CN103933851A - 黄药生产中废气的处理方法 - Google Patents

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本发明涉及一种黄药生产中废气的处理方法，属于废气处理技术领域。该方法将黄药合成、造粒、初干、真空干燥各工序产生的废气收集混合后由塔底端送入第一级净化塔，与喷淋而下的工作介质逆流接触进行作用后由塔顶逸出进入第二级净化塔，两塔串联使用，使废气中的污染成分与净化塔内的工作介质发生化学反应和物理作用而被净化，净化后的尾气经引风机排入大气中。本发明的技术特点是以次氯酸钠氧化分解和聚乙二醇溶解吸收结合运用的方法去除废气中的污染物，设备简单，工艺可靠，建设和运行成本低，操作弹性大，能够有效解决黄药生产中废气污染问题。

Description

黄药生产中废气的处理方法
技术领域
本发明涉及一种黄药生产中废气的处理方法，属于废气处理技术领域。
背景技术
黄药是矿山工业应用最广的硫化矿捕收剂，学名烃基二硫代碳酸盐，其通式为ROCSSMe，式中R通常为2～5个碳的烷基，Me为碱金属离子或铵离子。
当前，国内生产黄药均采用无溶剂反加直接合成法，即以醇类、二硫化碳和氢氧化钠(钾)粉末为原料，前二者按1:1的摩尔比先加入混捏机中，再向混捏机内逐步加入碱粉，反应剧烈放热，须以冷冻盐水通入混捏机夹套中及时将反应热移走，以保证反应低温进行。此法可迅速得到粉状黄药，称为合成品，能直接供应国内市场。而在国外市场，几乎都要求加工成粒状黄药使用，即先用螺杆造粒机将合成品挤压成型，再经气流干燥装置进行表干定型(此过程称为初干)，然后将粒料移入真空干燥器内彻底干燥至规定含量，分析合格后出料包装。
在黄药的合成、造粒、初干、真空干燥各工序中，均会产生废气，散发强烈异味，严重污染环境，必须进行治理。废气中异味主要来自原材料及其携带的杂质，以及合成反应中的各种产物和加工过程中的分解产物等。其中的恶臭物质多为硫化氢、硫醇与硫醚类化合物。传统上有效的处理方法是焚烧法，此法设备投资大、运行成本高，一般企业难以负担。还有一种碱液吸收法，实践中应用效果较差，达不到治污目的。由于二硫化碳远比一般有机溶剂易燃易爆，使得废气处理的技术路线选择受到很大限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种黄药生产中废气的处理方法，该方法设备简单，工艺可靠，运行和维护成本低，操作弹性大，能够有效解决黄药生产中废气污染问题。
本发明所述的黄药生产中废气的处理方法，采用次氯酸钠氧化分解与聚乙二醇溶解吸收结合运用的方式，对黄药生产中各工序产生的废气进行净化处理。
对废气进行净化处理时，采用两级净化塔串联的形式，第一级净化塔的工作介质为次氯酸钠水溶液，第二级净化塔的工作介质为聚乙二醇。在两级净化塔中，废气与工作介质逆流运行。塔型优选喷淋塔。第一级净化塔中工作介质优选有效氯含量2-12％的次氯酸钠水溶液，并且工作中及时补加氢氧化钠或碳酸钠以保持水溶液pH值在8-12之间。第二级净化塔中工作介质优选聚乙二醇PEG-200。
具体步骤如下：
来自黄药合成、造粒、初干、真空干燥各工序相应装置的废气经收集混合后由塔底端进入第一级净化塔，气体与喷淋而下的工作介质逆流接触进行作用后由第一级净化塔塔顶逸出，逸出气体由第二级净化塔底端进入第二级净化塔，再与喷淋而下的工作介质逆流接触进行作用后由第二级净化塔塔顶逸出，得到净化后的尾气，该尾气经引风机排入大气。尾气排放之前要经过在线监测仪检测二硫化碳浓度。
净化塔安装有防爆泵，防爆泵将工作介质由塔底送至塔上部的喷淋管，经喷嘴雾化后形成微小液滴喷洒而下，与上升气流逆流接触进行作用，净化塔顶部安装有丝网除沫器。净化塔塔型优选适合处理大风量、低浓度、常温废气的喷淋塔。风机风量与喷淋量均可调节，由此可在操作中设定合适的液气比。
