CN105194974B - 一种二硫化碳废气真空脱附处理装置和处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二硫化碳废气真空脱附处理装置和处理方法，该处理装置设置有吸附槽加温装置、氮气罐、二硫化碳检测装置、抽真空装置。该处理方法依次进行以下步骤：准备步骤、正常脱附处理步骤、根据正常脱附处理步骤是否达到设定次数分别进行完全脱附处理步骤或者停止抽真空装置并二次充氮步骤、根据是否继续进行吸附废气分别进行转第一步循环执行或转脱硫脱酸处理。本发明可节约大量的蒸汽、冷却水、冷冻水、电能等消耗，相比单纯采用蒸汽脱附的模式，采用真空脱附方法显著降低了运行成本，降低了工程投资，经济效益显著。

Description

一种二硫化碳废气真空脱附处理装置和处理方法

技术领域

本发明涉及一种二硫化碳废气真空脱附处理装置和处理方法。

背景技术

粘胶纤维、玻璃纸等行业生产中产生的废气含有二硫化碳等有毒污染气体。目前基本采用化学洗涤、吸附、脱附、冷凝工艺处理，主要工艺流程：废气经过化学洗涤预处理去除其他污染气体，然后洗涤后由污气风机送入吸附槽，采用活性炭等吸附剂对废气中的二硫化碳进行吸附，然后经过蒸汽脱附、冷凝等工艺进行回收。

目前采用吸附法处理二硫化碳废气得到了普遍应用，对于二硫化碳进行脱附时普遍采用蒸汽脱附方式，蒸汽消耗量较大，而且需要利用冷却水和冷冻水对蒸汽脱附方式产生的蒸汽和二硫化碳的混合蒸馏汽进行冷却，使二硫化碳冷凝为液体，冷却水循环时消耗的电能和冷冻站提供的冷冻水消耗也非常可观。蒸汽脱附后需要对吸附槽内的吸附剂进行干燥和冷却，需要消耗部分蒸汽和电能。另外，蒸汽脱附时蒸汽对吸附剂的冲击会造成吸附剂的破损，吸附剂破损后需要进行筛选并补充新的吸附剂。根据国家节能减排的指导方针及考虑二硫化碳废气回收装置的运行成本，降低原有吸附装置的蒸汽、电、冷冻水等各项消耗迫在眉睫，而且采用蒸汽脱附方式所需的冷却设备、冷凝设备换热面积较大，前期投入大，检修及维护不方便。

发明内容

本发明的目的是提供了一种二硫化碳废气真空脱附处理装置和处理方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案包括：

一种二硫化碳废气真空脱附处理装置，包括化学洗涤风机、化学洗涤塔、水洗塔、喷洒分离器、污气风机、吸附槽、蒸发器、冷凝器、废气冷却器、安全罐、比重分离器、尾冷凝器、二硫化碳储槽、新鲜风系统、冷凝冷却水系统、冷冻水系统以及控制系统，化学洗涤风机、化学洗涤塔、水洗塔、喷洒分离器、污气风机、吸附槽、蒸发器、冷凝器、废气冷却器、安全罐、比重分离器、尾冷凝器、二硫化碳储槽依次连通，冷凝冷却水系统与冷凝器连通，冷冻水系统与废气冷却器连通，新鲜风系统与吸附槽连通，其特征是还设置有吸附槽加温装置、氮气罐、二硫化碳检测装置、抽真空装置，在吸附槽与蒸发器之间、蒸发器与冷凝器之间、冷凝器与废气冷却器之间、废气冷却器与安全罐之间、吸附槽与冷凝器之间、吸附槽与废气冷却器之间六个位置中的一个或者两个位置新增管道支路并在新增管道支路上设置抽真空装置，吸附槽加温装置、氮气罐均与吸附槽连通，二硫化碳检测装置设置在抽真空装置前的管道中，控制系统与吸附槽加温装置、氮气罐、二硫化碳检测装置、抽真空装置均连接并用来控制二硫化碳废气真空脱附处理装置的工作。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案还包括：

