浅析喷淋塔在TCO玻璃生产工艺尾气处理中的应用

苍利民  韩广军  孙灿辉

（河南安彩高科股份有限公司 455000）

摘要：  本文阐述了TCO玻璃生产工艺中的尾气成分以及尾气处理中重要的设备：喷淋塔；对喷淋塔的结构及工作原理进行了详细说明，并介绍了喷淋塔在TCO玻璃尾气处理中的作用及应用情况。

关键词：TCO玻璃生产工艺尾气  酸性气体  喷淋塔  焚烧炉  风机  填料  吸收剂  单丁基三氯化锡  三氟乙酸  三氟乙酸甲酯    

一、 TCO玻璃生产工艺产生的尾气

1. TCO玻璃工艺产生的尾气

TCO玻璃生产工艺共包括两个膜层，第一次镀膜是底膜，主要成分是硅的氧化物；第二次镀膜是TCO膜，主要成分是掺氟氧化锡。两次镀膜分别在两个镀膜腔室内进行，尾气由耐腐蚀风机抽出进入尾气处理系统。底膜尾气在出口温度约为500摄氏度，TCO尾气在出口温度为300摄氏度。尾气成分如表1：

                            表1

表1中TCO尾气成分中是所有会造成大气污染的气体成分，尾气中大部分的成分是氮气，掺杂空气后尾气体积达到1500标准方左右，表中底膜成分是镀膜腔中的所有气体成分。尾气由引风机经不同管道送到焚烧炉焚烧，冷却及静电除尘器除尘后进入喷淋塔。

2. 进入喷淋塔的尾气成分

经过焚烧炉的焚烧以及除尘器的除尘，尾气中的有机物及固体废物被除去，废气中有害成分如表2：

                             表2

表2尾气成分中主要成分是酸性气体HCl和HF，极少量的固体SnO2、SnCl2和SiO2。

二、 喷淋塔

1. 设备结构与工作原理

喷淋洗涤塔由塔体、填料、液体分布器、气水分离器、喷淋系统、循环水泵、循环水池、药液储存投加系统等单元组成。

                            （ 图1）

                            （ 图2）

酸雾净化塔工作原理：酸雾净化塔采用氢氧化钠溶液为吸收中和液来净化酸雾废气。气体由离心通风机压入或吸入进风段，再向上流动，至第一滤料层，与第一级喷咀喷出的中和液接触反应。吸收后的废气继续向上流动至第二滤料层，与第二级喷咀喷出的中和液接触，再次发生中和反应，如此通过多层反应或经过多个喷淋塔，直到酸性气体被完全中和，然后通过旋流板，由风帽和排风管或风机排入大气中。

为了避免气体携走喷淋液，在塔顶部气水分离器，有效截留喷淋液。喷淋液循环使用，在使用过程中会有部分损失，位于塔底的循环水箱适时补充喷淋液。

2. 常用填料的类型

填料是填料塔的核心构件，它提供了塔内气—液两相接触而进行传质或传热的表面，与塔的结构一起决定了填料塔的性能。现代工业填料大体可分为实体填料和网体填料两大类，而按装填方式可分为乱堆填料和规整填料。以下分别介绍几种常用的填料类型。

1) 乱堆填料：拉西环、鲍尔环、阶梯环、鞍类型填料、十字环填料、θ环形填料、网形填料。

2) 规整填料：是由许多具有相同几何形状的填料单体组成的，它们以整砌的方式装填在塔内。规整填料的分类：规整填料主要有波纹类填料、栅格类填料及脉冲填料。规整填料可使化工生产的塔压降低，操作气速高，分离程度增加，同时可按人为规定的路径使气液接触，因而使填料在大直径时仍能保持高效率，是填料发展的趋势。但规整填料的造价相应较高。

以下是几种填料图：

填料（图3、4）

               填料     图（5、6）                        

十字环填料  （图7）           金属阶梯环和塑料阶梯环填料（图8）

3. 填料的选用:

　　对塔内填料的一般要求是：具有较大的比表面积和较高的空隙率，较低的压降，较高的传质效率；操作弹性大、性能稳定，能满足物系的腐蚀性、污堵性、热敏性等特殊要求；填料强度高，便于塔的检修，经济合理。选择填料时除了要考虑选择合适的填料类型以外，还要考虑的问题是：

1) 材料 用于制成填料的材料，常用的有塑料、陶瓷、金属（不锈钢、普通钢、有色金属等）和石墨等。

2) 填料尺寸 填料的尺寸大，则比表面积小，允许的气速大，压降低，生产能力大，但塔的效率低，此外还易产生壁流现象。故应注意所选填料必须使塔径与填料直径之比D/d在10以上，对拉西环要求D/d>20，鲍尔环D/d>10，鞍形环D/d>15。

4. 喷淋塔的特点

它具有效力高、耐腐蚀性强，高强度、低噪声、耗电省、体积小，拆装维修方便，轻巧耐用，外形美观大方等优点。净化效率可达98%，净化后的酸雾废气大大低于国家排放标准，是当前国内外最理想的高浓度、较高温度酸碱净化设备。

