CN109157964A - 一种粘胶纤维废气吸收系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粘胶纤维废气吸收系统及方法，属于粘胶纤维废气处理技术领域。H2S从吸收塔底部向上喷出，为了让脱硫剂与H2S气体充分接触和有足够的吸收反应时间，确保吸收效率，因此吸收塔内有1～1.5m的液位，吸收塔后端连接有尾气风机抽气确保吸收塔内始终保持负压状态。相对目前使用的NaOH处理粘胶纤维生产的废气，本发明用络合铁法脱硫技术代替NaOH处理硫化氢。用络合铁法脱硫技术处理硫化氢，生成水和硫磺膏，固体硫磺膏既便于运输外卖，又可回收用于制取硫酸，彻消除二次污染物的产生。络合铁可再生还原，只有少量挥发带走，反应过程无消耗，减少资料浪费，节约生产成本。

Description

一种粘胶纤维废气吸收系统及方法
技术领域
本发明涉及一种粘胶纤维废气吸收系统及方法，属于粘胶维生产领域中废气净化处理技术领域。
背景技术
粘胶纤维是一种能与天然纤维和合成纤维相媲美的性能优异的再生纤维。目前，粘胶纤维的生产普通采用碱性磺化制胶和酸性凝固成型方法，其生产过程中产生的CS2、H2S等有害气体，对人体伤害极大，需严格控制生产环境中的CS2、H2S的含量，现大多未经处理，直接由高烟囱排放。CS2、H2S大量排空，不仅浪费CS2，且对周围几十公里范围的环境造成污染。特别是逆温气象条件下，落地浓度很高，有明显的恶臭味道，会对工人和居民的身体健康造成严重威害。因此，对CS2、H2S的治理和回收具有重大的经济效益和社会效益。
目前在整个国内粘胶纤维企业来看，所产的废气（H2S和CS2）均采用碱喷淋或碳吸附进行处理。先用NaOH对H2S进行处理，生成Na2S或NaHS（NaOH过量2NaOH+H2S=Na2S+2H2O ；H2S过量NaOH+H2S=NaHS+H2O），耗碱成本高，生成的Na2S或NaHS同样是一种污染物，需进一步处理。再通过碳吸附对CS2进行回收处理，现在全国共有碳吸附系统40套左右，采用碳吸附后的系统回收率在75－80%。从我们公司来看，在二期采用碳吸附回收以后，系统回收率在60%左右，仍有部分散排气体没得到有效回收处理，从水中和空气中带走。
现有NaOH喷淋去除H2S技术的主要缺点：
1、NaOH用量高，不可循环使用，造成资源浪费。
2、由H2S气体和NaOH反应，生成产物为Na2S或NaHS，只是由气态污染转为液态污染物，且生成Na2S时需要过量NaOH，生成NaHS时又是H2S过量，未能有效消除对环境的影响。
3、Na2S或NaHS对人体和环境有危害，对水体可造成污染，具有强腐蚀性、刺激性、可致人体灼伤；遇酸分解，放出剧毒的易燃气体。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题,本发明提出了一种粘胶纤维废气吸收系统及方法,通过络合铁法脱硫技术代替NaOH处理硫化氢。用络合铁法脱硫技术处理硫化氢，生成水和硫磺膏，固体硫磺膏既便于运输外卖，又可回收用于制取硫酸，彻消除二次污染物的产生。络合铁可再生还原，只有少量挥发带走，反应过程无消耗，减少资料浪费，节约生产成本。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种粘胶纤维废气的吸收方法，包括以下步骤：
A．降低酸性水含量
将包括有H2S、CS2和酸性水的废气1先经过变频鼓风机，然后再通入气液分离装置进行气液分离，得到废气2；废气2内的酸性水少于废气1。
B．H2S反应
