CN106582499B - 一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法 - Google Patents
一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及挥发性有机化合物废气治理技术领域，具体涉及一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法,其特征是：包括活化造粒塔、支撑架、循环流化床燃煤锅炉飞灰螺旋进料器、二氯化二硫储罐组件、硫磺蒸发器的使用方法。循环流化床余热锅炉排放尾气氧量极低，在低氧的环境下发生硫磺燃爆的概率极低，作为硫磺胶的工艺冷却介质是极为理想的，发挥了硫磺胶作为粘接剂和吸附剂的功能，而循环流化床余热锅炉排放尾气在活化造粒塔中螺旋上升，与硫磺胶、二氯化二硫雾状液滴包裹着并活化循环流化床燃煤锅炉飞灰形成不断长大的颗粒充分传质传热，从而在塔内完成吸附剂活化造粒整个工艺过程，使产业化生产成为可能。
Description
技术领域
本发明涉及挥发性有机化合物废气治理技术领域，具体涉及一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法。
背景技术
工业排放的气态污染物是大气环境污染物的主要来源，其中挥发性有机化合物废气(VOCs)是对环境都具有严重危害作用的气态污染物，同时也是影响工作场所中操作人员的健康的职业病危害因素的来源，它广泛来源于油漆、涂料、涂装、润滑油、橡胶等化学工业。由于其对人体和自然环境的巨大破坏作用，国家出台了相关法律法规对其治理和排放进行严格控制。有机废气治理技术目前常用的处理方法有燃烧法、化学氧化法、化学吸收法、吸附法、生物法等。其中吸附法是一种常用的有机废气净化有效方法，是利用各种固体吸附剂（如活性炭、活性炭纤维、分子筛等）对排放废气中的污染物进行吸附净化的方法。吸附法设备简单、适用范围广、净化效率高，是一种传统的废气治理技术，也是目前应用最广的治理技术。吸附净化性能的优劣主要决定于吸附剂的性能，国内目前吸附剂通常为颗粒活性炭和活性炭纤维,由于吸附剂吸附有机废气后成为固体废弃物，如采用洗脱法或加热法再行活化会产生新的污染物，通常处置的方法按照固体废弃物的相关国家规范进行处置，因此吸附剂的使用成本较高。而循环流化床锅炉飞灰是锅炉生产过程中最常见的废弃物，逸散在空气中的粉尘对环境造成污染，如何变废为宝并高值利用比如制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂一直是本技术领域工程技术人员想予以解决的问题，因此循环流化床锅炉飞灰活化造粒就是其关键技术。中国发明专利（专利号为201410075863.5，专利名称为一种有机废气吸附净化剂及其制备方法）公开了一种有机废气吸附净化剂及其制备方法，特征是：包括按照质量份数计的如下原料：沸石85-95份，氧化铜5-10份，氧基氯化铁5-10份。本发明还提供了一种有机废气吸附净化剂的制备方法。本发明提供的有机废气吸附净化剂，载体沸石热稳定性好、吸附能力强，氧化铜和氧基氯化铁分解催化活性高、寿命长，本发明提供的有机废气吸附净化剂的制备方法，工艺简单、成本低。中国发明专利（专利号为201310387366.4，专利名称为一种低浓度有机废气的改性活性炭吸附剂及其制备方法）公开了一种低浓度有机废气的改性活性炭吸附剂及其制备方法，其特征是：由下列重量份的原料制成：活性炭100-120、氧化铈2-3、过硫酸铵1-2、硅藻土70-80、木质素3-4、改性凹凸棒土8-10、水适量。