CN109224661A

CN109224661A - 一种复合污染物联合脱除功能的pps滤袋的生产装置及工艺

Info

Publication number: CN109224661A
Application number: CN201811187959.5A
Authority: CN
Inventors: 刘猛; 李银生; 段钰锋
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2019-01-18

Abstract

本发明公开了一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产装置及工艺，该装置包括硝酸溶液池、循环喷淋塔、十二烷基硫酸钠溶液池、活性组分盐溶液池、三段式干燥箱、PTFE溶液池和动力机构；三段式干燥箱由低温干燥箱，高温干燥箱和中温干燥箱所组成；本发明将浸渍‑煅烧法与滤袋传统生产工艺流程有效衔接，实现从PPS原料直接到污染物联合脱除功能滤袋的生产转变，较大程度减少了现有工业生产模式革新成本，同时实现PPS滤袋的高效烟气多组分污染物联合脱除目的，简化烟气净化处理流程和降低污染物脱除成本。

Description

一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产装置及工艺

技术领域

本发明涉及功能性PPS滤袋的生产技术领域，尤其涉及一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产装置及工艺。

背景技术

低温脱硝协同脱汞复合PPS功能滤料，是除尘、脱硝、脱汞一体化的创新可持续技术，从而实现简化处理工艺、减少环保投资等目标，其原理是烟气通过尾部布袋除尘器，在滤料表面99.9%的灰尘被脱除，而污染物NO和Hg⁰随烟气穿过滤袋外表面过滤膜，在PPS滤袋表面催化剂的催化作用下，NO与NH₃通过SCR催化氧化反应转变为无害N₂和H₂O，而重金属Hg⁰则在PPS滤袋表面催化剂的作用下转化为Hg²⁺，继而通过后续的湿法工艺实现重金属Hg的脱除。

目前市场上常用PPS布袋仅仅具备除尘的作用；申请号为CN201610874980.7的发明专利中，其具体的技术方案包括：一种防油针刺滤袋的加工工艺，该工艺通过针刺→5-35%高锰酸钾改性→360-400℃热冲洗→0.5-12%的含氟拒油处理剂处理→0.5-8%交联剂浸渍→打包处理流程对现有工艺进行改良，从而实现简化工艺，但其主要问题在于对现有传统处理工艺提出了较大改变，对于工业改造提出严格的要求，无法适应现存广大PPS布袋生产市场，且此发明依旧未能提出PPS布袋新的污染物脱除功能，不能从根本上改革现有PPS布袋市场。

本发明通过在现有传统PPS滤袋生产工艺流水线中增加浸渍－煅烧法核心工艺环节，实现除尘PPS滤袋工艺到污染物联合脱除复合PPS滤袋的工业化生产。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明目的在于提供一种在现有PPS滤料的生产工艺后端，加入以浸渍和煅烧为核心的工艺步骤，用于生产具有污染物联合脱除功能的PPS滤袋的装置及工艺。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产装置，所述的生产装置包括硝酸溶液池、循环喷淋塔、十二烷基硫酸钠溶液池、活性组分盐溶液池、三段式干燥箱、PTFE溶液池和动力机构；所述的三段式干燥箱由低温干燥箱，高温干燥箱和中温干燥箱所组成。

本发明所述的硝酸溶液池上设有PPS滤料进料口，所述的中温干燥箱上设有PPS滤料出料口；所述的PPS滤料进料口通过管路和动力机构依次连接硝酸溶液池、循环喷淋塔、十二烷基硫酸钠溶液池、活性组分盐溶液池、低温干燥箱，高温干燥箱、PTFE溶液池和中温干燥箱。

本发明所述的动力机构包括动力系统、控制器和显示系统，所述的动力系统包括导轨、压滚轮、电机、主动齿轮和从动齿轮；所述的导轨通过支架固定安装在各个溶液池、喷淋塔和干燥箱的外壳上，所述的压滚轮安装在导轨上，所述的电机通过主动齿轮和从动齿轮连接在压滚轮上。本发明以电机为动力源，以主、从动齿轮为输送，实现各压滚轮的动力和压力支持，以控制器实现压滚轮的转动频率和压力控制，通过程序或人工方式移动压滚轮在导轨上的分布，诸如：使用数量和滚轮间距，从而控制整体工艺中各环节的PPS滤料的加工进程。

