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1、锌合金工业白烟治理的实验研究2006年第32卷第6期June2006工业安全与环保IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection锌合金工业白烟治理的实验研究*何益波李立清王晓刚刘宗耀(湖南大学环境科学与工程学院长沙410083)摘要填料塔洗涤吸收净化工艺在化工领域和低浓度工业废气净化方面均能银好地发挥作用以水为吸收剂,应用填料塔埘锌合金白烟进行吸收操作,试验结果显示:锌白烟的主要成分是氯化铵烟尘,其粒径在Im以下,极不易溶于水.导致该工艺对氯化铵烟尘的处理效率仅在70%左右.烟气中氧化氨和氮气的浓度较低,经过处理已经达到排放标准.尽管氯化铵烟尘的处理效率低
2、于预期,但实验研究对锌合金白烟的治理仍有重要的指导意义.关键词锌合金自烟氯化锻填料塔TheExperimentalStudyonWhiteSmokeTreatmentinZincAlloyIndustrialHEYi.heLILi.qingWANGXiaogangLIUZnngyao(College吧,Environmenta1.ScienceandEngineering.lhmanUniversityChangsha410083)AbstractThepackedtowerprocessisnotonlyusedinchemicalindustry,butalsuinthepurificat
3、ionoflowconcentrationofindustrialwastegases.RegardwateraSaI?rInk,usingthepackedtowertoabsorbthewhitesmokeofzincalloyandtheresultsshowthatthemainpartofwhitesmokeischlorideammoninmfumewithfimtpathunderl”manddifficuhtodislveinwaterands0thetreatmentefficiencyofch1.tineammoniumfumeisonlyabout70%.Theconce
4、ntrationofchlorinehydrogenandammoniainfluegasisrelativelylowandPanmeetthedischarge.standardafterbeentreated,Thoughthetreatmentefficiencyislawerthantheexpectedone,itissignifiemttotbestudyonthetreatmenttbrzincalloywhitesmoke.Keywordszincalloywhitesmokechlorideammoniumthepackedtower株洲冶炼厂锌合金生产工艺中,为了除去高温
5、状态下合金表面生成的氧化物,加入氯化铵造渣,氯化铵经高温离解为氯化氢和氨气.遇冷重新化合生成颗粒极小的氯化铵而呈白色浓烟,现行气动乳化装置处理效率低,且被氯化铵严重腐蚀,外排烟气超标,极大地污染环境,急需治理.而有关氯化铵烟尘的治理.国内外均少有文献报道.文献1指出,湿式洗涤塔可处理废气中粒状物.同时亦可去除废气中所含的气态污染物,而填料洗涤塔具有结构简单,压降低,易用耐腐蚀材料制造,填料可以提供巨大的气液传质面积且填料表面具有良好的湍流状况,使吸收过程易于进行_2”J等优点,本研究针对氯化铵混合烟气的特点以及现实条件的制约,采用填料塔来洗涤混合烟气中的氯化铵,氯化氢和氨气,并探讨工艺处理效果
6、,为其在工业上应用奠定基础.1材料与方法1.1实验材料实验用氯化铵为外购的化学纯试剂,其他主要分析试剂包括次氯酸钠,水杨酸,硫代硫酸钠,碘化钾,酒石酸钾钠,亚硝基铁氰化钠,硝酸银等分析纯试剂,氯化铵,氯化钠,无水碳酸钠,碘酸钾等优级纯试剂.1.2试验工艺试验装置见图i.装置主体填料塔的主要性能参数见表1,塑料阶梯环填料的主要参数见表2.填料塔是吸收的主*基金项只:国家自然基金资助(20376019.20576028)体设备,采用聚丙烯板材制作.气体水泵气体流动方向-吸收剂流动方向圈1实验宣填料暇收塔装置流程衰1填料塔的性能参数项目指标气速/(m-s)压降/(kPa?m)液气比/(L-m)填料层