一种二硫化碳废气真空脱附处理方法，其特征是依次进行以下步骤：准备步骤、正常脱附处理步骤、根据正常脱附处理步骤是否达到设定次数分别进行完全脱附处理步骤或者停止抽真空装置并二次充氮步骤、根据是否继续进行吸附废气分别进行转第一步循环执行或转脱硫脱酸处理。

本发明采用上述二硫化碳废气真空脱附处理装置进行真空脱附，所述正常脱附处理步骤包括进正常脱附处理计数、充氮气、启动抽真空装置、真空浓缩和快速衰减阶段控制、浓度维持阶段控制、浓度缓慢衰减阶段控制。

本发明所述真空浓缩和快速衰减阶段是指由于抽真空的关系吸附槽内总压迅速降低从而二硫化碳迅速从活性炭上脱附，随着脱附进行二硫化碳量逐渐减少而产生出口浓度以较快速率降低的阶段，此时真空度通常控制在60～85kPa。

所述浓度维持阶段是指真空浓缩和快速衰减阶段后由于毛细管现象，当浓度下降到一定程度后会出现一段时间的浓度维持甚至抬升的阶段，此时真空度控制在35～70kPa。

所述浓度缓慢衰减阶段控制是指浓度维持阶段后绝大部分的二硫化碳已经脱附完成而造成的浓度以较慢速率衰减的阶段，此时真空度控制在20～45kPa。

本发明所述完全脱附处理步骤包括选择通入蒸汽或高温氮气、停止抽真空装置、释压、干燥、冷却、正常脱附处理计数清零。

本发明显著降低了原有装置的蒸汽消耗、电能消耗、冷冻水消耗、吸附剂消耗等各项消耗，降低了运行成本；减少了冷凝设备、冷却设备的换热面积，降低了投资成本，节约了部分安装费用，降低了维护难度。

附图说明

图1是本发明实施例用到的二硫化碳废气真空脱附处理装置的配置示意图。

图2是本发明实施例的主要流程图。

图3是本发明实施例真空脱附方法正常脱附处理步骤的流程图。

图4是本发明实施例真空脱附方法完全脱附处理步骤的流程图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例二硫化碳废气真空脱附处理装置（简称装置）主要由化学洗涤风机1、化学洗涤塔2、水洗塔3、喷洒分离器4、污气风机5、吸附槽6、蒸发器7、冷凝器8、废气冷却器9、安全罐10、比重分离器11、尾冷凝器12、二硫化碳储槽13、新鲜风系统14（包括新鲜风机、新鲜风加热器、新鲜风加热阀、新鲜风冷却阀等）、冷凝冷却水系统15（包括冷凝冷却水塔、冷凝冷却水泵等）、冷冻水系统16、吸附槽加温装置23、氮气罐24、二硫化碳检测装置、抽真空装置以及控制系统组成。化学洗涤风机1、化学洗涤塔2、水洗塔3、喷洒分离器4、污气风机5、吸附槽6、蒸发器7、冷凝器8、废气冷却器9、安全罐10、比重分离器11、尾冷凝器12、二硫化碳储槽13依次连通，冷凝冷却水系统15与冷凝器8连通，冷冻水系统16与废气冷却器9连通，新鲜风系统14与吸附槽6连通，吸附槽加温装置23与吸附槽6连通，为增加吸附槽6真空脱附模式而设置抽真空装置，抽真空装置设置方法为：吸附槽6与蒸发器7之间、蒸发器7与冷凝器8之间、冷凝器8与废气冷却器9之间、废气冷却器9与安全罐10之间、吸附槽6与冷凝器8之间、吸附槽6与废气冷却器9之间六个位置中的一个或者两个位置新增管道支路并在新增管道支路上设置抽真空装置。具体为：吸附槽6与蒸发器7之间新增管道支路并在新增管道支路上设置抽真空装置17、蒸发器7与冷凝器8之间新增管道支路并在新增管道支路上设置抽真空装置18、冷凝器8与废气冷却器9之间新增管道支路并在新增管道支路上设置抽真空装置19、废气冷却器9与安全罐10之间新增管道支路并在新增管道支路上设置抽真空装置20、吸附槽6与冷凝器8之间新增管道并在新增管道上设置抽真空装置21、吸附槽6与废气冷却器9之间新增管道并在新增管道上设置抽真空装置22，抽真空装置设置方法选择其中一种或两种即可；抽真空装置前的管道中（入口处）设置二硫化碳检测装置以便检测抽真空以前的二硫化碳浓度，抽真空装置前后均设有自控阀，抽真空装置所对应原有蒸汽脱附管路设有自控阀；冷凝冷却水系统15中冷凝冷却水泵采用变频控制，冷冻水系统16输送冷冻水至废气冷却器9的管道设有流量调节阀。控制系统采用现有技术实现并对主要电气部件和各种电气阀门（包括进行控制自控阀、流量调节阀、排气阀等），包括抽真空装置、吸附槽加温装置23、二硫化碳检测装置、新鲜风系统14、冷凝冷却水系统15、冷冻水系统16。

