CN112546841A - 一种钴萃取酸性混合有机废气处理方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钴萃取酸性混合有机废气处理方法及其设备,所述方法包括:将酸性混合有机废气依次经过两级碱洗、水洗、活性炭吸附后,分离得到的气液混合物进行冷却得到的液相物质经油水分离,得到的有机溶剂回收利用。所述设备包括:一级碱洗塔、二级碱洗塔、水洗塔、表冷器、干式过滤器、活性炭吸附塔、一级冷凝器、二级冷凝器、油水分离器、溶剂油储罐以及冷水器。本发明采用二级碱洗+水洗+活性炭吸附+冷凝回收工艺,废气排放值远低于国家标准,且废气中的有机溶剂得到回收,可实现清洁化生产,节约资源。
Description
技术领域
本发明涉及工业有机废气去除领域,具体涉及一种钴萃取酸性混合有机废气处理方法及设备。
背景技术
钴萃取生产过程中,会产生含有盐酸、硫酸、溶剂油等成分的混合酸性有机废气,对大气及人体健康产生极大危害,需在生产的过程中及时处理。
目前有机废气的处理技术有吸附、燃烧、化学催化、生物去除、低温等离子、膜分离等方法。其中膜分离仍旧处于研究阶段,工业化大规模应用较少;生物氧化需要足够的停留时间,设备占地面积大,且污染物对微生物具有一定的毒性会使其失效;低温等离子法投资大、且存在净化的局限性。传统的处理技术(化学氧化、吸附、冷凝等)虽相对成熟,但也存在着处理费时费力,效率低、能耗高,难以达到国家标准的问题。
发明内容
针对上述已有技术存在的不足,本发明提供一种钴萃取酸性混合有机废气处理方法及设备。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种钴萃取酸性混合有机废气处理方法,其特征在于,所述方法包括:将酸性混合有机废气依次经过两级碱洗、水洗、活性炭吸附后,分离得到的气液混合物进行冷却得到的液相物质经油水分离,得到的有机溶剂回收利用。
进一步地,所述碱洗洗液采用质量分数为32%的氢氧化钠溶液,碱液冲洗的流速为0.5~1.5m/s,废气风量为15000-20000m3/h。
进一步地,所述废气在进行活性炭吸附之前进行冷却至吸附温度为40℃以下,然后进行干式过滤。
进一步地,所述活性炭吸附采用的吸附介质为椰壳活性炭,所述活性炭吸附采用一吸一脱交替吸附,吸附时间为24h,脱附时间为6-8h。
进一步地,所述活性炭脱附采用蒸汽解吸,蒸汽压力<0.4Mpa,干燥时间为4-6h。
进一步地,所述冷却工艺是采用两级冷却水冷却,一级冷却水温度为25-30℃,二级冷却水温度为7-10℃;冷却总时间为180-240min。
一种上述处理方法采用的设备,其特征在于,所述设备包括:依次连接的一级碱洗塔、二级碱洗塔、水洗塔、表冷器、干式过滤器、活性炭吸附塔;所述活性炭吸附塔的出料口与一级冷凝器的进料口连接,所述一级冷凝器的出料口与二级冷凝器的进料口连接,所述二级冷凝器的出料口与油水分离器的进料口连接,所述油水分离器的出料口与溶剂油储罐的进料口连接。
进一步地,所述冷水器的出液口与一级冷凝器、二级冷凝器的进液口均连接。
进一步地,所述活性炭吸附塔的出气口与排气筒通过风机连接,所述活性炭吸附塔内的吸附床层的顶部设有干燥风机。
进一步地,所述一级碱洗塔、二级碱洗塔、水洗塔均采用PP材质;所述活性炭吸附塔内的吸附剂填充量为27~30m2,填充厚度为1.0-1.1m。
本发明的有益技术效果:
(1)本发明选用椰壳活性炭做吸附剂吸附容量大、再生速度快,系统吸附效率高,处理效果好;
(2)本发明采用蒸汽脱附,可有效隔绝氧气确保防爆安全;
(3)本发明采用多级冷凝回收,可有效降低冷凝温度于能耗;
(4)本发明设备占地面积小,操作方便,便于维护;
(5)本发明采用二级碱洗+水洗+活性炭吸附+冷凝回收工艺,废气排放值远低于国家标准(80mg/m3),且废气中的有机溶剂得到回收,可实现清洁化生产,节约资源。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明的设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种钴萃取酸性混合有机废气处理方法,包括:将酸性混合有机废气依次经过两级碱洗、水洗、活性炭吸附后,分离得到的气液混合物进行冷却、气液分离后得到的液相物质经油水分离,得到的有机溶剂回收利用。
