CN105561766A - 一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置及其处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置及其处理方法，包括进气管、反应塔、喷淋装置、排气管、排水管、支架和控制系统；含有高浓度二氧化硫的废气通过进气管进入反应塔下部，碱性吸收液通过喷淋装置进入反应塔上部，废气和碱性吸收液在反应塔内部充分接触与反应，反应后的清洁气体从反应塔上部的排气管排出，反应后的液体从反应塔底部的排水管排出。气体分散盘和中央阻隔盘组合，增加了水流和工业废气在反应塔内流程，同时也增加了高分子填料与二氧化硫的接触时间。本发明所述的一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置及其处理方法，处理废气中二氧化硫效果好，效率高，占地面积小，适合工业废气中二氧化硫的处理。

Description

一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置及其处理方法
技术领域
本发明属于工业废气净化装置领域，具体涉及一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置及其处理方法。
背景技术
近年来，在我国由于二氧化硫排放所导致的酸雨污染危害面积达国土面积的30%，给国家带来直接经济损失每年高达200多亿元，已成为制约社会经济发展的重要因素之一。
在借鉴国外污染控制经验的同时，结合我国国情，政府已把酸雨和二氧化硫污染防治工作纳入国民经济和社会发展计划，并采取了相应措施，根据燃料的生命周期进行全过程控制，其中包括调整能源结构、优化能源质量、提高能源利用效率、重点治理火电厂的二氧化硫污染、研究开发治理技术和设备、实施排污许可证制度、进行排污交易试点等多个方面。
现有治理技术
1、湿法烟气脱硫技术
湿法烟气脱硫技术，己有十年的商业应用历史，具有技术成熟、工艺简单、运行稳定和脱硫效率高等优点，但也存在脱硫产物的处理比较麻烦，烟温降低不利于扩散，传统湿法的工艺较复杂，占地面积大，基建投资大(约占电厂总投资的1/5)，运行费用高(约占电厂总运行费用的8～18%)，耗水量大，生成的副产物(如石膏)因受使用的限制易造成二次污染，脱硫后烟气温度低，需再热方可排烟等缺点，湿法烟气脱硫技术的代表工艺是石灰石/石灰湿法烟气脱硫工艺，该工艺根据脱硫产物是否回收利用可以分为石膏法和抛弃法，目前，对一些大型脱硫装置比如电厂石灰石/石灰湿法烟气脱硫多数采用可回收利用的石膏法，即石灰石/石灰--石膏法，该技术具有技术成熟、脱硫效率高等优点，是目前国际上烟气脱硫的主要方法。湿法烟气脱硫技术。
2、半干法脱硫技术
半干法烟气脱硫技术是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法，是利用烟气的显热蒸发石灰浆液中的水分，同时在干燥过程中，石灰与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙等，并使最终产物成为干粉状，半干法脱硫反应是在气、液、固三相中进行，其典型工艺为喷雾干燥法(DSA)即雾化的石灰浆液在喷雾干燥塔中与热烟气接触，反应生成副产物硫酸钙，其中的水分被热烟气蒸发，最终成为干粉状，同飞灰一起被除尘器收集，该工艺主要由生石灰接收贮存系统，浆液制备供应系统，吸收反应系统，灰渣处理和再循环系统，监控系统组成，其主要特点：系统简单、占地面积小、投资费用低，以石灰作吸收剂且品质要求高，价格高，脱硫产物呈干态，无废水排放，但产物综合利用受限制，下游除尘设备受一定影响等。
3、干法脱硫技术
干法脱硫反应在无液相介入的完全干燥状态下进行，反应产物亦为干粉状，其主要优点为：过程耗水量少，一般不会造成二次污染，脱硫后烟气温度高，可自行排烟，硫便于回收等，但由于气固相反应速率较低，致使脱硫过程空速低，设备庞大，脱硫率常不及湿法，近年来，对干法脱硫技术的研究呈上升趋势，出现了不少新技术，主要有电子辐射及脉冲放电等离子体工艺，催化氧化法和炭基材料法等。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置，包括进气系统1，反应塔2，喷淋装置3，排气管4，排水管5，支架6，控制系统7，二氧化硫浓度监测仪8；所述支架6上部设有反应塔2，反应塔2靠近下端一侧设有进气系统1，反应塔2底部设有排水管5，反应塔2上部靠近顶部一侧设有喷淋装置3，反应塔2顶部中心设置有排气管4，支架6上还设有控制系统7；反应塔2的顶部设有二氧化硫浓度监测仪8，二氧化硫浓度监测仪8通过导线与控制系统7连接。
进一步的，所述进气系统1包括电磁气阀1-1，气体流量计1-2，气泵1-3，进气管1-4；进气管1-4依次将电磁气阀1-1、气体流量计1-2、气泵1-3三者串联，电磁气阀1-1通过导线与控制系统7连接，气体流量计1-2通过导线与控制系统7连接，气泵1-3通过导线与控制系统7连接。
