CN102000502A - 用活性碳纤维吸附—催化功能处理含氯废气的新工艺 - Google Patents

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王新文
李志强
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Abstract

一种用活性碳纤维吸附—催化功能处理含氯废气的新工艺，它的工艺流程：首先将活性碳纤维装入吸收塔，使含氯废气先进入增湿塔，再泵入吸收塔，进行吸附—催化转化过程，经处理后的含氯废气经铺沫器铺沫后达标排放；当吸附容量饱和时，其中ACF吸附的氯气，在工况条件下已被催化转化为氯化氢溶液并被解析。本发明所用的ACF是一种近十几年来发明的新型活性炭，目前正在各个领域大力推广使用，其比活性炭吸附容量大10倍；吸附催化解析速度大10~100倍，并且解析蒸汽温度大大降低，只需要1000C蒸汽再生，这与活性炭相比，条件大大降低，非常利于在生产中有效使用，不仅降低了现场生产成本，而且易于再生重复使用。

Description

用活性碳纤维吸附—催化功能处理含氯废气的新工艺
技术领域
本发明涉及一种含氯废气的处理工艺，尤其指一种在氯化冶金、氯碱工业生产中用活性碳纤维（即ACF）材料的吸附—催化转化功能处理含氯废气的新工艺。
背景技术
在氯化冶金、氯碱工业生产过程中，会产生含氯废气。含氯废气是一种严重污染物，近年来由于含氯废气泄露所造成的经济人员损失在世界各地时有发生。在第一次世界大战中，含氯气体被当做毒气在战争中使用，所以说含氯废气污染源的治理是一项很有难度的世界课题。
常见的的含氯废气治理方法有：水吸收法、碱液吸收法、溶剂吸收法、固体吸收解析法、氯化亚铁吸收法、联合处理法，活性炭吸附—催化转化法等，各种处理方法的具体优缺点见表1。用活性碳吸附—催化转化法处理含氯废气是一种新方法，该工艺的特点是活性炭既是吸附剂，又是催化剂，回收所得的稀盐酸还会返回生产使用。但是，活性炭在使用一段时间以后，必须在800~1000oC条件下活化再生，以恢复活性碳的吸附催化活性，因而提高了现场使用成本。
发明内容
本发明提供一种用活性碳纤维材料的吸附—催化转化功能处理含氯废气制取稀盐酸的新工艺，从而实现氯元素的循环使用。
所采用的技术方案为：一种用活性碳纤维吸附—催化功能处理含氯废气的新工艺，它的工艺流程如下：首先将活性碳纤维装入吸收塔，填装厚度为600～800mm，使2.0~10.0 g/Nm3含氯废气以40～100 L/min的流速进入增湿塔后，温度达到45～55oC 、湿度为60～65 g/m3时再泵入吸收塔，进行吸附—催化转化过程，经处理后的含氯废气经铺沫器铺沫后达标排放，排出的达标含氯废气每半小时取样分析检测一次，当处理后所排放的含氯废气浓度达到0.05~0.3 g/Nm3，就视为吸附容量饱和；其中活性碳纤维吸附的氯气，在工况条件下已被催化转化为氯化氢溶液，它吸附在活性碳纤维的微孔中，当活性碳纤维工作容量趋于饱和时，被吸附的稀盐酸需解析出来，该解析方法是：将饱和的活性碳纤维先用95oC热蒸汽再生30分钟，然后用50oC热水洗涤三次，每次洗涤使用热水2~3升，洗涤所得水溶液分析盐酸浓度。
表1  部分国家含氯废气处理方法汇编
本发明的试验分析如下：
1、          试验药品：A—20型活性碳纤维，氯气；
首先将氯气配置成与生产现场含氯废气理化指标基本一致的含氯废气，具体结果见表2：
表2：    含氯废气配气浓度
2、试验原理：将活性碳纤维装入吸收塔后，所配置的含氯废气进入增湿塔、再泵入吸收塔，进行吸附，催化转化过程，经处理后的含氯废气经铺沫器铺沫后达标排放。其吸附—催化转化反应式为：
Figure 262777DEST_PATH_IMAGE003
3、试验结果：废气流量对于吸收效率影响。废气流量对于吸收效率、吸收时间的影响，具体结果见附图1。图中：1曲线的流量为40L/min，2曲线的流量为60L/min，3曲线的流量为80L/min，4曲线的流量为100L/min。
从图1可以看出：含氯废气通过吸收塔的流量在40L/min时，对于废气的净化效率达到90%以上，对于废气的吸附工作时间为4～5小时左右，之后，ACF吸附—催化转化处理后排放的含氯废气的浓度经分析达到0.05~0.3 g/Nm3时，就视为ACF吸附工作容量饱和。
4、稀盐酸解析方法：
     ACF吸附的氯气，在一定温度和湿度条件下，已被催化转化成氯化氢溶液，它被吸附在ACF的微孔中，当ACF工作容量趋于饱和之后，被吸附的稀盐酸需解析出来。其解析方法是：A法，先用950C热蒸汽再生30分钟，然后用500C热水2~3升洗涤三次，洗涤所得水溶液分析盐酸浓度；B法，操作过程与前面刚好相反，即先用500C热水洗涤三次，然后用实验室950C热蒸汽再生30分钟，洗涤所得水溶液分析盐酸浓度。
