CN105817133A - 一种去除有害气体的装置及处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种去除有害气体的装置及处理方法，特别涉及从气流中去烯烃、苯系物、杂环化合物和二硫化碳等有害气体，其特征是在于所述装置由冷凝器、除湿塔、浓硫酸吸收塔、溶液吸收塔和风机依次组成，其处理方法是把所述的有害气体经过除湿后导入浓硫酸吸收塔，在吸收器内有害气体与浓硫酸发生化学反应而被吸收，从而从气流中得到除去，反应后的浓硫酸吸收液可以进一步处理后回收副产物，具有去除效率高、运行费用低，操作简单，适合推广使用。

Description

一种去除有害气体的装置及处理方法
技术领域
本发明涉及一种去除有害气体的装置及其处理方法，特别涉及从气流中去烯烃、苯系物和二硫化碳等有害气体，属于大气污染控制和环境保护技术领域。
背景技术
各种挥发性有机物如烯烃、芳烃、以及杂环化合物和二硫化碳等恶臭气体，产生于化学、制药、喷涂和污水处理站等各种生产过程。这些污染物不仅对人体有害，有些还是致癌物质，大量排放还对局部区域环境产生了严重的影响。但是由于这些气体或具有化学结构较稳定，不易降解的特点，或阈值较低，给净化处理带来很大的困难。
一般地，处理上述污染物的主要方法有溶液吸收法、燃烧法和吸附法等。但是由于有害气体种类多，且浓度和气量等参数等各不相同，因此，在应用过程都有各自的局限性。采用水溶液吸收法是去除这些有害气体的主要方法之一，投资和运行费用低，但此方法的主要问题是吸收容量有限，吸收后的溶液须进一步处理，特别是对溶解度很小的烯烃、芳烃、以及杂环化合物和二硫化碳等恶臭气体，达不到去除的效果。燃烧法对运行条件要求较高，一般要求在600℃以上运行，投资和运行费用费高。吸附法对低浓度的污染物脱除效率较高，但无法达到分解有害气体的目的，吸附剂再生和后续处理系统复杂。因此，针对不同的有害气体寻找去除效率高、运行可靠和操作简单的处理技术，是相关工业过程急需解决的问题。
本发明设计和提供了一种去除有害气体的装置及其处理方法，用于从气流中除去烯烃、苯系物、杂环化合物和二硫化碳等有害气体，从而达到有害气体净化的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种去除有害气体的装置及其处理方法，且设备投资成本低，处理效率高，操作运行费用低廉。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种去除有害气体的装置，其特征是由冷凝器、除湿塔、浓硫酸吸收塔、溶液吸收塔和风机依次组成，所述的冷凝器的气体进口接需处理的含有害气体的气流，所述的冷凝器的气体出口与所述的除湿塔的气体进口连通，所述的浓硫酸吸收塔的气体进口与所述的除湿塔的气体出口连通，所述的浓硫酸吸收塔的气体出口与所述溶液吸收塔的气体进口连通，所述溶液吸收塔的气体出口与风机的气体进口连通。所述的冷凝器有冷却介质进出口和脱除水排出口，除湿塔有固体除湿剂加入口和排出口，浓硫酸吸收塔有浓硫酸加入口和排液口，溶液吸收塔有水溶液加入口和排出口。
根据上述的一种去除有害气体的装置，其处理方法是把所述的有害气体经过除湿后导入浓硫酸吸收塔，在吸收器内有害气体与浓硫酸发生化学反应而被吸收，从而从气流中得到除去，反应后的吸收液可以经进一步处理后回收副产物。
本发明所述的浓硫酸吸收塔可采用通用的气液传质设备如鼓泡塔、填料塔和板式塔等，具体可参看相关化工设备手册。以鼓泡塔为例说明，结构一般为圆筒形，材料为耐酸材料，可采用陶瓷和玻璃钢等。待处理气体从鼓泡塔底部导入，通过气体分布器，经气液反应区与浓硫酸发生吸收反应后，由上部排出。鼓泡塔内浓硫酸的静态液面高度一般为3cm以上，优选10-30cm。气液接触时间一般为0.2s以上，优选0.5-15秒，具体可视有害气体种类和去除率等参数设定，接触时间长，去除率高。有害气体在气流中的浓度为几十到几千毫克/立方气体，最高去除率可达95％以上。浓硫酸浓度一般为60％以上，优选80-98％，浓度越高，吸收效果越好，硫酸浓度60％的去除效率为硫酸浓度80％的约70％左右，硫酸与有害气体的化学反应计量摩尔比可按1∶1计算，反应温度一般为常温，适当加热有利于吸收反应。
本发明所述的浓硫酸吸收塔前还设有冷凝器和除湿塔，用于除去气流中含有的水分，使气流以较小的含湿量进入浓硫酸吸收塔，以提高反应效果和延长吸收时间，二者可以同时使用，也可选择使用，水汽含量越小对有害气体的吸收效果越好，气流中水汽含量一般在20g/m3以下为佳，具体可根据有关空气参数计算。
