CN103007648B - 一种低聚物污染的去除方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低聚物污染的去除方法及系统，所述方法为采用惰性氧化铝瓷球作为低聚物的过滤材料，所述惰性氧化铝瓷球为直径8mm的规整球体，沉积在过滤材料上的低聚物采用高温蒸汽吹扫清洗，所述系统包括过滤罐，所述过滤罐设有进气口和出气口，进气口通过进气管道连接尾气发生装置，出气口通过排气管道连接后续处理设备，所述过滤罐内设有过滤层，过滤材料为惰性氧化铝瓷球，所述过滤层的上方设有环形蒸汽盘管，环形蒸汽盘管朝向过滤层的一侧均匀开设有若干通气孔。本发明采用惰性氧化铝瓷球作为过滤材料，对低聚物具有很好的吸附作用，采用高温蒸汽吹扫可有效清洗所述过滤材料上的低聚物，清洗后所述过滤材料上无堵塞，可继续重复利用。

Description

一种低聚物污染的去除方法及系统

技术领域

本发明涉及一种低聚物污染的去除方法及系统，属于环保技术领域。

背景技术

目前，对于ABS工艺的尾气处理，通常采用蓄热式催化氧化技术来处理来自前端混炼造粒单元和凝聚干燥单元产生的尾气，其中含有的挥发性有机物（VOCs）主要为丙烯腈及苯乙烯。尾气中的有害物质通过催化剂床层进行催化氧化反应，转换为无害的二氧化碳和水，处理后的尾气达到国家标准排放。

但在ABS工艺的尾气处理中发现，来自混炼造粒单元的尾气中含有大量的低聚物，极易堵塞管道、阀门、仪表，对后续设备产生不良影响。通常工程中应用滤布、滤毡等对此类物质进行过滤，虽然过滤性良好，但滤材无法再生，运行成本过高，且需要频繁更换，增加了维护成本，加大了劳动强度且操作不方便。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种低聚物污染的去除方法及系统，该方法及系统对低聚物具有良好的过滤效果，吹扫清洗简单有效，清洗后的滤材无堵塞，可重复利用。

本发明采用的技术方案为：一种低聚物污染的去除方法，采用惰性氧化铝瓷球作为低聚物的过滤材料，沉积在所述过滤材料上的低聚物采用高温蒸汽吹扫清洗。

对所述过滤材料进行吹扫清洗时的所述高温蒸汽的流量可以根据设定的过滤设备内的温度最高值和过滤设备内的实际温度值进行控制，从而控制所述过滤设备内的温度。

对所述过滤材料的吹扫清洗可以根据所述过滤材料两侧的实际压力差和设定的最高压力差进行控制，当检测的所述过滤材料两侧的实际压力差高于设定的最高压力差时，对所述过滤材料进行吹扫清洗。

优选地，所述惰性氧化铝瓷球为直径8mm的规整球体，含三氧化二铝45-70%，其吸水率小于5%，耐酸度大于98%，耐碱度大于85%，莫氏硬度大于7级，耐温度急变的温度值为500℃，堆比重为1500-1600kg/m³。

所述的低聚物污染的去除方法可以采用第一、第二两套过滤设备，一用一备，其中第一过滤设备为使用设备，第二过滤设备为备用设备，当需要对第一过滤设备中的过滤材料进行吹扫清洗时，可以通过上位机自动控制开启第二过滤设备的气体进出口，关闭第一过滤设备的气体进出口，打开第一过滤设备的排水口，开启第一过滤设备的蒸汽吹扫装置的阀门，通过高温蒸汽对第一过滤设备的过滤材料进行吹扫清洗，清扫结束后，关闭第一过滤设备的蒸汽吹扫装置的阀门和排水口，第一过滤设备转为备用，等待下次使用。

一种低聚物污染的去除系统，包括过滤罐，所述过滤罐设有进气口和出气口，所述进气口通过进气管道连接尾气发生装置的出气口，所述出气口连接有排气管道，所述进气管道和排气管道上分别设有进气阀门和排气阀门，所述过滤罐内设有过滤层，所述过滤层由过滤材料堆码而成，布满整个过滤罐的径向截面，所述过滤材料为惰性氧化铝瓷球，所述过滤层的上方设有环形蒸汽盘管，所述环形蒸汽盘管通过蒸汽管连接所述过滤罐外的蒸汽发生装置，所述蒸汽管上设有蒸汽阀门，所述环形蒸汽盘管朝向所述过滤层的一侧均匀开设有若干通气孔，所述过滤罐底部设有排水口，通过排水管道连接废水收集装置，所述排水管道上设有排水阀门。