进一步地,碱洗洗液采用质量分数为32%的氢氧化钠溶液,碱液冲洗流速为0.5~1.5m/s,废气风量为20000m3/h,废气在进行活性炭吸附之前进行冷却至吸附温度为40℃以下,然后进行干式过滤。
进一步地,活性炭吸附采用的吸附介质为椰壳活性炭,活性炭吸附采用一吸一脱交替吸附,吸附时间为24h,脱附时间为6-8h。活性炭脱附采用蒸汽解吸,蒸汽压力<0.4Mpa,干燥时间为4-6h。
进一步地,冷却工艺是采用两级冷却水冷却;冷却总时间为180-240min。
一种钴萃取酸性混合有机废气处理方法采用的设备,包括:依次连接的一级碱洗塔1、二级碱洗塔2、水洗塔3、表冷器4、干式过滤器5、活性炭吸附塔6;活性炭吸附塔6的出料口与一级冷凝器7的进料口连接,一级冷凝器7的出料口与二级冷凝器8的进料口连接,二级冷凝器8的出料口与油水分离器9的进料口连接,油水分离器9的出料口与溶剂油储罐10的进料口连接,油水分离器9的出液口与冷水器11的进液口连接。
进一步地,冷水器11的出液口与一级冷凝器7、二级冷凝器8的进液口均连接。
进一步地,活性炭吸附塔6的出气口与排气筒12通过风机13连接,活性炭吸附塔内的吸附床的顶部设有干燥风机。
进一步地,一级碱洗塔1、二级碱洗塔2、水洗塔3均采用PP材质,耐腐蚀且抗压能力强,进口处废气浓度为500-1250mg/m3;活性炭吸附塔6内的吸附剂填充量为27~30m2,填充厚度为1.0-1.1m。
一级碱洗塔1的进气口与废气输送管连接,一级碱洗塔1的出气口与二级碱洗塔2的进气口连接,二级碱洗塔2的出气口与水洗塔3的进气口连接。
采用三级洗涤去除钴萃废气中夹带的酸性物质、灰尘及杂质,保证后端吸附载体的使用性能和寿命。活性炭吸附可将废气中的VOCs组分吸附在载体上,干净达标的空气则被分离后排出,废气去除效率可达95%以上;解吸下来的有机溶剂、水汽液混合物进入冷凝器中进行冷却,冷凝下来的混合物经气液分离后,液相物质进一步油水分离,有机溶剂输送至储槽进行回收。
活性炭的最佳吸附温度在40℃以下,洗涤后的废气温度高,本发明采用表冷器对废气进行降温处理,以达到活性炭的最佳吸附温度。经表冷器冷却后的气体含湿度大,通过干式过滤器去除废气中的水雾和少量颗粒物,保证后端吸附剂的使用性能和寿命。干式过滤器采用分级过滤,能高效去除废气中的颗粒物,又降低实际运行的成本。活性炭吸脱附系统采用椰壳活性炭做吸附介质,吸附有机尾气中的有机物。活性炭吸附采用一吸一脱交替吸附,定时切换,确保进行脱附作业时另外箱体进行正常吸附作业,废气经吸附后由排气筒排放。钴萃废气经预处理后进入活性炭吸附系统,将混合物中的一种或多种组分吸附在固体表面,在尾气风机的带动下,经吸附净化后的气体由吸附床顶部排出。吸附饱和的炭用低压蒸汽进行脱附,蒸汽由吸附床上部进入,穿过活性炭层,将被吸附的有机物脱附置换带出炭床进入冷凝器。
活性炭碳罐吸附时间为24h,脱附时间为6-8h,每8h切换一次碳罐。经脱附后的液体颜色透明,油分含量明显下降。活性炭脱附采用蒸汽解吸,阻燃效果好,可极大提升浓缩效果。脱附后活性炭层温度高,炭芯上的水分占据微孔,严重影响活性炭对有机分子的吸附效率。
吸附床顶部设置的干燥风机,对活性炭床进行干燥时,先用热风蒸干碳床水分,后用冷风降低碳床内部温度,吸附床的温度可在短时间内可降至40℃以下,以利于活性炭的吸附效果。
冷凝器为列管式换热器,采用二级列管式换热器冷凝工艺对尾气进行冷凝回收。一级冷凝水25-30℃,对废气中的水蒸气进行液化,可有效降低二级冷凝的处理风量和冷凝消耗。二级冷凝采用7℃-10℃冷却水,可以保证脱附气液相有机溶剂混合物的充分冷凝。冷却水由冷水器提供。采用分离器对冷凝后液进行油水分离,有机溶剂输送至储槽进行回收,水相物质则排入污水处理池。