冷凝器一般采用介质冷凝脱水方法，介质冷凝脱水可采用直接或间接冷却方式，也可采用制冷装置冷却，气流温度越低，空气中的水分去除量越大，一般把含有害气体的气体冷却到20℃以下时，空气中的含湿量在20g/m3以下，有关冷凝器的设计具体可参看相关化工设备手册。除湿塔设置在冷凝器后作为进一步除湿选用，一般采用氯化钙、硅胶和分子筛等固体吸湿剂吸附除去气流中的水分，效果相当，但氯化钙有吸附氨性质，应避免使用于含氨或胺的气体的除湿，如冷凝器把含有害物的气体冷却到0℃以下时，气体中含水量很少时，可以不用除湿塔。除湿塔为通用吸附塔，可采用移动床或固定床吸附等形式。浓硫酸吸收器后还设置有水或碱液吸收装置以除去气流中带出硫酸雾或其他生成的可溶性气体产物，也可视具体情况选用。
浓硫酸吸收塔经吸收反应后的吸收液可以经进一步处理后回收副产物，通常可采用稀释再生回收，如对吸收甲苯后的浓硫酸吸收液的硫酸浓度稀释到约20％以下后，把吸收液加热到约80℃以上，甲苯与浓硫酸反应后的产物甲苯磺酸可重新转化为甲苯后加以回收。
本发明所述的有害气体为与所述的浓硫酸反应的有害气体，为下列之一种或一种以上：烯烃、苯系物、杂环化合物和二硫化碳等。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用气体中有害气体与浓硫酸发生化学反应而被吸收的原理，从气流中得到除去，特别适合水溶性差的烯烃、苯系物、杂环化合物和二硫化碳等有害气体的去除，同时对反应吸收后的液体进行稀释和加热后可以回收副产物，具有去除效率高、运行费用低，操作简单，适合推广使用。
附图说明
图1为本发明实施例所用一种去除有害气体的装置示意图，其中：101冷凝器；1冷凝器气体进口；2冷凝器气体出口；17冷凝器脱除水排出口；18冷却介质进口；19冷却介质出口；102除湿塔；3除湿塔气体进口；4除湿塔吸湿剂加入口；5除湿塔气体出口；16除湿塔吸湿剂排出口；103浓硫酸吸收塔；6浓硫酸吸收塔气体进口；7浓硫酸加入口；15浓硫酸吸收液排出口；8浓硫酸吸收塔气体出口；104溶液吸收塔；9溶液吸收塔气体进口；10溶液吸收塔水溶液进口；11溶液吸收塔气体出口；14溶液吸收塔吸收液排出口；105风机；12风机气体进口；13风机气体出口。所述的冷凝器气体出口(2)与所述的除湿塔气体进口(3)连通，所述的除湿塔气体进口(5)与浓硫酸吸收塔气体进口(6)连通，所述的浓硫酸吸收塔气体出口(8)与溶液吸收塔气体进口(9)连通，所述的溶液吸收塔气体出口(11)与风机气体进口(12)连通。
图2为本发明所述的鼓泡塔的结构示意图，其中：1气体进口；2气体分布器；3吸收塔塔体；4除雾器；5气体出口；6浓硫酸加入口；7浓硫酸吸收液排出口。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：本发明所述的一种去除有害气体的装置如图1所示，采用图2所示的鼓泡塔作为浓硫酸吸收塔。采用图2所示的鼓泡塔作为浓硫酸吸收塔时，图1所述的浓硫酸吸收塔气体进口(6)、浓硫酸加入口(7)、浓硫酸吸收液排出口(15)和浓硫酸吸收塔气体出口(8)分别与图2所示的气体进口(1)、浓硫酸加入口(6)、浓硫酸吸收液排出口(7)和气体出口(8)相同。
处理工艺流程如下：先把所用的浓硫酸通过浓硫酸吸收塔浓硫酸加入口(7)(图1)加入到浓硫酸吸收塔(103)中；除湿塔(102)中加入颗粒氯化钙除湿剂；然后把被处理的有害气体通过冷凝器气体进口(1)导入所述的处理装置，经过冷凝器、除湿塔、浓硫酸吸收塔和溶液吸收塔后，经风机气体出口(12)排出。
本实施例采用约0℃冷冻盐水为介质的列管式冷凝器来脱除气流中的水分，冷凝器换热面积约为0.5m2，气体经过冷凝器后的气体出口的温度约为5℃。除湿塔和溶液吸收塔的尺寸均为Φ60mm×1000mm，为聚丙烯材质，其中除湿塔采用直径约为Φ5mm的氯化钙颗粒填充床，填充高度为500mm；浓硫酸鼓泡吸收塔采用陶瓷反应器，尺寸为Φ200mm×600mm，有害气体从陶瓷反应器下部经气体分布器导入，所述的气体分布器为多孔板，孔径约为Φ2mm，共30个均布，加入的浓硫酸在气体分布器上方高约150mm，除雾器为玻璃纤维材质丝网；溶液吸收塔为清水顶部喷淋，喷淋量约0.1m3/h。
其他操作控制如下：
气体吸入量约1.5m3/h，浓硫酸初始浓度98％，被处理气体温度约45℃，含有害气体的气流为空气，气体相对湿度约90％，处理1小时后检测。分析方法：气相色谱仪。
实验结果如表1所示。
102除湿塔；3除湿塔气体进口；4除湿塔吸湿剂加入口；5除湿塔气体出口；16除湿塔吸湿剂排出口；103浓硫酸吸收塔；6浓硫酸吸收塔气体进口；7浓硫酸加入口；15浓硫酸吸收液排出口；8浓硫酸吸收塔气体出口；104溶液吸收塔；9溶液吸收塔气体进口；10溶液吸收塔水溶液进口；11溶液吸收塔气体出口；14溶液吸收塔吸收液排出口；105风机；12风机气体进口；13风机气体出口。所述的冷凝器气体出口(2)与所述的除湿塔气体进口(3)连通，所述的除湿塔气体进口(5)与浓硫酸吸收塔气体进口(6)连通，所述的浓硫酸吸收塔气体出口(8)与溶液吸收塔气体进口(9)连通，所述的溶液吸收塔气体出口(11)与风机气体进口(12)连通。
