CN106829874A - 一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法 - Google Patents
一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法 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，具体涉及一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法,其特征是：饱和蒸汽加热釜体内的硫磺气液混合物流体经蒸腾管、分布环管、喷管进入热风加热炉体，再经循环管返回饱和蒸汽加热釜体形成闭合循环工艺过程。硫磺加热至其沸点温度以上形成过热硫磺蒸汽后迅速冷却至90℃温度以下可以制得硫磺胶，给循环流化床燃煤锅炉飞灰造粒提供粘接剂，本发明制备过热硫磺蒸汽采用两段加热方式即先加热到熔融状态(液相)然后再加热为过热硫磺蒸汽（气相），急冷后获取的硫磺聚合体，利用蒸腾原理设计了蒸腾管和循环管连接低温段和高温段的加热装置来完成物料输送。
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，具体涉及一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法。
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。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，选择和制备适合的粘接剂无疑是关键环节。中国发明专利（专利号为201310511371.1，专利名称为一种制备不溶性硫磺的方法）公开了一种制备不溶性硫磺的方法，特征是：1）熔融：将原料硫磺直接加热到280～400℃，使其熔融；2）雾化：熔融后的硫磺液体经雾化器离心雾化成10μm～50μm的硫磺雾滴；3）聚合：常温氮气经气体分配器分配后与硫磺雾滴混合；硫磺液滴在塔体上部停留2～25秒，氮气出口温度控制在180～240℃；4）急冷：聚合后的硫磺再与经冷却装置冷却到-40～0℃并经气体分配器分配后的氮气混合，进入塔体下部，在2～20秒冷却至60℃以下；5）分离包装：旋风分离，收集，包装，得到不溶性硫磺产品。中国发明专利（专利号为201010543827.9，专利名称为两端出料的转筒硫磺造粒机）公开了两端出料的转筒硫磺造粒机，其特征是：包括转筒、硫磺夹套管、硫磺喷头、冷却水管、冷却水喷头、大托轮圈、小托轮、大齿圈、小齿轮、电机减速机、密封罩和底座；转筒上安装2个大托轮圈，大托轮圈之间安装大齿圈和与之配合的小齿轮和驱动小齿轮的电机减速机，转筒两端面安装密封罩，夹套管和冷却水管固定在两端的密封罩上，不随转筒旋转，固化后的硫磺颗粒从转筒两端的环形堰板处溢流出来，硫磺夹套管上安装硫磺喷头，冷却水管上装冷却水喷头，2个大托轮圈和底座上的个小托轮呈三角形支撑。优点：该机械能够保证得到6-30吨/小时的颗粒硫磺产品，生产的硫磺为1.0～6毫米的球形颗粒。大生产能力大、占地面积小、投资省、生产成本低。
现有技术例一公开了一种制备不溶性硫磺的方法，主要制备橡胶轮胎使用的不溶性硫磺，冷却介质为液氮，工艺流程为熔融、雾化、聚合、急冷、分离包装，与本发明的技术方案较为接近，工作原理也比较相似，因为应用到制备橡胶轮胎使用的不溶性硫磺技术领域，与本案作为挥发性有机化合物废气活性吸附剂专用粘接剂的应用目的不同，自然设计的工艺装置也不相同；现有技术例二公开了转筒硫磺造粒机，主要工艺设备为转筒，生产效率较高（6-30吨/小时），能够批量生产，与本案设计的装置能够批量生产的目的相同，但与本发明设计的工作原理和装置结构不同，且应用的技术领域也不同。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法，其特征是：
