CN103752135A - 一种炭黑厂尾气的净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种炭黑厂尾气的净化方法，属于废气处理技术领域；本发明采用液相催化氧化技术处理炭黑尾气，H2S经催化氧化、再生过程最终转变为单质硫而得以回收；炭黑尾气中的HCN经碱液吸收、氧化水解等过程转化为无毒无害的物质；本发明所述方法催化体系配制简便，再生过程简单，可循环使用；处理过程适应较宽的温度、气体流量、氧含量、硫化氢浓度等操作条件；在净化H2S回收硫的同时对HCN有很好的处理效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种炭黑厂尾气的净化方法，属于废气处理技术领域。
背景技术
炭黑生产企业是典型的大气污染源，也是很具代表性的高能耗工业部门。炭黑生产过程会副产大量的尾气，一般而言，每生产1吨炭黑，将产生约3500Nm3尾气。炭黑尾气中除含有CO、H2、CH4这类可燃气体外，也含有H2S、COS、CS2、HCN等有毒有害组分。炭黑尾气若直接排放，不仅给大气环境带来严重污染，而且造成资源的极大浪费。
炭黑尾气具有一定的热值，其低位发热值通常为670～960 kcal/m3。为回收利用尾气中的热能，部分炭黑厂采用脱湿塔对尾气进行预处理以获得贫煤气，之后再用于锅炉燃烧供热或发电。但炭黑尾气中H2S、COS等硫化物的存在不仅会引起设备与管路腐蚀，而且会直接导致锅炉燃烧排放气中SO2浓度较高。因此，炭黑尾气在回收利用之前，必须采取有效的措施以除去其中的含硫化合物。工业上脱除H2S的方法较多，大体可分为干法和湿法两大类。干法脱硫常用于低浓度H2S废气的处理，包括膜分离法、分子筛法等；干法脱硫效率较高，但设备投资较大，需间歇再生或更换，脱硫剂大多不能再生，成本较高。湿法脱硫利用特定的溶剂与气体逆流接触而脱除其中的H2S，溶剂通过再生可重新用于吸收；湿法脱硫按脱硫剂的不同，分为液体吸收法、吸收氧化法两类。采用液体吸收法处理H2S废气时，污染物仅由气相转移至液相，脱硫效果并不很高。吸收氧化法一般在吸收液中加入氧化剂或催化剂，使吸收的H2S在氧化塔（或再生塔）氧化成硫而使溶液得以再生；常用的吸收液有碳酸钠、碳酸钾和氨的水溶液，常用的氧化剂或催化剂有氧化铁、硫代砷酸盐、铁氰化合物复盐及有机催化剂组成的水溶液或水悬浮液。近些年来，吸收氧化法脱除H2S的技术发展较快，并得到逐步应用。
炭黑尾气中所含的HCN也是一种剧毒气体，对人类健康与生态环境具有极大的威胁。当空气中含有2%的HCN时，通过皮肤吸收，3分钟内即可引起人体中毒。鉴于HCN的强毒性，各国对其在空气中的允许排放浓度与接触限值均做了较为严格的规定。目前，国内外脱除废气中HCN主要有吸收法、吸附法、燃烧法，其中吸收法应用较为广泛。该方法先将HCN废气通入碱液进行吸收，然后对生成的CN- 进行处理，转化为无毒无害的物质后再进行排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种炭黑厂尾气的净化方法，具体包括如下步骤：将洗涤后的炭黑厂尾气通入吸收塔内，吸收液与气体流量的比值为12～20 L/m3，吸收塔操作温度为50～70℃，吸收过程进行36～48 h后，除去吸收液中悬浮的硫，同时开始向循环母液中吹入空气进行再生反应，鼓入空气的持续时间为0.6～1.0 h，再生液重新用于炭黑尾气净化处理。
本发明所述吸收液由三价铁盐和乙二胺四乙酸二钠溶于水配置得到，或者由三价铁盐和磺基水杨酸溶于水配置得到，在吸收液中Fe3+和乙二胺四乙酸二钠或磺基水杨酸的摩尔比为1:1。
本发明所述吸收液中Fe3+浓度为0.025～0.040mol/L。
