顆粒物；
[0022]c、將所述礦石顆粒物在600-700 V煅燒，使其中的白云石分解為由納米氧化鎂、方解石、石灰、灰硅鈣石和斜硅鈣石構(gòu)成的復(fù)相材料，即獲得活性填料。
[0023]在所述多孔板上均勻布置有孔徑l_2mm的小孔，小孔總面積占據(jù)多孔板表面積的10% -20% ;所述插管圓孔的直徑為20?50mm，插管圓孔的總面積占多孔板表面積的10% -20% ;在所述導(dǎo)氣管上布設(shè)的透氣孔的直徑為I?2mm，透氣孔總面積為導(dǎo)氣管總面積的10%?20%。
[0024]利用上述凈化裝置的排放廢氣中強酸性組分的凈化方法是:
[0025]將含強酸性組分的排放廢氣從進氣管通入凈化裝置中，排放廢氣經(jīng)布氣夾縫進入承托層，并在經(jīng)承托層布氣后進入導(dǎo)氣管中，然后通過導(dǎo)氣管上布設(shè)的透氣孔進入活性材料裝填容器內(nèi)與活性填料接觸，強酸性組分與活性填料反應(yīng)形成鹽類，凈化后的排放廢氣經(jīng)排氣管排出；
[0026]由于排放廢氣中水氣的凝結(jié)及溶解鹽類所形成的少量液體從排液管排出，防止液體流入進氣管路腐蝕裝置或者液體滯留在承托層影響布氣；
[0027]當凈化裝置內(nèi)活性填料與強酸性組分完全反應(yīng)而失效后，打開密封蓋板，更換新的活性填料，即可恢復(fù)凈化功能。具體的，可從反應(yīng)器外殼中整體取出裝填容器，然后更換一個新的裝有新的活性填料的容器，重新固定好密封蓋板，；或者從反應(yīng)器外殼中整體取出裝填容器并倒出其中失效的活性填料，然后用水沖洗裝填容器，再把裝填容器放入到反應(yīng)器外殼內(nèi)，裝填好新的活性填料。
[0028]所述強酸性組分為S02、SO3, NO2, N205、HCl、HF 和 / 或 ΗΝ03。
[0029]本發(fā)明為了去除廢氣中的強酸性組分，基于氣固相反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)理論、天然礦物熱活化結(jié)構(gòu)和物相演變規(guī)律的研究，在凈化裝置的結(jié)構(gòu)、活性填料的制備及應(yīng)用方式進行了精細設(shè)計，與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0030]1、反應(yīng)器外殼與活性材料裝填容器之間的承托層由耐酸腐蝕的塑料球或石英質(zhì)顆粒組成，粒徑為3?30_的均勻顆粒，既具有承托作用，又發(fā)揮了均勻布氣的作用；設(shè)置活性材料裝填容器便于失效后直接更換，或者重新裝填；在凈化裝置內(nèi)布置導(dǎo)氣管，可以消除活性填料與酸反應(yīng)后顆粒粘結(jié)造成的氣路堵塞，提高活性組分的反應(yīng)程度、延長凈化裝置內(nèi)活性填料的使用壽命；在凈化裝置底部設(shè)置排液管，可以排出水氣凝結(jié)后可能產(chǎn)生的高濃度溶解鹽溶液，消除可能產(chǎn)生的液體積聚導(dǎo)致的氣路阻塞。
[0031]2、選擇白云石含量大于70%的凹凸棒石粘土礦石，破碎、篩分獲得3-5mm的顆粒物，在回轉(zhuǎn)爐600-7000C煅燒，使其中的白云石分解并轉(zhuǎn)化為由納米氧化鎂、方解石、石灰、灰硅鈣石和斜硅鈣石構(gòu)成的復(fù)相材料作為活性填料，具有較高孔隙率、很高的化學(xué)反應(yīng)活性，且與酸性組分反應(yīng)速率大，具有較大的中和酸性氣體的容量，每公斤材料可以中和15當量以上的強酸性物質(zhì)；該復(fù)相材料由于處于白云石第一步分解階段，以及部分分解產(chǎn)生的氧化鈣與凹凸棒石中硅的化合作用，導(dǎo)致所用的材料具有較低的氧化鈣含量，具有較高的使用安全性。