本发明所述的显示系统包括温度显示仪、数字酸度计和离子计，所述的温度显示仪设置在三段式干燥箱上，所述的数字酸度计设置在循环喷淋塔上，所述的离子计设置在活性组分盐溶液池上；温度显示仪用于显示各段温度箱的工作温度；数字酸度计用于显示循环喷淋塔纯水PH值；离子计连接离子选择性电极，用于测量溶液池中活性金属阳离子浓度。

本发明所述的控制器为PLC控制器，PLC控制器通过线路连接在动力系统和显示系统上；本发明通过PLC控制器自动控制各个环节的操作温度和操作进程，同时以人工调控为辅助，实现各环节的实时监控、反馈和及时调节。

本发明提供的一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺，所述的生产工艺包括如下步骤：

1）酸改性：将成型的PPS滤料输送至硝酸溶液池中进行酸改性，改性时间为1～2h；

2）喷淋冲洗：将步骤1）得到的PPS滤料输送至喷淋塔，通过高压水流洗净滤料表面硝酸；

3）表面活化：以十二烷基硫酸钠SDS配置浓度阴离子表面活性剂溶液，将步骤2）得到的PPS滤料浸入上述溶液中进行表面活化，活化时间1～2h；

4）浸渍：将步骤3）得到的PPS滤料以一定的速率浸入活性组分的盐溶液池1～2h，直至滤料表面充分吸附活性金属阳离子；

5）加热：将步骤4）得到的PPS滤料输入三段独立式干燥箱；首先，将PPS滤料输入60～80℃的低温段干燥箱中进行脱水，干燥时间1～2h；其次，将低温干燥后PPS滤料送入160～220℃的高温段干燥箱煅烧氧化1～2h，直至PPS滤料表面活性金属离子全部氧化形成活性金属氧化物；

6）覆膜：将步骤5）得到的高温PPS滤料在通风条件下冷却，冷却后的PPS滤料通过PTFE溶液中作浸润处理后，送入80～100℃中温干燥箱烘干，在PPS滤料表面形成PTFE过滤膜，完成复合PPS滤料的制备；

7）制袋：将步骤6）中得到的复合PPS滤料通过剪裁缝纫制成滤袋，打包封装。

本发明所述的步骤1）的硝酸溶液的浓度为5～10%；其中成型的PPS滤料为经过烧毛、砑光等传统工艺后形成的PPS滤料。

本发明所述的步骤2）中喷淋塔的喷淋速度优选4～5L/min，工作压力优选0.12MPa，工作的pH值优选5.5～6；本发明的喷淋塔内的PPS滤料采用多行程结构进行运输，塔体内设有倾斜的内沟槽，用于冲淋后酸性水的汇流，避免对喷头的腐蚀；同时，本发明采用以数字酸度计测量循环喷淋塔水pH值，当数字酸度计显示循环喷淋塔中喷淋水pH值＜5.5～6时，以PLC系统控制阀门开度实现塔内换水，从而稳定喷淋水酸碱度。

本发明所述的步骤3）中十二烷基硫酸钠溶液SDS溶液浓度为8.0～10.5g/L。

本发明所述步骤4）中活性组分的成分为Mn、Ce、Fe、 Mo和Sn中的一种或几种混合成分；活性组分盐溶液浓度为0.1～0.3kg/L。

本发明所述的步骤5）中高温干燥箱的氧气浓度优选21%～40%；通过在富氧状态下工作，以缩短PPS滤料在160～220℃高温段中的煅烧时间。

本发明的低温段用于干燥PPS滤料浸渍后的水分，高温段用于氧化PPS滤料表面吸附的金属离子成活性金属氧化物，最后的中温段则是用于加热干燥PTFE溶液，形成PTFE过滤膜；以数字温度控制仪与三段干燥箱各自传感器相连，通过反馈系统实时显示和控制各段温度。