所述过滤罐可以设有压差变送器，所述压差变送器的一个压力采集端可以连接所述进气管道，另一个压力采集端可以连接所述排气管道，分别采集进气管道和排气管道内的压力并进行比较。

所述过滤层可以包括上、下两层，上、下两层的所述过滤层的上方均可以设有所述蒸汽盘管，上、下两层的所述过滤层的中线处均可以设有竖直的气体通道，所述过滤罐的进气口可以设置在所述过滤罐的侧壁上，位置位于上、下两层的所述过滤层的中间，所述过滤罐的出气口可以设置在所述过滤罐的顶部。

所述过滤罐内还可以设有温度传感器，所述过滤罐的数量优选为两个，一用一备，所述低聚物污染的去除系统还可以包括用于系统自动控制的上位机，所述上位机可以分别与所述进气阀门、排气阀门、蒸汽阀门、排水阀门、压差变送器和温度传感器电连接，所述上位机内可以安装有用于通过所述压差变送器和/或温度传感器检测的信号控制上述各阀门的自动控制程序。

本发明的有益效果：本发明采用惰性氧化铝瓷球作为过滤材料，对低聚物具有很好的吸附作用，通过惯性碰撞、拦截和重力沉降等作用，使尾气中的低聚物沉积在所述过滤材料上，采用高温蒸汽吹扫，利用蒸汽的温度及压力的双重作用，可以将过滤材料上积聚的低聚物夹带着冲到过滤罐的罐底，然后经罐底的排水管道流入废水收集装置，有效地清洗所述过滤材料上的低聚物，清洗后所述过滤材料上无堵塞，可继续重复利用。解决了本领域内长期困扰技术人员的对于低聚物的过滤，通常的滤材无法再生尤其是不能通过蒸汽吹扫进行再生重复利用的技术难题。

所述过滤材料选用惰性氧化铝瓷球，硬度大耐冲刷，耐温度急变，可以经受蒸汽的长期反复吹扫，不易破碎损耗，耐酸耐碱，尾气中酸碱物质也不会对滤材造成损耗。

所述过滤罐内上、下两层过滤层的设计可以有效节省过滤罐的占地空间，增大过滤层的过滤面积，尾气侧进上出可以避免清洗后的低聚物及废水不会被尾气夹带进入后续的处理设备中。

采用两个过滤罐，一用一备，在对一个过滤罐内的过滤材料进行清洗时，另一个过滤罐可以正常使用，不影响系统的正常工作流程，采用上位机对系统的各阀门进行自动控制，可以降低工作人员的劳动强度，且系统操作方便。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种低聚物污染的去除方法，采用惰性氧化铝瓷球作为低聚物的过滤材料，其对低聚物具有吸附能力，通过惯性碰撞、拦截、重力沉降等作用，使尾气中的低聚物沉积在过滤材料上，沉积在所述过滤材料上的低聚物采用高温蒸汽吹扫清洗，清洗后所述过滤材料无堵塞，可继续重复利用。所述惰性氧化铝瓷球为直径8mm的规整球体，含三氧化二铝45-70%，如含三氧化二铝45%、50%、60%或70%；其吸水率小于5%，如吸水率为4%、3%或2%；耐酸度大于98%，如耐酸度为98.5%、99%或99.5%；耐碱度大于85%，如耐碱度为90%、95%或98%；莫氏硬度大于7级；耐温度急变的温度值为500℃；堆比重为1500-1600kg/m³，如堆比重为1500kg/m³、1550kg/m³或1600kg/m³。

所述过滤材料选用惰性氧化铝瓷球，硬度大耐冲刷，耐温度急变，可以经受蒸汽长期反复吹扫，不易破碎损坏，耐酸耐碱，尾气中酸碱物质也不会对其造成损耗。

采用高温蒸汽对所述过滤材料的吹扫清洗可以根据所述过滤材料两侧的实际压力差和设定的最高压力差进行控制，可以依据所述过滤材料的堆比重及过滤能力设定一个所述过滤材料两侧的最高压力差值，当检测到的所述过滤材料两侧的实际压力差高于该设定值时，对所述过滤材料进行吹扫清洗，清除其上的沉积的低聚物，使其恢复过滤能力，可继续对尾气中的低聚物进行过滤。

对所述过滤材料进行吹扫清洗时的所述高温蒸汽的流量可以根据设定的过滤设备内的温度最高值和过滤设备内的实际温度值进行控制，可以依据所述过滤材料的耐温度急变温度值设定一个合适的过滤设备内温度的最高值，该温度最高值不能超过所述过滤材料的耐温度急变温度值，通过反馈的过滤设备内的实际温度值来控制高温蒸汽的流量，从而控制所述过滤设备内的温度，使其不超过设定的温度最高值，由此保证所述过滤材料不会因过滤设备内的温度过高而造成损坏。