从表3可以看出，虽然两种解析方法解析率均大于98%。但是A法优越，热水洗涤液可以得到75.5g/L左右的稀盐酸，可以直接在生产中回用。而B法仅得到工业上无使用价值的低浓度稀盐酸，浓度在7.5~12.61g/L。
表3     稀盐酸解析实验结果
从上述试验结果可以看出，ACF的解析过程条件简单易行，解析要求条件较低，易于在工业中实践。     
5、确定最佳试验条件：
通过上述试验，确定优化试验条件为：废气流量40L/min；进气浓度2.0—10g/Nm3；进气温度50oC；湿度60 g/m3；吸附时间4～5小时左右；解析方法：A法的试验结果效果较好，产出的的稀盐酸浓度高，可以直接用于现场生产。
6、最佳条件下ACF吸附—催化转化材料反复循环试验结果：
在确定最佳试验条件后，又对ACF吸附材料的使用周期在最佳条件下进行了反复循环试验，时间长达半年之久，半年试验结果见表4。
半年之后，又将此新工艺设备拿到生产现场进行了现场试验，结果见表5。
表4    ACF循环处理含氯废气试验结果
Figure 472358DEST_PATH_IMAGE005
表5       生产现场试验结果
Figure 294821DEST_PATH_IMAGE006
通过实验室试验研究与现场试验结果证明，本发明在技术上是可行的，活性碳纤维反复使用效果良好，再生条件易于控制，产出的稀盐酸可以直接用于现场生产，实现了氯元素的循环使用。是一种可以将严重污染物含氯废气转化为有效利用价值产品的新工艺。是一种在氯化冶金及氯碱工业、应急事故人员救助中有效使用的新方法。在含氯废气治理工厂具有实用推广价值，以及极大的环境效益。可以推广到一切含氯废气治理的生产中去。
7、本发明在安全领域应用实例：
当环境中出现氯气大面积泄漏事故，可以将现场职工随身携带的碳纤维（ACF）口罩浸水，直接戴在嘴上，依靠ACF吸附—催化转化功能，将含氯毒气吸收，人虽然在毒气现场工作，但所呼吸的氯气被吸附—催化转化为氯化氢气，大大减少了氯气对于人的危害，吸入口中的空气污染物大大降低，操作人员可以安全处理毒气事故，然后再安全地离开作业现场。口罩使用后用热水洗涤，再次使用效果如初。
8、本发明与常规活性炭的吸附—催化转化作用的异同点：
活性炭与活性炭纤维（ACF）都有较好的吸附催化解析功能。但是，由于活性炭的孔径由大、中、小微孔组成，所以，活性炭的吸附—催化转化过程吸附容量小，解析需要800~10000C蒸汽再生。
而活性炭纤维 (ACF)是一种近十几年来发明的新型活性炭，目前正在各个领域大力推广使用。通过各种资料显示，ACF的各个断面均匀布满了微孔，所以活性炭纤维 (ACF)比活性炭吸附容量大10倍；吸附催化解析速度大10~100倍，并且解析蒸汽温度大大降低，只需要1000C蒸汽再生，这与活性炭相比，条件大大降低，非常利于在生产中有效使用，不仅降低了现场生产成本，而且易于再生重复使用。
附图说明
图1为本发明废气流量对吸收效率、吸收时间的影响曲线图；
图2为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
一种用活性炭纤维吸附—催化功能处理含氯废气的新工艺，它的流程如下：首先将活性碳纤维装入吸收塔，填装厚度为800mm，使2.0~10.0 g/Nm3含氯废气以40 L/min的流速进入增湿塔后，温度达到50oC 、湿度为60 g/m3时再泵入吸收塔，进行吸附—催化转化过程，经处理后的含氯废气经铺沫器铺沫后达标排放，排出的达标含氯废气每半小时取样分析检测一次，当处理后所排放的含氯废气浓度达到0.05~0.3 g/Nm3，就视为吸附容量饱和；其中活性碳纤维吸附的氯气，在工况条件下已被催化转化为氯化氢溶液，它吸附在活性碳纤维的微孔中，当活性碳纤维工作容量趋于饱和时，被吸附的稀盐酸需解析出来，该解析方法是：将饱和的活性碳纤维先用95oC热蒸汽再生30分钟，然后用50oC热水洗涤三次，每次洗涤使用热水2~3升，洗涤所得水溶液分析盐酸浓度。 

Claims (1)

1.一种用活性碳纤维吸附—催化功能处理含氯废气的新工艺，其特征在于：它的流程如下：首先将活性碳纤维装入吸收塔，填装厚度为600～800mm，使2.0~10.0 g/Nm3含氯废气以40～100 L/min的流速进入增湿塔后，温度达到45～55oC 、湿度为60～65 g/m3时再泵入吸收塔，进行吸附—催化转化过程，经处理后的含氯废气经铺沫器铺沫后达标排放，排出的达标含氯废气每半小时取样分析检测一次，当处理后所排放的含氯废气浓度达到0.05~0.3 g/Nm3，就视为吸附容量饱和；其中活性碳纤维吸附的氯气，在工况条件下已被催化转化为氯化氢溶液，它吸附在活性碳纤维的微孔中，当活性碳纤维工作容量趋于饱和时，被吸附的稀盐酸需解析出来，该解析方法是：将饱和的活性碳纤维先用95oC热蒸汽再生30分钟，然后用50oC热水洗涤三次，每次洗涤使用热水2~3升，洗涤所得水溶液分析盐酸浓度。
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