CN103768923A - 一种中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置及其吸收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置及其吸收方法，属于废气处理领域。其包括排气区、吸收区、化学反应区和回收系统；排气区设有除雾层和出气口；吸收区设有喷淋头、吸收液喷淋管、规整填料、散装填料、塔板和进气口；化学反应区设有硫酸加药管、pH自动加药系统、搅拌器、吸收液喷淋泵；回收系统设有清水补管和排液管。本发明将填料塔与板式塔分段有机结合，既能高效吸收二甲胺，又能防止因盐的析出造成的填料堵塞；同时通过pH计自动控制硫酸的投加量，保证了吸收效果的稳定性；连续化进水和出液保证吸收液有一定吸收能力的同时，又能回收一定量的硫酸二甲胺水溶液。整套设备设计紧凑、占地面积小、自动化程度高、投资运行费用较低、便于推广。

Description

一种中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置及其吸收方法

技术领域

本发明涉及一种二甲胺废气吸收装置，具体涉及中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置及其吸收方法。

背景技术

二甲胺，分子式为(CH3)2NH，常温下具有类似鱼腥胺臭的气体。沸点6.8℃，极易溶于水，40℃条件下，水中溶解度为163g/100g水，空气中嗅阈值0.047ppm。

处理工艺方面：现有含二甲胺的废气常用处理方法有水吸收法、活性炭吸附法、低温等离子体法。水吸收法由于二甲胺的溶解度有限且易从水中逃逸回废气中而造成吸收效率的有限，很难保证尾气的稳定达标，同时有废水二次污染情况；活性炭吸附法由于运行费用极高，且容易出现堵塞现象，企业难以保证长期稳定正常运行；低温等离子体使用要求二甲胺浓度小于300mg/m3,同时由于其处理原理为放电氧化，如果电压不够会因氧化不彻底而造成二次污染，故低温等离子体往往需要配合吸收法才能保证尾气的达标，投资费用较高。本发明较好的解决了上述亟需解决的问题，适用于二甲胺浓度小于1500mg/m3的废气处理(对更高浓度的二甲胺废气建议可采用回收法)，吸收反应方程式如下：

处理设备方面：板式塔和填料塔是现有最常用的吸收设备，填料塔根据选用填料的不同吸收效果相差甚远，散装填料布液不均匀、容易出现壁流现象、吸收效果较差，但操作阻力小且造价便宜；规整填料布液均匀、吸收效果好，但阻力大、造价高、且容易出现堵塞现象；板式塔具有较大的操作范围、清洗方便、造价便宜，但操作阻力较大、吸收效果较差。目前，在废气处理方面已有专家将填料塔和板式塔串联使用，但还没有将填料塔与板式塔在同一塔内结合使用的实例，本发明将填料塔与板式塔一体化整合后，很好的缓解了吸收效率与填料堵塞之间的矛盾、处理效率与成本之间的矛盾，在两对矛盾间找到了较好的平衡点。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有处理技术的不足，提供一种中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置及其吸收方法，适于中低浓度(小于1500mg/m3)二甲胺废气多级梯度吸收。

2.技术方案

一种中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置，整个装置设置有排气区、吸收区、化学反应区和回收系统；排气区设置有废气出气口、除雾层，其中废气出气口安装在除雾层上方；吸收区从上到下设置有喷淋头、规整填料、散装填料、塔板和进气口，其中规整填料叠放在散装填料上，散装填料叠放在塔板上，进风口安装在塔板下端将废气引入本发明吸收装置内；化学反应区设置有pH计、硫酸加药阀、硫酸加药管、清水加入管、清水加入阀、硫酸二甲胺溶液回收阀、硫酸二甲胺溶液回收管、搅拌器、吸收液喷淋泵、吸收液流量控制阀、吸收液截止阀和吸收液喷淋管，其中pH计与硫酸加药阀联动，通过设定的pH值控制硫酸的加药量，清水加入阀与硫酸二甲胺溶液回收阀分别安装在清水加入管与硫酸二甲胺溶液回收管上，搅拌器安装在化学反应区内，固定在塔壁上，吸收液喷淋泵通过吸收液喷淋管与喷淋头相连，吸收液流量控制阀及吸收液截止阀安装在吸收液喷淋管上。