7、高度液体喷淋密度/(m?m)塔径与填料尺寸之比在实验室自塔底进入由塔顶排出,吸收液自塔顶进入【扫塔底排出.住填料塔内,气体由填料问的空隙流过,液体在填料表面形成液膜-3I:沿填料问的空隙下流,气,液两相间的传质过程在湿润的填料表面E进行,废气与吸收液充分接触,混合气体中的氯化铵颗粒,氨气和氯化氢被充分吸收,从而去除氯化铵,氨,氯化氢等污染物,最终处理后的废气直接排空.吸收液经循环水泵循环利用.试验期间,吸收液用量为6m/h.通过补充吸收液使其pH值维持在7.0左右.烟气流量在350m/h左右,烟气流速在2.84.0m/s之间.填料层高度为0.785nl.1.3分析项目,测定方法及主要仪器J本研
8、究的分析项目有:氯化铵烟尘,氨气,氯化氢.采用仪器及测定方法如下:氯化铵烟尘用等速采样重量法来测定,采样仪器为武汉天虹智能仪器厂生产的TH880一VI型油烟烟坐采样仪,滤筒为直径25mm的玻璃纤维滤简,采样后用梅特勒一托利多仪器有限公司的AE一200电子分析天平进行分析.氨用次氯酸钠一水杨酸分光光度法来分析,测定波长为698nm,比色皿厚度为1tm.测定仪器为上海第三分析仪器厂生产的721型分光光度汁.氯化氧用硝酸银容量法来分析.氯化氧和氨气的采样系统自制,包括抽气泵,真空压力表,转子流量计,j通控制阀,吸收瓶等.2结果与讨论2.1氯化铵烟尘氯化铵炯尘的监测试验共分为2次,每次洲定6组数据.根
9、据式计算氯化铵的处理效率.“ll一”l2r/式中,m,为人f_=J处烟尘的质量浓度,-,g/m;m:为出口处烟尘的质量浓度,mg/m.从图2可以看出,氯化铵烟尘的处理效率仅在70%左右,最高只达80%多.经过填料塔洗涤吸收处理后,装置排气中氯化铵烟尘质量浓度均略高于150mg/m,超过大气污染综合排放标,且在排气口有明显的白烟,处理效果低于预期.分析结果显示:氯化铵原本足一种极易溶于水的物质,常温常压F在水中的溶解度达到28.2%,但经过高温离解,遇冷重新化合生成的氯化铵颗粒物理化学性质已经发生了变化,其粒径在1btm以下(6.210.em),呈白色烟雾,易下沉.也不再易溶于水l5J.湿式洗涤
10、塔容易造成洗涤后的烟气相对湿度偏高,装置出口处温度约为2O一30,相对湿度约为85%一90%,因此使排气口产生白烟问题.粉尘颗粒能否与液体相互附着或附着难易的性质称为粉尘的润湿性,一般情况下,悬浮于气体中的5fm以下特别是1ftn?以下的粉尘,很难被水润湿.氯化铵烟尘粒径在l1.tm以下且其周围可能被一层空气膜包围,将其隔绝开来,进一步增加了被水润湿的难度.使得氯化铵溶解度大大降低,导致填料塔洗涤效率不高.填料塔洗涤吸收氯化铵烟尘的原理类似于水膜除器的原理,小颗粒的烟尘凼润湿凝聚效应而被填料表面成挂膜状流下的吸收刺形成的水膜粘附,从而得以净化.但氯化铵烟尘表面与水之开1只存在分子间力,不足以克
11、服水分子之间的内聚力.且很难被水润湿,因而其难以被水膜有效粘附,一部分氯化铵粒子逃选出液面,使处理效率降低.系统采用的是循环供水,当处理到一定时间.吸收剂中氯化铵含量达到一定浓度,吸收液的pH值下降,导致系统时氰化铵的处理能力降低.从图2可以看出,随着试验的进行,吸收效率呈现下降的趋势.圈2氯化锼烟尘处理效翠2.2氯化氢和氨氯化氢和氰同样做丁2次试验,分别取得l2组数据,结果显示,氯化氢和氨气在烟气组分中质量浓度非常低,在40mr-/m以下,经过处理以后排气中氰化氢和氟的质量浓度均在10mg/m以下.达到了国家相关环保要求.各处理效率见图3和图4.理论上,氯化氢和氨气心是1:l的比例,但实际情
12、况是混合烟气中氯化氧的浓度略高于氨的浓度.氯化氢和氨气均极易溶于水,一般用水吸收氯化氢或氨气的效率可以达到90%以上,而用填料塔吸收按理应该有更高的效率,从图3和图4看出,氯化氢和氨气的吸收效率均在70%一80%之间,_口丁能是多组分存在的原因,各成分之间互将鞍置iI,静鞍置iI圈3氯化氨气体的吸收效率图4氯的吸收效率D/0,静辍尉?3?相影响,导致吸收难度加大.氯化氧和氨气的存在也是导致排气口白烟现象的原因之一.氯化氧和氯气的吸收,其传质阻力集中在气膜,可以通过实验条件下气相总传质系数,v:和悭个装置在现行参数下的理论气相总传质系数N的比较,来推断实验进行的效果.参考有关文献2,3,9.汁算
13、结果见表3.表3爪,实验装置的效能基本发挥.效率虽然还可以上升,不过卒间已经不大,主要原因是填料层高度过小,达不到3倍塔径的要求,且填料层已经不能再增高.衰3气相总传质系数比较注:1处理效率75%的情况;2理论情况_卜3结论长期以来,对烟尘的处理均采用各式除尘器,而氯化铵烟尘具有其他烟尘不同的特性,它由来品体状态下的极易溶于水变为不易溶解于水,悬浮于空气中易下沉,吸湿性强,具有极强的腐蚀性,这些特性决定丁氯化铵烟尘不能用常规的除尘器进行处理ll.填料塔洗涤吸收烟气中的烟尘还处于探索阶段,试验仅取得笫一阶段的数据,下一阶段我们要从氯化铵烟尘的物化性质人手,改变吸收液的成分,或是山现阶段的物理吸收