本发明中碱洗塔可以有效去除废气中的颗粒物和酸性物质,是应用最广泛的湿式预处理设备。本发明中采用填料式喷淋塔作为碱洗塔,液体从塔顶喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,与液体呈逆流连续通过填料层,在填料表面上,气液两相密切接触,分离效率高。碱洗塔中设置多层填料,可以使用聚丙烯多面空心球材质,但并不限于此种材质的填料。干式过滤器内部采用丝网除雾+袋式过滤,可去除≥1μm的颗粒粉尘,但不限于此种过滤方式。活性炭吸附饱和后对其进行再生。活性炭吸附塔的炭罐顶部有管道与风机相连接。本发明采用蒸汽解吸,利用活性炭吸附率高、脱附速度快的特点,用蒸汽可以达到优异的阻燃效果。吸附是物理过程,脱附温度低,不改变回收的有机物组分,净化废气的同时获得较高的经济效益。本发明采用多级冷凝回收,可提高脱附蒸汽分压,有效降低冷凝温度,降低冷凝能耗。
实施例1
收集废气后将其依次输送至一级碱洗塔1、二级碱洗塔2内,洗液流速为1.0m/s。碱洗采用质量分数为32%的氢氧化钠溶液,进口处废气浓度为950mg/m3,废气风量为20000m3/h。
碱洗后的气体进入水洗塔3,将水汽混合物中的碱液清洗干净后输送至表冷器4内进行降温处理,废气温度可降到18℃。水洗塔3出口与表冷器4管道进口处相连接。
表冷器4管道出口与干式过滤器5相连接,气体在干式过滤器5内先经干燥处理后,进行过滤去除颗粒粉尘。
有机废气经上述前处理后进入椰壳活性炭吸附塔6。干式过滤器5出口管道与活性炭床下部相连接,气体由下向上垂直穿透活性炭床,被吸附、过滤在活性炭表面。吸附剂填充量为27m2,填充厚度为1.0m,吸附时间24h,脱附时间为6h。经24h吸附后排放气体中VOCs检测含量为10mg/m3。吸附塔的炭罐底部设置管道和阀门依次与风机13和排气筒12连接,洁净空气经风机13和排气筒12高空达标排放。
脱附后对活性炭床进行干燥,先用热风蒸干碳床水分,后用冷风降低碳床内部温度,干燥时间为4h,水蒸气压力为0.28Mpa,活性炭床层温度在4h内下降至35℃。
活性炭吸附塔的炭罐底部设置管道与一级冷凝器7相连接。一级冷凝水25℃,二级冷凝采用7℃冷却水,冷凝总时间为180min,冷却水由系统配置的冷水器11提供。
经冷凝后的油水混合物(液相物质)经二级冷凝器8后端管道输送至油水分离器9中。当混合物进入分离器后可依靠惯性作用,将油滴和水滴分离出来。有机溶剂输送至溶剂油储槽10进行回收,水相物质则排入污水处理池。
实施例2
收集废气后将其依次输送至一级碱洗塔1、二级碱洗塔2内,洗液流速为1.5m/s。碱洗采用质量分数为32%的氢氧化钠溶液,进口处废气浓度为1000mg/m3,废气风量为15000m3/h。
碱洗后的气体进入水洗塔3,将水汽混合物中的碱液清洗干净后输送至表冷器4内进行降温处理,废气温度可降到25℃。水洗塔3出口与表冷器4管道进口处相连接。
表冷器4管道出口与干式过滤器5相连接,气体在干式过滤器5内先经干燥处理后,进行过滤去除颗粒粉尘。
有机废气经上述前处理后进入椰壳活性炭吸附塔6。干式过滤器5出口管道与活性炭床下部相连接,气体由下向上垂直穿透活性炭床,被吸附、过滤在活性炭表面。吸附剂填充量为30m2,填充厚度为1.0m,吸附时间24h,脱附时间为6h。经24h吸附后排放气体中VOCs检测含量为8.2mg/m3。吸附塔的炭罐底部设置管道和阀门依次与风机13和排气筒12连接,洁净空气经风机13和排气筒12高空达标排放。
脱附后对活性炭床进行干燥,先用热风蒸干碳床水分,后用冷风降低碳床内部温度,干燥时间为4h,水蒸气压力为0.32Mpa,活性炭床层温度在4h内下降至29℃。
活性炭吸附塔的炭罐底部设置管道与一级冷凝器7相连接。一级冷凝水30℃,二级冷凝采用10℃冷却水,冷凝总时间为220min,冷却水由系统配置的冷水器11提供。
经冷凝后的油水混合物(液相物质)经二级冷凝器8后端管道输送至油水分离器9中。当混合物进入分离器后可依靠惯性作用,将油滴和水滴分离出来。有机溶剂输送至溶剂油储槽10进行回收,水相物质则排入污水处理池。
实施例3
收集废气后将其依次输送至一级碱洗塔1、二级碱洗塔2内,洗液流速为0.5m/s。碱洗采用质量分数为32%的氢氧化钠溶液,进口处废气浓度为1250mg/m3,废气风量为18000m3/h。
碱洗后的气体进入水洗塔3,将水汽混合物中的碱液清洗干净后输送至表冷器4内进行降温处理,废气温度可降到25℃。水洗塔3出口与表冷器4管道进口处相连接。
表冷器4管道出口与干式过滤器5相连接,气体在干式过滤器5内先经干燥处理后,进行过滤去除颗粒粉尘。
