CN102294159A

CN102294159A - 一种含尘、含湿热尾气集成处理装置及处理工艺

Info

Publication number: CN102294159A
Application number: CN2011101852645A
Authority: CN
Inventors: 黄和; 郝缠熙; 韩毓旺; 胡燚; 贾忱
Original assignee: Nanjing Tech University
Current assignee: Nanjing Tech University; Sinopec Nanjing Chemical Industry Corp
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2031-07-04
Also published as: CN102294159B

Abstract

本发明公开了一种含尘、含湿热尾气集成处理装置及其处理工艺，该装置主要在除尘装置(1)和洗涤吸收装置(3)之间通过管路串联换热设备(2)，利用该装置将含尘、含湿热尾气先通入除尘装置(1)进行分离除尘，再将除尘后的热尾气通入换热设备(2)进行热能回收，最后再将换热后的气体依次通入洗涤吸收装置(3)和喷淋塔(4)对尾气中的污染性气体进行吸收回用。该集成处理装置简单，易于操作，利用该装置处理尾气能减少污染性气体、液体和热量的排放，节约能源，变废为宝，降低企业成本。

Description

一种含尘、含湿热尾气集成处理装置及处理工艺

技术领域

本发明属于尾气节能减排、物料净化处理、回收利用的技术领域，具体涉及200℃以下含尘、含湿热尾气集成处理装置及工艺。

背景技术

化工生产过程中产生的粉尘、挥发性组分等污染物质不可避免常随干燥尾气排入大气，产生环境污染的同时也造成资源和热能的浪费。

以硫基复合肥干燥造粒尾气为例，硫基复合肥干燥造粒尾气中含有大量氨气、粉尘和水汽，其温度约为120-130℃。氨气是有刺激性恶臭气味的有毒性气体，尤其对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用；粉尘污染大气环境，引起呼吸道疾病；尾气湿度过大、局部过饱和，引起夹杂氨气的蒸汽凝雾，恶化工厂工作人员和厂区周边居民的生活环境；此外，尾气的低位热能和水的潜热没有有效利用，不但浪费热能而且增加了向大气中的热排放。因此，此类化工尾气的治理及其重要。

现有技术采用旋风分离除尘再经文丘里湿式除尘和氨吸收的方法，将分离吸收下来的粉尘颗粒和部分氨气返回到原料工序用作生产原料；最后采用循环水喷淋洗涤的方法，吸收尾气中余下的氨气。但是，尾气的湿度和温度相对较高，文丘里洗涤时，尾气与酸液接触后温度急剧下降，析出大量水分与吸收液混合最终返回到生产工序中用作生产原料，增加了干燥、造粒工段时的热能消耗；此外，随着酸洗时间的延长，酸槽内液温上升，氨吸收效率大大降低。工厂实际情况往往是把用于物料生产的全部磷酸用来酸洗和吸收，都不能完全吸收掉尾气中的氨气，致使氨气超标排放。另一方面，即使额外加入循环水喷淋吸收余下的氨气达标排放，会额外产生一部分氨氮废水，仍然存在物料和热能浪费，污染环境的问题。因此，在尾气进入文丘里酸洗之前应尽量降低尾气的温度和湿度，既回收尾气热能，降低干燥工段的热能消耗；又大大提高氨气的吸收效率，减少污染气体排放变废为宝。

由于旋风除尘器不能去除所有粉尘，部分粉尘随尾气进入换热设备，在冷凝水的作用下粘附在换热设备内壁形成垢层影响换热效果，堵塞换热设备。因此，含尘、含湿热尾气的物料回收，热能利用依然是个难点。目前为止，没有一套针对含尘、含湿热尾气物料回收、热能利用集成处理的有效工艺及装置。

发明内容

本发明为了解决上述尾气中环境污染，资源和热能浪费的问题，提供了一种针对含尘、含湿热尾气物料回收、低位热能利用集成处理的装置。

本发明另一目的是提供利用上述装置的含尘、含湿热尾气物料回收、热能利用集成处理工艺。

本发明采用如下技术方案：

一种含尘、含湿热尾气集成处理装置，包括除尘装置和洗涤吸收装置，在除尘装置和洗涤吸收装置之间通过管路串联换热设备，该换热设备中与热尾气接触的壁面是低表面能、疏水性材料。换热设备的排液口通过管路连接循环水槽。循环液槽与洗涤吸收装置通过管路连接形成循环回路。洗涤吸收装置的排气口通过管路连接喷淋塔。喷淋塔与循环水槽之间通过管路连接形成循环回路。所述的换热设备优选为列管式换热器，洗涤吸收装置优选为文丘里洗涤器，除尘装置优选为旋风除尘器。