将废气2通入H2S吸收塔与含有Fe3+的络合试剂反应得到硫磺膏、含有Fe2+的溶液和废气3；硫磺膏和含有Fe2+的溶液通入曝气池后进行再生反应得到硫磺浆和含有Fe3+的络合试剂；硫磺浆通过硫磺浆泵后再进行硫磺颗粒固液分离；含有Fe3+的络合试剂返回H2S吸收塔与废气2反应。
曝气池内通过变频再生风机通入空气，空气将Fe2+氧化成Fe3+，再循环使用。
H2S吸收塔内含有Fe3+的络合试剂的液位为1～1.5m；废气2从H2S吸收塔底部向上喷出；含有Fe3+的络合试剂经循环泵送入H2S吸收塔时采用喷淋方式。
H2S吸收塔内含有Fe3+的络合试剂的温度控制为20～50℃，H2S吸收塔内含有Fe3+的络合试剂的pH控制在8.5～9.5，H2S吸收塔内Fe3+含量≥0.2g/L，Fe2+含量≤0.1g/L。
C．降低废气3内液体量
将废气3进行沉积，得到废气4；废气4内的液体量小于废气3内的液体量。
净化器气液分离塔连接曝气池；废气3经过净化器气液分离塔进行沉积。
D．CS2回收
将废气4通入CS2回收装置进行CS2回收；废气先经过变频引风机再进入CS2回收装置；变频引风机风量大于步骤A中变频鼓风机的风量。
本发明还提供了一种粘胶纤维废气吸收系统，包括依次连接的变频鼓风机、气液分离装置、H2S吸收塔、净化气液分离塔、变频引风机和CS2回收装置；还包括曝气池；曝气池内放置氧化还原药剂，将H2S还原成硫磺和水。
H2S上设置有液位显示表，用以监控H2S内的液位高低。
气液分离装置上设置有气体采样阀和排液阀。该气体采样阀是用以检测气体中H2S浓度。
所述曝气池通过一号药剂回流管连接H2S吸收塔底部。曝气池和H2S吸收塔之间设置有回流调节阀，用以调节脱硫剂回流量。
脱硫剂回流量大小的确定主要是确保吸收塔液位控制在1.0～1.5m之间，若液位下降快就调小回流量，若液位呈显上涨则调大回流量，使吸收塔液位在满足工艺状态下实现动态平衡。
所述曝气池通过二号药剂回流管连接所述净化气液分离塔的底部。曝气池和净化气液分离塔之间设置有回流调节阀，用以调节脱硫剂回流量。
H2S吸收塔内脱硫剂在进气吸收H2S的过程中，脱硫剂会随气流带出一部分进入净化气气液分离塔，在净化气气液分离塔内被截留下来，此部分截留下的药剂就通过曝气池和净化气液分离塔之间设置有回流调节阀回收入曝气池，再被送入吸收塔循环使用。
H2S吸收塔和净化气液分离塔内的药剂都可以返回至曝气池内循环使用。
所述曝气池通过变频循环泵连接至所述H2S吸收塔的顶部；连接的管路上设置有循环调节阀。
所述曝气池的顶部连接有气体回收管路至H2S吸收塔和净化气液分离塔之间的管道；所述曝气池的底部依次连接硫磺浆泵和硫磺颗粒固液分离装置。
进一步地，本发明变频鼓风机通过一号插板阀连接所述气液分离装置。气体回收管路和净化气液返利塔之间设置有二号插板阀。一号插板阀和二号插板阀均是用以调节风量。
进一步地，本发明所述气液分离装置和所述H2S吸收塔之间设置有H2S在线监测装置。H2S在线监测装置接入DCS控制室，对H2S的浓度进行检测，需要控制每立方气体中含有1500-3000mg 的H2S。
进一步地，本发明所述曝气池连接变频再生风机。
进一步地，本发明所述H2S吸收塔和所述净化气液分离塔上均设置有采样阀；所述气液分离装置和所述H2S吸收塔之间设置有压力表，所述净化气液分离塔和所述变频引风机之间设置有压力表和气体采样阀。
本发明的有益效果主要表现在以下几个方面：
（一）相对目前使用的NaOH处理粘胶纤维生产的废气，本发明用络合铁法脱硫技术代替NaOH处理硫化氢。用络合铁法脱硫技术处理硫化氢，生成水和硫磺膏，固体硫磺膏既便于运输外卖，又可回收用于制取硫酸，彻消除二次污染物的产生。络合铁可再生还原，只有少量挥发带走，反应过程无消耗，减少资料浪费，节约生产成本。