本发明使用了氧化铈、过硫酸铵等氧化剂，能快速氧化分解有机物；还使用了硅藻土，能有效吸附粉尘颗粒；本发明通过喷雾干燥，得到的颗粒细小，蓬松，空隙大，吸附效果好，适合低浓度有机废气的净化，且工艺简单，适合工业化生产。中国发明专利（专利号为200810150162.8，专利名称为氨基酸钙复合肥及其制备方法）公开了氨基酸钙复合肥及其制备方法，其特征是：将原料沸石粉碎后与尿素、磷酸一铵和农用硫酸钾混合，然后送入熔融物贮槽中，熔融后加入自制的复合氨基酸络合物混合物，充分搅拌均匀，用旋转式喷头造粒机造粒，造粒后的球形物料在造粒塔内落下，被塔内空气干燥冷却，经筛分、计量和包装即成成品。
现有技术例一采用沸石与活化剂（催化剂）氧化铜、氧基氯化铁送入马弗炉中煅烧的工艺方法制备有机废气吸附剂，通常马弗炉用于实验分析，方法描述也为实验过程，也就是说该技术离产业化还有一段距离；现有技术例二以活性炭为原料，对其进行改性活化处理，最后步骤为送入煅烧炉中煅烧和研磨，主要活化工艺设备为煅烧炉，工艺步骤较多，无法连续生产，操作人员劳动强度较高，而且工艺生产过程中易产生环境污染物和职业病危害因素；现有技术例三应该是与本发明较为接近的技术方案，工作原理也比较相似，因为所属的技术领域不同，应用的技术方案不同，其制备的工艺装置也不相同。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法，其特征是：
步骤一，使用30-35℃、氧量为5%-9%的循环流化床余热锅炉排放尾气对支撑架上的活化造粒塔进行吹扫，时间30-60分钟，使活化造粒塔温度降至30-35℃，防止过热硫磺燃爆和提供冷却环境温度；再使用氮气吹扫硫磺蒸发器中的饱和蒸汽加热釜组件、热风加热炉组件、过热硫磺蒸汽缓冲罐、硫磺粉储罐，时间5-8分钟，然后加热饱和蒸汽加热釜组件使其温度保持为180-190℃，加热热风加热炉组件使其温度达到460-480℃。
发明人发现，循环流化床余热锅炉排放尾气是循环流化床燃煤锅炉炉膛中的高温烟气经换热系统热交换后、干式除尘器处理完毕进入余热锅炉吸收余热后的排放尾气，氧量一般为5%-9%，温度为30-35℃，是制备硫磺胶理想的工艺过程介质，因为硫磺易燃易爆，在低氧的环境下发生燃爆的概率极低。循环流化床余热锅炉排放尾气作为一种工艺过程介质完成制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂所需的冷却、混合、分离、活化、造粒、保存的工艺操作过程，减少污染物排放的同时也高值利用排放尾气。
步骤二，通过饱和蒸汽加热釜组件、蒸腾管、热风加热炉组件、循环管形成硫磺气液闭合循环主回路，从过热硫磺蒸汽管上的三通调节阀分流1/10的过热硫磺蒸汽经气平衡管、饱和蒸汽加热釜组件、蒸腾管再返回热风加热炉组件形成另一条硫磺气液闭合循环辅助回路，硫磺以气液混合物形态完成传质传热工艺过程。过热硫磺蒸汽经过热硫磺蒸汽管进入过热硫磺蒸汽缓冲罐储存。
发明人发现，两段加热方式分为低温段和高温段，低温段的加热介质选用饱和蒸汽，加热温度为180-190℃，高温段加热介质选用高温烟气，加热温度为460-480℃。利用蒸腾原理设计了蒸腾管和循环管来完成物料输送、传质、传热工艺操作过程。两段加热方式使硫磺以气液混合物流体形态完成传质传热工艺过程，与加热装置之间的换热方式为对流、传导，而直接加热方式（闪蒸）制取过热硫磺蒸汽的换热方式仅为传导方式，即加热装置对硫磺固体的传导加热，众所周知，流体对流换热方式较固体传导换热方式换热面积大、换热系数高、换热速率高，因此其生产方式更为节能、生产效率更高。