进一步的，所述反应塔2，包括高分子填料2-1，中央阻隔盘2-2，气体分散盘2-3，落水斗2-4，外室2-5，中室2-6，内室2-7，二氧化硫降解能力感应器2-8，缓冲室2-9；所述中央阻隔盘2-2由一个中间开孔的圆盘构成，中央阻隔盘2-2圆盘边缘与反应塔2内壁无缝焊接，中央阻隔盘2-2下部设有内室2-7，中央阻隔盘2-2与内室2-7的一端贯通并无缝焊接；内室2-7的另一端为敞口结构，其边缘距离位于下部的气体分散盘2-3为2cm～5cm；内室2-7的外围设有中室2-6，中室2-6的一端为敞口结构，其边缘距离位于上部的中央阻隔盘2-2为2cm～5cm，中室2-6的另一端为封闭结构，其封闭端与气体分散盘2-3无缝焊接；中室2-6的外围设有外室2-5，外室2-5的上端与中室2-6上端贯通，外室2-5的下端与气体分散盘2-3的小孔贯通；所述气体分散盘2-3由一个边缘带有贯通小孔的圆盘组成，气体分散盘2-3圆盘外缘与反应塔2内壁无缝焊接，气体分散盘2-3贯通小孔均匀分布在气体分散盘2-3盘面上，且在外室2-5区域内，贯通小孔以反应塔2中轴为对称轴圆周排列，贯通小孔的数量为20～50个，贯通小孔的直径为20mm～50mm，同心圆周上相邻二贯通小孔的弧长为100mm～200mm；气体分散盘2-3的下部设有缓冲室2-9，所述缓冲室2-9的上端与外室2-5贯通，缓冲室2-9的下端与内室2-7中部贯通，缓冲室2-9的高程为20cm～50cm；所述气体分散盘2-3与中央阻隔盘2-2在反应塔内上下交错布置，气体分散盘2-3与中央阻隔盘2-2在反应塔2内均匀布置，气体分散盘2-3与中央阻隔盘2-2数量分别不少于7个；相邻二气体分散盘2-3的间距为20cm～50cm，同样，相邻二中央阻隔盘2-2的间距为20cm～50cm；所述内室2-7的直径为20cm～30cm，中室2-6的直径为60cm～90cm，外室2-5的直径为120cm～160cm；所述高分子填料2-1均匀填充在中室2-6、外室2-5内部；反应塔2中部设有二氧化硫降解能力感应器2-8，二氧化硫降解能力感应器2-8插入在高分子填料2-1内部，二氧化硫降解能力感应器2-8与控制系统7通过导线连接；所述落水斗2-4为圆锥形结构，落水斗2-4位于反应塔2下部，落水斗2-4圆锥边缘与反应塔2内壁无缝焊接，落水斗2-4与排水管5连通。
进一步的，高分子填料2-1的结构，包括竖向板2-1-1，水平板2-1-2；所述竖向板2-1-1为长方形板，竖向板2-1-1沿中心轴辐射状均匀分布，竖向板2-1-1的数量不少于10块，多个竖向板2-1-1在中心轴上组成一个圆柱形结构，竖向板2-1-1的长为10mm～50mm，宽为5mm～10mm；所述水平板2-1-2为圆环形板，水平板2-1-2中心有一开口，水平板2-1-2中心开口的直径为水平板2-1-2直径的0.5倍，水平板2-1-2直径为10mm～20mm，水平板2-1-2均匀的镶嵌在竖向板2-1-1上，水平板2-1-2数量不少于2块。
进一步的，所述喷淋装置3，包括干管3-1，环形管3-2，喷淋头3-3，水泵3-4；其中所述干管3-1位于反应塔2上部一侧，干管3-1一端水平贯通反应塔2侧壁，干管3-1另一端与水泵3-4连接，水泵3-4通过导线与控制系统7连接；所述环形管3-2位于反应塔2上端内部，环形管3-2一端与干管3-1一端贯通，环形管3-2直径比反应塔2内径小10cm～150cm；喷淋头3-3竖直向下贯通焊接在管壁下部，喷淋头3-3的数量不少于12个，喷淋头3-3在管壁上不等距分散布局，喷淋头3-3在进水干管3-1上一字排列，相邻二个喷淋头3-3之间的距离为2cm～21cm；喷淋头3-3的表面密布微孔，微孔的直径为2.5nm～29.5nm，喷淋头3-3的材质为铜铝合金材质。
进一步的，所述高分子填料2-1由高分子材料压模成型，高分子填料2-1的组成成分和制造过程如下：
一、高分子填料2-1组成成分：
按重量份数计，亚硝酸乙酯5～15份，苯磺酸乙酯5～15份，磷酸三氯乙酯5～15份，原碳酸酸乙酯1～10份，氯磺酸乙酯5～15份，纳米级硼酸铑40～80份，浓度为5ppm～20ppm的氰基乙酸乙酯200～300份，氯乙酸乙酯5～15份，正庚酸乙酯5～15份，交联剂5～10份，油酸乙酯5～15份，丁炔二酸10～20份，乙二胺四亚甲基磷酸钠5～20份；
二、高分子填料2-1的制造过程，包含以下步骤：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.002μS/cm～0.02μS/cm的超纯水2000～2500份，启动反应釜内搅拌器，转速为150rpm～190rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃～70℃；依次加入亚硝酸乙酯、苯磺酸乙酯、磷酸三氯乙酯，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.5～8.0，将搅拌器转速调至100rpm～150rpm，温度为40℃～50℃，酯化反应2～8小时；
第2步、取原碳酸酸乙酯、氯磺酸乙酯粉碎，粉末粒径为200～250目；加入纳米级硼酸铑混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为30mm～50mm，采用剂量为1.0kGy～2.5kGy、能量为1.0MeV～2.5MeV的α射线辐照10min～20min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于氰基乙酸乙酯中，加入反应釜，搅拌器转速为50rpm～80rpm，温度为50℃～60℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.01MPa～-0.03MPa，保持此状态反应1h～2h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.002～0.02MPa，保温静置1h～2h；之后搅拌器转速提升至100rpm～200rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入氯乙酸乙酯、正庚酸乙酯完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.5～5.0，保温静置5h～8h；
