CN108744907A - 一种含二氧化硫的尾气处理方法及处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含二氧化硫的尾气处理方法及处理装置。该方法将工业制焦亚硫酸盐、亚硫酸盐和亚硫酸氢盐反应过程产生的含有二氧化硫、水汽、空气等初级混和气导入压力控制为0.05～2.5MPa尾气处理装置，‑15～50℃条件下降温气液分离形成二级混合气，二级混合气再经二氧化硫膜分离，分离出的尾气经在线二氧化硫检测合格后排入大气，二氧化硫冷凝液和膜分离的二氧化硫返回前工序回用。该方法回收二氧化硫效率高，简化了二氧化硫处理工艺流程、降低能耗；同时减少与空气接触，降低溶液溶氧，产品不易氧化，提高了产品质量；基于该方法的二氧化硫处理装置结构简单、操作方便。

Description

一种含二氧化硫的尾气处理方法及处理装置
技术领域
本发明涉及尾气处理技术领域，更具体地，涉及一种焦亚硫酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐等产品制备时产生的含二氧化硫的尾气处理方法及处理装置。
背景技术
二氧化硫是一种全球性的大气污染物，其危害主要为形成酸雨。另外，环境中的二氧化硫可致使儿童免疫力功能下降、民众呼吸道、眼部患病率增加等。焦亚硫酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐等产品分工业级和食品级，用途广泛，但在生产过程中产生的含有二氧化硫的尾气排放会污染环境，所以对尾气必须进行脱硫处理。
目前，焦亚硫酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐等产品现有生产装置中对含二氧化硫的尾气处理方法是将第三级反应釜出来的含有二氧化硫气体的尾气进入1#、2#尾气吸收塔，与碱液桶泵来的循环碱液逆流接触，吸收尾气中残余的二氧化硫，然后经在线二氧化硫检测合格后排入大气。当喷淋的循环碱液pH达7.0(中性)时，循环碱液可用作配碱母液补充用。该处理方法较好的解决了二氧化硫尾气处理问题，但存在工艺流程长、产品易氧化含量低、能耗大、损耗大、投入大的缺陷。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供了一种含二氧化硫的尾气处理方法及处理装置，该方法回收二氧化硫效率高，简化了二氧化硫处理工艺流程、降低能耗；同时减少与空气接触，降低溶液溶氧，产品不易氧化，提高了产品质量；基于该方法的二氧化硫处理装置结构简单、操作方便。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明首先提出了一种含二氧化硫的尾气处理方法，其特征在于，所述方法包括以下处理步骤：
(1)工业制亚硫酸盐，将工业生产过程中产生的二氧化硫送入碱性液中进行中和反应制备焦亚硫酸盐、亚硫酸盐和亚硫酸氢盐，并产生初级混合气；所述初级混合气包括高浓度二氧化硫、水蒸汽和空气；所述中和反应温度为20～90℃；
(2)气液分离：将初级混合气降温气液分离得到二氧化硫冷凝液和二级混合气，收集二氧化硫冷凝液；所述二级混合气包括低浓度二氧化硫、水蒸汽和空气；所述降温气液分离条件为：压力为0.05～2.5MPa，温度为-15～50℃；
(3)精细膜分离：将气液分离处理产生的二级混合气进行膜分离，分离出的尾气经二氧化硫检测合格后排入大气；同时收集膜分离的二氧化硫。
进一步地，所述步骤(1)中和反应条件为：反应温度为50～80℃。
进一步地，所述步骤(2)气液分离条件为：压力为0.6～1.2MPa，温度为20～35℃。
进一步地，所述步骤(1)产生的初级混合气经过气体压缩后再进行步骤(2)的气液分离。
进一步地，步骤(3)使用的分离膜材料是纤维素衍生物、聚砜、聚酰亚胺或改性聚偏氟乙烯PEG中的任一种。
进一步地，所述步骤(2)中二氧化硫冷凝液和步骤(3)中膜分离的二氧化硫循环应用于焦亚硫酸盐、亚硫酸盐和亚硫酸氢盐的制备。