（二）本发明使用络合铁法脱硫技术处理硫化氢，吸收率达99.99%，排放的净化气中H2S含量小于10ppm。可有效杜绝NaOH处理H2S过程中NaOH过量或H2S过量，所带来的NaOH浪费或H2S处理不完全造成的空气污染。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
其中，1、变频鼓风机，2、气液分离装置，3、H2S吸收塔，4、净化气液分离塔，5、变频引风机，6、CS2回收装置，7、曝气池，8、一号药剂回流管，9、二号药剂回流管，10、变频循环泵，11、气体回收管路，12、硫磺浆泵，13、硫磺颗粒固液分离装置，14、一号插板阀，15、二号插板阀门，16、H2S在线监测装置，17、变频再生风机，18、采样阀，19、压力表，20、气体采样阀。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本发明提供了一种将粘胶纤维中的H2S沉降为硫磺，C2S进行回收的工艺，包括以下步骤：
A．降低酸性水含量
将包括有H2S、CS2和酸性水的废气1先经过变频鼓风机11，然后再通入气液分离装置2进行气液分离，得到废气2；废气2内的酸性水少于废气1。
B．H2S反应
将废气2通入H2S吸收塔3与含有Fe3+的络合试剂反应得到硫磺、含有Fe2+的溶液和废气3；硫磺和含有Fe2+的溶液通入曝气池7后进行再生反应得到硫磺浆和含有Fe3+的络合试剂；硫磺浆通过硫磺浆泵12后再进行硫磺颗粒固液分离；含有Fe3+的络合试剂返回H2S吸收塔3与废气2反应。
为了让脱硫剂与H2S气体充分接触和有足够的吸收反应时间，确保吸收效率，H2S从吸收塔底部向上喷出，吸收塔内有1～1.5m的液位，吸收时间控制在3～5秒。吸收塔后端连接有尾气风机抽气确保吸收塔内始终保持负压状态。
废气2从H2S吸收塔3底部向上喷出；含有Fe3+的络合试剂经循环泵送入H2S吸收塔3时采用喷淋方式。
H2S吸收塔3内含有Fe3+的络合试剂的温度控制为20～50℃，H2S吸收塔3内含有Fe3+的络合试剂的pH控制在8.5～9.5，H2S吸收塔3内Fe3+含量≥0.2g/L，Fe2+含量≤0.1g/L。
反应温度控制在20～50℃，该温度区间是吸收反应较佳的区间，温度过低药间分子间活性会降低，吸收效率会降低；或温度过高生成的硫磺颜色会变黑，药剂蒸发量会增加即消耗会增加，造成药剂浪费。
H2S吸收塔3内的还原试剂的pH控制在8.5～9.5。络合铁pH值在8.5～9.5之间，随PH升高易生成Fe（OH）3沉淀Fe（OH）3由Fe3+铁和OH-生成，也可由Fe（OH）2氧化生成），该沉淀不易再溶解，Fe（OH）3的生成将使脱硫工况恶化，生成的硫磺难过滤。
按H2S电离平衡规律，在溶液中不同pH下H2S、HS-、S2-的百分数，如下表所示：
溶液的pH值普遍认为是络合铁法氧化吸收H2S工艺的关键因素，由上表可以看出，当pH增大时溶液中的H2S含量减少，HS-离子的含量却大大增多，即脱硫剂的pH增高对脱硫有利；当溶液的pH6-7时溶液中H2S急剧减少，HS-离子的含量急剧增大；pH接近9，H2S浓度达到最小，HS-离子达到最大；过高的pH值虽然对H2S浓度影响很小，但HS-在pH为12时会急剧减少，S2-迅速增大，对脱硫不利，同时有铁沉淀生成，既不利于系统的稳定运转，又使产生的杂质含量增加。再者，过高的pH值会使氧化钾添加量增加，在经济上是不适合的。所以，在日常生产中控制贫液的pH在8.5～9.5比较适宜。
C．降低废气3内液体量
将废气3进行沉积，得到废气4；废气4内的液体量小于废气3内的液体量。
净化器气液分离塔连接曝气池7；废气3经过净化器气液分离塔进行沉积。
D．CS2回收