第4步、在搅拌器转速为150rpm～220rpm时，依次加入油酸乙酯、丁炔二酸和乙二胺四亚甲基磷酸钠，提升反应釜压力，使其达到0.05MPa～0.25MPa，温度为60℃～80℃，聚合反应5h～15h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至30℃～45℃，出料，入压模机即可制得高分子填料2-1；
所述交联剂为2-4-6-三硝基苯甲酸；
所述纳米级硼酸铑的粒径为20nm～50nm。
进一步的，本发明还公开了一种填料塔去除工业废气中二氧化硫的方法，包括以下内容：
第1步、通过控制系统7打开电磁气阀1-1、气体流量计1-2、气泵1-3，将含有二氧化硫的工业废气输入反应塔2内，控制废气流量为20m3/h～110m3/h；在气泵1-3的作用下，含有二氧化硫的废气依次通过气体分散盘2-3、外室2-5、中室2-6、内室2-7、缓冲室2-9，其中在外室2-5、中室2-6内与多层高分子填料2-1进行反应，降解二氧化硫；位于高分子填料2-1内部的二氧化硫降解能力感应器2-8，对高分子填料2-1降解二氧化硫能力进行实时监测，反馈给控制系统7；当高分子填料2-1对二氧化硫降解能力低于10%～19%时，二氧化硫降解能力感应器2-8向控制系统7发出信号，控制系统7停止系统工作，发出音频报警，通知工作人员更换高分子填料2-1；当对二氧化硫降解能力高于30%～79%时，二氧化硫降解能力感应器2-8向控制系统7发出信号，控制系统7开启系统所有设备，装置再次进入处理废气中二氧化硫的状态；初步洁净气体继续上升，进入反应塔2上部的化学去除二氧化硫区域；
第2步、通过控制系统7打开水泵3-4，硅酸钠溶液通过干管3-1、环形管3-2，从喷淋头3-3雾化喷出，控制硅酸钠溶液的流量，使得硅酸钠溶液流出量在11m3/h～51m3/h；并使得喷淋头3-3表面微孔喷水压力控制在0.111Mpa～0.458Mpa之间，此时初步洁净气体中剩余二氧化硫与硅酸钠溶液完全反应并溶解在溶液中，从反应塔2底部的排水管5排出，反应后生成的洁净空气从排气管4排出；
第3步、与此同时，位于反应塔2顶部的二氧化硫浓度监测仪8对气体中所含二氧化硫的浓度进行实时监测，反馈给控制系统7；当二氧化硫的浓度高于415μg/L～567μg/L时，二氧化硫浓度监测仪8向控制系统7发出信号，控制系统7通过导线促使水泵3-4增加硅酸钠溶液流量，同时控制气泵1-3减少气体流量，并发出音频报警30秒；当二氧化硫的浓度低于3μg/L～5μg/L时，二氧化硫浓度监测仪8向控制系统7发出信号，控制系统7通过导线控制气泵1-3增加气体流量，同时促使水泵3-4减少硅酸钠溶液流量。
本发明专利公开的一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置及其处理方法，其优点在于。
（1）该装置为采用填料接触法，处理效率高，节能环保。
（2）该装置通过气体分散盘和中央阻隔盘组合，水流和工业废气在反应塔内流程加大，接触时间长，处理效果好。
（3）整体设备占地面积小，维护方便。
本发明所述的一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置及其处理方法，处理废气中二氧化硫效果好，效率高，占地面积小，适合工业废气中二氧化硫的处理。
附图说明
图1是本发明中所述的一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置示意图。
图2是本发明中所述的反应塔高分子填料示意图。
图3是本发明中所述的反应塔未装填高分子填料的示意图。
图4是本发明中所述的外室、中室、内室、缓冲室及气体走向示意图。
图5是本发明中所述的高分子填料结构示意图。
图6是本发明中所述的喷淋装置的示意图。
图7是本发明中所述的进气系统示意图。
图8是本发明中所述的反应塔二氧化硫净化率图。
以上图1～图7中，进气系统1，电磁气阀1-1，气体流量计1-2，气泵1-3，进气管1-4，反应塔2，高分子填料2-1，竖向板2-1-1，水平板2-1-2，中央阻隔盘2-2，气体分散盘2-3，落水斗2-4，外室2-5，中室2-6，内室2-7，二氧化硫降解能力感应器2-8，缓冲室2-9，喷淋装置3，干管3-1，环形管3-2，喷淋头3-3，水泵3-4，排气管4，排水管5，支架6，控制系统7，二氧化硫浓度监测仪8。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置及其处理方法进行进一步说明。
如图1所示，是本发明提供的一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置示意图。图中看出，包括进气系统1，反应塔2，喷淋装置3，排气管4，排水管5，支架6，控制系统7，二氧化硫浓度监测仪8；所述支架6上部设有反应塔2，反应塔2靠近下端一侧设有进气系统1，反应塔2底部设有排水管5，反应塔2上部靠近顶部一侧设有喷淋装置3，反应塔2顶部中心设置有排气管4，支架6上还设有控制系统7；反应塔2的顶部设有二氧化硫浓度监测仪8，二氧化硫浓度监测仪8通过导线与控制系统7连接。