本发明的另一目的在于提供一种含二氧化硫的尾气处理装置，所述装置包括二氧化硫输入管道、工业制亚硫酸盐装置、气液分离单元和膜分离单元，所述工业制亚硫酸盐装置为吸收反应釜或吸收塔中的任一种；所述二氧化硫输入管道连接工业制亚硫酸盐装置，所述工业制亚硫酸盐装置中盛装碱性液并安装搅拌装置；气液分离单元通过气体管路与工业制亚硫酸盐装置上部连接；所述膜分离单元为膜分离器，所述气液分离单元通过气体管路与膜分离器气体输入端连接。
进一步地，所述气液分离单元包括冷凝器、二氧化硫液体缓冲罐，所述二氧化硫液体缓冲罐顶部设置气液分离填料；所述冷凝器气体输入端通过气体管路连接工业制亚硫酸盐装置上部，冷凝器气体输出端穿过气液分离填料伸入二氧化硫液体缓冲罐中；所述二氧化硫液体缓冲罐顶部气体输出口通过气体管路与膜分离器气体输入端连接。
进一步地，所述工业制亚硫酸盐装置和气液分离单元中间设置压缩机，所述工业制亚硫酸盐装置、压缩机和气液分离单元通过气体管路依次连接。
进一步地，述膜分离器中使用的分离膜材料是纤维素衍生物、聚砜、聚酰亚胺或改性聚偏氟乙烯PEG中的任一种。
本发明的有益效果：
(1)本发明的含二氧化硫的尾气处理方法，简化了二氧化硫处理工艺流程、降低能耗，且该方法回收二氧化硫效率高；气体处理工艺减少与空气接触，降低溶液溶氧，产品不易氧化，提高了产品质量。
(2)基于该方法的二氧化硫处理装置将吸收二氧化硫气体的1#、2#尾气吸收塔替换为一台尾气处理装置，结构简单、操作方便，能耗低，适于大规模生产。
附图说明
图1为实施例5中含二氧化硫的尾气处理装置示意图。
具体实施方式
展示一下实例来具体说明本发明的某些实施例，且不应解释为限制本发明的范围。对本发明公开的内容可以同时从材料、方法和反应条件进行改进，所有这些改进，均应落入本发明的的精神和范围之内。
一种含二氧化硫的尾气处理方法，它是将二氧化硫引入碱性液中,在一定的条件下发生中和反应，产生的混合气经降温气液分离和膜分离得到符合排放标准的尾气。具体包括3个步骤：(1)工业制亚硫酸盐，将工业生产过程中产生的二氧化硫送入碱性液中，在反应温度为20～90℃、搅拌速度为10～85r/min的条件下进行中和反应，制备焦亚硫酸盐、亚硫酸盐和亚硫酸氢盐，并产生初级混合气，所述二氧化硫包括二氧化硫气体或液体；作为优选，中和反应的条件为：反应温度为50～80℃。(2)气液分离：将初级混合气降温至-15～50℃、在压力为0.05～2.5MPa的条件下进行气液分离，得到二氧化硫冷凝液和二级混合气，收集二氧化硫冷凝液，二级混合气导入下一道处理工序；二级混合气包括低浓度二氧化硫、水蒸汽和空气；作为优选，气液分离条件为：压力为0.6～1.2MPa，温度为20～35℃。(3)精细膜分离：将气液分离处理产生的二级混合气导入膜分离装置进行膜分离，分离出的尾气经二氧化硫检测合格后排入大气；同时收集膜分离的二氧化硫；作为优选，此步骤中使用的分离膜材料是纤维素衍生物、聚砜、聚酰亚胺或改性聚偏氟乙烯PEG中的任一种。
通过本发明的处理方法分离出的步骤(2)的二氧化硫冷凝液和步骤(3)膜分离的二氧化硫可返回至前道工序，例如应用于焦亚硫酸盐、亚硫酸盐和亚硫酸氢盐等的制备。
对于初级混合气要进行降温气液分离，必须要保证初级混合气降温之前具有一定的压强。所以如果初级混合气压力较低时，初级混合气经过气体压缩后再进行步骤(2)的气液分离。
基于上述的含二氧化硫的尾气处理方法，其处理过程的设备包括二氧化硫输入管道、工业制亚硫酸盐装置、气液分离单元和膜分离单元，所述工业制亚硫酸盐装置为吸收反应釜或吸收塔中的任一种；二氧化硫输入管道连接工业制亚硫酸盐装置，工业制亚硫酸盐装置中盛装碱性液并安装搅拌装置；气液分离单元通过气体管路与工业制亚硫酸盐装置上部连接；膜分离单元为膜分离器，气液分离单元通过气体管路与膜分离器进料口连接。
实施例1：