所述的规整填料为CY700型规整填料，填料高度与吸收塔的塔径比为1.0～1.5；散装填料为Φ25×25mm型鲍尔环，填料高度与吸收塔的塔径比为1.5～2.0；塔板与散装填料之间的高度与吸收塔的塔径比为1.0；两塔板之间的高度与吸收塔的塔径比为1.2。

所述的除雾层为丝网除雾器，厚度为200mm。

所述的pH探头输出信号控制硫酸加药阀的开关，设定吸收液pH在4～5之间，吸收装置根据废气中二甲胺浓度的波动自动控制硫酸的开关与流量，实现自动化加药。

所述的清水补充阀与硫酸二甲胺水溶液回收阀联动，保证了吸收液的总量与吸收能力。

所述的喷淋头为SMP实心圆锥形雾化喷嘴，利于传质吸收。

中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置用于中低浓度二甲胺废气吸收方法为：中低浓度二甲胺废气通过进风管进入吸收装置，依次经过塔板、散装填料、规整填料与由吸喷淋循环泵输送到规整填料上方经雾化喷嘴喷淋下来的吸收液进行气液传质，pH计控制硫酸加药管加入硫酸。

3.有益效果：

1）板式塔和填料塔有机结合，下端废气中二甲胺浓度较高，选用板式塔操作弹性大、不易堵塞，易于清洗积在板上的盐及废气中可能携带的少量颗粒物，上端根据二甲胺废气浓度的递减，依次选用了孔隙率递减的不同填料，防止堵塞的同时保证了传质吸收的效率，确保尾气的达标排放；

2）根据pH计自动控制硫酸的投加量，避免了人工操作带来的误差，既能节约硫酸的用量，又能保证吸收液pH值稳定，从而保证吸收效果的稳定性；

3）经调试决定回收二硫酸二甲胺溶液的量后，清水补入量与硫酸二甲胺溶液的回收量相平衡，实现连续化进出吸收液，既能通过补充一定量的新鲜水保证吸收液吸收能力，又能回收一定量高浓度的硫酸二甲胺溶液；

4）吸收液喷头采用雾化喷嘴，大大提高了二甲胺的吸收效率，确保了尾气的达标排放；

5）整个系统具有高度的自动化和连续化，较低的运行费用，回收硫酸二甲胺溶液通过蒸馏浓缩后既可达到一定的经济效益，同时也避免了传统吸收法的废水二次污染，有利于该装置的推广使用。

6）填料塔与板式塔一体化比填料塔和板式塔简单串联使用系统阻力小、占地面积小、运行管理方便。

7）多级梯度吸收方式充分利用了废气中二甲胺浓度的梯度变化，合理的设计了不同的吸收方式，更利于提高吸收效果。

8）搅拌器安装在化学反应区吸收液内，利于硫酸与二甲胺的反应充分，同时防止硫酸二甲胺的析出。

附图说明

图1是一种中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置的结构示意图，图中：出气口1、除雾层2、喷淋头3、规整填料4、散装填料5、塔板6、进风管7、pH计8、硫酸加药阀9、硫酸加药管10、清水加入管11、清水加入阀12、硫酸二甲胺溶液回收阀13、硫酸二甲胺溶液回收管14、搅拌器15、吸收液喷淋泵16、吸收液流量控制阀17、吸收液截止阀18、吸收液喷淋管19。

