CN112403217A - 一种硫化氢气体的高效率自动化净化装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于废气处理技术领域，公开了一种硫化氢气体的高效率自动化净化装置包括反应罐，反应罐中设置有搅拌桨，搅拌桨连接有搅拌电机，反应罐下面设置有加热装置；反应罐通过管道连接喇叭形导气管，管道上设置有螺旋管道；螺旋管道与喇叭形导气管之间设置有抽气泵和气体流量控制器，螺旋管道与反应罐之间设置有热敏开关；反应罐上还设置有气孔；螺旋管道外面设置有永磁装置；本发明降解效率高、净化程度高且环保节约。

Description

一种硫化氢气体的高效率自动化净化装置及方法
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，涉及一种自动化净化装置及方法，特别涉及一种硫化氢气体的高效率自动化净化装置及方法。
背景技术
在有色金属冶炼过程中，含硫废水和含有重金属离子废酸的处理过程中会溢出大量的恶臭废气，其中含有高浓度硫化氢、水蒸汽和空气，废气中硫化氢的浓度可达上万毫克每立方米，产生恶臭污染和资源浪费；因此，国内外都十分重视硫化氢气体污染物的减排和治理。
硫化氢污染物的治理方法主要有氧化铁、氧化锌和活性炭固体吸附法，醇胺溶液吸收法，以及络合铁等湿式氧化法；在炼油厂酸性水罐区排放气中硫化氢治理采用碱液吸收治理方法较多。但目前还无法实现自动化净化，且处理过程中效率低下，导致硫化氢气体中毒现象时有发生。基于此，本发明根据气体的磁性以及磁场特性调控硫化氢气体磁能和内能之间的转化程度，通过物理化学协同作用方式降解硫化氢气体，提高剩余部分硫化氢气体的化学反应速率和净化效率，并通过硫化氢气体通过磁场时因内能增加促使管道发热而实现强制搅拌和控制反应温度的目的。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种降解效率高、净化程度高且环保节约的硫化氢气体的高效率自动化净化装置及方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种硫化氢气体的高效率自动化净化装置包括反应罐，反应罐中设置有搅拌桨，搅拌桨连接有搅拌电机，反应罐下面设置有加热装置；反应罐通过管道连接喇叭形导气管，管道上设置有螺旋管道；螺旋管道与喇叭形导气管之间设置有抽气泵和气体流量控制器，螺旋管道与反应罐之间设置有热敏开关；反应罐上还设置有气孔；螺旋管道外面设置有永磁装置，永磁装置中设置有三对成正六边形分布的永磁体，三对永磁体的磁感应强度分别为2.5-3T、1-2.5T、0.5-1T；三对永磁体的磁感线方向相同且与管道内硫化氢气体的流向相反；永磁体形成的正六边形的中心与螺旋管道的中心一致。
螺旋管道的管径为4cm，螺旋管道的长度为40-60cm，螺旋升角为20-30°，连接反应罐与喇叭形导气管的管道的其余部分的管径为6cm；螺旋管道的末端至反应罐的液面之间的管道长度至少有100cm；螺旋管道采用钛合金管。
热敏开关设置在螺旋管道靠近反应罐的端部上。
一种硫化氢气体的高效率自动化净化方法，包括以下步骤：（1）配置碱性溶液，加入反应罐；（2）通入硫化氢气体，并通过气体流量控制器对硫化氢气体的流量进行调节；（3）永磁体工作，使得螺旋管道发热，对螺旋管道内的硫化氢气体进行加热，进而触动开启热敏开关，进而启动搅拌电机、加热装置和抽气泵；（4）经螺旋管道加热后的硫化氢气体进入反应罐与步骤（1）中配置的碱性溶液反应。
步骤（3）中，搅拌电机的转速为100-200r/min，加热装置将反应罐中液体加热至55±5℃。
步骤（1）中碱性溶液为NaOH水溶液，固液比为1：（5-10）g/L，经超声处理20-40min后制得碱性溶液。
步骤（3）中当硫化氢气体在管道中流量为0时，热敏开关仍维持3-4min。
步骤（2）中硫化氢气体的流量为100-250mL/min，步骤（3）中硫化氢气体经螺旋管道加热后的温度为30-60℃。
步骤（2）中硫化氢气体通入管道后5-6min，加热装置将反应罐中的溶液加热至55±5℃。