含有高浓度二氧化硫的废气通过进气系统1进入反应塔2下部，碱性吸收液--硅酸钠通过喷淋装置3进入反应塔2上部，废气和碱性吸收液在反应塔2内部充分接触与反应，反应后的清洁气体从反应塔2上部的排气管4排出，反应后的液体从反应塔2底部的排水管5排出。
如图2所示，是本发明中所述的反应塔高分子填料示意图。图中看出，高分子填料2-1将反应塔2内的外室2-5，中室2-6空间完全填充，增大了碱性吸收液的滞留时间，也增大了废气的行程和停留时间。
如图3或图4所示，是本发明中所述的反应塔未装填高分子填料的示意图，以及外室、中室、内室、缓冲室及气体走向示意图。图中看出，反应塔2，包括高分子填料2-1（如图2所示），中央阻隔盘2-2，气体分散盘2-3，落水斗2-4，外室2-5，中室2-6，内室2-7，二氧化硫降解能力感应器2-8，缓冲室2-9；中央阻隔盘2-2由一个中间开孔的圆盘构成，中央阻隔盘2-2圆盘边缘与反应塔2内壁无缝焊接，中央阻隔盘2-2下部设有内室2-7，中央阻隔盘2-2与内室2-7的一端贯通并无缝焊接；内室2-7的另一端为敞口结构，其边缘距离位于下部的气体分散盘2-3为2cm～5cm；内室2-7的外围设有中室2-6，中室2-6的一端为敞口结构，其边缘距离位于上部的中央阻隔盘2-2为2cm～5cm，中室2-6的另一端为封闭结构，其封闭端与气体分散盘2-3无缝焊接；中室2-6的外围设有外室2-5，外室2-5的上端与中室2-6上端贯通，外室2-5的下端与气体分散盘2-3的小孔贯通；气体分散盘2-3由一个边缘带有贯通小孔的圆盘组成，气体分散盘2-3圆盘外缘与反应塔2内壁无缝焊接，气体分散盘2-3贯通小孔均匀分布在气体分散盘2-3盘面上，且在外室2-5区域内，贯通小孔以反应塔2中轴为对称轴圆周排列，贯通小孔的数量为20～50个，贯通小孔的直径为20mm～50mm，同心圆周上相邻二贯通小孔的弧长为100mm～200mm；气体分散盘2-3的下部设有缓冲室2-9，缓冲室2-9的上端与外室2-5贯通，缓冲室2-9的下端与内室2-7中部贯通，缓冲室2-9的高程为20cm～50cm；气体分散盘2-3与中央阻隔盘2-2在反应塔内上下交错布置，气体分散盘2-3与中央阻隔盘2-2在反应塔2内均匀布置，气体分散盘2-3与中央阻隔盘2-2数量分别不少于7个；相邻二气体分散盘2-3的间距为20cm～50cm，同样，相邻二中央阻隔盘2-2的间距为20cm～50cm；内室2-7的直径为20cm～30cm，中室2-6的直径为60cm～90cm，外室2-5的直径为120cm～160cm；高分子填料2-1（如图2所示）均匀填充在中室2-6、外室2-5内部；反应塔2中部设有二氧化硫降解能力感应器2-8，二氧化硫降解能力感应器2-8插入在高分子填料2-1内部，二氧化硫降解能力感应器2-8与控制系统7通过导线连接；落水斗2-4为圆锥形结构，落水斗2-4位于反应塔2下部，落水斗2-4圆锥边缘与反应塔2内壁无缝焊接，落水斗2-4与排水管5连通。
碱性吸收液自上往下依次通过多层气体分散盘2-3和中央阻隔盘2-2，废气自下往上依次通过多层气体分散盘2-3和中央阻隔盘2-2，废气和碱性吸收液在反应塔2内部充分接触和反应。
如图5所示，是本发明中所述的高分子填料2-1结构示意图。图中看出，包括竖向板2-1-1，水平板2-1-2；竖向板2-1-1为长方形板，竖向板2-1-1沿中心轴辐射状均匀分布，竖向板2-1-1的数量不少于10块，多个竖向板2-1-1在中心轴上组成一个圆柱形结构，竖向板2-1-1的长为10mm～50mm，宽为5mm～10mm；水平板2-1-2为圆环形板，水平板2-1-2中心有一开口，水平板2-1-2中心开口的直径为水平板2-1-2直径的0.5倍，水平板2-1-2直径为10mm～20mm，水平板2-1-2均匀的镶嵌在竖向板2-1-1上，水平板2-1-2数量不少于2块。
如图6所示，是本发明中所述的喷淋装置的示意图。图中看出，包括干管3-1，环形管3-2，喷淋头3-3，水泵3-4；其中干管3-1位于反应塔2上部一侧，干管3-1一端水平贯通反应塔2侧壁，干管3-1另一端与水泵3-4连接，水泵3-4通过导线与控制系统7连接；环形管3-2位于反应塔2上端内部，环形管3-2一端与干管3-1一端贯通，环形管3-2直径比反应塔2内径小10cm～150cm；喷淋头3-3竖直向下贯通焊接在管壁下部，喷淋头3-3的数量不少于12个，喷淋头3-3在管壁上不等距分散布局，喷淋头3-3在进水干管3-1上一字排列，相邻二个喷淋头3-3之间的距离为2cm～21cm；喷淋头3-3的表面密布微孔，微孔的直径为2.5nm～29.5nm，喷淋头3-3的材质为铜铝合金材质。
碱性吸收液从干管3-1进入反应塔2内的环形管3-2，最终从喷淋头3-3喷洒致反应塔2内部。
如图7所示，是本发明中所述的进气系统示意图。图中看出，进气系统1包括电磁气阀1-1，气体流量计1-2，气泵1-3，进气管1-4；进气管1-4依次将电磁气阀1-1、气体流量计1-2、气泵1-3三者串联，电磁气阀1-1通过导线与控制系统7连接，气体流量计1-2通过导线与控制系统7连接，气泵1-3通过导线与控制系统7连接。
本发明所述的一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置及其处理方法的工作过程是。