将废气4通入CS2回收装置6进行CS2回收；废气4先经过变频引风机5再进入CS2回收装置6；变频引风机5风量大于步骤A中变频鼓风机1的风量。
本发明将粘胶纤维中的H2S沉降为硫磺的原理为：H2S(g) + 2Fe3+(L) → 2H+(L)+ S↓+ 2Fe2+(L)。
本发明将含有亚铁离子的络合试剂再生成铁离子的循环使用。主要是通过曝气池7内通过变频再生风机17通入空气，空气将Fe2+氧化成Fe3+。
本发明将亚铁离子再生成铁离子的原理为：1/2O2(g) + H2O(L) + 2 Fe2+ (L) →2OH-(L) + 2Fe3+(L)。
本发明中，可以使用的含有Fe3+的络合试剂，例如EDTA、HEDTA或者NTA，等等。
本发明中使用变频再生风机17和变频鼓风机1，更有利于工艺的灵活控制。因为在生产企业中生产工艺是因品种的不同会有调整，产品工艺调整废气量和废气浓度就会有变化。为了稳定工艺，通过变频再生风机17和变频鼓风机1来控制风量，调整匹配的工艺，同时也可实现节能的目的。
变频再生风机17主要的作用是提供Fe2+再生需要的氧气。若前端工艺调整，废气进液的浓度降低或风量有所减少时，可以将变频再生风机17和变频鼓风机1的频率降低，从而实现降低电耗。
本发明所述工艺具有很好的经济效益，如下所示：
测算基础：气量20000m3/h、H2S进气浓度2500mg/m3、净化气浓度小于10mg/m3，有效运行330天/年。
第一种：使用碱喷淋来处理H2S，生成的是Na2S和水。
反应方程式为：H2S+2NaOH=Na2S+2H2O，NaOH过量10%。
年成本为392.2816万元。
第二种：使用本申请所述的方法进行处理，生成的是硫磺。
反应方程式为：H2S(g) + 2Fe3+(L) → 2H+(L) + S↓+ 2Fe2+(L)；1/2O2(g) + H2O(L) + 2 Fe2+ (L) → 2OH-(L) + 2Fe3+(L)。
年成本为152.334万元。
由上可知：TRS每年节约成本效益：392.2816-152.334=239.9476万元，经济效益明显。
实施例2
本发明还提供了一种粘胶纤维废气吸收系统，包括依次连接的变频鼓风机1、气液分离装置2、H2S吸收塔3、净化气液分离塔4、变频引风机5和CS2回收装置6。
变频鼓风机1通过一号插板阀14连接所述气液分离装置2。
本发明所述气液分离装置2和所述H2S吸收塔3之间设置有H2S在线监测装置16。
本发明所述H2S吸收塔3和所述净化气液分离塔4上均设置有采样阀18。采样阀18用以采集净化后的气体样品，检测净化气中还含有多少浓度的H2S，判断脱硫剂对H2S的吸收效率，同时指导工艺调整。
所述气液分离装置2和所述H2S吸收塔3之间设置有压力表19。压力表19控制的压力为补充。
所述净化气液分离塔4和所述变频引风机5之间设置有压力表19和气体采样阀20。此处压力表19控制的压力为50～100Pa，该压力表19显示的压力反映出的是变频引风机5的工作状态。
变频引风机5工作状态是抽气，目的保证气液分离塔4处于负压状态。
气体采样阀20用以采集进气气体样品，检测进气气中还含有多少浓度的H2S，判断进气气体中H2S的状态，同时指导工艺调整。
该系统还包括曝气池7；所述曝气池7通过一号药剂回流管8连接H2S吸收塔3底部；所述曝气池7通过二号药剂回流管9连接所述净化气液分离塔4的底部；所述曝气池7通过变频循环泵10连接至所述H2S吸收塔3的顶部；所述曝气池7的顶部连接有气体回收管路11至H2S吸收塔3和净化气液分离塔4之间的管道；所述曝气池7的底部依次连接硫磺浆泵12和硫磺颗粒固液分离装置13。