所述的低聚物污染的去除方法可以采用第一、第二两套过滤设备，一用一备，其中第一过滤设备为使用设备，第二过滤设备为备用设备，当第一过滤设备的过滤材料上堆积大量低聚物需要对其进行吹扫清洗时，可以通过上位机自动控制开启第二过滤设备的气体进出口，通过所述第二过滤设备对尾气继续进行过滤，关闭第一过滤设备的气体进出口，打开第一过滤设备的排水口，开启第一过滤设备的蒸汽吹扫装置的阀门，通过高温蒸汽对第一过滤设备的过滤材料进行吹扫清洗，利用高温蒸汽的温度及压力的双重作用，将低聚物从所述过滤材料上清除，通过排水口排出过滤设备。清扫结束后，关闭第一过滤设备的蒸汽吹扫装置的阀门和排水口，第一过滤设备转为备用，等待下次使用。

通过本发明可以有效地对尾气中的低聚物进行过滤，在过滤材料上的低聚物沉积过多时，还可对过滤材料进行清洗，清洗后的过滤材料上无堵塞，可继续重复利用。解决了本领域内长期困扰技术人员的对于低聚物的过滤，通常的过滤材料无法再生尤其是不能通过蒸汽吹扫进行再生重复利用的技术难题。

参见图1，本发明还提供了一种应用上述方法的低聚物污染的去除系统，包括过滤罐1，所述过滤罐设有进气口2和出气口3，所述进气口通过进气管道4连接尾气发生装置5的出气口，所述尾气发生装置产生的尾气通过所述进气管道进入所述过滤罐，所述出气口连接有排气管道6，所述进气管道和排气管道上分别设有进气阀门和排气阀门，用于控制所述进气管道和排气管道的通断，所述过滤罐内设有过滤层7，用于对尾气中的低聚物进行过滤，所述过滤层由过滤材料堆码而成，布满整个所述过滤罐的径向截面，以起到更好的过滤效果，所述过滤材料为惰性氧化铝瓷球（所述惰性氧化铝瓷球的成分及特性同上，再次不再赘述），所述过滤层的上方设有环形蒸汽盘管8，优选所述环形蒸汽盘管与所述过滤罐同轴设置，所述环形蒸汽盘管通过蒸汽管9连接所述过滤罐外的蒸汽发生装置10，所述蒸汽管上设有蒸汽阀门，便于对所述蒸汽管的通断进行控制，所述蒸汽阀门优选为可调节流量的调节阀，所述环形蒸汽盘管朝向所述过滤层的一侧均匀开设有若干通气孔，当所述蒸汽阀门打开时，来自蒸汽发生装置的蒸汽可从所述通气孔喷出，对所述蒸汽盘管下方的所述过滤材料进行吹扫清洗，所述过滤罐底部设有排水口11，通过排水管道12连接废水收集装置13，从所述过滤材料上清洗下来的低聚物落至所述过滤罐底部，与所述过滤罐内的凝结水一起通过所述排水管道流入废水收集装置，所述排水管道上设有排水阀门。

所述过滤罐可以设有压差变送器14，所述压差变送器的一个压力采集端可以连接所述进气管道，另一个压力采集端可以连接所述排气管道，分别采集进气管道和排气管道内的压力并计算差值，将所述压差变送器检测到的所述进气管道与排气管道的实际压力差值与根据所述过滤材料的堆比重及过滤能力设定的所述过滤材料两侧的最高压力差值进行比较，当所述进气管道与排气管道两侧的实际压力差值高于设定的最高压力差值时，打开所述蒸汽阀门对所述过滤材料进行清洗。

所述过滤层可以包括上、下两层，上、下两层的所述过滤层的上方均可以设有所述蒸汽盘管，上、下两层的所述过滤层的中线处均可以设有竖直的气体通道15，便于经过下层所述过滤层过滤后的尾气通过，所述过滤罐的进气口可以设置在所述过滤罐的侧壁上，位置位于上、下两层的所述过滤层的中间，所述过滤罐的出气口可以设置在所述过滤罐的顶部。

尾气从所述过滤罐的侧面进气，一部分经过上层所述过滤层过滤后直接从所述过滤罐顶部的出气口排出，一部分经过下层所述过滤层过滤后再通过所述气体通道从所述出气口排出。上、下两层的所述过滤层的设计，可以节省所述过滤罐的占地空间，增大过滤面积，尾气侧进上出可以避免清洗后的低聚物及废水不会被尾气夹带进入后续处理设备。