步骤一、首先使用氮气吹扫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，然后向储罐体注入硫磺粉，同时往饱和蒸汽加热盘管通入饱和蒸汽，加热饱和蒸汽加热釜体使其温度保持为180-190℃，并向热风加热夹套通入高温烟气，加热热风加热炉体使其温度达到460-480℃。
步骤二、启动关风阀，调节关风阀电机的转速，按照设计的生产效率要求将硫磺粉经进料管匀速注入饱和蒸汽加热釜体，转动搅拌组件使硫磺粉均匀与饱和蒸汽加热盘管接触受热，硫磺转为熔融状态，液体硫磺在蒸腾作用下沿蒸腾管进入分布环管，支撑座定位了喷管喷射方向沿以热风加热炉体内壁圆弧的切线方向布置，引导液体硫磺喷射到热风加热炉体内壁圆周切线方向，在热风加热炉体内壁460-480℃高温加热急速气化形成气液混合物，气液混合物流体沿热风加热炉体内壁螺旋下降，液相部分因旋风分离被抛离紧贴在热风加热炉体壁上继续蒸发，气相部分向热风加热炉体顶部富集，未蒸发完全的液体部分富集在热风加热炉体底部经循环管返回饱和蒸汽加热釜体，再次重复上述工艺过程，气相部分（过热硫磺蒸汽）经气液分离器进入过热硫磺蒸汽管，过热硫磺蒸汽经热硫磺蒸汽管进入过热硫磺蒸汽缓冲罐储存。
步骤三、过热硫磺蒸汽管中间设计有三通调节阀，分流部分过热硫磺蒸汽在膨胀压的驱动下经气平衡管进入饱和蒸汽加热釜，吹扫注入的硫磺粉，防止硫磺粉受热变为粘稠液体堵住进料管，同时在饱和蒸汽加热釜体流动与硫磺传质传热，再经蒸腾管、分布器组件进入热风加热炉体形成另一条闭合循环回路，提高了硫磺传质传热的效率，使过热硫磺蒸汽向热风加热炉体顶部富集。
发明人发现，硫磺加热至其沸点温度以上形成过热硫磺蒸汽后迅速冷却至90℃温度以下可以制得硫磺胶，给循环流化床燃煤锅炉飞灰造粒提供粘接剂，同时硫磺胶与循环流化床燃煤锅炉飞灰表面活性基团接枝发育，使吸附剂颗粒具有较大的孔隙率和比表面积，有利于挥发性有机化合物废气(VOCs) 吸附，同时作为乱堆填料使用能够有效降低风阻和节约能耗。
发明人发现，过热硫磺蒸汽可使用两段加热方式和直接加热方式获取，所述直接加热方式为硫磺粉在沸点温度以上闪蒸，即硫磺由固相直接变为气相，所述两段加热方式为先加热到熔融状态(液相)然后再加热为过热硫磺蒸汽（气相），急冷后前者的硫磺聚合体（亦称硫磺胶）得率更高，而且前者的耗能更低。
发明人发现，本发明设计的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℃。低温段和高温段的加热装置之间设计蒸腾管和循环管连接来完成物料输送，由于高温物料输送机械如泵、阀在高温环境下工作不可靠，而且价格昂贵，因此本发明利用蒸腾原理设计了蒸腾管和循环管来完成物料输送。
发明人发现，因为喷管喷射方向沿以热风加热炉体内壁切线方向布置，引导液体硫磺喷射到热风加热炉体内壁圆周切线方向，在热风加热炉体内壁460-480℃高温加热急速气化形成气液混合物，气液混合物流体沿热风加热炉体内壁螺旋下降，液体部分在热风加热炉体加热下继续蒸发的同时实现气液旋风分离，液体部分富集在热风加热炉体底部经循环对流管返回饱和蒸汽加热釜。
发明人发现，硫磺在过热器内是以气液混合物流体形态存在的，为保证换热效率和保护设备，利用旋风分离的原理，使液相部分抛向热风加热炉体内壁始终形成一层液膜，不断蒸发为过热硫磺蒸汽并向过热器顶部富集。运行中硫磺在饱和蒸汽加热釜体内是以气液固混合物流体形态存在的，在搅拌组件的帮助下从而使硫磺充分与饱和蒸汽加热盘管接触受热，提高了换热效率。
发明人发现，过热硫磺蒸汽管中间设计有三通调节阀，分流部分过热硫磺蒸汽经气平衡管流入进料管吹扫注入的硫磺粉，防止硫磺粉受热变为粘稠液体堵住进料管，由于热风加热炉组件温度较高，膨胀压力较饱和蒸汽加热釜组件要高，设计气平衡管保持热风加热炉组件与饱和蒸汽加热釜组件之间压力平衡的同时驱动过热硫磺蒸汽在热风加热炉组件与饱和蒸汽加热釜组件之间形成另一条循环回路，提高了硫磺传质传热的效率，使过热硫磺蒸汽向热风加热炉体顶部富集，从而提高了生产效率。