将二氧化硫气体导入1800L含量为30％氢氧化钠水溶液中进行中和反应,调节反应溶液pH值为4.1～4.3，反应温度控制在20～30℃，搅拌转速控制在80～85r/min，反应过程产生含有高浓度二氧化硫、水汽、空气的初级混和气和亚硫酸氢钠。将初级混合气导入压力控制在0.05MPa的尾气处理装置中，控制温度在-15～-10℃条件下进行降温气液分离，产生二氧化硫冷凝液和含低浓度二氧化硫、水汽、空气的二级混合气。二级混合气再经过材料为纤维素衍生物的膜分离装置，膜分离装置吸收二级混合气中大部分的二氧化硫气体后，分离出的尾气再经在线二氧化硫检测合格后排入大气，二氧化硫冷凝液和膜分离的二氧化硫返回前工序回用。经检测排放尾气浓度为5.91mg/m3，回收二氧化硫含量为90.6％。
实施例2：
将二氧化硫气体气体导入1800L含量为30％氢氧化钠水溶液中进行中和反应,调节反应溶液pH值为4.1～4.3，反应温度控制在50～55℃，搅拌转速控制在30～45r/min，反应过程产生含有高浓度二氧化硫、水汽、空气的初级混和气和亚硫酸氢钠。将初级混合气导入压力控制在0.6MPa的尾气处理装置中，控制温度在20～25℃条件下进行降温气液分离，产生二氧化硫冷凝液和含低浓度二氧化硫、水汽、空气的二级混合气。二级混合气再经过聚砜膜分离装置，膜分离装置吸收二级混合气中大部分的二氧化硫气体后，分离出的尾气再经在线二氧化硫检测合格后排入大气，二氧化硫冷凝液和膜分离的二氧化硫返回前工序回用。经检测排放尾气浓度为6.02mg/m3，回收二氧化硫含量为95.6％。
实施例3：
将二氧化硫气体导入1800L含量为45％碳酸钠水溶液中进行中和反应,调节反应溶液pH值为4.0～4.1，反应温度控制在70～80℃，搅拌转速控制在58～63r/min，反应过程产生含有二氧化碳、高浓度二氧化硫、水汽、空气的初级混和气和亚硫酸氢钠。将初级混合气导入压力控制在1.2MPa的尾气处理装置中，控制温度在30～35℃条件下进行降温气液分离，产生二氧化硫冷凝液和含二氧化碳、低浓度二氧化硫、水汽、空气的二级混合气。二级混合气再经过聚酰亚胺生物膜分离装置，膜分离装置吸收二级混合气中大部分的二氧化硫气体后，分离出的尾气再经在线二氧化硫检测合格后排入大气，二氧化硫冷凝液和膜分离的二氧化硫返回前工序回用。经检测排放尾气浓度为8.14mg/m3，回收二氧化硫含量为97.9％。
实施例4：
将二氧化硫气体导入1800L含量为55％碳酸钠水溶液中进行中和反应,调节反应溶液pH值为4.3～4.5，反应温度控制在85～90℃，搅拌转速控制在75～85r/min，反应过程产生含有二氧化碳、高浓度二氧化硫、水汽、空气的初级混和气和亚硫酸氢钠。将初级混合气导入压力控制在2.5MPa的尾气处理装置中，控制温度在45～50℃条件下进行降温气液分离，产生二氧化硫冷凝液和含二氧化碳、低浓度二氧化硫、水汽、空气的二级混合气。二级混合气再经过改性聚偏氟乙烯PEG生物膜分离装置，膜分离装置吸收二级混合气中大部分的二氧化硫气体后，分离出的尾气再经在线二氧化硫检测合格后排入大气，二氧化硫冷凝液和膜分离的二氧化硫返回前工序回用。经检测排放尾气浓度为5.12mg/m3，回收二氧化硫含量为94.7％。
实施例5：
图1示出了基于本发明的处理方法的一个具体的含二氧化硫的尾气处理装置，包括二氧化硫输入管道1和依次经气体管路连接的吸收反应釜2、压缩机3、冷凝器4、二氧化硫液体缓冲罐5和膜分离器6。
其中吸收反应釜2中盛装碱性液，二氧化硫输入管道1连接吸收反应釜2并伸入到碱性液液面以下，控制温度和溶液的pH，从而发生中和反应使气体中的大部分二氧化硫气体被碱液吸收。为了提高吸收反应釜2中的反应效率，在吸收反应釜2中设置一搅拌装置7。
吸收反应釜2的气体输出端设置在其顶部，顶部气体输出端通过二氧化硫尾气(初级混合气)管路连接压缩机3的气体输入端，压缩机3的气体输出端通过气体管路连接冷凝器4的气体输入端。二氧化硫液体缓冲罐5的顶部安装二氧化硅气液分离填料8，二氧化硫液体缓冲罐5的气体输入口和气体输出口均设置在其顶部，冷凝器4的气体输出端通过气体管路穿过二氧化硅气液分离填料8伸入二氧化硫液体缓冲罐5中。二氧化硫液体缓冲罐5的气体输出口通过气体管路连接膜分离器的气体输入端，使经降温气液分离后的尾气经膜分离器进一步分离，分离出的尾气经二氧化硫检测合格后排入大气。二氧化硫液体缓冲罐5的底部设置冷凝液排出口。