与现有技术相比，本发明采用永磁体对管道进行加热，进而对硫化氢气体进行反应前加热，通过合理设置分布永磁体的位置，并采用合适磁场强度的永磁体，将硫化氢气体快速加热至适宜反应的温度，并同步控制反应的搅拌速度和温度，实现对硫化氢气体的快速处理；改造现有生产线的难度小，且与传统工艺相比，硫化氢气体的降解和反应效率均大幅度提高，操作更为简便，降低了碱消耗量，适合进行大规模生产。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图；
图2为本发明中永磁体的布置示意图。
其中：喇叭形导气管1，抽气泵2，气体流量控制器3，螺旋管道4，永磁装置5，电线6，热敏开关7，搅拌电机8，加热装置9，搅拌桨10，气孔11，反应罐12。
具体实施方式
实施例1
一种硫化氢气体的高效率自动化净化装置，如图1-2所示，包括反应罐12，反应罐12中设置有搅拌桨10，搅拌桨10连接有搅拌电机8，反应罐12下面设置有加热装置9；反应罐12通过管道连接喇叭形导气管1，管道上设置有螺旋管道4；螺旋管道4的管径为4cm，螺旋管道4的长度为40-60cm，螺旋升角为20-30°，连接反应罐12与喇叭形导气管1的管道的其余部分的管径为6cm；螺旋管道4的末端至反应罐12的液面之间的管道长度至少有100cm；螺旋管道4采用钛合金管；螺旋管道4与喇叭形导气管1之间设置有抽气泵2和气体流量控制器3，螺旋管道4与反应罐12之间设置有热敏开关7；热敏开关7设置在螺旋管道4靠近反应罐12的端部上；反应罐12上还设置有气孔11；螺旋管道4外面设置有永磁装置5，永磁装置5中设置有三对成正六边形分布的永磁体，三对永磁体的磁感应强度分别为2.5-3T、1-2.5T,0.5-1T；三对永磁体的磁感线方向相同且与管道内硫化氢气体的流向相反；永磁体形成的正六边形的中心与螺旋管道4的中心一致。
实施例2
一种采用实施例1中装置的硫化氢气体的高效率自动化净化方法，包括以下步骤：（1）配置碱性溶液，加入反应罐；（2）通入硫化氢气体，并通过气体流量控制器对硫化氢气体的流量进行调节；（3）永磁体工作，使得螺旋管道发热，对螺旋管道内的硫化氢气体进行加热，进而触动开启热敏开关，进而启动搅拌电机、加热装置和抽气泵；（4）经螺旋管道加热后的硫化氢气体进入反应罐与步骤（1）中配置的碱性溶液反应。
步骤（3）中，搅拌电机的转速为100-200r/min，加热装置将反应罐中液体加热至55±5℃；步骤（1）中碱性溶液为NaOH水溶液，固液比为1：（5-10）g/L，经超声处理20-40min后制得碱性溶液；步骤（3）中当硫化氢气体在管道中流量为0时，热敏开关仍维持3-4min；步骤（2）中硫化氢气体的流量为100-250mL/min，步骤（3）中硫化氢气体经螺旋管道加热后的温度为30-60℃；步骤（2）中硫化氢气体通入管道后5-6min，加热装置将反应罐中的溶液加热至55±5℃。
实施例3
本实施例与实施例4、5所采用硫化氢气体均采用以下方式制得，本实施例为不采用永磁体的对比实施例。
硫化氢气体的产生过程：取现场未经板框过滤、空气脱气后烟气洗涤污酸为实验对象，置于0.5Nm3蒸汽夹套反应釜内(液量0.4Nm3)并加热至70℃；按照加入量0.01%PAM(聚丙烯酰胺)的计量，向污酸中加入40g已溶解完整的PAM浓溶液；取1.5kg五水硫代硫酸钠并采用少量自来水溶解，完全溶解后加入反应釜内，在搅拌条件下反应2.0小时，在此过程中测得初始硫化氢为浓度为200mg/L。
本实施例中硫化氢气体的净化过程如下：在螺旋形管道的周围不布置磁体，硫化氢气体通过导气管进口依次进入螺旋形管道和反应罐中，最终通过计算得到硫化氢气体的净化效率为75.2%；其他反应装置与方法与实施例1和实施例2保持一致。
实施例4
本实施例与实施例3的区别在于：永磁体外置于螺旋形管道周围，数量为6个，以螺旋管道为中心，呈正六边形对称性地分布在六个点上，两相对永磁体的磁感应强度相同，相邻永磁体的磁感应强度不同，三对永磁体的磁感应强度分别1.5T、1T、0.5T，同时，六块永磁体的磁感线方向相同，且与硫化氢气体的流向相反。