步骤三，保持过热硫磺蒸汽缓冲罐压力为0.1MPa，以流速为2-3m/s向进料组件注入过热硫磺蒸汽，同时启动循环流化床燃煤锅炉飞灰螺旋进料器、二氯化二硫储罐组件，按配方组分设计要求计量注入进料组件。从进料组件中部进入的过热硫磺蒸汽吹扫携带进料组件顶部进入的循环流化床燃煤锅炉飞灰在进料组件出口端与进料组件下部进入的-20～-15℃二氯化二硫强烈混合，由于进料组件出口端设计为逐渐缩小的止口，配方组分流体在进料组件出口端形成紊流，达到混合均匀的目的。
步骤四，经循环流化床余热锅炉排放尾气进口、布风板、风帽吹扫上来循环流化床余热锅炉排放尾气，沿活化造粒塔体内壁形成螺旋上升的风带，携带上述配方组分流体实现混合、冷却、活化、造粒、分离的工艺过程：过热硫磺蒸汽急速冷却后形成硫磺胶与二氯化二硫雾状液滴包裹着并活化循环流化床燃煤锅炉飞灰形成不断长大的颗粒，随尾气沿活化造粒塔体内壁螺旋上升的过程中，不断地碰撞、摩擦失去动能，并向中心聚集，颗粒长大到一定直径后，在重力的作用下落入落料管进入包装工序。与吸附剂颗粒分离后的尾气继续向上进入返料器，尾气中的细颗粒再次旋风分离，返回活化造粒塔体内，尾气排出进入环保处理设施处理。
发明人发现，为使循环流化床燃煤锅炉飞灰、硫磺、二氯化二硫配方组分按设计的配比进入活化造粒塔，需要上述配方组分计量各自流量后分别输送入进料组件，然后在进料组件出口端完成混合，由于硫磺是以过热硫磺蒸汽形态进入，因此为保证其流量计量准确和吹扫携带循环流化床燃煤锅炉飞灰并与二氯化二硫强烈混合，而且配方组分流体喷射入活化造粒塔内不能强烈扰动布风的均匀和方向,设计过热硫磺蒸汽压力为0.1MPa，过热硫磺蒸汽流速为2-3m/s 。
发明人发现，循环流化床余热锅炉排放尾气从活化造粒塔底部布风板吹扫上来，会形成沿活化造粒塔壁螺旋上升的气流，从气流横截断面来观察，气流有圆周外围流速快、中心流速慢，外围较中心压力大的特征，能够驱使不断长大的吸附剂颗粒抛向塔壁摩擦碰撞失去动能下落，并向中心聚集，吸附剂颗粒直径长大到一定直径后在重力的作用下与循环流化床余热锅炉排放尾气分离，经落料管进入包装工序。
发明人发现，设计循环流化床余热锅炉排放尾气能够在活化造粒塔内螺旋上升，需要围绕落料管的3-4排风帽中的通风孔向同一个方向的开孔，所述同一方向为绕落料管轴心顺时针或逆时针方向，导向尾气螺旋上升。为防止配方组分流体进料时直接落入落料管，配方组分流体经进料组件抛射在布风板的落点为1/3布风板直径处。
相对于现有技术，本发明至少含有以下优点：第一，循环流化床余热锅炉排放尾气作为一种工艺过程介质完成制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂所需的混合、冷却、活化、造粒、分离的工艺操作过程，是最理想的工艺过程介质，制备吸附剂所需的主要材料为循环流化床燃煤锅炉飞灰、硫磺胶、二氯化二硫，需要设计适合的专用工艺生产装置；第二，两段加热方式较直接加热方式（闪蒸）制取过热硫磺蒸汽更为节能、生产效率更高，两段加热方式分为低温段和高温段，低温段的加热介质选用饱和蒸汽，加热温度为180-190℃，高温段加热介质选用高温烟气，加热温度为460-480℃。利用蒸腾原理设计了蒸腾管和循环管来完成物料输送、传质、传热工艺操作过程。两段加热方式使硫磺以气液混合物流体形态完成传质传热工艺过程，与加热装置之间的换热方式为对流、传导，而直接加热方式（闪蒸）制取过热硫磺蒸汽的换热方式仅为传导方式，即加热装置对硫磺固体的传导加热，众所周知，流体对流换热方式较固体传导换热方式换热面积大、换热系数高、换热速率高，因此其生产方式更为节能、生产效率更高；第三，循环流化床余热锅炉排放尾气氧量极低，在低氧的环境下发生硫磺燃爆的概率极低，利于安全生产，同时作为硫磺胶的工艺冷却介质是极为理想的，发挥了硫磺胶作为粘接剂和吸附剂的功能，而循环流化床余热锅炉排放尾气在活化造粒塔中螺旋上升，与过热硫磺蒸汽、循环流化床燃煤锅炉飞灰、二氯化二硫雾滴充分传质传热，从而在塔内完成吸附剂活化造粒整个工艺过程，使产业化生产成为可能；第四，生产装置为密闭装置，工艺操作过程均在密闭的生产装置内进行，使污染环境的概率变得极低。