废气中污染物主要为混合醇类、二硫化碳与恶臭物质，恶臭物质包括硫化氢以及硫醇、硫醚类含硫有机物。废气在净化塔内与工作介质逆流运行，发生复杂化学反应和物理作用而被净化，净化结束后经引风机排入大气中。废气中的硫化氢、硫醇、硫醚类恶臭物质部分被次氯酸钠氧化分解，部分被聚乙二醇溶解吸收，少量排入大气中；废气中的混合醇类部分被次氯酸钠水溶液吸收，部分被聚乙二醇溶解吸收，少量排入大气中；废气中二硫化碳部分在次氯酸钠水溶液中分解，部分在聚乙二醇中溶解吸收，少量排入大气中。重要之处还在于，有部分醇类和二硫化碳在次氯酸钠碱性水溶液中反应生成黄药进而被氧化为双黄药析出，此过程推动更多的废气中醇和二硫化碳向水溶液中富集、转化，既提高了净化效率，又可得到有用产物。废气经过本方法处理后，污染物浓度显著降低，其中对恶臭物质的去除效率为95％～无味，对混合醇类的去除效率为90％～98％，对二硫化碳的去除效率为70％～93％。
实现该方法的装置属于常规装置，该系统末端设置引风机，为系统内气体流动提供压差。该装置装有一处以上爆破片作为紧急泄压出口。装置末端还装有二硫化碳气体在线监测仪，为系统安全运行提供参考。
工作中应及时检测次氯酸钠水溶液的有效氯含量与pH值，当有效氯含量降至2％以下时，应以新鲜品替换，替换下来的清液可用于配制低品位液体黄药；当pH值低于8时应补入氢氧化钠或碳酸钠调高，以保持体系反应活性。聚乙二醇PEG-200接近吸收饱和时，也应以新品替换之，替换下来的聚乙二醇吸收液经减压蒸馏去除低沸物后，可以重复使用。低沸物经分段冷凝收集后，醇类组份可用于生产杂基黄药，其余组份作为危险废弃物按照国家相关规定处理。
根据日常生产情况及时调整净化系统工作状况，并结合气体在线检测仪的指示和废气净化前后取样分析的结果进行干预，可以使系统的净化作用与废气排放过程相匹配，有效地消除黄药生产中的废气污染。
气体的分析可采用气相色谱法按相关标准执行。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明采用次氯酸钠氧化分解与聚乙二醇溶解吸收结合运用的方法处理黄药生产中的废气，其设备简单，工艺可靠，运行和维护成本低，操作弹性大，对黄药生产中各工序产生的废气进行净化处理效果显著。对恶臭物质的去除效率为95％～无味，对混合醇类的去除效率为90％～98％，对二硫化碳的去除效率为70％～93％。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
实施例1
某黄药工厂，年产粒状黄药3000吨。合成、造粒、初干、真空干燥(馏出物先经两级冷凝器分别以冷水和冷冻盐水冷却以回收利用其中的醇类和二硫化碳)工序产生的废气集中到缓冲罐后，其主要污染物组份的浓度范围为：
混合醇类   500～1000mg/m3
二硫化碳   300～900mg/m3
恶臭       10000～15000(无量纲)
废气进入两塔串联净化系统处理，喷淋塔及系统相应参数见表1。
表1喷淋塔及系统相应参数
塔高 内径 材质 风量 温度 液气比 空塔气速 系统压降
9000mm 1800mm 碳钢 7000m3/h 常温 8L/m3 2.5m/s 700Pa
一级净化塔内NaClO水溶液有效氯含量10％，pH＝12。
二级净化塔内装填PEG-200。
某一时段实测进气污染物平均浓度及净化处理后排放尾气中平均浓度，测量结果见表2。
表2净化前后测量结果对比
污染物 某一时段进气平均浓度 净化处理后尾气平均浓度
混合醇类 1000mg/m3 50mg/m3
二硫化碳 600mg/m3 42mg/m3
恶臭 10000(无量纲) 嗅觉不可辨
由表2中的数据可以明显看出，废气经过净化处理后，各组分浓度明显减少。说明采用次氯酸钠氧化分解与聚乙二醇溶解吸收结合运用的方法，能显著降低污染物排放的浓度。
