一种排放废气中强酸性组分的净化装置及净化方法
【专利说明】
一、技术领域
[0001]本发明属于环保技术领域，具体涉及到废气中强酸性气态污染物的净化技术。
二、【背景技术】
[0002]—些使用挥发性酸的各类实验室、工业生产车间常常排出强酸性废气，主要是HC1、HF、圆03以及化合物分解产生的酸酐气体分子SO 2、SO3, NO2, N2O5等。废气中的强酸性物质不仅对人体健康产生很大的危害，而且强酸性物质具有很强的腐蚀性，损害各类电器设备，腐蚀各类金属制品，导致门窗严重锈蚀，影响环境清洁卫生。
[0003]目前针对企业排出的各类强酸性污染物质的净化技术主要采用洗涤塔，通过喷淋氢氧化钠溶液中和强酸性气体达标排放。洗涤塔的优点是处理气量大、效率高，缺点是消耗大量的碱，设备占地面积达，尤其是对于排放强酸性废气量较小的实验室，安装洗涤塔无论是投入成本还是占地方面都存在较大的问题。
三、
【发明内容】
[0004]本发明旨在提供一种排放废气中强酸性污染物净化方法，所要解决的技术问题是设计合适的反应器结构，使用高空隙率、高活性填料通过气固相快速化学中和反应的方式去除气体中的强酸性组分。
[0005]本发明解决技术问题采用如下技术方案:
[0006]本发明排放废气中强酸性组分的净化装置，其特点在于:所述净化装置为平卧式或立式；
[0007]当所述净化装置为平卧式时:
[0008]所述净化装置包括反应器外壳、装入在反应器外壳内的活性材料装填容器，和位于所述反应器外壳侧面、且设置在所述反应器外壳和所述活性材料装填容器之间的承托层；所述反应器外壳顶部通过密封盖板密封；反应器外壳和密封盖板之间法兰连接
[0009]在所述反应器外壳位于承托层的一侧开设有进气口，在所述进气口内插入有进气管，所述进气管穿过承托层且前端与活性材料装填容器的侧面平齐，在所述进气管位于承托层内的管壁上开设有布气夹缝；在所述反应器外壳的另一侧开设有出气口，在所述出气口内插入有出气管；在所述反应器外壳的底部开设有排液口，在所述排液口内插入有排液管；
[0010]所述活性材料装填容器与进气管、出气管相邻的两侧面皆为多孔板，且在与进气管相邻一侧的多孔板上均匀布设有插管圆孔，在所述插管圆孔内插入有呈水平的导气管，所述导气管靠近进气口的一端为开口，靠近出气口的一端为封口 ；在所述导气管的管壁上均匀布设有透气孔；
[0011]在所述承托层内装填有布气颗粒；在所述活性材料装填容器内装填有活性填料；
[0012]当所述净化装置为立式时:
[0013]所述净化装置包括反应器外壳、装入在反应器外壳内的活性材料装填容器，和位于所述反应器外壳底部、且设置在所述反应器外壳和所述活性材料装填容器之间的承托层；所述活性材料装填容器的顶部开口，所述反应器外壳顶部通过密封盖板密封；反应器外壳和密封盖板之间法兰连接。
[0014]在所述反应器外壳底部开设有进气口，在所述进气口内插入有进气管，所述进气管穿过承托层且前端与活性材料装填容器的底面平齐，在所述进气管位于承托层内的管壁上开设有布气夹缝；在所述密封盖板上开设有出气口，在所述出气口内插入有出气管；在所述反应器外壳的底部开设有排液口，在所述排液口内插入有排液管；
[0015]所述活性材料装填容器的底面为多孔板，且均匀布设有插管圆孔，在所述插管圆孔内插入有呈竖直的导气管，所述导气管靠近进气口的一端为开口，靠近出气口的一端为封口 ；在所述导气管的管壁上均匀布设有透气孔；
[0016]在所述承托层内装填有布气颗粒；在所述活性材料装填容器内装填有活性填料。
[0017]上述净化装置，其特点也在于:
[0018]所述布气颗粒为粒径在3?30_的耐酸塑料球或石英质颗粒。
[0019]所述活性填料按如下方法制备:
[0020]a、选择白云石含量大于70%的凹凸棒石粘土矿石为原料；
[0021]b、将原料破碎、筛分，获得粒径在3_5mm的矿石颗粒物；
[0022]c、将所述矿石颗粒物在600-700 V煅烧，使其中的白云石分解为由纳米氧化镁、方解石、石灰、灰硅钙石和斜硅钙石构成的复相材料，即获得活性填料。
[0023]在所述多孔板上均匀布置有孔径l_2mm的小孔，小孔总面积占据多孔板表面积的10% -20% ;所述插管圆孔的直径为20?50mm，插管圆孔的总面积占多孔板表面积的10% -20% ;在所述导气管上布设的透气孔的直径为I?2mm，透气孔总面积为导气管总面积的10%?20%。
[0024]利用上述净化装置的排放废气中强酸性组分的净化方法是:
[0025]将含强酸性组分的排放废气从进气管通入净化装置中，排放废气经布气夹缝进入承托层，并在经承托层布气后进入导气管中，然后通过导气管上布设的透气孔进入活性材料装填容器内与活性填料接触，强酸性组分与活性填料反应形成盐类，净化后的排放废气经排气管排出；