参见图2，本发明实施例二硫化碳废气真空脱附处理方法基于二硫化碳废气真空脱附处理装置进行，系统需对以下参数进行设置：正常脱附处理步骤执行次数（该次数达到后执行一次完全脱附处理步骤）、正常脱附处理各步骤运行时间及相关参数、完全脱附处理各步骤运行时间及相关参数、完全脱附处理步骤通入蒸汽还是高温氮气、其他相关参数，以单个吸附槽工作流程且废气冷却器9与安全罐10之间新增管道支路并在新增管道支路上设置抽真空装置20为例，其主要工作流程如下：

准备（包括进废气、所有阀门关闭）、正常脱附处理、判断正常脱附处理是否达到设定次数并在达到时进行完全脱附处理未达到时停止抽真空装置并二次充氮、判断是否继续进行吸附废气并在是的情况下转第一步循环执行否的情况下转脱硫脱酸处理。

本实施例进废气步骤通过吸附装置中的吸附剂对二硫化碳进行吸附，当吸附槽进废气步骤达到设定吸附时间或者吸附槽尾气检测超过相应设定值，则系统转去所有阀门关闭步骤；所有阀门关闭步骤中吸附槽的所有阀门均处于关闭状态，该步骤作为进废气步骤与正常脱附处理步骤的一个中间过渡步骤，一般执行该步骤时间为1分钟，执行时间到达后转去执行正常脱附处理步骤；正常脱附处理步骤按照其模式的具体步骤依次执行，抽真空装置20启动，抽真空装置20前后自控阀打开，抽真空装置20所对应原有蒸汽脱附管路设有自控阀关闭，根据二硫化碳在不同真空状态下挥发温度不同的特性，在一定的真空度下进行正常脱附处理，如需要加快二硫化碳的脱附速度可启动吸附槽加温装置23，加到设定温度后停止吸附槽加温装置23，在正常脱附处理时冷凝冷却水系统15中冷凝冷却水泵运行频率低于原有蒸汽脱附模式下的运行频率，冷冻水系统16输送冷冻水至废气冷却器9的管道流量调节阀开度小于原有蒸汽脱附模式下的开度；正常脱附处理结束后判断正常脱附处理是否达到设定次数，如未达到设定次数则执行停止抽真空装置并二次充氮步骤，抽真空装置20停止，抽真空装置20前后自控阀关闭，抽真空装置20所对应原有蒸汽脱附管路设有自控阀打开，停止抽真空装置并二次充氮步骤执行完成后转去排气步骤，如已达到设定次数则执行完全脱附处理步骤，完全脱附处理步骤按照其模式的具体步骤依次执行，执行完成后转去排气步骤；排气步骤作为本次操作与下一次操作的中间过渡步骤，该步骤中只有吸附装置的排气阀门打开，该步骤执行时间一般为1分钟；排气步骤执行时间完成后，系统根据操作员的设定判断该吸附装置进行下一轮吸附废气或该吸附装置转去进行脱硫脱酸等工艺处理，如判断继续进行废气吸附，则转去进废气步骤进行下一循环步骤执行。