本发明所述曝气池7连接变频再生风机17。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粘胶纤维废气的吸收方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．降低酸性水含量
将包括有H2S、CS2和酸性水的废气1先经过变频鼓风机（1），然后再通入气液分离装置（2）进行气液分离，得到废气2；所述废气2内的酸性水少于废气1；
B．H2S反应
将废气2通入H2S吸收塔（3）与含有Fe3+的络合试剂反应得到硫磺膏、含有Fe2+的溶液和废气3；
所述硫磺膏和所述含有Fe2+的溶液通入曝气池（7）后进行再生反应得到硫磺浆和含有Fe3+的络合试剂；
所述硫磺浆通过硫磺浆泵（12）后再进行硫磺颗粒固液分离；
所述含有Fe3+的络合试剂返回H2S吸收塔（3）与废气2反应；
C．降低废气3内液体量
将废气3通入到净化气液分离装塔内进行沉积，得到废气4；所述废气4内的液体量小于所述废气3内的液体量；
D．CS2回收
将废气4通入CS2回收装置（6）进行CS2回收；所述废气4先经过变频引风机（5）再进入CS2回收装置（6）；所述变频引风机（5）风量大于步骤A中变频鼓风机（1）的风量。
2.如权利要求1所述的粘胶纤维废气的处理方法，其特征在于：所述H2S吸收塔（3）内含有Fe3+的络合试剂的液位为1～1.5m；所述废气2从H2S吸收塔（3）底部向上喷出；所述含有Fe3+的络合试剂经循环泵送入H2S吸收塔（3）时采用喷淋方式。
3.如权利要求1所述的粘胶纤维废气的处理方法，其特征在于：所述H2S吸收塔（3）内含有Fe3+的络合试剂的温度控制为20～50℃，所述H2S吸收塔（3）内含有Fe3+的络合试剂的pH控制在8.5～9.5，所述H2S吸收塔（3）内Fe3+含量≥0.2g/L，Fe2+含量≤0.1g/L。
4.如权利要求1所述的粘胶纤维废气的处理方法，其特征在于：所述曝气池（7）内通过变频再生风机（17）通入空气。
5.如权利要求1所述的粘胶纤维废气的处理方法，其特征在于：所述步骤C中，所述净化器气液分离塔连接曝气池（7）；所述废气3经过净化器气液分离塔进行沉积。
6.一种粘胶纤维废气吸收系统，其特征在于：包括依次连接的变频鼓风机（1）、气液分离装置（2）、H2S吸收塔（3）、净化气液分离塔（4）、变频引风机（5）和CS2回收装置（6）；还包括曝气池（7）；所述曝气池（7）通过一号药剂回流管（8）连接H2S吸收塔（3）底部；所述曝气池（7）通过二号药剂回流管（9）连接所述净化气液分离塔（4）的底部；所述曝气池（7）通过变频循环泵（10）连接至所述H2S吸收塔（3）的顶部；所述曝气池（7）的顶部连接有气体回收管路（11）至H2S吸收塔（3）和净化气液分离塔（4）之间的管道；所述曝气池（7）的底部依次连接硫磺浆泵（12）和硫磺颗粒固液分离装置（13）。
7.如权利要求6所述的粘胶纤维废气吸收系统，其特征在于：所述变频鼓风机（1）通过一号插板阀（14）连接所述气液分离装置（2）。
8.如权利要求6所述的粘胶纤维废气吸收系统，其特征在于：所述气液分离装置（2）和所述H2S吸收塔（3）之间设置有H2S在线监测装置（16）。
9.如权利要求6所述的粘胶纤维废气吸收系统，其特征在于：所述曝气池（7）连接变频再生风机（17）。
10.如权利要求6所述的粘胶纤维废气吸收系统，其特征在于：所述H2S吸收塔（3）和所述净化气液分离塔（4）上均设置有采样阀（18）；所述气液分离装置（2）和所述H2S吸收塔（3）之间设置有压力表（19），所述净化气液分离塔（4）和所述变频引风机（5）之间设置有压力表（19）和气体采样阀（20）。
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