第1步、通过控制系统7打开电磁气阀1-1、气体流量计1-2、气泵1-3，将含有二氧化硫的工业废气输入反应塔2内，控制废气流量为20m3/h～110m3/h；在气泵1-3的作用下，含有二氧化硫的废气依次通过气体分散盘2-3、外室2-5、中室2-6、内室2-7、缓冲室2-9，其中在外室2-5、中室2-6内与多层高分子填料2-1进行反应，降解二氧化硫；位于高分子填料2-1内部的二氧化硫降解能力感应器2-8，对高分子填料2-1降解二氧化硫能力进行实时监测，反馈给控制系统7；当高分子填料2-1对二氧化硫降解能力低于10%～19%时，二氧化硫降解能力感应器2-8向控制系统7发出信号，控制系统7停止系统工作，发出音频报警，通知工作人员更换高分子填料2-1；当对二氧化硫降解能力高于30%～79%时，二氧化硫降解能力感应器2-8向控制系统7发出信号，控制系统7开启系统所有设备，装置再次进入处理废气中二氧化硫的状态；初步洁净气体继续上升，进入反应塔2上部的化学去除二氧化硫区域；
第2步、通过控制系统7打开水泵3-4，硅酸钠溶液通过干管3-1、环形管3-2，从喷淋头3-3雾化喷出，控制硅酸钠溶液的流量，使得硅酸钠溶液流出量在11m3/h～51m3/h；并使得喷淋头3-3表面微孔喷水压力控制在0.111Mpa～0.458Mpa之间，此时初步洁净气体中剩余二氧化硫与硅酸钠溶液完全反应并溶解在溶液中，从反应塔2底部的排水管5排出，反应后生成的洁净空气从排气管4排出；
第3步、与此同时，位于反应塔2顶部的二氧化硫浓度监测仪8对气体中所含二氧化硫的浓度进行实时监测，反馈给控制系统7；当二氧化硫的浓度高于415μg/L～567μg/L时，二氧化硫浓度监测仪8向控制系统7发出信号，控制系统7通过导线促使水泵3-4增加硅酸钠溶液流量，同时控制气泵1-3减少气体流量，并发出音频报警30秒；当二氧化硫的浓度低于3μg/L～5μg/L时，二氧化硫浓度监测仪8向控制系统7发出信号，控制系统7通过导线控制气泵1-3增加气体流量，同时促使水泵3-4减少硅酸钠溶液流量。
本发明所述的一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置及其处理方法，处理废气中二氧化硫效果好，效率高，占地面积小，适合工业废气中二氧化硫的处理。
以下是本发明所述高分子填料2-1的制造过程的实施例，实施例是为了进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
按照以下步骤制造本发明所述高分子填料2-1：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.002μS/cm的超纯水2000份，启动反应釜内搅拌器，转速为150rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃；依次加入亚硝酸乙酯5份，苯磺酸乙酯5份，磷酸三氯乙酯5份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.5，将搅拌器转速调至100rpm，温度为40℃，酯化反应2小时；
第2步、取原碳酸酸乙酯1份，氯磺酸乙酯5份粉碎，粉末粒径为200目；加入纳米级硼酸铑40份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为30mm，采用剂量为1.0kGy、能量为1.0MeV的α射线辐照10min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为5ppm的氰基乙酸乙酯200份中，加入反应釜，搅拌器转速为50rpm，温度为50℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.01MPa，保持此状态反应1h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.002MPa，保温静置1h；之后搅拌器转速提升至100rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入氯乙酸乙酯5份，正庚酸乙酯5份完全溶解后，加入交联剂5份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.5，保温静置5h；
第4步、在搅拌器转速为150rpm时，依次加入油酸乙酯5份，丁炔二酸10份，乙二胺四亚甲基磷酸钠5份，提升反应釜压力，使其达到0.05MPa，温度为60℃，聚合反应5h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至30℃，出料，入压模机即可制得高分子填料2-1；
所述交联剂为2-4-6-三硝基苯甲酸；
所述纳米级硼酸铑的粒径为20nm。
实施例2
按照以下步骤制造本发明所述高分子填料2-1：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.02μS/cm的超纯水2500份，启动反应釜内搅拌器，转速为190rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至70℃；依次加入亚硝酸乙酯15份，苯磺酸乙酯15份，磷酸三氯乙酯15份，搅拌至完全溶解，调节pH值为8.0，将搅拌器转速调至150rpm，温度为50℃，酯化反应8小时；