图2为本发明所述的鼓泡塔的结构示意图，其中：1气体进口；2气体分布器；3吸收塔塔体；4除雾器；5气体出口；6浓硫酸加入口；7浓硫酸吸收液排出口。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：本发明所述的一种去除有害气体的装置如图1所示，采用图2所示的鼓泡塔作为浓硫酸吸收塔。采用图2所示的鼓泡塔作为浓硫酸吸收塔时，图1所述的浓硫酸吸收塔气体进口(6)、浓硫酸加入口(7)、浓硫酸吸收液排出口(15)和浓硫酸吸收塔气体出口(8)分别与图2所示的气体进口(1)、浓硫酸加入口(6)、浓硫酸吸收液排出口(7)和气体出口(8)相同。
处理工艺流程如下：先把所用的浓硫酸通过浓硫酸吸收塔浓硫酸加入口(7)(图1)加入到浓硫酸吸收塔(103)中；除湿塔(102)中加入颗粒氯化钙除湿剂；然后把被处理的有害气体通过冷凝器气体进口(1)导入所述的处理装置，经过冷凝器、除湿塔、浓硫酸吸收塔和溶液吸收塔后，经风机气体出口(12)排出。
本实施例采用约0℃冷冻盐水为介质的列管式冷凝器来脱除气流中的水分，冷凝器换热面积约为0.5m2，气体经过冷凝器后的气体出口的温度约为5℃。除湿塔和溶液吸收塔的尺寸均为Φ60mm×1000mm，为聚丙烯材质，其中除湿塔采用直径约为Φ5mm的氯化钙颗粒填充床，填充高度为500mm；浓硫酸鼓泡吸收塔采用陶瓷反应器，尺寸为Φ200mm×600mm，有害气体从陶瓷反应器下部经气体分布器导入，所述的气体分布器为多孔板，孔径约为Φ2mm，共30个均布，加入的浓硫酸在气体分布器上方高约150mm，除雾器为玻璃纤维材质丝网；溶液吸收塔为清水顶部喷淋，喷淋量约0.1m3/h。
其他操作控制如下：
气体吸入量约1.5m3/h，浓硫酸初始浓度98％，被处理气体温度约45℃，含有害气体的气流为空气，气体相对湿度约90％，处理1小时后检测。分析方法：气相色谱仪。
实验结果如表1所示。

Claims (10)

1.一种去除有害气体的装置，其特征在于所述的装置由冷凝器、除湿塔、浓硫酸吸收塔、溶液吸收塔和风机依次组成，所述的冷凝器的气体进口接被处理的含有害气体的气流，所述的冷凝器的气体出口与所述的除湿塔的气体进口连通，所述的浓硫酸吸收塔的气体进口与所述的除湿塔的气体出口连通，所述的浓硫酸吸收塔的气体出口与所述的溶液吸收塔的气体进口连通，所述的溶液吸收塔的气体出口与风机的气体进口连通。所述的冷凝器有冷却介质进出口和脱除水排出口，除湿塔有固体除湿剂加入口和排出口，浓硫酸吸收塔有浓硫酸加入口和排液口，溶液吸收塔有水溶液加入口和排出口。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的浓硫酸吸收塔采用通用的气液传质设备鼓泡塔、填料塔或板式塔。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述的鼓泡塔下部设置有气体分布器，上部有除雾器。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的除湿塔采用固体氯化钙、硅胶或分子筛作为除湿剂。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在所述的冷凝器采用冷却介质直接或间接冷却方式。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于其处理方法是把所述的含有害气体的气流经除湿后导入浓硫酸吸收塔，在吸收器内有害气体与浓硫酸发生化学反应而被吸收，从而从气流中得到去除。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于所述的浓硫酸的浓度为60％以上。
8.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于所述的有害气体为与所述的硫酸反应的有害气体，为下列之一种或一种以上：烯烃、苯系物、杂环化合物和二硫化碳。
9.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于所述的鼓泡塔内浓硫酸与气流的接触时间为0.2s以上。
10.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于所述的有害气体与浓硫酸发生化学后的吸收液经稀释和加热处理后回收产物。
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