14、改为化学吸收,以期状得好的效果,由此我们在没有获得最佳吸收剂之前没有测试各种工艺参数对吸收效率的影响.本次研究表明;用填料塔洗涤吸收氯化铵混合烟气的在工艺上是可行的,并取得了70%左右的效率,但氯化铵烟尘的排放没有壳会达标.可考虑作为一级处理,串联一个除尘装胃做:二级处理.氯化铵高温离解后.遇冷叉会重新化合生成氯化铵颗粒,此时颗粒粒径在lm以下(6.2l0.t-n1),氯化铵的物化性质发生了改变,已易溶于水.吸收剂对于填料塔的生产能力具有决定作用.用水作为吸收剂处理氯化铵烟尘的效率不能令人满意,为了提高效牢,可以考虑在水中加入一定比例的碱性溶液或表而活性剂.-等.锌合余白烟的主要成分是氯化铵烟
15、尘,氯化铵混合烟气中氯化氢和氨的浓度很低,经过处理排放质晕浓度小于l0mg/m,达到环保要求.根据理论及分析结果,在改进塔的性能参数下,如加大填料层高度.采用比表面积更大的填料,优化系统操作条件,能够进一步提高对其的吸收效率.对于锌白烟的治理,.本实验研究具有重要的参考价值参考文献l白曛绫.陈建忐.操作绩效效自我评估管理制度手册之胺碱性氯体洗涤塔(第二版).台湾:2003,Il42王志魁.化.r=原理(第二版).北京:化学工业出版社.1998.1722l33姚玉英.化工原理(下册).天津:天津大学出版社,1999.125一l8I4锊国锋,赵汝溥.化原理(第二版).北京:化学业出版社,2003.
16、3l33275天津化工研究院,等.无机盐工业r册(第二版)(上册).北京:化学工业出版扯,1996.5265276吴分茁,胡小吐,梁晓j:.聚烯填料塔应用于PCB废气净化的工程实践.环境T:程,2003.2l(5):32347国家环境保护总肺.空气和废气蝙测分析法(第四版)一E京:中圈环境科学出版社,2003.161164,353386,4774798郝吉明,马广大.大气污染控制l程.北京:商等教育出版礼,2002.57058l9R&rtHPerry.DonWGreen.PerrysChemicalEngineerslqandbook.MrGrawHil1.71hed.1997lO李树
17、宽,常宗臣,f_向东.用袋式除,器治理氯化镀和石灰粉纯碱工业.2001(5):2325ii严兴忠.上业防尘手册.北京:劳动人事出版社,I987.24024II2秦风华,傅贵.表砥活性剂水溶液降生机理的研究.煤,1997,6(3):3I34作者简介何益渡,198l生.男,湖南大学环境科学与工程学院硕士研究生,主要研究方向是环境污染治理厦虚弃物资源化(收稿日期:21)0501一lO)破窗理论与有人做过这样的试验,把一辆汽车停在街区,一个星期都无人问津试验人用锤子把这辆丰的玻璃敲了个大洞,结果仅仅过几个小时,车就不见了.以这项试验为基础,政治学家威尔逊等提出了”破窗理论”.他们认为:如果有人打坏建筑
18、物窗户上的玻璃,而这扇窗户又得不到及时的维修,就会给人造成一种可以为所欲为的感觉,而去打烂更多的玻璃.管理学界认为,”破窗理论”对于安全管理有着重要的借鉴意义.企业对待安全上的一些”小奸小恶”,小题大做去处理是非常必要的.美国有家公司,以从不轻率除名员工而着称,但有一次却为了件”小事”而开除了一位优秀的技师.某天,资深车工杰瑞为了赶在中午休息前完成2/3的零件加工任务,在切割台上工作了一会儿后,把切割刀前的防护板卸下放在一旁.少了阻碍,加工零件更加方便快捷.果然效率大增.这样过了l小时左右,杰瑞的举动被来车间巡视的主管逮个正着,他大发雷建,除了要杰瑞立即将防护挡板复原之外.还站在那里大声地训斥
19、了半天,并声称要作废杰瑞一整天的工作0C审):安全生产量.杰瑞以为这样处理事情就算结束了,没想到,第二天一上班,他就被叫去见老板.在那间受过多次奖励和表彰的总裁室里,杰瑞听到自己被辞退的处罚决定总裁说:”身为老员工,你应该比任何人部明白安全对于公司意味着什么,你令天少完成几个零件.少实现了些利润,公司可以换个人或换个时间把它补加来,可你一旦发生事故失去健康乃至生命,那是金司永远部补偿不起来的.”离开公司那天,杰瑞流泪了,工作了几年时间,有过风光的时候,也有不尽人意的地方,但公司从没有人说他不行,可这一次就完全不同了,杰瑞知道,他这次触犯了公司最”灵魂”的东西安全生产.杰瑞是个优秀员工,曾为企业创造出大量的利润,但公司并没有因此对他忽视安全生产的行为”下不为倒”.而是坚决地将他开除.这个故事告诉我们.对于影响安全.会给他人或自己以后的行为带来不良暗示的”小过错”,”小题大做”地去处理,以防止”千里之堤,渍于蚁走”,正是厦时修好”第一块被打碎玻璃”的明智举措.(刘功)