附图说明
图1为本发明一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法的主视结构示意图。
图2为本发明一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法的俯视结构示意图。
图3为本发明一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法的A局部放大结构示意图。
图4为本发明一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法的B向结构示意图。
图5为本发明一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法的C-C剖面结构示意图。
图6为本发明一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法的D-D剖面结构示意图。
图7为本发明一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法的E大样结构示意图。
图8为本发明一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法的F向结构示意图。
1－活化造粒塔 2－支撑架 3－循环流化床燃煤锅炉飞灰螺旋进料器
4－二氯化二硫储罐组件 5－硫磺蒸发器
6－活化造粒塔体 7－返料器 8－进料组件 9－布风板
10－落料管 11－循环流化床余热锅炉排放尾气进口
12－过热硫磺蒸汽缓冲罐 13－气平衡管 14－三通调节阀
15－硫磺粉储罐 16－过热硫磺蒸汽管 17－热风加热炉组件
18－蒸腾管 19－饱和蒸汽加热釜组件 20－循环管 21－风帽
22－止口。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本装置做进一步的说明。
本发明如附图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法，其特征是：步骤一，使用30-35℃、氧量为5%-9%的循环流化床余热锅炉排放尾气对支撑架2上的活化造粒塔1进行吹扫，时间30-60分钟，使活化造粒塔1温度降至30-35℃，防止过热硫磺燃爆和提供冷却环境温度；再使用氮气吹扫硫磺蒸发器5中的饱和蒸汽加热釜组件19、热风加热炉组件17、过热硫磺蒸汽缓冲罐12、硫磺粉储罐15，时间5-8分钟，然后加热饱和蒸汽加热釜组件19使其温度保持为180-190℃，加热热风加热炉组件17使其温度达到460-480℃。
步骤二，通过饱和蒸汽加热釜组件19、蒸腾管18、热风加热炉组件17、循环管20形成硫磺气液闭合循环主回路，从过热硫磺蒸汽管16上的三通调节阀14分流1/10的过热硫磺蒸汽经气平衡管13、饱和蒸汽加热釜组件19、蒸腾管18再返回热风加热炉组件17形成另一条硫磺气液闭合循环辅助回路，硫磺以气液混合物形态完成传质传热工艺过程。过热硫磺蒸汽经过热硫磺蒸汽管16进入过热硫磺蒸汽缓冲罐12储存。
步骤三，保持过热硫磺蒸汽缓冲罐12压力为0.1MPa，以流速为2-3m/s向进料组件8注入过热硫磺蒸汽，同时启动循环流化床燃煤锅炉飞灰螺旋进料器3、二氯化二硫储罐组件4，按配方组分设计要求计量注入进料组件8。从进料组件8中部进入的过热硫磺蒸汽吹扫携带进料组件8顶部进入的循环流化床燃煤锅炉飞灰在进料组件8出口端与进料组件8下部进入的-20～-15℃二氯化二硫强烈混合，由于进料组件8出口端设计为逐渐缩小的止口，配方组分流体在进料组件8出口端形成紊流，达到混合均匀的目的。