[0032]3、所用材料具有良好的顆粒結(jié)構(gòu)，富白云石凹凸棒石粘土礦石破碎篩分獲得粒徑在3-5mm顆粒，活性填料顆粒堆積具有較高的空隙率，氣體阻力?。辉?00-700°C煅燒后，顆粒材料內(nèi)部具有微米、亞微米、納米空隙，反應(yīng)比表面積大，具有較強的吸濕性，反應(yīng)溶解鹽不易因水氣溶解而流淌。
四、【附圖說明】
[0033]圖1為立式凈化裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為平臥式凈化裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖中標號:1反應(yīng)器外殼；2活性材料裝填容器；3密封蓋板；4進氣管；4a布氣夾縫；5出氣管；6承托層；7活性填料；8排液管；9導(dǎo)氣管；10布氣顆粒。
五、【具體實施方式】
[0036]本發(fā)明的非限定性實施步驟如下
[0037]實施例1
[0038]本實施例的立式凈化裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示:
[0039]排放廢氣中強酸性組分的凈化裝置用管壁厚4mm、外徑300mm、高度800mm的有機玻璃管豎直放置作為反應(yīng)器外殼1，用厚度5mm的有機玻璃板制作直徑300mm的圓盤，并在圓盤中心開一直徑50mm的圓孔，用丙酮溶解有機玻璃粉末作為粘結(jié)劑把有機玻璃圓盤粘結(jié)到上述有機玻璃管底部，構(gòu)成反應(yīng)器外殼的封底，其中的圓孔即為開設(shè)在反應(yīng)器外殼I底部的進氣口。
[0040]截取外徑50mm、長度300mm的有機玻璃管，在其一端用鋸片切割出寬3mm、長(沿有機玻璃管徑向)40mm的狹縫20個作為布氣狹縫4a，把加工有布氣狹縫4a的一端插入上述50mm的進氣口內(nèi)，并突出圓盤內(nèi)表面50mm，用粘結(jié)劑固定牢固、密封，作為進氣管4。
[0041]在直徑290_、長度700cm的有機玻璃管底部粘結(jié)多孔板作為活性材料裝填容器2，底部多孔板上均勻布置有孔徑為1.5mm、總面積占據(jù)多孔板表面積15%的小孔，另布設(shè)有直徑20mm的插管圓孔用于安裝導(dǎo)氣管9，導(dǎo)氣管用外徑20mm的穿孔硬塑料管制作，導(dǎo)氣管一端為開口，另一端為封口，其上分布有直徑1.5mm的透氣孔，透氣孔總面積為導(dǎo)氣管總面積的15%。導(dǎo)氣管插入到插管圓孔中時，以開口端朝下。
[0042]凈化裝置上部的密封蓋板3用有機玻璃板制作，密封蓋板中心鉆設(shè)直徑50mm圓孔作為出氣口 5，插入外徑50mm、長度300mm的有機玻璃管作為出氣管5。
[0043]在反應(yīng)器外殼I的底部鉆1mm的圓孔作為排液口，插入外徑1mm有機玻璃管并用粘結(jié)劑固定作為排液管8。
[0044]首先向反應(yīng)器外殼I內(nèi)部裝填粒徑3-5mm的石英巖顆粒物50mm厚作為布氣顆粒10，與進氣管前端面基本平齊，形成承托層6，然后把活性材料裝填容器2放入反應(yīng)器外殼內(nèi)部，再把700°C煅燒的白云石凹凸棒石粘土礦石作為活性填料裝填進去，高度與導(dǎo)氣管上部端面平齊，最后把密封蓋板3通過法蘭連接到反應(yīng)器外殼1，中間用橡膠墊