本发明的优点在于：本发明将浸渍-煅烧法与滤袋传统生产工艺流程有效衔接，实现从PPS原料直接到污染物联合脱除功能滤袋的生产转变，较大程度减少了现有工业生产模式革新成本，同时实现PPS滤袋的高效烟气多组分污染物联合脱除目的，简化烟气净化处理流程和降低污染物脱除成本。该发明方法适用于燃煤电站、工业锅炉等除尘设备的工业废气污染物的联合脱除。

1）本发明生产的PPS功能滤料不仅保证高除尘率，还具备高活性脱硝效率和汞氧化效率等，可以实现多种污染物联合脱除，大大节省现有单一污染物脱除技术成本费及改造费用；

2）本发明采用以浸渍－煅烧法为核心的复合滤料制备工艺，核心装置只有三段独立加热箱，不需要添加其他的氧化剂，极大程度降低功能PPS滤袋的生产成本，生产具备高活性和低损失率的污染物联合脱除功能PPS滤料，拓展PPS滤袋国内应用市场；

3）本发明生产工艺模式简单，在对现存PPS滤袋工业生产工艺和装置零改装的条件下，通过在后续工艺中加入简单的原位反应工艺直接完成复合功能滤料的升级换代，实现单一功能（除尘）滤料生产工艺模式向多功能（污染物联合脱除）滤料产生工艺模式的直接过渡；

4）本发明生产工艺自动化程度高，节省人力且生产流程简单、操作控制方便，可实现管理和操作人员的快速上手。

附图说明

图1为本发明的装置结构连接简图；

图2为本发明的循环喷淋塔的结构示意图；

图3为本发明的循环喷淋塔中进水口和排水口的结构示意图；

图4为本发明中负载量随活性组分盐溶液池浸渍时间关系图。

其中，1 硝酸溶液池，2 循环喷淋塔，3 十二烷基硫酸钠溶液池，4活性组分盐溶液池，5 三段式干燥箱，5a 低温干燥箱，5b 高温干燥箱，5c 中温干燥箱，6 PTFE溶液池，7 压滚轮a，8 循环泵，9 集水盘，10 高温喷头，11 压滚轮b，12 进水口，13 排水口，14 数字酸度计，15 内沟槽。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例1：一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产装置，所述的生产装置包括硝酸溶液池1、循环喷淋塔2、十二烷基硫酸钠溶液池3、活性组分盐溶液池4、三段式干燥箱5、PTFE溶液池6和动力机构；所述的三段式干燥箱5由低温干燥箱5a，高温干燥箱5b和中温干燥箱5c所组成。

硝酸溶液池1上设有PPS滤料进料口，所述的中温干燥箱5c上设有PPS滤料出料口；所述的PPS滤料进料口通过管路和动力机构依次连接硝酸溶液池1、循环喷淋塔2、十二烷基硫酸钠溶液池3、活性组分盐溶液池4、低温干燥箱5a，高温干燥箱5b、PTFE溶液池6和中温干燥箱5c。

动力机构包括动力系统、控制器和显示系统，所述的动力系统包括导轨、压滚轮a、电机、主动齿轮和从动齿轮；所述的导轨通过支架固定安装在各个溶液池1、3、4和6、喷淋塔2和干燥箱5的外壳上，所述的压滚轮a或b安装在导轨上，所述的电机通过主动齿轮和从动齿轮连接在压滚轮a或b上。显示系统包括温度显示仪、数字酸度计14和离子计，所述的温度显示仪设置在三段式干燥箱5上，所述的数字酸度计14设置在循环喷淋塔2上，所述的离子计设置在活性组分盐溶液池4上；温度显示仪用于显示各段温度箱5a、5b或5c的工作温度；数字酸度计14用于显示循环喷淋塔2中纯水PH值；离子计连接离子选择性电极，用于测量活性组分盐溶液池4中活性金属阳离子浓度。

控制器为PLC控制器，PLC控制器通过线路连接在动力系统和显示系统上；通过PLC控制器自动控制各个环节的操作温度和操作进程，同时以人工调控为辅助，实现各环节的实时监控、反馈和及时调节。

一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺；所述的生产工艺包括如下步骤：

1）酸改性工艺：调节滑压轮的转动频率为1.5r/min，将经过烧毛、砑光等传统生产工艺后形成的成型PPS滤料以2道行程浸入5～10%硝酸溶液池1，进行PPS滤料的酸改性，改性时间为1～2h；