本发明具体工艺如下：
来自黄药合成、造粒、初干、真空干燥各工序相应装置的废气经收集混合后由塔底端进入第一级净化塔，气体与喷淋而下的工作介质逆流接触进行作用后由第一级净化塔塔顶逸出，逸出气体由第二级净化塔底端进入第二级净化塔，再与喷淋而下的工作介质逆流接触进行作用后由第二级净化塔塔顶逸出，得到净化后的尾气，该尾气经引风机排入大气。尾气排放之前要经过在线监测仪检测二硫化碳浓度。
净化塔安装有防爆泵，防爆泵将工作介质由塔底送至塔上部的喷淋管，经喷嘴雾化后形成微小液滴喷洒而下，与上升气流逆流接触进行作用，净化塔顶部安装有丝网除沫器。
废气中污染物主要为混合醇类、二硫化碳与恶臭物质，恶臭物质包括硫化氢与硫醇、硫醚类含硫有机物。废气在净化塔内与工作介质逆流运行，发生复杂化学反应和物理作用而被净化，净化结束后经引风机排入大气中。废气中的硫化氢、硫醇、硫醚类恶臭物质部分被次氯酸钠氧化分解，部分被聚乙二醇溶解吸收，少量排入大气中；废气中的混合醇类部分被次氯酸钠水溶液吸收，部分被聚乙二醇吸收，少量排入大气中；废气中二硫化碳部分在次氯酸钠水溶液中分解，部分在聚乙二醇中溶解吸收，少量排入大气中。重要之处还在于，有部分醇类和二硫化碳在次氯酸钠碱性水溶液中反应生成黄药进而被氧化为双黄药析出，此过程推动更多的废气中醇和二硫化碳向水溶液中富集、转化，既提高了净化效率，又可得到有用产物。
工作中应及时检测次氯酸钠水溶液的有效氯含量与pH值，当有效氯含量降至2％以下时，应以新鲜品替换，替换下来的清液可用于配制低品位液体黄药；当pH值低于8时应补入氢氧化钠或碳酸钠调高，以保持体系反应活性。聚乙二醇PEG-200接近吸收饱和时，也应以新品替换之，替换下来的聚乙二醇吸收液经减压蒸馏去除低沸物后，可以重复使用。低沸物经分段冷凝收集后，醇类组份可用于生产杂基黄药，其余组份作为危险废弃物按照国家相关规定处理。
实施例2
工艺流程，主要污染物组份的浓度范围，使用的设备及参数，净化塔内装填的工作介质与实施例1中的相同。
某一时段实测进气污染物平均浓度及净化处理后排放尾气中平均浓度，测量结果见表3。
表3净化前后测量结果对比
污染物 某一时段进气平均浓度 净化处理后尾气平均浓度
混合醇类 550mg/m3 30mg/m3
二硫化碳 900mg/m3 110mg/m3
恶臭 15000(无量纲) 嗅觉不可辨
由表3中的数据可以明显看出，废气经过净化处理后，各组分浓度明显减少。说明采用次氯酸钠氧化分解与聚乙二醇溶解吸收结合运用的方法，能显著降低污染物排放的浓度。
实施例3
工艺流程，主要污染物组份的浓度范围，使用的设备及参数，净化塔内装填的工作介质与实施例1中的相同。第一级净化塔中工作介质为有效氯含量3％的次氯酸钠水溶液，pH＝8。
某一时段实测进气污染物平均浓度及净化处理后排放尾气中平均浓度，测量结果见表4。
表4净化前后测量结果对比
污染物 某一时段进气平均浓度 净化处理后尾气平均浓度
混合醇类 750mg/m3 75mg/m3
二硫化碳 300mg/m3 90mg/m3
恶臭 12000(无量纲) 500(无量纲)
由表4的数据可以明显看出，废气经过净化处理后，各组分浓度明显减少。说明采用次氯酸钠氧化分解与聚乙二醇溶解吸收结合运用的方法，能显著降低污染物排放的浓度。
对比例1
工艺流程，主要污染物组份的浓度范围，使用的设备及参数，与实施例1中的相同。第一级净化塔中工作介质为有效氯含量10％的次氯酸钠水溶液，pH＝10。第二级净化塔中工作介质装填零号轻柴油。
某一时段实测进气污染物平均浓度及净化处理后排放尾气中平均浓度，测量结果见表5。
表5净化前后测量结果对比
污染物 某一时段进气平均浓度 净化处理后尾气平均浓度
混合醇类 850mg/m3 130mg/m3
二硫化碳 900mg/m3 100mg/m3