步骤四，经循环流化床余热锅炉排放尾气进口11、布风板9、风帽21吹扫上来循环流化床余热锅炉排放尾气，沿活化造粒塔1体内壁形成螺旋上升的风带，携带上述配方组分流体实现混合、冷却、活化、造粒、分离的工艺过程：过热硫磺蒸汽急速冷却后形成硫磺胶与二氯化二硫雾状液滴包裹着并活化循环流化床燃煤锅炉飞灰形成不断长大的颗粒，随尾气沿活化造粒塔1体内壁螺旋上升的过程中，不断地碰撞、摩擦失去动能，并向中心聚集，颗粒长大到一定直径后，在重力的作用下落入落料管10进入包装工序。与吸附剂颗粒分离后的尾气继续向上进入返料器7，尾气中的细颗粒再次旋风分离，返回活化造粒塔1体内，尾气排出进入环保处理设施处理。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (3)
1.一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法，其特征是：步骤一，使用30-35℃、氧量为5%-9%的循环流化床余热锅炉排放尾气对支撑架上的活化造粒塔进行吹扫，时间30-60分钟，使活化造粒塔温度降至30-35℃，防止过热硫磺燃爆和提供冷却环境温度，再使用氮气吹扫硫磺蒸发器中的饱和蒸汽加热釜组件、热风加热炉组件、过热硫磺蒸汽缓冲罐、硫磺粉储罐，时间5-8分钟，然后加热饱和蒸汽加热釜组件使其温度保持为180-190℃，加热热风加热炉组件使其温度达到460-480℃；步骤二，硫磺以气液混合物形态完成传质传热工艺过程，过热硫磺蒸汽经过热硫磺蒸汽管进入过热硫磺蒸汽缓冲罐储存；步骤三，保持过热硫磺蒸汽缓冲罐压力为0.1MPa，以流速为2-3m/s向进料组件注入过热硫磺蒸汽，同时启动循环流化床燃煤锅炉飞灰螺旋进料器、二氯化二硫储罐组件，按配方组分设计要求计量注入进料组件；步骤四，经循环流化床余热锅炉排放尾气进口、布风板、风帽吹扫上来循环流化床余热锅炉排放尾气，沿活化造粒塔体内壁形成螺旋上升的风带，携带上述配方组分流体实现混合、冷却、活化、造粒、分离的工艺过程：过热硫磺蒸汽急速冷却后形成硫磺胶与二氯化二硫雾状液滴包裹着并活化循环流化床燃煤锅炉飞灰形成不断长大的颗粒，随尾气沿活化造粒塔体内壁螺旋上升的过程中，不断地碰撞、摩擦失去动能，并向中心聚集，颗粒长大到一定直径后，在重力的作用下落入落料管进入包装工序，与吸附剂颗粒分离后的尾气继续向上进入返料器，尾气中的细颗粒再次旋风分离，返回活化造粒塔体内，尾气排出进入环保处理设施处理。
2.根据权利要求1所述的一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法，其特征是：通过饱和蒸汽加热釜组件、蒸腾管、热风加热炉组件、循环管形成硫磺气液闭合循环主回路，从过热硫磺蒸汽管上的三通调节阀分流1/10的过热硫磺蒸汽经气平衡管、饱和蒸汽加热釜组件、蒸腾管再返回热风加热炉组件形成另一条硫磺气液闭合循环辅助回路。
3.根据权利要求1所述的一种制备挥发性有机化合物废气活性吸附剂工艺装置的使用方法，其特征是：从进料组件中部进入的过热硫磺蒸汽吹扫携带进料组件顶部进入的循环流化床燃煤锅炉飞灰在进料组件出口端与进料组件下部进入的-20～-15℃二氯化二硫强烈混合，由于进料组件出口端设计为逐渐缩小的止口，配方组分流体在进料组件出口端形成紊流，达到混合均匀的目的。
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