鹽酸酸洗酸霧凈化技術演進研究

王偉，于長偉

（沈陽防腐蝕機械有限公司，遼寧 沈陽 110027）

1 鹽酸酸霧凈化技術背景

鹽酸酸洗主要應用在冶金及制造行業，通過化學反應的方法去除金屬表面的氧化物及雜質。這些過程都是在各種濃度的鹽酸液中進行的，并通過蒸汽加熱、電加熱等方法對鹽酸液加溫，以加速酸洗過程的化學反應，酸洗后還需要使用熱水進行沖洗，以去除金屬表面殘留的酸液。這些過程大多為開放性或半開放性作業，所以無時無刻不在產生和排放酸霧，造成大氣環境的污染，致使周圍的動植物、土壤、建筑物和人體受到損害，也使廠房和設備受到不同程度的腐蝕和損壞，因此，為了達到保護環境和設備的目的，酸霧凈化技術的先進性和完整性顯得尤為重要。

鹽酸酸霧凈化技術的基本原理是由于酸霧是在工藝過程中鹽酸經高溫加熱及循環流動時產生，其成分為水蒸汽和HCL 氣體，普遍利用HCL 氣體極易溶于水的特性，使用堿液或水作為吸收液，采用噴淋的方式對酸霧中的HCL 氣體進行反應和吸收，以達到降低HCL 氣體排放、滿足環保要求的目的。

鹽酸酸霧凈化技術主要由收集、凈化和排放三個部分組成，酸霧通過引風裝置經輸送管路收集到凈化裝置中進行凈化處理，最終從煙囪排放到外界。多年來，隨著環保要求的不斷提高，使得酸霧凈化技術也在不斷地更新換代，逐步從以上三個部分采取一系列措施進行改進和完善。

2 鹽酸酸霧凈化技術的演進

自從1648 年德國藥師J.R.格勞伯將食鹽和硫酸放入蒸餾釜中加熱制取硫酸鈉時，將逸出的刺激性氣味的氣體用水吸收發現和得到了鹽酸開始，20 世紀60 年代以前，一直采用硫酸作為酸洗介質。1959 年，奧地利魯特納發明了鹽酸酸洗廢液再生方法，鹽酸可以完全回收，產生的鐵粉也可做高檔的磁性材料，使得鹽酸酸洗法成為成本低、酸洗帶鋼表面質量好的工藝而得到普遍發展，1983 年原西德MDS 公司開發出湍流式酸洗新技術，這種酸洗技術又進一步的提高了酸洗效率，改善了酸洗質量，之后碳鋼酸洗行業幾乎全部采用鹽酸酸洗工藝。

隨著鹽酸酸洗被越來越廣泛的應用，鹽酸酸霧凈化技術也在不斷地提高，演進的過程可以歸納為三個階段。

第一階段為2000 年以前，從最開始的開放式排放到后期采用酸霧凈化塔集中凈化的演變。使用酸霧風機進行引風，通過輸送管路收集到酸霧凈化塔內進行吸收凈化，最終通過煙囪排放到大氣。

酸霧凈化塔最初使用耐腐蝕材料砌筑或襯里的材質，這種型式存在運行不穩定以及壽命短、不易維修等缺陷，所以后來隨著科技的發展被各類耐酸樹脂所取代。酸霧凈化塔底部為儲液槽，儲液槽內一般通入水或氫氧化鈉溶液；中部為填料層，用于放置各類填料以增加HCL 氣體與水或氫氧化鈉溶液的接觸面積，從而達到提高吸收效率的目的，填料材質一般為陶瓷、玻璃鋼或耐酸塑料等材質，其中陶瓷填料存在重量大，對設備主體強度要求較高的缺陷；頂部為噴淋層，一般采用多孔或多噴嘴結構，這種結構存在吸收液流淌不均勻、噴嘴易堵塞、不便于維修清理等缺陷。酸霧的流向為自下至上，吸收液為從上而下，兩者采用逆向方式以便于更好的接觸和吸收。酸霧凈化塔外部設有耐腐蝕循環泵，用于吸收液的循環噴淋，同時，凈化塔設有補水口和排水口，以便于吸收液的更換。

這種工藝由于酸霧凈化塔內的吸收液酸濃度提高很快，所以不僅耗水量或耗堿量大，還會產生的大量的廢水，增加了水處理的費用，同時，由于采用的吸收方式較為簡單，酸霧凈化效率比較低，造成了較為嚴重的大氣污染，而且隨著大量鹽酸隨著尾氣的流失，也提高了企業的生產成本。

第二階段為2000 ～2008 年，隨著國家對大氣污染的逐漸重視，HCL 的排放標準要求也越來越嚴，促使許多企業在酸霧凈化效率方面做出了改進。

首先，是在酸霧凈化塔前設置了一臺氣液分離器，氣液分離器內部一般采用折板式或填料填充等方式，使酸霧與水霧在進入凈化塔之前首先在分離器內更好的接觸吸收，同時使一部分霧氣以液滴的形式與剩余尾氣進行分離，起到了尾氣的初步凈化和氣液分離的作用。也有一些企業在凈化塔前設置了一臺預處理裝置，采用清洗廢水進行噴淋，對尾氣進行初步的洗滌凈化，以上兩種設備都在一定程度上減輕了酸霧凈化塔的負荷，提高了整體的凈化效率。