所述过滤罐内还可以设有温度传感器，用于检测所述过滤罐内的温度值，从而控制所述蒸汽盘管内的蒸汽流量，使所述过滤罐内的温度不超过根据所述过滤材料的耐温度急变温度值设定的所述过滤罐内的温度最高值，保证所述过滤材料不会因所述过滤罐内的温度过高而造成损坏。所述过滤罐的数量优选为两个，一用一备，优选所述过滤罐的直径为2200mm，处理能力为18000Nm³/h，两个所述过滤罐可以分别设有各自的进气管道、排气管道、蒸汽管或排水管道，也可以通过支管连接总的进气管道、排气管道、蒸汽管或排水管道。所述低聚物污染的去除系统还可以包括用于系统自动控制的上位机，以实现系统的自动运行，所述上位机可以分别与所述进气阀门、排气阀门、蒸汽阀门、排水阀门、压差变送器和温度传感器电连接，通过所述压差变送器和温度传感器采集相关信息，控制各阀门的启闭，所述上位机内可以安装有用于通过所述压差变送器和/或温度传感器检测的信号控制上述各阀门的自动控制程序，所述上位机还可以安装有用于控制蒸汽吹扫清洗时间的定时程序。

所述低聚物污染的去除系统的工作过程为：

两个所述过滤罐分别为第一过滤罐和第二过滤罐，设定初始工作状态为第一过滤罐工作，第二过滤罐备用，尾气从第一过滤罐的进气口进入，经上、下两层过滤层过滤后从出气口排出，当第一过滤罐的过滤材料上堆积大量低聚物，导致通过第一过滤罐的压差变送器采集的压力差值高于设定值时，上位机控制第二过滤罐的进气阀门和排气阀门打开，控制第一过滤罐的进气阀门和排气阀门关闭，控制第一过滤罐的排水阀门打开，控制第一过滤罐的蒸汽阀门打开，上位机内的控制蒸汽吹扫清洗时间的定时程序自动计时，对第一过滤罐的过滤材料进行吹扫清洗，第二过滤罐继续对尾气进行过滤，不影响系统的正常工作流程，在第一过滤罐的清洗过程中，上位机通过第一过滤罐的温度传感器采集第一过滤罐内的温度，并根据该温度值调节蒸汽阀门的开度，控制蒸汽流量，保证第一过滤罐内的温度低于设定的第一过滤罐内的温度最高值，清洗排出的凝结水连同低聚物通过第一过滤罐底部的排水口排出至废水收集装置，设定的蒸汽吹扫清洗时间结束后，上位机控制第一过滤罐的排水阀门和蒸汽阀门关闭，第一过滤罐转为备用罐，等待下次使用，当第二过滤罐的过滤材料上堆积大量低聚物，导致通过第二过滤罐的压差变送器采集的压力差值高于设定值时，通过上位机控制对第二过滤罐的过滤材料进行吹扫清洗，第一过滤罐继续对尾气进行过滤，直至第二过滤罐的过滤材料清洗完毕后，转为备用，依此循环实现对尾气中低聚物的过滤以及过滤材料的吹扫清洗。

参数选择：根据申请人的实验，滤料参数和工艺参数不仅对低聚物的去除效率有重大影响，而且对蒸汽吹扫清洗的效果同样具有重大的影响，因此选择适当的参数是本发明是否能够成功运行的关键因素之一，另外，除了滤料自身对低聚物的吸附特性（包括其它拦截效应）以及蒸汽脱吸特性之外，所处理的废气以及对过滤材料进行吹扫的蒸汽在过滤层（滤料堆中）的气流状态或气流组织方式对吸附和脱吸也具有明显的影响。对于上述系统，其中主要的参数优选为：

过滤材料：惰性氧化铝瓷球，Al₂O₃含量为60-65%，瓷球直径为8mm，堆比重1500---1600 kg/m³，这种材料硬度大，耐冲刷，特别是有利于在罐体内形成良好的气流组织，以提高对低聚物的去除效果并保证实现有效的吹扫清洗，同时也适应于相应场合下耐酸碱腐蚀的要求；

过滤层的空隙率：优选0.48；

过滤罐直径：在处理气量为18000Nm³/h的情况下，优选Φ2200mm；如果需要处理更大的废气流量，优选采用多个过滤罐并联的方式，以保证每个罐体都处于最佳参数下；