有机废气经上述前处理后进入椰壳活性炭吸附塔6。干式过滤器5出口管道与活性炭床下部相连接,气体由下向上垂直穿透活性炭床,被吸附、过滤在活性炭表面。吸附剂填充量为28m2,填充厚度为1.1m,吸附时间24h,脱附时间为8h。经24h吸附后排放气体中VOCs检测含量为15mg/m3。吸附塔的炭罐底部设置管道和阀门依次与风机13和排气筒12连接,洁净空气经风机13和排气筒12高空达标排放。
脱附后对活性炭床进行干燥,先用热风蒸干碳床水分,后用冷风降低碳床内部温度,干燥时间为6h,水蒸气压力为0.30Mpa,活性炭床层温度在4h内下降至30℃。
活性炭吸附塔的炭罐底部设置管道与一级冷凝器7相连接。一级冷凝水27℃,二级冷凝采用9℃冷却水,冷凝总时间为240min,冷却水由系统配置的冷水器11提供。
经冷凝后的油水混合物(液相物质)经二级冷凝器8后端管道输送至油水分离器9中。当混合物进入分离器后可依靠惯性作用,将油滴和水滴分离出来。有机溶剂输送至溶剂油储槽10进行回收,水相物质则排入污水处理池。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例,并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说,在本发明所提供的技术启示下,还可以做出其它等同改进,均可以实现本发明的目的,都应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种钴萃取酸性混合有机废气处理方法,其特征在于,所述方法包括:将酸性混合有机废气依次经过两级碱洗、水洗、活性炭吸附后,分离得到的气液混合物进行冷却得到的液相物质经油水分离,得到的有机溶剂回收利用。
2.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述碱洗洗液采用质量分数为32%的氢氧化钠溶液,碱液冲洗的流速为0.5~1.5m/s,废气风量为15000-20000m3/h。
3.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述废气在进行活性炭吸附之前进行冷却至吸附温度为40℃以下,然后进行干式过滤。
4.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述活性炭吸附采用的吸附介质为椰壳活性炭,所述活性炭吸附采用一吸一脱交替吸附,吸附时间为24h,脱附时间为6-8h。
5.根据权利要求4所述的处理方法,其特征在于,所述活性炭脱附采用蒸汽解吸,蒸汽压力<0.4Mpa,干燥时间为4-6h。
6.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述冷却工艺是采用两级冷却水冷却,一级冷却水温度为25-30℃,二级冷却水温度为7-10℃;冷却总时间为180-240min。
7.一种如权利要求1-6任一所述处理方法采用的设备,其特征在于,所述设备包括:依次连接的一级碱洗塔、二级碱洗塔、水洗塔、表冷器、干式过滤器、活性炭吸附塔;所述活性炭吸附塔的出料口与一级冷凝器的进料口连接,所述一级冷凝器的出料口与二级冷凝器的进料口连接,所述二级冷凝器的出料口与油水分离器的进料口连接,所述油水分离器的出料口与溶剂油储罐的进料口连接。
8.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,所述冷水器的出液口与一级冷凝器、二级冷凝器的进液口均连接。
9.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,所述活性炭吸附塔的出气口与排气筒通过风机连接,所述活性炭吸附塔内的吸附床层的顶部设有干燥风机。
10.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,所述一级碱洗塔、二级碱洗塔、水洗塔均采用PP材质;所述活性炭吸附塔内的吸附剂填充量为27~30m2,填充厚度为1.0-1.1m。
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