2）喷淋冲洗工艺：喷淋采用高压喷淋技术，通过高压电机带动，喷淋速度约为4～5L/min，额定压力0.12MPa，采用三道结构（1.8×1.0×1.0m），酸改性后的PPS滤料通过滑动轮输送进喷淋塔2经过纯水喷淋冲洗，冲洗时间1.5h；

3）表面活化工艺：配置浓度为10g/L的十二烷基硫酸钠（SDS）溶液池3，PPS滤料经过3道浸渍，通过喷淋洗净的PPS滤料浸入溶液中进行表面活化；

4）浸渍工艺：活化后的PPS滤料不经过喷淋冲洗和干燥等工艺，直接将滤料经过6道行程通过浓度为0.2kg/L的活性组分盐溶液池4，案例活性组分采用Mn、Ce、Fe、Mo低温脱硝脱汞四元体系，摩尔比例n(Mn): n(Ce): n(Fe): n(Mo）为0.25～0.45:0.35～0.6: 0.02～0.07: 0.02～0.04；

5）加热工艺：将浸渍后的PPS滤料输送入三段独立式干燥箱中的低温段，在60-80℃的干燥箱5a中经过5道行程后实现滤料脱水，干燥时间1-2h；通过压滚轮将低温干燥箱出口的PPS滤料直接转送入180℃的高温段干燥箱5b中在35%O₂浓度经过9道行程煅烧氧化，在PPS滤料表面氧化形成活性金属氧化物；

6）覆膜工艺：煅烧氧化工艺后的PPS滤料在通风条件下迅速冷却至常温，将冷却后的PPS滤料单道通过PTFE溶液6中作浸润处理后送入100℃中温干燥箱5c经过3道烘干，实现在滤料表面覆上一道PTFE膜，即完成复合滤料的制备；

7）制袋：将成品PPS复合功能滤料进行剪裁缝纫形成滤袋，通过打包系统进行打包封装。

本发明的工作原理及参数如下：通过上料装置将PPS滤料持续输送依次经过硝酸溶液池、循环喷淋塔、十二烷基硫酸钠溶液池、活性组分盐溶液池、三段独立干燥箱、PTFE溶液池实现复合PPS功能滤料的制备，经过打包封装完成滤袋的制作。

本发明的装置中的参数如下：压滚轮转动频率1.5r/min、硝酸溶液池1（0.5×1.0×1.0m）、循环喷淋塔2（1.0×1.0×1.8m）、十二烷基硫酸钠（SDS）溶液池3（1.2×1.0×0.8m）、活性组分盐溶液池4（2.0×1.2×1.6m）、三段独立温度箱（1.0×1.0×2.5m）其中低温段5a高0.5m、高温段5b高1.6m、中温段5c高0.4m。

通过上述工艺，制得的内径12.5cm、长55cm的成品PPS功能滤袋，称量得PPS滤袋表面活性组分负载比为0.94，取3条功能滤袋用于6KW循环流化床脉冲布袋除尘器，在通风量30m³/h的实际燃煤烟气条件下进行中试实验。

通过实验测得的复合PPS功能滤袋的污染物脱除效率依次如下：除尘效率、脱硝效率、汞氧化效率分别达到99%、85%和91.2%，活性催化组分损失结果为：在脉冲气流吹扫作用下持续实验4h后测得布袋脉冲损失率仅为0.9%，验证了本发明工艺制得的PPS功能滤料具备高活性与低损失的双重优点，具备面向工业化市场的能力。

实施例2：一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺浸渍工艺配置活性组分盐溶液浓度为0.1kg/L，滤料经过6道行程通过溶液池，其余制备步骤和性能测试按照实施例1，实验结果见表1。

实施例3：一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺浸渍工艺配置活性组分盐溶液浓度为0.25kg/L，滤料经过6道行程通过溶液池，其余制备步骤和性能测试按照实施例1，实验结果见表1。

实施例4：一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺浸渍工艺配置活性组分盐溶液浓度为0.3kg/L，滤料经过6道行程通过溶液池，其余制备步骤和性能测试按照实施例1，实验结果见表1；