相对于现有技术，本发明至少含有以下优点：第一，硫磺加热至其沸点温度以上形成过热硫磺蒸汽后迅速冷却至90℃温度以下可以制得硫磺胶，给循环流化床燃煤锅炉飞灰造粒提供粘接剂，硫磺胶与循环流化床燃煤锅炉飞灰表面活性基团接枝发育，使颗粒具有较大的孔隙率和比表面积，提高吸附挥发性有机化合物废气(VOCs)的效率；第二，现有技术制备硫磺胶工艺流程为加热温度180～240℃使硫磺处于熔融状态后雾化为液滴再急冷聚合，较加热至其沸点温度以上形成过热硫磺蒸汽后迅速冷却方式制取硫磺胶得率低；第三，本发明制备过热硫磺蒸汽采用两段加热方式即先加热到熔融状态(液相)然后再加热为过热硫磺蒸汽（气相），急冷后获取的硫磺聚合体（亦称硫磺胶）得率更高，耗能更低；第四，利用蒸腾原理设计了蒸腾管和循环管连接低温段和高温段的加热装置来完成物料输送，替代了高温输送装置；第五，本装置工作时，物料液相状态受热发育为气泡在长大、破裂的过程中，由连续相变为气液混合状态，实质上是替代了雾化器，众所周知雾化器在高温状态下工作也是不可靠的；第六，物料以气液混合状态在饱和蒸汽加热釜组件、蒸腾管、热风加热炉组件、循环管中循环流动，从而使物料获得充分的传质传热，提高了生产效率和降低能耗；第七，过热硫磺蒸汽管中间设计有三通调节阀，分流部分过热硫磺蒸汽经气平衡管流入进料管吹扫注入的硫磺粉，防止硫磺粉受热变为粘稠液体堵住进料管，由于热风加热炉组件温度较高，膨胀压力较饱和蒸汽加热釜组件要高，设计气平衡管保持热风加热炉组件与饱和蒸汽加热釜组件之间压力平衡的同时驱动过热硫磺蒸汽在热风加热炉组件与饱和蒸汽加热釜组件之间形成另一条循环回路，提高了硫磺传质传热的效率，使过热硫磺蒸汽向热风加热炉体顶部富集，从而提高了生产效率；第八，批量连续生产工艺操作过程均在密闭的生产装置内进行，使硫磺蒸汽燃爆的概率降为极低，同时使污染环境的概率变得极低。
附图说明
图1为本发明一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法的主视结构示意图。
图2为本发明一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法的俯视结构示意图。
图3为本发明一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法的A局部放大结构示意图。
图4为本发明一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法的B-B剖面结构示意图。
图5为本发明一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法的C-C剖面结构示意图。
图6为本发明一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法的D局部放大结构示意图。
1－硫磺粉储罐 2－储罐体 3－气平衡管
4－关风阀 5－进料管 6－搅拌组件 7－饱和蒸汽加热釜体
8－饱和蒸汽加热盘管 9－蒸腾管 10－饱和蒸汽加热釜组件
11－循环管 12－三通调节阀 13－气液分离器
14－热风加热炉组件 15－热风加热夹套 16－分布器组件
17－热风加热炉体 18－过热硫磺蒸汽管 19－喷管
20－分布环管 21－支撑座 22－过热硫磺蒸汽缓冲罐。
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所示，一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法，其特征是：步骤一、首先使用氮气吹扫饱和蒸汽加热釜组件10、热风加热炉组件14、过热硫磺蒸汽缓冲罐22、硫磺粉储罐1，时间5-8分钟，然后向储罐体2注入硫磺粉，同时往饱和蒸汽加热盘管8通入饱和蒸汽，加热饱和蒸汽加热釜体7使其温度保持为180-190℃，并向热风加热夹套15通入高温烟气，加热热风加热炉体使15其温度达到460-480℃。