参见图3，正常脱附处理步骤按照其模式的具体步骤执行，当主流程中所有阀门关闭步骤结束后转入正常脱附处理，启动正常脱附处理步骤后正常脱附处理次数增加1次，作为后续判断执行完全脱附处理模式的条件；对吸附装置执行充氮气步骤，将一定量的氮气充入吸附装置内，将吸附装置内的废气和空气进行置换，此步骤为安全步骤，为后续步骤提供安全保障，因此要保证通入吸附装置的氮气量为吸附槽容积的1.1倍或以上；充氮气步骤完成后启动抽真空装置对吸附装置进行抽真空，抽真空按照真空浓缩和快速衰减阶段、浓度维持阶段、浓度缓慢衰减阶段进行不同控制；真空浓缩和快速衰减阶段由于初始启动抽真空的关系，吸附装置的压力降低，当满足二硫化碳在不同真空度下的挥发温度时大量的二硫化碳从吸附剂上脱附，浓度迅速增加，随着脱附进行出口浓度以较快的速率降低，考虑到二硫化碳气体在管道内的流速不能过快等原因，该阶段真空度不能控制过高，通常控制在60～85kPa真空度，该阶段时间按照脱附后气体浓度进行控制，通常该阶段二硫化碳浓度大于200 g/m³；真空浓缩和快速衰减阶段根据系统设定的执行时间和气体浓度等数值降低到一定数值后进入浓度维持阶段；浓度维持阶段会有一段时间的维持甚至抬升，主要原因为吸附剂孔径不一致，真空浓缩和快速衰减阶段大孔内的二硫化碳首先蒸发，浓度维持阶段中等孔径和小孔径内的二硫化碳逐步蒸发以及产生毛细管现象，因此该阶段真空度控制在某一稳定的数值，通常控制在35～70kPa真空度，该阶段时间按照脱附后气体浓度进行控制，通常该阶段二硫化碳浓度在40～220 g/m³，使二硫化碳持续稳定的脱附；经过前两个阶段的控制大部分二硫化碳脱附，则进入浓度缓慢衰减阶段控制，该阶段真空度高于前两个阶段，通常控制在20～45kPa真空度，该阶段时间按照脱附后气体浓度进行控制，通常该阶段二硫化碳浓度小于45g/m³，尽可能地使更多二硫化碳脱附，浓度缓慢衰减到一定浓度后如继续执行该阶段的控制则经济效益不高且不利于吸附装置的运行效率，当浓度缓慢衰减至一定浓度以下或该阶段运行到设定时间后判断浓度缓慢衰减阶段控制步骤结束，即正常脱附处理按其模式的所有步骤执行完毕，转去主流程判断正常脱附处理次数是否达到设定次数。

参见图4，完全脱附处理步骤按照其模式的具体步骤执行，当主流程中判断正常脱附处理次数达到设定次数时启动完全脱附处理，根据系统设定选择通入蒸汽还是高温氮气，然后按照系统设定在真空状态下通入蒸汽或高温氮气，通入时间达到设定要求后停止抽真空装置，对吸附装置进行释压处理；由于吸附剂内累计了废气中带来的水分或通入蒸汽后的大量水分，释压步骤结束后需要对吸附剂进行干燥，除去吸附剂中的水分，提高主流程中进废气步骤的吸附效率，干燥完成后吸附剂温度较高，通过冷却步骤对吸附剂进行降温；冷却步骤结束后对正常脱附处理次数进行清零，下次进行正常脱附处理时重新计数，完全脱附处理结束，转去主流程的排气步骤。完全脱附处理模式中，通入蒸汽的成本低，但由于蒸汽中含有的大量水分造成干燥时间增长，通入高温氮气后干燥时间缩短，但氮气的生产成本较高，可根据工厂实际情况进行选择。