恶臭 15000(无量纲) 无硫化物臭味，有轻微柴油味
由表5的数据可以看出，废气经过净化处理后，各组分浓度明显减少。说明采用次氯酸钠氧化分解与柴油溶解吸收结合运用的方法，能有效降低污染物排放的浓度。但是由于柴油在空气中饱和蒸汽压大，使用中挥发快，损失大，既增加治污成本又造成二次污染，还对安全生产产生不利影响，不符合绿色环保的发展理念。
对比例2
工艺流程，主要污染物组份的浓度范围，使用的设备及参数，与实施例1中的相同。第一级净化塔中工作介质为15％的氢氧化钠水溶液。第二级净化塔中工作介质为聚乙二醇PEG-200。
某一时段实测进气污染物平均浓度及净化处理后排放尾气中平均浓度，测量结果见表6。
表6净化前后测量结果对比
污染物 某一时段进气平均浓度 净化处理后尾气平均浓度
混合醇类 970mg/m3 210mg/m3
二硫化碳 620mg/m3 280mg/m3
恶臭 10000(无量纲) 强臭味
由表6的数据可以看出，用氢氧化钠代替次氯酸钠与聚乙二醇PEG-200结合运用，对醇类和二硫化碳有一定去除作用，但对恶臭物质不能达到令人满意效果。

Claims (10)

1.一种黄药生产中废气的处理方法，其特征在于：该方法采用次氯酸钠氧化分解与聚乙二醇溶解吸收相结合的方式，对黄药生产中各工序产生的废气进行净化处理。
2.根据权利要求1所述的黄药生产中废气的处理方法，其特征在于：对废气进行净化处理时，采用两级净化塔串联的形式，第一级净化塔的工作介质为次氯酸钠水溶液，第二级净化塔的工作介质为聚乙二醇，在两级净化塔中，废气与工作介质逆流运行。
3.根据权利要求2所述的黄药生产中废气的处理方法，其特征在于：第一级净化塔中工作介质为有效氯含量2-12％的次氯酸钠水溶液，pH值保持在8-12之间。
4.根据权利要求2所述的黄药生产中废气的处理方法，其特征在于：第二级净化塔中工作介质为聚乙二醇PEG-200。
5.根据权利要求2-4任一所述的黄药生产中废气的处理方法，其特征在于：来自黄药合成、造粒、初干、真空干燥各工序相应装置的废气经收集混合后由第一级净化塔底端进入第一级净化塔，气体与喷淋而下的工作介质逆流接触进行作用后由第一级净化塔塔顶逸出，第一级净化塔塔顶逸出气体由第二级净化塔底端进入第二级净化塔，气体与喷淋而下的工作介质逆流接触进行作用后由第二级净化塔塔顶逸出，得到净化后的尾气，该尾气经引风机排入大气。
6.根据权利要求5所述的黄药生产中废气的处理方法，其特征在于：净化塔安装有防爆泵，防爆泵将工作介质由塔底送至塔上部的喷淋管，经喷嘴雾化后形成微小液滴喷洒而下，与上升气流逆流接触进行作用，净化塔顶部安装有丝网除沫器。
7.根据权利要求5所述的黄药生产中废气的处理方法，其特征在于：该尾气排放之前要经过在线监测仪检测二硫化碳浓度。
8.根据权利要求5所述的黄药生产中废气的处理方法，其特征在于：吸收废气后的聚乙二醇经减压蒸馏去除低沸物后，重复使用即可；低沸物经分段冷凝收集，其中的醇类组份直接用作生产杂基黄药的原料，反应后替换下来的次氯酸钠水溶液清液，用于配制低品位液体黄药。
9.根据权利要求5所述的黄药生产中废气的处理方法，其特征在于：废气中污染物主要为混合醇类、二硫化碳与恶臭物质，恶臭物质包括硫化氢、硫醇和硫醚类含硫有机物。
10.根据权利要求9所述的黄药生产中废气的处理方法，其特征在于：废气中的硫化氢、硫醇、硫醚类恶臭物质部分被次氯酸钠氧化分解，部分被聚乙二醇溶解吸收，少量排入大气中；废气中的混合醇类部分被次氯酸钠水溶液吸收，部分被聚乙二醇溶解吸收，少量排入大气中；废气中二硫化碳部分在次氯酸钠水溶液中分解，部分被聚乙二醇溶解吸收，少量排入大气中；还有部分醇类和二硫化碳在次氯酸钠水溶液中反应生成黄药进而被氧化为双黄药析出。
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