步骤二、启动关风阀4，调节关风阀4电机的转速，按照设计的生产效率要求将硫磺粉经进料管5匀速注入饱和蒸汽加热釜体7，转动搅拌组件6使硫磺粉与饱和蒸汽加热盘管8接触均匀受热，硫磺转为熔融状态，液体硫磺在蒸腾作用下沿蒸腾管9进入分布环管20，支撑座21定位了喷管19喷射方向沿以热风加热炉体17内壁圆弧的切线方向布置，液体硫磺喷射到热风加热炉体17内壁圆周切线方向，在热风加热炉体17内壁460-480℃高温加热急速气化形成气液混合物，气液混合物流体沿热风加热炉体17内壁螺旋下降，液相部分因旋风分离被抛离紧贴在热风加热炉体17壁上继续蒸发，气相部分向热风加热炉体17顶部富集，未蒸发完全的液体部分富集在热风加热炉体17底部经循环管返回饱和蒸汽加热釜体7，再次重复上述工艺过程，气相部分（过热硫磺蒸汽）经气液分离器13进入过热硫磺蒸汽管18，过热硫磺蒸汽经热硫磺蒸汽管18进入过热硫磺蒸汽缓冲罐22储存。
步骤三、过热硫磺蒸汽管18中间设计有三通调节阀12，分流部分过热硫磺蒸汽在膨胀压的驱动下经气平衡管3进入饱和蒸汽加热釜7，吹扫注入的硫磺粉，防止硫磺粉受热变为粘稠液体堵住进料管5，同时在饱和蒸汽加热釜体7流动与硫磺传质传热，再经蒸腾管9、分布器组件16进入热风加热炉体17形成另一条闭合循环回路，提高了硫磺传质传热的效率，使过热硫磺蒸汽向热风加热炉体17顶部富集。
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)
1.一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法，其特征是：首先使用氮气吹扫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，然后向储罐体注入硫磺粉，同时往饱和蒸汽加热盘管通入饱和蒸汽，加热饱和蒸汽加热釜体使其温度保持为180-190℃，并向热风加热夹套通入高温烟气，加热热风加热炉体使其温度达到460-480℃；步骤二、启动关风阀，调节关风阀电机的转速，按照设计的生产效率要求将硫磺粉经进料管匀速注入饱和蒸汽加热釜体，转动搅拌组件使硫磺粉均匀与饱和蒸汽加热盘管接触受热，硫磺转为熔融状态，液体硫磺在蒸腾作用下沿蒸腾管进入分布环管，支撑座定位了喷管喷射方向沿以热风加热炉体内壁圆弧的切线方向布置，引导液体硫磺喷射到热风加热炉体内壁圆周切线方向，在热风加热炉体内壁460-480℃高温加热急速气化形成气液混合物，气液混合物流体沿热风加热炉体内壁螺旋下降，液相部分因旋风分离被抛离紧贴在热风加热炉体壁上继续蒸发，气相部分向热风加热炉体顶部富集，未蒸发完全的液体部分富集在热风加热炉体底部经循环管返回饱和蒸汽加热釜体，再次重复上述工艺过程，气相部分（过热硫磺蒸汽）经气液分离器进入过热硫磺蒸汽管，过热硫磺蒸汽经热硫磺蒸汽管进入过热硫磺蒸汽缓冲罐储存；步骤三、过热硫磺蒸汽管中间设计有三通调节阀，分流部分过热硫磺蒸汽在膨胀压的驱动下经气平衡管进入饱和蒸汽加热釜，吹扫注入的硫磺粉，防止硫磺粉受热变为粘稠液体堵住进料管。
2.根据权利要求1所述的一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法，其特征是：饱和蒸汽加热釜体内的硫磺气液混合物流体经蒸腾管、分布环管、喷管进入热风加热炉体，再经循环管返回饱和蒸汽加热釜体形成闭合循环工艺过程，有效实现对物料硫磺的传质传热。
3.根据权利要求1所述的一种挥发性有机化合物废气活性吸附剂制取粘接剂工序用装置的使用方法，其特征是：分流部分过热硫磺蒸汽在膨胀压的驱动下经气平衡管进入饱和蒸汽加热釜，再经蒸腾管、分布环管、喷管进入热风加热炉体形成另一条闭合循环回路，使过热硫磺蒸汽向热风加热炉体顶部富集。
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