原有废气处理装置采用蒸汽脱附方法循环执行，采用二硫化碳废气真空脱附方法后，执行一次真空脱附方法的抽真空装置消耗的电能成本远小于执行一次蒸汽脱附模式蒸汽成本；真空脱附方法不会使吸附剂含有大量水分，因此真空脱附后不需要对吸附剂进行干燥和冷却，节省了部分蒸汽和电能；真空脱附方法产生的二硫化碳气体温度大大低于蒸汽脱附方法产生的二硫化碳和蒸汽的混合高温气体，因此冷却水、冷冻水消耗降低；真空脱附方法相比于蒸汽脱附方法，减少了蒸汽对吸附剂的冲击，降低了吸附剂的破损率；真空脱附方法完全脱附处理步骤执行前已经进行了正常脱附处理，绝大部分的二硫化碳已经脱附，因此完全脱附处理所消耗的蒸汽量也相对较小，则整套装置中的冷凝设备、冷却设备无需按照蒸汽脱附模式进行设计，换热面积减小、设备投资下降、安装简单、维护方便。

本发明显著降低了蒸汽脱附方法的蒸汽消耗、电能消耗、冷冻水消耗、吸附剂消耗等各项消耗，降低了运行成本，减少了投资成本。

以上均为本发明技术方案框架下的具体实施，凡是本发明实施例技术方案和技术特征的简单变形或组合，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种二硫化碳废气真空脱附处理方法，基于二硫化碳废气真空脱附处理装置进行，二硫化碳废气真空脱附处理装置包括化学洗涤风机、化学洗涤塔、水洗塔、喷洒分离器、污气风机、吸附槽、蒸发器、冷凝器、废气冷却器、安全罐、比重分离器、尾冷凝器、二硫化碳储槽、新鲜风系统、冷凝冷却水系统、冷冻水系统以及控制系统，化学洗涤风机、化学洗涤塔、水洗塔、喷洒分离器、污气风机、吸附槽、蒸发器、冷凝器、废气冷却器、安全罐、比重分离器、尾冷凝器、二硫化碳储槽依次连通，冷凝冷却水系统与冷凝器连通，冷冻水系统与废气冷却器连通，新鲜风系统与吸附槽连通，还设置有吸附槽加温装置、氮气罐、二硫化碳检测装置、抽真空装置，在吸附槽与蒸发器之间、蒸发器与冷凝器之间、冷凝器与废气冷却器之间、废气冷却器与安全罐之间、吸附槽与冷凝器之间、吸附槽与废气冷却器之间六个位置中的一个或者两个位置新增管道支路并在新增管道支路上设置抽真空装置，吸附槽加温装置、氮气罐均与吸附槽连通，二硫化碳检测装置设置在抽真空装置前的管道中，控制系统与吸附槽加温装置、氮气罐、二硫化碳检测装置、抽真空装置均连接，其特征是依次进行以下步骤：准备步骤，正常脱附处理步骤，判断正常脱附处理是否达到设定次数，如果达到进行完全脱附处理，未达到时停止抽真空装置并二次充氮，判断是否继续进行吸附废气，是的情况下转第一步循环执行，否的情况下转脱硫脱酸处理，所述正常脱附处理步骤包括进正常脱附处理计数、充氮气、启动抽真空装置、真空浓缩和快速衰减阶段控制、浓度维持阶段控制、浓度缓慢衰减阶段控制；所述完全脱附处理步骤包括选择通入蒸汽或高温氮气、停止抽真空装置、释压、干燥、冷却、正常脱附处理计数清零；所述真空浓缩和快速衰减阶段控制是指由于抽真空的关系吸附槽内总压迅速降低从而二硫化碳迅速从活性炭上脱附，随着脱附进行二硫化碳量逐渐减少而产生出口浓度以较快速率降低的阶段，此时真空度控制在60～85kPa；所述浓度维持阶段控制是指真空浓缩和快速衰减阶段后由于毛细管现象，当浓度下降到一定程度后会出现一段时间的浓度维持甚至抬升的阶段，此时真空度控制在35～70kPa；所述浓度缓慢衰减阶段控制是指浓度维持阶段后绝大部分的二硫化碳已经脱附完成而造成的浓度以较慢速率衰减的阶段，此时真空度控制在20～45kPa。