雷诺系数：2500左右，以保证过滤罐内的气流处于适宜的状态，根据申请人实验，过大或过小的雷诺系数均不利于低聚物的去除；

吹扫蒸汽流量：废气处理流量的125%左右，如处理气量为18000Nm³/h，吹扫蒸汽量可控制在22000 -23000Nm³/h。

根据申请人的实验，设定过滤材料两侧的最高压力差为2500Pa，当过滤材料两侧的压力达到最高压力差时，蒸汽吹扫装置自动对过滤材料进行清洗，清洗后过滤材料两侧的压差可降低至300-400Pa。

Claims (8)

1.一种低聚物污染的去除方法，其特征在于采用惰性氧化铝瓷球作为低聚物的过滤材料，沉积在所述过滤材料上的低聚物采用高温蒸汽吹扫清洗，所述惰性氧化铝瓷球为直径8mm的规整球体，所述惰性氧化铝瓷球含三氧化二铝45-70%，其吸水率小于5%，耐酸度大于98%，耐碱度大于85%，莫氏硬度大于7级，耐温度急变的温度值为500℃，堆比重为1500-1600kg/m³。

2.如权利要求1所述的低聚物污染的去除方法，其特征在于对所述过滤材料进行吹扫清洗时的所述高温蒸汽的流量根据设定的过滤设备内的温度最高值和过滤设备内的实际温度值进行控制，从而控制所述过滤设备内的温度。

3.如权利要求2所述的低聚物污染的去除方法，其特征在于对所述过滤材料的吹扫清洗根据所述过滤材料两侧的实际压力差和设定的最高压力差进行控制，当检测的所述过滤材料两侧的实际压力差高于设定的最高压力差时，对所述过滤材料进行吹扫清洗。

4.如权利要求1、2或3所述的低聚物污染的去除方法，其特征在于采用第一、第二两套过滤设备，一用一备，其中第一过滤设备为使用设备，第二过滤设备为备用设备，当需要对第一过滤设备中的过滤材料进行吹扫清洗时，通过上位机自动控制开启第二过滤设备的气体进出口，关闭第一过滤设备的气体进出口，打开第一过滤设备的排水口，开启第一过滤设备的蒸汽吹扫装置的阀门，通过高温蒸汽对第一过滤设备的过滤材料进行吹扫清洗，清扫结束后，关闭第一过滤设备的蒸汽吹扫装置的阀门和排水口，第一过滤设备转为备用，等待下次使用。

5.一种低聚物污染的去除系统，其特征在于包括过滤罐，所述过滤罐设有进气口和出气口，所述进气口通过进气管道连接尾气发生装置的出气口，所述出气口连接有排气管道，所述进气管道和排气管道上分别设有进气阀门和排气阀门，所述过滤罐内设有过滤层，所述过滤层由过滤材料堆码而成，布满整个过滤罐的径向截面，所述过滤材料为惰性氧化铝瓷球，所述过滤层的上方设有环形蒸汽盘管，所述环形蒸汽盘管通过蒸汽管连接所述过滤罐外的蒸汽发生装置，所述蒸汽管上设有蒸汽阀门，所述环形蒸汽盘管朝向所述过滤层的一侧均匀开设有若干通气孔，所述过滤罐底部设有排水口，通过排水管道连接废水收集装置，所述排水管道上设有排水阀门，所述惰性氧化铝瓷球为直径8mm的规整球体，含三氧化二铝45-70%，其吸水率小于5%，耐酸度大于98%，耐碱度大于85%，莫氏硬度大于7级，耐温度急变的温度值为500℃，堆比重为1500-1600kg/m³。

6.如权利要求5所述的低聚物污染的去除系统，其特征在于所述过滤罐设有压差变送器，所述压差变送器的一个压力采集端连接所述进气管道，另一个压力采集端连接所述排气管道，分别采集进气管道和排气管道内的压力并进行比较。

7.如权利要求6所述的低聚物污染的去除系统，其特征在于所述过滤层包括上、下两层，上、下两层的所述过滤层的上方均设有所述蒸汽盘管，上、下两层的所述过滤层的中线处均设有竖直的气体通道，所述过滤罐的进气口设置在所述过滤罐的侧壁上，位置位于上、下两层的所述过滤层的中间，所述过滤罐的出气口设置在所述过滤罐的顶部。

8.如权利要求7所述的低聚物污染的去除系统，其特征在于所述过滤罐内还设有温度传感器，所述过滤罐的数量为两个，一用一备，所述低聚物污染的去除系统还包括用于系统自动控制的上位机，所述上位机分别与所述进气阀门、排气阀门、蒸汽阀门、排水阀门、压差变送器和温度传感器电连接，所述上位机内安装有用于通过所述压差变送器和/或温度传感器检测的信号控制上述各阀门的自动控制程序。