本发明所述吸收液通过NaOH和NaCO3调节pH值，其pH为7.5～8.6。
本发明所述吸收塔操作温度为50～70℃。
本发明的有益效果为：
（1）净化炭黑尾气的工艺流程简单，可适应较宽的温度、流量、氧含量及硫化氢浓度等操作条件；
（2）催化体系配制方便，再生过程简单，可长期循环使用，催化剂用量相对较少，在稳定剂等作用下可进一步提高H2S净化效率；
（3）对尾气中的H2S、HCN这类杂质组分实现了协同处理，废气中的H2S最终转化为S，经简单的物理处理即可获得高纯度硫磺，实现了工业废气的资源化，本技术不仅适应于炭黑厂尾气处理，也适应于黄磷尾气与沼气等中低浓度H2S的去除以及同时含有H2S与HCN的其他废气处理。
附图说明
图1为液相催化氧化净化炭黑尾气的工艺流程图；
图中：1-水洗塔，2-炭黑尾气吸收塔，3-再生塔，4-洗涤水泵，5-富液泵，6-贫液泵，7-离心机，8-换热器。
具体实施方式
下面附图和结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
本实施例所述炭黑厂尾气的净化方法，将洗涤后的炭黑厂尾气通入吸收液中，吸收液与气体流量的比值为12 L/m3，吸收塔内的操作温度为50 ℃，吸收过程进行36 h后，启动离心机除去吸收液中悬浮的硫，同时开始向吸收液中吹入空气进行再生反应，持续吹气时间为0.6 h，再生液重新用于吸收炭黑厂尾气，所述吸收液由三价铁盐和乙二胺四乙酸二钠溶于水配置得到，吸收液中Fe3+和乙二胺四乙酸二钠的摩尔比为1:1，所述吸收液中Fe3+浓度为0.025mol/L，所述吸收液通过NaOH和NaCO3调节pH值，其pH为7.5。
吸收操作时，尾气中H2S浓度为90～120mg/m3，HCN浓度为370～420mg/m3，氮气、氧气、CO的体积分数分别为66～69%、2.1～2.7%以及14.6～17.2%。
吸收操作过程如下：将炭黑尾气通入到水洗塔1中，经洗涤后的炭黑尾气进入到炭黑尾气吸收塔2中与吸收液逆流接触，净化后的炭黑尾气经吸收塔2上端排出，吸收液经富液泵5送至高位槽，经离心机7处理后经再生塔3回流至低位贮槽后，再用贫液泵6送入尾气吸收塔2中进行循环吸收操作，吸收操作达36 h时，启动离心机以除去吸收液中悬浮的硫，同时开始向再生塔吹入空气对吸收液进行再生反应，持续吹气时间为0.6 h。
应用本实施例所述方法净化处理炭黑尾气，连续运行12 h时，H2S、HCN的脱除率分别达97.1%、93.2%；连续运行36 h时，H2S、HCN的脱除率分别为92.1%、84.7%。连续运行48 h时，H2S、HCN的脱除率分别为96.1%、92.0%。
实施例2
本实施例所述炭黑厂尾气的净化方法，将洗涤后的炭黑厂尾气通入吸收液中，吸收液与气体流量的比值为20 L/m3，吸收塔内的操作温度为70 ℃，吸收过程进行60 h后，启动离心机除去吸收液中悬浮的硫，同时开始向吸收液中吹入空气进行再生反应，持续吹气时间为1 h，再生液重新用于吸收炭黑厂尾气，所述吸收液由三价铁盐和乙二胺四乙酸二钠溶于水配置得到，吸收液中Fe3+和乙二胺四乙酸二钠的摩尔比为1:1，所述吸收液中Fe3+浓度为0.040mol/L，所述吸收液通过NaOH和NaCO3调节pH值，其pH为8.6。
待净化处理的炭黑尾气组分与实施例1完全相同。
吸收操作过程与实施例1基本相同，不同之处在于：当连续吸收时间达60 h时，启动离心机以除去吸收液中悬浮的硫，同时开始向再生塔吹入空气对吸收液进行再生，持续吹气时间为1h。
应用本实施例所述方法净化处理炭黑尾气，连续运行12 h时，H2S、HCN的脱除率分别达95.7%、91.6%；连续运行48 h时，H2S、HCN的脱除率分别为85.0%、82.5%。连续运行60 h时，H2S、HCN的脱除率分别为95.0%、90.1%。