图2为填料不同高度对二甲胺去除效率的影响结果图。

具体实施方式

实施例1

如附图1所示，一种中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置，整个装置设置有排气区、吸收区、化学反应区和回收系统；排气区设置有废气出气口1、除雾层2，其中废气出气口1安装在除雾层2上方；吸收区从上到下设置有喷淋头3、规整填料4、散装填料5、塔板6和进风管7，其中规整填料4叠放在散装填料5上，散装填料5叠放在塔板6上，进风管7安装在塔板6下端将废气引入本发明装置内；化学反应区设置有pH计8、硫酸加药阀9、硫酸加药管10、清水加入管11、清水加入阀12、硫酸二甲胺溶液回收阀13、硫酸二甲胺溶液回收管14、搅拌器15、吸收液喷淋泵16、吸收液流量控制阀17、吸收液截止阀18和吸收液喷淋管19，其中pH计8与硫酸加药阀9联动，通过设定的pH控制硫酸的加药量，清水加入阀12与硫酸二甲胺溶液回收阀13分别安装在清水加入管11与硫酸二甲胺溶液回收管14上，搅拌器15安装在化学反应区内，固定在塔壁上，吸收液喷淋泵16通过吸收液喷淋管19与喷淋头3相连，吸收液流量控制阀17及吸收液截止阀18安装在吸收液喷淋管19上。所述的除雾层2为丝网除雾器，厚度为200mm。所述的喷淋头3为SMP（超大通径防堵塞）实心圆锥形雾化喷嘴，利于传质吸收。

所述的pH计8输出信号控制硫酸加药阀9的开关，设定吸收液pH在4～5之间，吸收装置根据废气中二甲胺浓度的波动自动控制硫酸的开关与流量，实现自动化加药。

所述的清水补充阀12与硫酸二甲胺水溶液回收阀13联动，保证了吸收液的总量与吸收能力。

含中低浓度二甲胺的废气通过进风管7进入吸收装置，依次经过塔板6、散装填料5和规整填料4的传质吸收后，最后经过除雾层2后通过排气口1排出装置；化学吸收液从塔底经吸收液喷淋泵16通过吸收液喷淋管19及喷淋头3到达吸收层最顶端，吸收液随着重力作用回流到塔底，在回流的过程中完成对废气中二甲胺的吸收；装在塔底吸收液内的pH计8通过设定的pH值控制硫酸加药阀9的开关，从而实现自动化加硫酸；清水加入阀12与硫酸二甲胺溶液的回收阀联动，平衡清水量与回收的硫酸二甲胺溶液，从而实现连续化回收硫酸二甲胺溶液。

所述的规整填料4为CY700型规整填料(具体参数见表1)、散装填料5为Φ25×25mm型鲍尔环。

表1CY700型规整填料参数

实验选取的吸收塔塔径为500mm，吸收装置用于中低浓度二甲胺废气吸收方法为：中低浓度二甲胺废气通过进风管7进入吸收装置，依次经过塔板6、散装填料5、规整填料4与由吸喷淋循环泵16输送到规整填料4上方经雾化喷嘴3喷淋下来的吸收液进行气液传质，pH计8控制硫酸加药管10加入硫酸。

规整填料4高度与吸收塔的塔径比为0.8；散装填料5高度与吸收塔的塔径比为0.8；塔板6与散装填料底端高度与塔径比为1.0；两塔板6之间的板间距与塔径比为1.2。通过试验得到，二甲胺的去除率为70.9%。见图2。

实施例2

一种中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置，结构同实施例1，不同在于：所述的规整填料4高度与吸收塔的塔径比为0.8；散装填料5高度与吸收塔的塔径比为1.4。如图2所示，其二甲胺的去除率为83.2%。

实施例3

一种中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置，结构同实施例1，不同在于：所述的规整填料4高度与吸收塔的塔径比为0.8；散装填料5高度与吸收塔的塔径比为2.2。如图2所示，其二甲胺的去除率为88.5%。

实施例4

一种中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置，结构同实施例1，不同在于：所述的规整填料4高度与吸收塔的塔径比为0.8；散装填料5高度与吸收塔的塔径比为1.8。如图2所示，其二甲胺的去除率为88.2%。