表1。

实施例5：一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺加热工艺高温段干燥箱5b中O₂浓度21%，滤料经过9道行程煅烧氧化，其余制备步骤和性能测试按照实施例1，实验结果见表2。

实施例6：一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺加热工艺高温段干燥箱5b中O₂浓度30%，滤料经过9道行程煅烧氧化，其余制备步骤和性能测试按照实施例1，实验结果见表2。

实施例7：一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺加热工艺高温段干燥箱5b中O₂浓度40%，滤料经过9道行程煅烧氧化，其余制备步骤和性能测试按照实施例1，实验结果见表2；

表2。

实施例8：一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺加热工艺高温段干燥箱5b中设定煅烧温度为160℃，滤料经过9道行程通过35%O₂条件下煅烧氧化，其余制备步骤和性能测试按照实施例1，实验结果见表3。

实施例9：一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺加热工艺高温段干燥箱5b中设定煅烧温度为200℃，滤料经过9道行程通过35%O₂条件下煅烧氧化，其余制备步骤和性能测试按照实施例1，实验结果见表3。

实施例10：一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺加热工艺高温段干燥箱5b中设定煅烧温度为220℃，滤料经过9道行程通过35%O₂条件下煅烧氧化，其余制备步骤和性能测试按照实施例1，实验结果见表3；

表3。

需要说明的是，上述仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述实施例的基础上所做出的任意组合或等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产装置，其特征在于，所述的生产装置包括硝酸溶液池、循环喷淋塔、十二烷基硫酸钠溶液池、活性组分盐溶液池、三段式干燥箱、PTFE溶液池和动力机构；所述的三段式干燥箱由低温干燥箱，高温干燥箱和中温干燥箱所组成；

所述的硝酸溶液池上设有PPS滤料进料口，所述的中温干燥箱上设有PPS滤料出料口；所述的PPS滤料进料口通过管路和动力机构依次连接硝酸溶液池、循环喷淋塔、十二烷基硫酸钠溶液池、活性组分盐溶液池、低温干燥箱，高温干燥箱、PTFE溶液池和中温干燥箱。

2.如权利要求1所述的复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产装置，其特征在于，所述的动力机构包括动力系统、控制器和显示系统，所述的动力系统包括导轨、压滚轮、电机、主动齿轮和从动齿轮；所述的导轨通过支架固定安装在各个溶液池、喷淋塔和干燥箱的外壳上，所述的压滚轮安装在导轨上，所述的电机通过主动齿轮和从动齿轮连接在压滚轮上。

3.如权利要求2所述的复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产装置，其特征在于，所述的显示系统包括温度显示仪、数字酸度计和离子计，所述的温度显示仪设置在三段式干燥箱上，所述的数字酸度计设置在循环喷淋塔上，所述的离子计设置在活性组分盐溶液池上。

4.如权利要求2或3所述的复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产装置，其特征在于，所述的控制器为PLC控制器，PLC控制器通过线路连接在动力系统和显示系统上。

5.一种复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺，其特征在于，所述的生产工艺包括如下步骤：

3）表面活化：以十二烷基硫酸钠SDS配置一定浓度阴离子表面活性剂溶液，将步骤2）得到的PPS滤料浸入上述溶液中进行表面活化，活化时间1～2h；

6.如权利要求5所述的复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺，其特征在于，所述的步骤1）的硝酸溶液的浓度为5～10%。

7.如权利要求5所述的复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺，其特征在于，所述的步骤2）中喷淋塔的喷淋速度优选4～5L/min，工作压力优选0.12MPa，工作的pH值优选5.5～6。

8.如权利要求5所述的复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺，其特征在于，所述的步骤3）中十二烷基硫酸钠溶液SDS溶液浓度为8.0～10.5g/L。

9.如权利要求5所述的复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺，其特征在于，所述步骤4）中活性组分的成分为Mn、Ce、Fe、Mo和Sn中的一种或几种的混合物；活性组分盐溶液浓度为0.1～0.3kg/L。

10.如权利要求5所述的复合污染物联合脱除功能的PPS滤袋的生产工艺，其特征在于，所述的步骤5）中高温干燥箱的氧气浓度优选21%～40%。