上述低表面能、疏水性材料优选为含氟聚合物，最优选为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚氟乙烯或聚四氟乙烯烷氧基树脂；即换热器的材料也可以为含氟聚合物或金属表面涂覆含氟聚合物。

利用上述含尘、含湿热尾气集成处理装置的尾气集成处理工艺，包括除尘、换热和洗涤，含尘、含湿热尾气先通过除尘装置进行除尘，除尘后的热尾气进入换热设备换热，换热后的气体再依次经过洗涤吸收装置洗涤和喷淋塔水洗，对尾气中的污染性气体进行吸收回用。该工艺中所述的热尾气的温度为80～200℃。

该工艺中换热和洗涤具体步骤可将除尘后的热尾气通入换热设备与冷空气进行热交换从而降温、脱湿，产生的冷凝水进入循环水槽用于喷淋塔吸收气体；降温、脱湿后的尾气通入洗涤吸收装置进行洗涤。循环液槽6中的洗涤液可以返回生产工段用作物料生产，尾气最后通过喷淋塔4水洗后排放。

本发明可对200℃以下，特别是80～200℃含尘、含污染性气体以及水汽等物质的湿热尾气进行集成处理。污染性气体可为酸性或碱性污染气体。具体可以为生产硫基复合肥、磷肥、氨肥等过程中干燥造粒产生的尾气。

本发明采用的低表面能、疏水性材料换热器具有防垢功能。特别是与热尾气接触的壁面是含氟聚合物的换热器不但具有防垢功能，可以回收热能，降低尾气温度、湿度，而且换热器冷凝下来的水可以吸收尾气中的部分污染性气体，解决了一般换热设备回收利用含尘、含湿热尾气低位热能容易结垢堵塞的难点。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.采用低表面能、疏水性材料的换热器，特别是与热尾气接触的壁面是含氟聚合物换热器可以起到热能回收、除湿防垢、污染性气体吸收工艺一体化。由于采用气-气换热，空气的传热系数较低，气体的传热系数决定总传热系数，换热器材质的导热系数对总传热系数影响很小，避免了含氟聚合物材质导热性能对总传热系数的影响；此外，由于含氟聚合物低表面能、疏水性的特性，换热器中冷凝水在其表面形成稳定的水珠状冷凝，大大提高了换热效率。

2.在处理工艺过程中，尾气温度和湿度的降低，使得洗涤吸收装置中对污染性气体的吸收效率大大提高。返回物料的水量减少，干燥工段的热能消耗也相应减少。

3.在处理工艺过程中，尾气中冷凝下的水作为喷淋塔的喷淋用水，无需外加喷淋用水。

4.整套装置流程简单，效率高，易操作。

5.本发明装置节约能源，使得污染性气体的吸收效率高达95％以上，同时减少液体和热量的排放，变废为宝，降低企业成本。

附图说明

图1为本发明含尘、含湿热尾气集成处理装置图。

其中，1.除尘装置，2.换热设备，3.洗涤吸收装置，4.喷淋塔，5.循环水槽，6.循环液槽。

具体实施方式

下面结合具体实施方式进一步说明：

实施例1

如图1所示，含尘、含湿热尾气集成处理装置，包括除尘装置和洗涤吸收装置，在除尘装置1和洗涤吸收装置3之间通过管路串联换热设备2。换热设备2的排液口通过管路连接循环水槽5。洗涤吸收装置3的排液口通过管路连接循环液槽6的进口，循环液槽6的出口通过管路接回洗涤吸收装置3的第二入口。即循环液槽6与洗涤吸收装置3通过管路连接形成循环回路。洗涤吸收装置3的排气口通过管路连接喷淋塔4。喷淋塔4与循环水槽5之间通过管路连接形成循环回路。所述的换热设备2可为列管式换热器，洗涤吸收装置3可为文丘里洗涤器，除尘装置1可为旋风除尘器。所述换热设备2中与热尾气接触的壁面的材料是低表面能、疏水性材料，可为含氟聚合物，优选聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚氟乙烯或聚四氟乙烯烷氧基树脂。即换热器的材料也可以全部为含氟聚合物或金属表面涂覆含氟聚合物。