实施例3
本实施例所述炭黑厂尾气的净化方法，将洗涤后的炭黑厂尾气通入吸收液中，吸收液与气体流量的比值为16 L/m3，吸收塔内的操作温度为60 ℃，吸收过程进行42 h后，启动离心机除去吸收液中悬浮的硫，同时开始向吸收液中吹入空气进行再生反应，持续吹气时间为0.8 h，再生液重新用于吸收炭黑厂尾气，所述吸收液由三价铁盐和乙二胺四乙酸二钠溶于水配置得到，吸收液中Fe3+和乙二胺四乙酸二钠的摩尔比为1:1，所述吸收液中Fe3+浓度为0.030mol/L，所述吸收液通过NaOH和NaCO3调节pH值，其pH为8.0。
待净化处理的炭黑尾气组分与实施例1完全相同。
吸收操作过程与实施例1基本相同，不同之处在于：当连续吸收时间达42 h时，启动离心机以除去吸收液中悬浮的硫，同时开始向再生塔吹入空气对吸收液进行再生，持续吹气时间为0.8 h。
应用本实施例所述方法净化处理炭黑尾气，连续运行12 h时，H2S、HCN的脱除率分别达96.1%、91.1%；连续运行42 h时，H2S、HCN的脱除率分别为83.2%、81.9%。连续运行54 h时，H2S、HCN的脱除率分别为95.0%、88.3%。
实施例4
采用本发明所述尾气净化方法处理含H2S、HCN的模拟烟气，将模拟烟气通入吸收液中，吸收液与气体流量的比值为16 L/m3，吸收塔内的操作温度为60 ℃，连续吸收达42 h时，向吸收液中吹入空气进行再生反应，持续吹气时间为0.8 h，再生液重新用于吸收模拟烟气，所述吸收液由三价铁盐和和磺基水杨酸溶于水配置得到，其摩尔比为1:1，所述吸收液中Fe3+浓度为0.030mol/L，所述吸收液通过NaOH与NaCO3调节pH值，其pH为7.8。
模拟烟气中H2S浓度为700～750mg/m3，HCN浓度为420～470mg/m3，氧气体积分数为4.1～4.6%。
吸收操作过程与实施例1基本相同，不同之处在于：当连续吸收时间达42 h时，启动离心机以除去吸收液中悬浮的硫，同时开始向再生塔吹入空气对吸收液进行再生，持续吹气时间为0.8 h。
应用本实施例所述方法净化处理模拟烟气，连续运行12 h时，H2S、HCN的脱除率分别为94.9%、88.3%；连续运行42 h时，H2S、HCN的脱除率分别为82.3%、80.5%；连续运行54 h时，H2S、HCN的脱除率分别为92.5%、87.2%。
Claims (5)
1.一种炭黑厂尾气的净化方法，其特征在于，包括如下步骤：将洗涤后的炭黑厂尾气通入吸收塔内，吸收液与气体流量的比值为12～20 L/m3，吸收塔操作温度为50～70℃，吸收过程进行36～48 h后，除去吸收液中悬浮的硫，向循环吸收液中吹入空气进行再生反应，持续吹气时间为0.6～1.0 h，再生液循环至吸收塔继续用于炭黑尾气净化处理。
2.根据权利要求1所述的炭黑厂尾气的净化方法，其特征在于：所述吸收液由三价铁盐和乙二胺四乙酸二钠溶于水配置得到，或者由三价铁盐和磺基水杨酸溶于水配置得到，在吸收液中Fe3+和乙二胺四乙酸二钠或磺基水杨酸的摩尔比为1:1。
3.根据权利要求1所述的炭黑厂尾气的净化方法，其特征在于：所述吸收液中Fe3+浓度为0.025～0.040mol/L。
4.根据权利要求1所述的炭黑厂尾气的净化方法，其特征在于：所述吸收液通过NaOH和NaCO3调节pH值，其pH为7.5～8.6。
5.根据权利要求1所述的炭黑厂尾气的净化方法，其特征在于：所述吸收塔操作温度为50～70℃。
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