实施例5

在散装填料5高度与吸收塔的塔径比为1.8参数下，再次进行不同填料高实验（吸收塔塔径为500mm），结构同实施例1，通过不同规整填料高度与吸收塔的塔径比试验得出的不同吸去除率见图2。随着规整填料高度的增加（选取所述的规整填料高度与吸收塔的塔径比为1.0～2.2范围），其二甲胺的去除率为88.6-93.1%。

实施例6

图2所示，吸收装置随着填料高度的增加，二甲胺去除率在增加，但系统阻力也随之增加。综合考虑去除率与经济性，确定了填料高度与吸收塔塔径的最佳比值：规整填料高为700mm（即规整填料高度与吸收塔塔径比为1.4）、散装填料高为900mm（即散装填料高度与吸收塔塔径比为1.8），其二甲胺的去除率为91.6%。

Claims (7)

1.一种中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置，其特征在于，整个装置设置有排气区、吸收区、化学反应区和回收系统；排气区设置有废气出气口(1)、除雾层(2)，其中废气出气口(1)安装在除雾层(2)上方；吸收区从上到下设置有喷淋头(3)、规整填料(4)、散装填料(5)、塔板(6)和进气口(7)，其中规整填料(4)叠放在散装填料(5)上，散装填料(5)叠放在塔板(6)上，进风口(7)安装在塔板(6)下端将废气引入吸收装置内；化学反应区设置有pH计(8)、硫酸加药阀(9)、硫酸加药管(10)、清水加入管(11)、清水加入阀(12)、硫酸二甲胺溶液回收阀(13)、硫酸二甲胺溶液回收管(14)、搅拌器(15)、吸收液喷淋泵(16)、吸收液流量控制阀(17)、吸收液截止阀(18)和吸收液喷淋管(19)，其中pH计(8)与硫酸加药阀(9)联动，通过设定的pH值控制硫酸的加药量，清水加入阀(12)与硫酸二甲胺溶液回收阀(13)分别安装在清水加入管(11)与硫酸二甲胺溶液回收管(14)上，搅拌器(15)安装在化学反应区内，固定在塔壁上，吸收液喷淋泵(16)通过吸收液喷淋管(19)与喷淋头(3)相连，吸收液流量控制阀(17)及吸收液截止阀(18)安装在吸收液喷淋管(19)上。

2.根据权利要求1所述的中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置，其特征在于：所述的规整填料(4)为CY700型规整填料，规整填料高度与吸收塔的塔径比为1.0～1.5；散装填料(5)为Φ25×25mm型鲍尔环，散装填料高度与吸收塔的塔径比为1.5～2.0；塔板(6)与散装填料(5)之间的高度与吸收塔的塔径比为1.0；两塔板(6)之间的高度与吸收塔的塔径比为1.2。

3.根据权利要求1所述的中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置，其特征在于：所述的除雾层(2)为丝网除雾器，厚度为200mm。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置，其特征在于：所述的pH探头(8)输出信号控制硫酸加药阀(9)的开关，设定吸收液pH在4～5之间，吸收装置根据废气中二甲胺浓度的波动自动控制硫酸的开关与流量，实现自动化加药。

5.根据权利要求1所述的中低浓度二甲胺废气吸收装置，其特征在于：所述的清水补充阀(12)与硫酸二甲胺水溶液回收阀(13)联动，保证了吸收液的总量与吸收能力。

6.根据权利要求1所述的中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置，其特征在于：所述的喷淋头(3)为SMP实心圆锥形雾化喷嘴，利于传质吸收。

7.根据权利要求2所述的中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置，其特征在于：所述规整填料高度与吸收塔塔径比为1.4，散装填料高度与吸收塔塔径比为1.8。8.根据权利要求1-7任意一项所述的中低浓度二甲胺废气多级梯度吸收装置，其中低浓度二甲胺废气吸收方法为：中低浓度二甲胺废气通过进风管（7）进入吸收装置，依次经过塔板（6）、散装填料（5）、规整填料（4）与由吸喷淋循环泵（16）输送到规整填料(4)上方经雾化喷嘴（3）喷淋下来的吸收液进行气液传质，pH计(8)控制硫酸加药管(10)加入硫酸。

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