[0026]由于排放废气中水气的凝结及溶解盐类所形成的少量液体从排液管排出，防止液体流入进气管路腐蚀装置或者液体滞留在承托层影响布气；
[0027]当净化装置内活性填料与强酸性组分完全反应而失效后，打开密封盖板，更换新的活性填料，即可恢复净化功能。具体的，可从反应器外壳中整体取出装填容器，然后更换一个新的装有新的活性填料的容器，重新固定好密封盖板，；或者从反应器外壳中整体取出装填容器并倒出其中失效的活性填料，然后用水冲洗装填容器，再把装填容器放入到反应器外壳内，装填好新的活性填料。
[0028]所述强酸性组分为S02、SO3, NO2, N205、HCl、HF 和 / 或 ΗΝ03。
[0029]本发明为了去除废气中的强酸性组分，基于气固相反应的热力学和动力学理论、天然矿物热活化结构和物相演变规律的研究，在净化装置的结构、活性填料的制备及应用方式进行了精细设计，与已有技术相比，本发明的有益效果体现在:
[0030]1、反应器外壳与活性材料装填容器之间的承托层由耐酸腐蚀的塑料球或石英质颗粒组成，粒径为3?30_的均匀颗粒，既具有承托作用，又发挥了均匀布气的作用；设置活性材料装填容器便于失效后直接更换，或者重新装填；在净化装置内布置导气管，可以消除活性填料与酸反应后颗粒粘结造成的气路堵塞，提高活性组分的反应程度、延长净化装置内活性填料的使用寿命；在净化装置底部设置排液管，可以排出水气凝结后可能产生的高浓度溶解盐溶液，消除可能产生的液体积聚导致的气路阻塞。
[0031]2、选择白云石含量大于70%的凹凸棒石粘土矿石，破碎、筛分获得3-5mm的颗粒物，在回转炉600-7000C煅烧，使其中的白云石分解并转化为由纳米氧化镁、方解石、石灰、灰硅钙石和斜硅钙石构成的复相材料作为活性填料，具有较高孔隙率、很高的化学反应活性，且与酸性组分反应速率大，具有较大的中和酸性气体的容量，每公斤材料可以中和15当量以上的强酸性物质；该复相材料由于处于白云石第一步分解阶段，以及部分分解产生的氧化钙与凹凸棒石中硅的化合作用，导致所用的材料具有较低的氧化钙含量，具有较高的使用安全性。
[0032]3、所用材料具有良好的颗粒结构，富白云石凹凸棒石粘土矿石破碎筛分获得粒径在3-5mm颗粒，活性填料颗粒堆积具有较高的空隙率，气体阻力小；在600-700°C煅烧后，颗粒材料内部具有微米、亚微米、纳米空隙，反应比表面积大，具有较强的吸湿性，反应溶解盐不易因水气溶解而流淌。
四、【附图说明】
[0033]图1为立式净化装置结构示意图；
[0034]图2为平卧式净化装置结构示意图；
[0035]图中标号:1反应器外壳；2活性材料装填容器；3密封盖板；4进气管；4a布气夹缝；5出气管；6承托层；7活性填料；8排液管；9导气管；10布气颗粒。
五、【具体实施方式】
[0036]本发明的非限定性实施步骤如下
[0037]实施例1
[0038]本实施例的立式净化装置结构示意图如图1所示:
[0039]排放废气中强酸性组分的净化装置用管壁厚4mm、外径300mm、高度800mm的有机玻璃管竖直放置作为反应器外壳1，用厚度5mm的有机玻璃板制作直径300mm的圆盘，并在圆盘中心开一直径50mm的圆孔，用丙酮溶解有机玻璃粉末作为粘结剂把有机玻璃圆盘粘结到上述有机玻璃管底部，构成反应器外壳的封底，其中的圆孔即为开设在反应器外壳I底部的进气口。
[0040]截取外径50mm、长度300mm的有机玻璃管，在其一端用锯片切割出宽3mm、长(沿有机玻璃管径向)40mm的狭缝20个作为布气狭缝4a，把加工有布气狭缝4a的一端插入上述50mm的进气口内，并突出圆盘内表面50mm，用粘结剂固定牢固、密封，作为进气管4。
[0041]在直径290_、长度700cm的有机玻璃管底部粘结多孔板作为活性材料装填容器2，底部多孔板上均匀布置有孔径为1.5mm、总面积占据多孔板表面积15%的小孔，另布设有直径20mm的插管圆孔用于安装导气管9，导气管用外径20mm的穿孔硬塑料管制作，导气管一端为开口，另一端为封口，其上分布有直径1.5mm的透气孔，透气孔总面积为导气管总面积的15%。导气管插入到插管圆孔中时，以开口端朝下。
[0042]净化装置上部的密封盖板3用有机玻璃板制作，密封盖板中心钻设直径50mm圆孔作为出气口 5，插入外径50mm、长度300mm的有机玻璃管作为出气管5。
[0043]在反应器外壳I的底部钻1mm的圆孔作为排液口，插入外径1mm有机玻璃管并用粘结剂固定作为排液管8。
[0044]首先向反应器外壳I内部装填粒径3-5mm的石英岩颗粒物50mm厚作为布气颗粒10，与进气管前端面基本平齐，形成承托层6，然后把活性材料装填容器2放入反应器外壳内部，再把700°C煅烧的白云石凹凸棒石粘土矿石作为活性填料装填进去，高度与导气管上部端面平齐，最后把密封盖板3通过法兰连接到反应器外壳1，中间用橡胶垫