中和吸附法处理含氟含氯有机废气的工程实例

摘要：介绍了一种高浓度含氟含氯废气处理与处置方法。采用SDG耦合活性炭的中和吸附工艺,对危废仓库产生的含氟含氯废气进行处理;处理后,废气排放的特征因子:HCl为0.24 mg/m³,总氟化物3.08 mg/m³,非甲烷总烃20.2 mg/m³,完全符合国家排放标准。该工艺操作简便,且系统运行稳定有效,可为类似项目设计与管理提供借鉴意义。

含氟含氯的挥发性有机气体（VOCs）常见于消耗臭氧层物质（ODS）替代品生产的氟化工行业[1-4]。ODS 生产过程会产生有机残液、酸性化工污泥，废催化剂等物质，在其委外处理时需要暂存危废仓库，但存储过程中会不可避免的产生含有较高浓度含氟、氯元素的有机废气；将造成不同程度的环境污染，对人员健康造成一定程度的危害，尤其在夏天高温天气[5]。传统处理VOCs 的方法有：生物法、低温等离子法、光催化氧化法、活性炭吸附法等方法；但氟化工行业在其生产过程中产生的废气成分复杂、处理难度大、酸性较强，故传统方法对含氟、含氯有机废气的处理效果难以达到国家标准[6]。

浙江蓝天环保高科技股份有限公司主要生产HCFC-123、HFC-125、HFC-236fa 等ODS 替代品，每年产生的酸性化工污泥、废卤化有机残液等各类危废约为500 t。根据行业生产的特点，结合公司的实际需求，采用SDG（干式酸性气体吸收填料）中和吸附耦合活性炭吸附的方法对危废仓库产生的废气进行处理；即含氟、氯的VOCs 经过SDG（干式酸性气体吸收填料）的中和吸附，使含F、Cl 酸性气体得到转化与固定化； 剩余VOCs气体再经过活性炭的吸附而得到有效去除，达标后经高空排放。

1 反应机理及材料性能

1.1 SDG 中和吸附反应机理与材料规格

SDG 填料是一种新型处理酸性气体的吸附剂，其成本比分子筛、活性碳等吸附剂的成本低，相同工况条件下对酸性气体吸附容量大，处理效果好； 是一种具有较高比表面积的固体颗粒物质，当含有酸性物质的气体扩散运动到SDG 表面吸附力场时，便被其捕捉在其表面上，然后与其中活性成分发生化学反应，生产一种中性盐而固定在SDG 吸附填料结构中；除了一般的物理吸附外，还存在化学中和，粒子吸附，催化作用等；由于这些理化作用以及由表及里的化学反应，大大增加了其吸附容量，增强了其使用寿命。

本项目采用的是固定床SDG 干式酸气吸收装置，其填料具体性能如表1 所示。

1.2 活性炭吸附机理与材料规格

活性炭是以木屑、果壳、褐煤等含碳物质为原料，经碳化和活化制成。其孔隙发达，比表面积大，总表面积高达每克500～1000㎡。使用其对需要操作的气体进行净化处理时，会使得其中某些组分通过物理吸附、化学吸附、交联吸附等方式得到去除。本项目所使用的活性炭性能参数如表2 所示。

2 废气处理工艺流程

本项目含F、Cl 的VOCs 废气的处理工艺流程图见图1。

该项目的处理与运行模式为： 含F、Cl 的VOCs 经废气收集装置收集后， 经过轴流风机引至输送管道，依次经过SDG 中和吸附装置，活性炭吸附箱，再经离心风机后高空达标排放。离心风机前，整个过程处于负压状态，可有效防止收集的废气泄露到环境中。

3 主要处理构筑物与设备

3.1 废气收集装置与管路

废气收集装置（400 mm×10000 mm， PP 材质， 下方均匀开孔50 个） 位于危废仓库中；（11.5 m×5.5 m×3.5 m 钢砼），距楼顶约1.2 m（抱箍悬挂式安装）。废气收集装置经轴流风机引风至废气输送管路（300 mm×1000 mm， 约125 m）中，每段管路以对接（PP 材质）相连并焊接，同时采用钢支撑固定。废气收集装置见图2。

3.2 风机系统

风机引风系统主要由2 台风机构成，轴流风机其规格为：3000 m3/h、全压93 Pa、N=120 W、玻璃钢材质；离心风机其规格为：3000 m3/h、全压2500 Pa、N=7.5 kW、玻璃钢材质。

配套设备：电控系统2 套，防爆、防水；钢支撑基座2 套。

3.3 SDG 中和吸附反应箱与活性炭吸附箱

SDG 中和吸附装置用来吸附废气中各种酸性气体以及部分有机物， 其处理量为3000 m3/h，尺寸大小为：1.56 m×0.71 m×1.8 m， 主体材质为PP 塑料。采用抽屉式结构，便于填料快速更换，可有效解决一般废气处理设施填料更换困难的问题。其中SDG 废气进口处设置初效过滤器（和SDG 装置一体化装配）， 用于去除废气中的悬浮颗粒以及水汽； 过滤网为石棉和不锈钢结构，内分粗滤网、精滤网各一层，其流速小于2 m/s。

经过SDG 中和吸附的废气再进入活性炭固定床吸附装置， 主要用于去除酸性物质后的VOCs 的吸收，其设计流量大小为3000 m3/h，尺寸大小为：1.56 m×0.71 m×1.8 m， 主体材料PP 塑料，内含过滤网，过滤速度约0.5 m/s，SDG 中和吸附装置与活性炭吸附箱见图3。

配套设施：钢支撑基座2 套。

4 工艺参数的相关计算

4.1 设备选型相关计算

危废仓库结构为11.5 m×5.5 m×3.5 m 的钢砼结构，总容积约220 m3，仓库一般状态下大部分时间都处于封闭状态，所以仓库内暂存废物按封闭空间换气数计算；考虑到仓库长期处于封闭状态且人员不在仓库空间工作，按每小时至少10次的换气标准[7]。

每小时更换的体积为：Vh=220×10=2200 m3/h，考虑到：风机风量=净化风量×1.2，所以风机风量V=2200×1.2=2640 m3/h， 本工程选取风机风量为3000 m3/h。

所以管网与设备总压降为2040.6 Pa，由于有15%的安全系数，故总风压应为2135.69 Pa，选取风机风压约2600 Pa 是合适的。

4.2 SDG 填料与活性炭更换周期

SDG 填料与活性炭更换周期按照车间实际检测标准进行更换，委托公司质量部进行定期检测，以及按照设计更换标准进行综合管理。

4.3 处理效果评价

废气处理的进口与出口均有相应的检测口，用以检测相应的污染因子。

相关污染因子的检测方法，按照表4 相应标准进行检测。

根据表4 检测方法，在环境温度38 ℃，进口废气流速在13.8 m/s， 出口废气15.0 m/s 标态干废气流量=（2.91~3.22）×10 m3/h 获得进出口废气检测浓度以及净化效率如表5 所示。

5 结论

SDG 耦合活性炭中和吸附法处理含氟含氯有机废气，可以明显地降低废气中氯化氢、总氟化物、非甲烷总烃等的含量。整个处理工艺操作简便，治理成本较低，无废水排放；在达标排放的前提下，减少了填料更换频率，降低了工作量，也为企业有效减少了环保项目投资费用。