本装置的工作流程为：首先二氧化硫通过二氧化硫输入管道1进入吸收反应釜2，通过与碱液反应吸收大部分的二氧化硫气体制备盐，并产生待处理尾气(含高浓度二氧化硫、水汽和空气的初级混和气)；初级混合气经压缩机3处理压缩后，导入冷凝器4进行降温冷凝，冷凝液和冷凝气同时进入二氧化硫液体缓冲罐5，二氧化硫冷凝液从底部排出口排出回用，混合气体再经过气液分离填料进行气液分离后得到二级混合气，二级混合气经膜分离器6进一步吸收二氧化硫气体，分离出的尾气经二氧化硫检测合格后排入大气。
因此，本发明的含二氧化硫的尾气处理方法回收二氧化硫效率高，简化了二氧化硫处理工艺流程、降低能耗；同时减少与空气接触，降低溶液溶氧，产品不易氧化，提高了产品质量；基于该方法的二氧化硫处理装置结构简单、操作方便。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含二氧化硫的尾气处理方法，其特征在于，所述方法包括以下处理步骤：
(1)工业制亚硫酸盐，将工业生产过程中产生的二氧化硫送入碱性液中进行中和反应制备焦亚硫酸盐、亚硫酸盐和亚硫酸氢盐，并产生初级混合气；所述初级混合气包括高浓度二氧化硫、水蒸汽和空气；所述中和反应温度为20～90℃；
(2)气液分离：将初级混合气降温气液分离得到二氧化硫冷凝液和二级混合气，收集二氧化硫冷凝液；所述二级混合气包括低浓度二氧化硫、水蒸汽和空气；所述降温气液分离条件为：压力为0.05～2.5MPa，温度为-15～50℃；
(3)精细膜分离：将气液分离处理产生的二级混合气进行膜分离，分离出的尾气经二氧化硫检测合格后排入大气；同时收集膜分离的二氧化硫。
2.根据权利要求1所述的一种含二氧化硫的尾气处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中和反应条件为：反应温度为50～80℃。
3.根据权利要求1所述的一种含二氧化硫的尾气处理方法，其特征在于，所述步骤(2)气液分离条件为：压力为0.6～1.2MPa，温度为20～35℃。
4.根据权利要求1所述的一种含二氧化硫的尾气处理方法，其特征在于，所述步骤(1)产生的初级混合气经过气体压缩后再进行步骤(2)的气液分离。
5.根据权利要求1所述的一种含二氧化硫的尾气处理方法，其特征在于，步骤(3)使用的分离膜材料是纤维素衍生物、聚砜、聚酰亚胺或改性聚偏氟乙烯PEG中的任一种。
6.根据权利要求1所述的一种含二氧化硫的尾气处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中二氧化硫冷凝液和步骤(3)中膜分离的二氧化硫循环应用于焦亚硫酸盐、亚硫酸盐和亚硫酸氢盐的制备。
7.一种含二氧化硫的尾气处理装置，其特征在于，所述装置包括二氧化硫输入管道、工业制亚硫酸盐装置、气液分离单元和膜分离单元，所述工业制亚硫酸盐装置为吸收反应釜或吸收塔中的任一种；所述二氧化硫输入管道连接工业制亚硫酸盐装置，所述工业制亚硫酸盐装置中盛装碱性液并安装搅拌装置；气液分离单元通过气体管路与工业制亚硫酸盐装置上部连接；所述膜分离单元为膜分离器，所述气液分离单元通过气体管路与膜分离器气体输入端连接。
8.根据权利要求7所述的一种含二氧化硫的尾气处理装置，其特征在于，所述气液分离单元包括冷凝器、二氧化硫液体缓冲罐，所述二氧化硫液体缓冲罐顶部设置气液分离填料；所述冷凝器气体输入端通过气体管路连接工业制亚硫酸盐装置上部，冷凝器气体输出端穿过气液分离填料伸入二氧化硫液体缓冲罐中；所述二氧化硫液体缓冲罐顶部气体输出口通过气体管路与膜分离器气体输入端连接。
9.根据权利要求7所述的一种含二氧化硫的尾气处理装置，其特征在于，所述工业制亚硫酸盐装置和气液分离单元中间设置压缩机，所述工业制亚硫酸盐装置、压缩机和气液分离单元通过气体管路依次连接。
10.根据权利要求7所述的一种含二氧化硫的尾气处理装置，其特征在于，所述膜分离器中使用的分离膜材料是纤维素衍生物、聚砜、聚酰亚胺或改性聚偏氟乙烯PEG中的任一种。
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