实施例2

采用实施例1含尘、含湿热尾气集成处理装置进行处理的工艺：

在硫基复合肥生产过程中，干燥造粒工段产生的尾气：含有氨气2000ppm、粉尘16.3g/m³和湿度(湿含量)0.286kg水汽/kg干空气，其温度为120～130℃，尾气流量1000m³/h。

a)除尘：尾气通入扩散式旋风除尘器1进行除尘，除尘后尾气粉尘含量1.4g/m³，除尘效率92％，收集的粉尘返回到生产工段作为物料重新使用。

b)换热：除尘后的尾气通入聚四氟乙烯列管式换热器2与冷空气进行逆流热交换，进行热能回收，降低尾气温度和湿度。聚四氟乙烯列管式换热器2有冷空气进口、热能回收口、气体进口、换热后气体出口和排液口共五个口，而且气体进口端设有三通球阀(可用于清洗换热设备)。其中，冷凝下的水进入循环水槽5用于喷淋塔吸收氨气。冷空气被加热后可以用于液氨蒸发或干燥工段干燥空气。换热后，尾气温度降为55℃，湿度降为0.114kg水汽/kg干空气，冷凝水量为：221.9kg。

c)洗涤：降温、脱湿后的尾气通入文丘里洗涤器3用质量百分比浓度为30％的磷酸作为洗涤液进行洗涤，除去尾气中残留下的粉尘并吸收尾气中的氨气，循环液槽6中的洗涤液PH达到6时返回生产工段用作物料生产。

d)喷淋塔水洗：酸洗后的尾气经过喷淋塔4进行水洗。

经过该设备及工艺处理后的尾气中粉尘含量为0，氨气含量为98ppm；除尘效率100％，氨吸收效率95％，全部达标排放。另外，流量为1000m³/h的热尾气，尾气热量和水的潜热每小时直接节能5.7×10⁵kJ；减少干燥段水汽蒸发间接节能5.5×10⁵kJ；每小时综合节能1.12×10⁶kJ。

Claims

1.一种含尘、含湿热尾气集成处理装置，包括除尘装置和洗涤吸收装置，其特征在于在除尘装置(1)和洗涤吸收装置(3)之间通过管路串联换热设备(2)，该换热设备(2)中与热尾气接触的壁面是低表面能、疏水性材料。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于换热设备(2)的排液口通过管路连接循环水槽(5)。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于循环液槽(6)与洗涤吸收装置(3)通过管路连接形成循环回路。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于洗涤吸收装置(3)的排气口通过管路连接喷淋塔(4)，喷淋塔(4)与循环水槽(5)之间通过管路连接形成循环回路。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的换热设备(2)为列管式换热器；所述的洗涤吸收装置(3)为文丘里洗涤器；所述的除尘装置(1)为旋风除尘器。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述低表面能、疏水性材料为含氟聚合物。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述含氟聚合物为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚氟乙烯或聚四氟乙烯烷氧基树脂。

8.一种应用权利要求1所述含尘、含湿热尾气集成处理装置的尾气集成处理工艺，包括除尘、换热和洗涤，其特征在于含尘、含湿热尾气先通过除尘装置(1)进行除尘，除尘后的热尾气进入换热设备(2)换热，换热后的气体再依次经过洗涤吸收装置(3)洗涤和喷淋塔(4)水洗。

9.根据权利要求1所述的含尘、含湿热尾气集成处理装置的尾气集成处理工艺，其特征在于该工艺中所述的热尾气的温度为80～200℃。

10.根据权利要求8所述的含尘、含湿热尾气集成处理装置的尾气集成处理工艺，其特征在于该工艺中换热和洗涤步骤具体是除尘后的热尾气进入换热设备(2)与冷空气进行热交换从而降温、脱湿，产生的冷凝水进入循环水槽(5)用于喷淋塔(4)吸收气体；降温、脱湿后的尾气进入洗涤吸收装置(3)进行洗涤。