第2步、取原碳酸酸乙酯10份，氯磺酸乙酯15份粉碎，粉末粒径为250目；加入纳米级硼酸铑80份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为50mm，采用剂量为2.5kGy、能量为2.5MeV的α射线辐照20min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为20ppm的氰基乙酸乙酯300份中，加入反应釜，搅拌器转速为80rpm，温度为60℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.03MPa，保持此状态反应2h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.02MPa，保温静置2h；之后搅拌器转速提升至200rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入氯乙酸乙酯15份，正庚酸乙酯15份完全溶解后，加入交联剂10份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为5.0，保温静置8h；
第4步、在搅拌器转速为220rpm时，依次加入油酸乙酯15份，丁炔二酸20份，乙二胺四亚甲基磷酸钠20份，提升反应釜压力，使其达到0.25MPa，温度为80℃，聚合反应15h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至45℃，出料，入压模机即可制得高分子填料2-1；
所述交联剂为2-4-6-三硝基苯甲酸；
所述纳米级硼酸铑的粒径为50nm。
实施例3
按照以下步骤制造本发明所述高分子填料2-1：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.00245μS/cm的超纯水2450份，启动反应釜内搅拌器，转速为178rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至58℃；依次加入亚硝酸乙酯10.5份，苯磺酸乙酯12.5份，磷酸三氯乙酯12.55份，搅拌至完全溶解，调节pH值为7.65，将搅拌器转速调至145rpm，温度为45.5℃，酯化反应2.8小时；
第2步、取原碳酸酸乙酯1.51份，氯磺酸乙酯6份粉碎，粉末粒径为221目；加入纳米级硼酸铑48份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为35mm，采用剂量为1.25kGy、能量为1.25MeV的α射线辐照12min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为5.20ppm的氰基乙酸乙酯212份中，加入反应釜，搅拌器转速为58rpm，温度为56℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.02MPa，保持此状态反应1.2h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.0022MPa，保温静置1.2h；之后搅拌器转速提升至123rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入氯乙酸乙酯5.8份，正庚酸乙酯5.89份完全溶解后，加入交联剂5.49份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.95，保温静置5.8h；
第4步、在搅拌器转速为159rpm时，依次加入油酸乙酯5.15份，丁炔二酸10.2份，乙二胺四亚甲基磷酸钠15份，提升反应釜压力，使其达到0.15MPa，温度为68℃，聚合反应5.15h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至34℃，出料，入压模机即可制得高分子填料2-1；
所述交联剂为2-4-6-三硝基苯甲酸；
所述纳米级硼酸铑的粒径为25nm。
对照例
对照例为市售某品牌的填料用于处理含二氧化硫工业废气样本及处理工程。
实施例4
将实施例1～3制备获得的高分子填料2-1和对照例所述的填料用于含高浓度二氧化硫工业废气处理过程。处理结束后分别对工业废气的性质，及其对废气中各项参数的影响做检测。表1为实施例1～3和对照例所述的填料用于含高浓度二氧化硫工业废气处理过程中的性能参数的影响，从表1可见，本发明所述的高分子填料2-1，其单位存水量、二氧化硫转化率、二氧化硫转化提升率、废气净化率均高于现有技术生产的产品。
此外，如图8所示，是本发明所述的高分子填料2-1对废气中二氧化硫净化率。图中看出，实施例1～3所用高分子填料2-1，使得废气中二氧化硫，在反应塔2中充分分散、降解反应，最终得到净化的气体，本发明所述的高分子填料2-1，能与废气中二氧化硫充分反应，其对二氧化硫的总转化量均优于现有产品。

Claims (7)

1.一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置，包括进气系统（1），反应塔（2），喷淋装置（3），排气管（4），排水管（5），支架（6），控制系统（7），二氧化硫浓度监测仪（8）；其特征在于：所述支架（6）上部设有反应塔（2），反应塔（2）靠近下端一侧设有进气系统（1），反应塔（2）底部设有排水管（5），反应塔（2）上部靠近顶部一侧设有喷淋装置（3），反应塔（2）顶部中心设置有排气管（4），支架（6）上还设有控制系统（7）；反应塔（2）的顶部设有二氧化硫浓度监测仪（8），二氧化硫浓度监测仪（8）通过导线与控制系统（7）连接。