三、 TCO生产工艺尾气处理中喷淋塔的选择

目前国内对于腐蚀性气体（如酸、碱性废气）的治理，采用最多的就是液体吸收法治理。采用液体吸收法治理该废气，关键在于酸雾净化塔的选择。酸雾净化塔具有净化效率高、操作管理简单、使用寿命长的酸、碱性废气净化工艺与设备。它具有结构简单、能耗低、净化效率高和适用范围广的特点，能有效去除氯化氢气体（HCl）、氟化氢气体（HF）、氨气（NH3）、硫酸雾（H2SO4）、铬酸（CrO3）、氰氢酸气体（HCN）、碱蒸气（NaOH）、硫化氢气体（H2S）、福尔马林（HCHO）等水溶性气体。酸雾废气由风管引入净化塔，经过填料层，废气与氢氧化钠吸收液进行气液两相充分接触吸收中和反应，酸雾废气经过酸雾净化塔净化后，再经除雾板脱水除雾后由风机排入大气。吸收液在塔底经水泵增压后在塔顶喷淋而下，最后回流至塔底循环使用。所以TCO玻璃生产工艺尾气处理使用喷淋塔处理尾气。

1. TCO玻璃生产工艺尾气处理喷淋塔的选择

1) 装置流程的确定

TCO玻璃生产工艺尾气处理喷淋塔采用逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，即逆流操作。

逆流操作的特点是：传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多采用逆流操作。

2) 吸收剂的选择

                         表3 工业常用吸收剂

TCO玻璃生产工艺尾气处理喷淋塔主要作用是除去尾气中的酸性气体，所以吸收剂采用水，同时为了除去尾气的酸性在溶剂中加入氢氧化钠。

3) 填料的选择

填料的种类很多，根据装填方式的不同，可从乱堆填料和规整填料中选择合适的填料方式。如设备的操作温度较低（一般不超过100℃），可考虑用塑料填料，塑料具有价格低廉、性能稳定、以及耐腐蚀等优点，但塑料易变形，且表面的润湿性较差。陶瓷填料一般用于腐蚀性介质，尤其可以耐高温，但较易破碎。金属填料可耐高温，坚固耐用，但不耐腐蚀；若用不锈钢材料制成，可用于腐蚀性物料，但价格昂贵。由于尾气流到喷淋塔处时温度低于100摄氏度，可采用塑料材质。

四、 安装及注意事项

1、 安装注意事项

1) 对于喷淋塔塔基础的安装面,应保证在同一水平面上，净化塔底脚须知螺栓或沓接固定在基础的予埋钢板上。

2) 风机安装时，应严防杂物掉入风机内。净化塔安装完成后，在试车之前必须清除塔内污物。安装及维修过程中，严禁使用明火。

3) 贮液箱内 NaOH 溶液浓度应保持在 8-16% 范围内，当 NaOH 浓度低于 2% 时，必须加注 NaOH 溶液或更换新的NaOH溶液。贮液箱中废液应根据实际使用情况进行更换。

4) 如聚丙烯风机安装在室内，风机的电机应采取防雨措施。 对于聚丙烯净化塔金属支架至少每年进行防腐处理二次。

5) 由于安阳冬季气温较低，应注意防止循环水池中的水结冰。

2、 喷淋塔安装及使用说明

1) 了解酸雾净化塔详细外形尺寸和安装基础尺寸。

2) 吸收塔周围的地坪，应作防酸处理，如铺适当厚度的玻璃钢地坪。

3) 塔的平台，用金属制作，分上下二层，为防止腐蚀，在其外表面刷两道环氧树脂漆。

4) 在吸收塔、喷淋管道及脱水层等聚丙烯制品。在施工安装中仍严禁在塔周围使用明火　

5) 在安装过程中，对塔体和其他所有部件均应轻吊轻放，仔细安装，以免损坏。 　

6) 在试车之前必须清除塔内污垢杂物，以免影响正常使用。

7) 在使用中，循环水泵应正常运转，保证含酸气体处于净化之中。

8) 酸雾吸收塔系统及聚丙烯管道维修时，严禁动用明火。

9) 酸槽内的酸液液面低于吸风口200mm，以免大量酸液进入风机至吸收塔内。

10) 为了确保酸雾净化塔净化效率，碱液槽内的氢氧化钠中和液，溶液浓度为8%-16%。当 碱液槽内的NaOH 浓度低于 2% 时，必须加注 NaOH 溶液或更换新的NaOH溶液。

五、 结束语

本文主要对TCO玻璃生产工艺尾气成分及处理方法进行了说明，并对TCO尾气处理中重要的设备进行了介绍，通过对喷淋塔的结构、功能、工作原理等的阐述，说明了TCO玻璃生产工艺尾气处理喷淋塔的各种部件的选择原因。TCO尾气成分中的酸性气体在喷淋塔中被氢氧化钠中和，固体物质被水洗后沉淀在水中，其它成分中碱性溶液结晶，尾气最终达标排放。使公司或研究机构在TCO玻璃工艺中产生的尾气排放符合国家和当地环保部门的要求。

参考文献

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