硫化氢气体通过导气管进口依次进入螺旋形管道和反应罐中，首先硫化氢气体通过自流进入螺旋管道后，在强磁场作用下，硫化氢气体的磁能升高，并且促使螺旋管道发热，开启热敏开关，搅拌装置、加热装置以及抽气泵开始发挥作用，在强制搅拌和加热作用下，硫化氢气体与反应罐中碱性液体反应；在反应的整个过程中，硫化氢气体的流速通过气体流量控制器调节，其值控制在200mL/min的范围内，硫化氢气体流过螺旋形管道的温度为30℃，NaOH溶液的温度控制在55±5℃范围内，搅拌桨的转速控制在100-200r/min范围内，待硫化氢气体通过螺旋形管道的流量为0时，热敏开关通过管道预热维持3-4min, 最终通过计算得到硫化氢气体的净化效率为91.7%。
实施例5
本实施例与实施例4的区别在于，本实施例中三对永磁体的磁感应强度分别3T、2T、1T，硫化氢气体流过螺旋形管道的温度为50℃，其他反应条件与实施例4保持一致，最终通过计算得到硫化氢气体的净化效率为99.2%。
实施例6
本实施例与实施例4的区别在于，本实施例中三对永磁体的磁感应强度分别3T、2.5T、0.5T，硫化氢气体流过螺旋形管道的温度为50℃，其他反应条件与实施例4保持一致，最终通过计算得到硫化氢气体的净化效率为97.8%。
实施例6
本实施例与实施例4的区别在于，本实施例中三对永磁体的磁感应强度分别2.5T、2T、1T，硫化氢气体流过螺旋形管道的温度为50℃，其他反应条件与实施例4保持一致，最终通过计算得到硫化氢气体的净化效率为98.5%。

Claims (9)

1.一种硫化氢气体的高效率自动化净化装置，其特征在于，包括反应罐，反应罐中设置有搅拌桨，搅拌桨连接有搅拌电机，反应罐下面设置有加热装置；反应罐通过管道连接喇叭形导气管，管道上设置有螺旋管道；螺旋管道与喇叭形导气管之间设置有抽气泵和气体流量控制器，螺旋管道与反应罐之间设置有热敏开关；反应罐上还设置有气孔；螺旋管道外面设置有永磁装置，永磁装置中设置有三对成正六边形分布的永磁体，三对永磁体的磁感应强度分别为2.5-3T、1-2.5T、0.5-1T；三对永磁体的磁感线方向相同且与管道内硫化氢气体的流向相反；永磁体形成的正六边形的中心与螺旋管道的中心一致。
2.根据权利要求1所述的一种硫化氢气体的高效率自动化净化装置，其特征在于，所述螺旋管道的管径为4cm，螺旋管道的长度为40-60cm，螺旋升角为20-30°，连接反应罐与喇叭形导气管的管道的其余部分的管径为6cm；螺旋管道的末端至反应罐的液面之间的管道长度至少有100cm；螺旋管道采用钛合金管。
3.根据权利要求1所述的一种硫化氢气体的高效率自动化净化装置，其特征在于，所述热敏开关设置在螺旋管道靠近反应罐的端部上。
4.采用权利要求1-3所述的一种硫化氢气体的高效率自动化装置的方法，包括以下步骤：（1）配置碱性溶液，加入反应罐；（2）通入硫化氢气体，并通过气体流量控制器对硫化氢气体的流量进行调节；（3）永磁体工作，使得螺旋管道发热，对螺旋管道内的硫化氢气体进行加热，进而触动开启热敏开关，进而启动搅拌电机、加热装置和抽气泵；（4）经螺旋管道加热后的硫化氢气体进入反应罐与步骤（1）中配置的碱性溶液反应。
5.根据权利要求4所述的一种硫化氢气体的高效率自动化装置的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，搅拌电机的转速为100-200r/min，加热装置将反应罐中液体加热至55±5℃。
6.根据权利要求4所述的一种硫化氢气体的高效率自动化装置的方法，其特征在于，所述步骤（1）中碱性溶液为NaOH水溶液，固液比为1：（5-10）g/L，经超声处理20-40min后制得碱性溶液。
7.根据权利要求4所述的一种硫化氢气体的高效率自动化装置的方法，其特征在于，所述步骤（3）中当硫化氢气体在管道中流量为0时，热敏开关仍维持3-4min。
8.根据权利要求4所述的一种硫化氢气体的高效率自动化装置的方法，其特征在于，所述步骤（2）中硫化氢气体的流量为100-250mL/min，步骤（3）中硫化氢气体经螺旋管道加热后的温度为30-60℃。
9.根据权利要求4所述的一种硫化氢气体的高效率自动化装置的方法，其特征在于，所述步骤（2）中硫化氢气体通入管道后5-6min，加热装置将反应罐中的溶液加热至55±5℃。
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