2.根据权利要求1所述的一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置，其特征在于：所述进气系统（1）包括电磁气阀（1-1），气体流量计（1-2），气泵（1-3），进气管（1-4）；进气管（1-4）依次将电磁气阀（1-1）、气体流量计（1-2）、气泵（1-3）三者串联，电磁气阀（1-1）通过导线与控制系统（7）连接，气体流量计（1-2）通过导线与控制系统（7）连接，气泵（1-3）通过导线与控制系统（7）连接。
3.根据权利要求1所述的一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置，其特征在于：所述反应塔（2），包括高分子填料（2-1），中央阻隔盘（2-2），气体分散盘（2-3），落水斗（2-4），外室（2-5），中室（2-6），内室（2-7），二氧化硫降解能力感应器（2-8），缓冲室（2-9）；所述中央阻隔盘（2-2）由一个中间开孔的圆盘构成，中央阻隔盘（2-2）圆盘边缘与反应塔（2）内壁无缝焊接，中央阻隔盘（2-2）下部设有内室（2-7），中央阻隔盘（2-2）与内室（2-7）的一端贯通并无缝焊接；内室（2-7）的另一端为敞口结构，其边缘距离位于下部的气体分散盘（2-3）为2cm～5cm；内室（2-7）的外围设有中室（2-6），中室（2-6）的一端为敞口结构，其边缘距离位于上部的中央阻隔盘（2-2）为2cm～5cm，中室（2-6）的另一端为封闭结构，其封闭端与气体分散盘（2-3）无缝焊接；中室（2-6）的外围设有外室（2-5），外室（2-5）的上端与中室（2-6）上端贯通，外室（2-5）的下端与气体分散盘（2-3）的小孔贯通；所述气体分散盘（2-3）由一个边缘带有贯通小孔的圆盘组成，气体分散盘（2-3）圆盘外缘与反应塔（2）内壁无缝焊接，气体分散盘（2-3）贯通小孔均匀分布在气体分散盘（2-3）盘面上，且在外室（2-5）区域内，贯通小孔以反应塔（2）中轴为对称轴圆周排列，贯通小孔的数量为20～50个，贯通小孔的直径为20mm～50mm，同心圆周上相邻二贯通小孔的弧长为100mm～200mm；气体分散盘（2-3）的下部设有缓冲室（2-9），所述缓冲室（2-9）的上端与外室（2-5）贯通，缓冲室（2-9）的下端与内室（2-7）中部贯通，缓冲室（2-9）的高程为20cm～50cm；所述气体分散盘（2-3）与中央阻隔盘（2-2）在反应塔内上下交错布置，气体分散盘（2-3）与中央阻隔盘（2-2）在反应塔（2）内均匀布置，气体分散盘（2-3）与中央阻隔盘（2-2）数量分别不少于7个；相邻二气体分散盘（2-3）的间距为20cm～50cm，同样，相邻二中央阻隔盘（2-2）的间距为20cm～50cm；所述内室（2-7）的直径为20cm～30cm，中室（2-6）的直径为60cm～90cm，外室（2-5）的直径为120cm～160cm；所述高分子填料（2-1）均匀填充在中室（2-6）、外室（2-5）内部；反应塔（2）中部设有二氧化硫降解能力感应器（2-8），二氧化硫降解能力感应器（2-8）插入在高分子填料（2-1）内部，二氧化硫降解能力感应器（2-8）与控制系统（7）通过导线连接；所述落水斗（2-4）为圆锥形结构，落水斗（2-4）位于反应塔（2）下部，落水斗（2-4）圆锥边缘与反应塔（2）内壁无缝焊接，落水斗（2-4）与排水管（5）连通。
4.根据权利要求3所述的一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置，其特征在于：高分子填料（2-1）的结构，包括竖向板（2-1-1），水平板（2-1-2）；所述竖向板（2-1-1）为长方形板，竖向板（2-1-1）沿中心轴辐射状均匀分布，竖向板（2-1-1）的数量不少于10块，多个竖向板（2-1-1）在中心轴上组成一个圆柱形结构，竖向板（2-1-1）的长为10mm～50mm，宽为5mm～10mm；所述水平板（2-1-2）为圆环形板，水平板（2-1-2）中心有一开口，水平板（2-1-2）中心开口的直径为水平板（2-1-2）直径的0.5倍，水平板（2-1-2）直径为10mm～20mm，水平板（2-1-2）均匀的镶嵌在竖向板（2-1-1）上，水平板（2-1-2）数量不少于2块。
5.根据权利要求1所述的一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置，其特征在于：所述喷淋装置（3），包括干管（3-1），环形管（3-2），喷淋头（3-3），水泵（3-4）；其中所述干管（3-1）位于反应塔（2）上部一侧，干管（3-1）一端水平贯通反应塔（2）侧壁，干管（3-1）另一端与水泵（3-4）连接，水泵（3-4）通过导线与控制系统（7）连接；所述环形管（3-2）位于反应塔（2）上端内部，环形管（3-2）一端与干管（3-1）一端贯通，环形管（3-2）直径比反应塔（2）内径小10cm～150cm；喷淋头（3-3）竖直向下贯通焊接在管壁下部，喷淋头（3-3）的数量不少于12个，喷淋头（3-3）在管壁上不等距分散布局，喷淋头（3-3）在进水干管（3-1）上一字排列，相邻二个喷淋头（3-3）之间的距离为2cm～21cm；喷淋头（3-3）的表面密布微孔，微孔的直径为2.5nm～29.5nm，喷淋头（3-3）的材质为铜铝合金材质。
6.根据权利要求3所述的一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置，其特征在于：所述高分子填料（2-1）由高分子材料压模成型，高分子填料（2-1）的组成成分和制造过程如下：
一、高分子填料（2-1）组成成分：