其次，是在酸霧凈化塔的結構上做出了改進，開始采用文丘里噴嘴或螺旋噴嘴實現了吸收液的霧狀全覆蓋噴淋，增強了凈化塔的吸收效果，而且噴嘴不易堵塞。同時在凈化塔頂部增加了絲網除霧裝置，提高了凈化塔的除霧效果，減少了吸收液的流失。

后期又有一些企業為了進一步的增強除霧及凈化效果，選擇在酸霧風機的入口部位再設置一臺氣液分離器，以更大程度地降低煙囪排出的霧氣量。

這種工藝仍然需要很高的換水頻率，同時也會產生的大量的廢水需要處理，而且HCL 的排放數值只能勉強達到當時的標準要求，稍有不慎就會超標，仍然存在污染隱患，而且大量鹽酸隨著尾氣流失的問題未能解決。

第三階段為2009 年至今，隨著國家一些新的排放標準的發布實施，以及地方更加嚴格的標準要求，使得各酸洗企業對鹽酸尾氣的凈化處理極其重視，凈化工藝實現了質的飛躍。

本階段酸霧凈化技術的最大特點是使用了酸霧冷卻工藝。利用水蒸汽低溫冷凝以及HCL 氣體極易溶于水的特性，在酸霧凈化塔前設置一臺酸霧冷卻器，實現酸洗槽酸霧與清洗槽水霧的冷凝，并通過氣液分離器進行氣液分離，使部分的HCL 氣體在進入凈化塔之前被冷凝成液態的水霧吸收并予以收集再利用，降低了凈化塔的負荷，提高了凈化效果。

經此工藝處理后的整體凈化效果有了比較大的提升，但是收集得到的冷凝酸濃度較低，一般在3%～5%，無法實現直接利用，所以后期將處理工藝進一步做了改良。

將處理工藝調整為只針對酸洗槽產生的酸霧冷卻、回收、氣液分離收集，這樣收集到的冷凝酸濃度可以達到15%左右，可以直接進行酸洗使用，真正地做到了鹽酸的回收再利用。

但是，還存在著由于酸洗槽產生的酸霧經過酸霧冷卻器冷卻以及氣液分離器進行分離后仍然有很多的HCL 氣體需要進入酸霧凈化塔進行凈化處理，從而使凈化塔內酸濃度提高較快，進而需要大量水的更換補充才能做到排放達標的問題；另外，清洗槽內的清洗水是帶有一定溫度的，這些熱量隨著水汽的溢出直接被帶入凈化塔，使得酸霧凈化塔內的吸收液溫度逐漸升高，從而自身產生蒸汽，由于凈化塔內的吸收液是用來吸收殘余的HCL 氣體，帶有一定酸性，所以產生的二次蒸汽造成了二次污染。為了解決此問題，現普遍采用提高凈化塔換水頻率來達到降低吸收液酸濃度和使吸收液降溫的目的。同時，由于冬季內外溫差過大，進而會產生煙囪排出大量水汽的現象，嚴重時會出現煙囪附近下小雨（雪）的情況。隨著環保要求越來越高，甚至部分地區提出了“去白”的要求，使得酸霧凈化處理過程的水耗量越來越大、水處理成本越來越高。

3 酸霧凈化技術的研究

目前，凈化技術仍然存在的問題主要表現在鹽酸尾氣凈化處理后的排放數值不易達標、水耗量大、HCL 流失嚴重、水處理量大、凈化塔自身溫升產生二次污染以及由于內外溫差過大而產生的煙囪排出大量水汽。針對這些問題，我們可以通過增加清洗槽水霧冷卻設備的方法實現水霧的二次利用以及減少凈化塔的溫升；通過改良氣液分離器結構的方法實現HCL 最大程度的回收利用；通過改良酸霧凈化塔結構的方法，降低凈化塔換水頻率從而減少耗水量和水處理量，提高吸收凈化效率，并通過在凈化塔內部設置冷卻裝置的方法阻止吸收液的溫升，避免產生二次酸氣污染，同時，改善由于冬季內外溫差過大，進而產生的煙囪排出大量水汽的問題；從設計上降低設備和維護成本，提高設備的穩定性以及使用壽命。

4 結語

綜上所述，越來越完善的酸霧凈化技術在酸洗行業的應用不僅解決了大氣污染的問題，而且實現了能源的回收利用，同時節省了大量的人力和物力，充分地響應了國家“節能減排”以及“綠水青山就是金山銀山”的發展理念，對行業乃至于整個社會的長遠健康發展起到了積極的不可替代的作用。