按重量份数计，亚硝酸乙酯5～15份，苯磺酸乙酯5～15份，磷酸三氯乙酯5～15份，原碳酸酸乙酯1～10份，氯磺酸乙酯5～15份，纳米级硼酸铑40～80份，浓度为5ppm～20ppm的氰基乙酸乙酯200～300份，氯乙酸乙酯5～15份，正庚酸乙酯5～15份，交联剂5～10份，油酸乙酯5～15份，丁炔二酸10～20份，乙二胺四亚甲基磷酸钠5～20份；
二、高分子填料（2-1）的制造过程，包含以下步骤：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.002μS/cm～0.02μS/cm的超纯水2000～2500份，启动反应釜内搅拌器，转速为150rpm～190rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃～70℃；依次加入亚硝酸乙酯、苯磺酸乙酯、磷酸三氯乙酯，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.5～8.0，将搅拌器转速调至100rpm～150rpm，温度为40℃～50℃，酯化反应2～8小时；
第2步、取原碳酸酸乙酯、氯磺酸乙酯粉碎，粉末粒径为200～250目；加入纳米级硼酸铑混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为30mm～50mm，采用剂量为1.0kGy～2.5kGy、能量为1.0MeV～2.5MeV的α射线辐照10min～20min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于氰基乙酸乙酯中，加入反应釜，搅拌器转速为50rpm～80rpm，温度为50℃～60℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.01MPa～-0.03MPa，保持此状态反应1h～2h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.002～0.02MPa，保温静置1h～2h；之后搅拌器转速提升至100rpm～200rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入氯乙酸乙酯、正庚酸乙酯完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.5～5.0，保温静置5h～8h；
第4步、在搅拌器转速为150rpm～220rpm时，依次加入油酸乙酯、丁炔二酸和乙二胺四亚甲基磷酸钠，提升反应釜压力，使其达到0.05MPa～0.25MPa，温度为60℃～80℃，聚合反应5h～15h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至30℃～45℃，出料，入压模机即可制得高分子填料（2-1）；
所述交联剂为2-4-6-三硝基苯甲酸；
所述纳米级硼酸铑的粒径为20nm～50nm。
7.一种填料塔去除工业废气中二氧化硫的方法，其特征在于，一种填料塔去除工业废气中二氧化硫的方法包括以下几个步骤：
第1步、通过控制系统（7）打开电磁气阀（1-1）、气体流量计（1-2）、气泵（1-3），将含有二氧化硫的工业废气输入反应塔（2）内，控制废气流量为20m3/h～110m3/h；在气泵（1-3）的作用下，含有二氧化硫的废气依次通过气体分散盘（2-3）、外室（2-5）、中室（2-6）、内室（2-7）、缓冲室（2-9），其中在外室（2-5）、中室（2-6）内与多层高分子填料（2-1）进行反应，降解二氧化硫；位于高分子填料（2-1）内部的二氧化硫降解能力感应器（2-8），对高分子填料（2-1）降解二氧化硫能力进行实时监测，反馈给控制系统（7）；当高分子填料（2-1）对二氧化硫降解能力低于10%～19%时，二氧化硫降解能力感应器（2-8）向控制系统（7）发出信号，控制系统（7）停止系统工作，发出音频报警，通知工作人员更换高分子填料（2-1）；当对二氧化硫降解能力高于30%～79%时，二氧化硫降解能力感应器（2-8）向控制系统（7）发出信号，控制系统（7）开启系统所有设备，装置再次进入处理废气中二氧化硫的状态；初步洁净气体继续上升，进入反应塔（2）上部的化学去除二氧化硫区域；
第2步、通过控制系统（7）打开水泵（3-4），硅酸钠溶液通过干管（3-1）、环形管（3-2），从喷淋头（3-3）雾化喷出，控制硅酸钠溶液的流量，使得硅酸钠溶液流出量在11m3/h～51m3/h；并使得喷淋头（3-3）表面微孔喷水压力控制在0.111Mpa～0.458Mpa之间，此时初步洁净气体中剩余二氧化硫与硅酸钠溶液完全反应并溶解在溶液中，从反应塔（2）底部的排水管（5）排出，反应后生成的洁净空气从排气管（4）排出；
第3步、与此同时，位于反应塔（2）顶部的二氧化硫浓度监测仪（8）对气体中所含二氧化硫的浓度进行实时监测，反馈给控制系统（7）；当二氧化硫的浓度高于415μg/L～567μg/L时，二氧化硫浓度监测仪（8）向控制系统（7）发出信号，控制系统（7）通过导线促使水泵（3-4）增加硅酸钠溶液流量，同时控制气泵（1-3）减少气体流量，并发出音频报警30秒；当二氧化硫的浓度低于3μg/L～5μg/L时，二氧化硫浓度监测仪（8）向控制系统（7）发出信号，控制系统（7）通过导线控制气泵（1-3）增加气体流量，同时促使水泵（3-4）减少硅酸钠溶液流量。
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