CN113058424A - 含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法及系统 - Google Patents

含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法及系统。所述含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法包括：对含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气进行催化氧化处理，用以使至少部分的硫化氢被氧化；以及，对催化氧化处理所获废气依次进行碱洗和碳吸附处理，至少用以回收废气中的二硫化碳，从而实现废气的有效处理。本发明为粘胶纤维行业提供了一种废气处理新工艺，解决了国内粘胶纤维行业传统废气回收处理技术中NaOH消耗量过大、H2S洗涤后废水处理困难、废气中H2S和CS2回收难等行业问题，使“资源‑产品‑再生资源”循环经济模式成为可能。

Description

含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法及系统
技术领域
本发明属于粘胶纤维生产技术领域，具体涉及一种含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法及系统。
背景技术
含硫化氢、二硫化碳废气主要来自纺练车间、酸站车间、排水车间等，废气中主要含有硫化氢、二硫化碳、空气、水蒸气等。行业内广泛采用的处理方式是：苛性钠吸收法和燃烧法。苛性钠吸收法是先通过氢氧化钠将废气中的硫化氢反应掉，反应完的废碱水用于制片碱(硫氢化钠)，之后废气经碳吸附工艺，回收其中的二硫化碳。该方法会大量消耗氢氧化钠，最终获得的硫氢化钠价值低廉，不易处理，同时会产生大量难处理废水。燃烧法是将废气通入燃烧室进行燃烧处理，最终将含硫气体全部氧化成三氧化硫。该方法对高浓度废气比较经济适用，但无法保留粘胶纤维所需的二硫化碳，无法使二硫化碳得到循环使用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法及系统，以克服现有技术中存在的不足。
为实现前述发明目的，本发明实施例采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法，包括：
对含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气进行催化氧化处理，用以使至少部分的硫化氢被氧化；
以及，对催化氧化处理所获废气依次进行碱洗和碳吸附处理，至少用以回收废气中的二硫化碳，从而实现废气的有效处理。
本发明实施例还提供了一种含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统，包括：
催化氧化装置，其至少用以对含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气进行催化氧化处理，使至少部分的硫化氢被氧化；
碱洗装置，其至少用以去除催化氧化处理所获废气中余留的硫化氢和二氧化硫；以及，
碳吸附装置，其至少用以对从碱洗装置输入的废气进行碳吸附处理，从而去除废气中的二硫化碳。
进一步地，所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统，还包括高效硫分离设备，其至少用以对催化氧化处理所获废气中的硫单质进行分离。
进一步地，所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统，还包括废气收集装置，其至少用于对含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气进行收集。
本发明实施例还提供了一种含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法，包括：
提供所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统；
将含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气送入进行催化氧化处理，大部分硫化氢被氧化，得到硫和二氧化硫；
氧化反应后的气体，通过高效硫分离设备将硫进行分离，分离后的废气主要含二硫化碳、残余的硫化氢和少量二氧化硫；
分离后的废气，首先经过碱洗设备碱洗，将残余的硫化氢和二氧化硫反应去除，之后再将废气送入碳吸附装置进行碳吸附处理，回收二硫化碳，实现二硫化碳的循环利用。
进一步地，所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法，包括：含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气首先通过压缩机进行升压，升压至0.1MPaG，废气升压后，被送入蒸汽加热器进行升温，升温至350～360℃，之后废气进入反应器发生氧化反应，反应后的气体主要含硫单质、硫氧化物、二硫化碳、空气、水，通过高效硫分离设备，将单质硫分离出来，获得固相硫产品，剩余的废气出催化氧化装置。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法及系统，在粘胶废气上使用选择性催化氧化，只反应掉H2S，并生成有价值的硫单质，同时最大程度保留CS2；能节约90％以上的NaOH消耗，并少量产生NaHS和少量易处理的废水；因此，不仅可以使废气得到有效处理，保护环境，同时能够大量节约资源(碱耗)，降低碱洗废水处理难度，变废为宝(硫磺单质)，实现二硫化碳循环利用。
(2)本发明含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法及系统，在保留CS2的同时，将H2S选择性氧化为硫磺，作为原料送至厂区制酸车间，在变废为宝的同时，还实践了循环经济的理念；且与传统碱洗工艺相比，流程更简单，动设备少；不会产生难处理废水；碱液用量极大降低；大幅降低操作运行成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施方式中含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统的流程结构示意图。
附图标记说明：1、引风机和遍布厂区的风管系统，2、催化氧化装置，21、压缩机，22、蒸汽加热器，23、反应器，24、余热回收系统，3、高效硫分离设备，4、碱洗塔，5、碳吸附装置。
具体实施方式
通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本发明。本文中揭示本发明的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本发明的示范性，本发明可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。
鉴于现有技术中存在的不足，本案发明人经过长期研究，提出了一种含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法及系统，不仅可以使废气得到有效处理，保护环境，同时能够大量节约资源(碱耗)，降低碱洗废水处理难度，变废为宝(硫磺单质)，实现二硫化碳循环利用。
如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供了一种含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法，包括：
对含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气进行催化氧化处理，用以使至少部分的硫化氢被氧化；
以及，对催化氧化处理所获废气依次进行碱洗和碳吸附处理，至少用以回收废气中的二硫化碳，从而实现废气的有效处理。
在一些优选实施例中，所述含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气至少来源于纺练车间的二硫化碳冷凝回收尾气、酸站车间的真空脱气废气和吹脱气、排水车间的吹脱气中的任意一种，但不局限于此。
在一些更为优选的实施例中，所述纺练车间的二硫化碳冷凝回收尾气主要参数为：温度0～40℃，压力为2.5kPa，主要组成为：含H2S 10～500mg/m3、含CS2 100～1000mg/m3、其余为空气、水蒸气。
在一些更为优选的实施例中，所述酸站车间的真空脱气废气主要参数为：温度30～50℃，压力为2.5kPa，主要组成为：含H2S 5000～10000mg/m3、含CS2 200～1000mg/m3、其余为空气、水蒸气。
在一些更为优选的实施例中，所述酸站车间的吹脱气和排水车间的吹脱气主要参数为：温度0～40℃，压力为2.5kPa，主要组成为：含H2S 10～150mg/m3、含CS2 100～3000mg/m3、其余为空气、水蒸气。
在一些优选实施例中，所述含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法，还包括：对催化氧化处理所获废气进行硫分离处理，至少用以分离催化氧化处理所获废气中的硫单质，获得主要包含二硫化碳的废气；之后再依次进行所述的碱洗和碳吸附处理。
在一些优选实施例中，所述碱洗采用一段碱洗，所述碱洗采用的碱性物质包括氢氧化钠。
在一些优选实施例中，所述催化氧化处理的温度为350～360℃。
本发明实施例的另一个方面提供了一种含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统，包括：
催化氧化装置，其至少用以对含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气进行催化氧化处理，使至少部分的硫化氢被氧化；
碱洗装置，其至少用以去除催化氧化处理所获废气中余留的硫化氢和二氧化硫；以及，
碳吸附装置，其至少用以对从碱洗装置输入的废气进行碳吸附处理，从而去除废气中的二硫化碳。
在一些优选实施例中，所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统，还包括高效硫分离设备，其至少用以对催化氧化处理所获废气中的硫单质进行分离。
在一些更为优选的实施例中，所述催化氧化装置的物料出口与所述高效硫分离设备的物料进口相连通，所述高效硫分离设备的气体出口与所述碱洗装置的气体入口相连通，所述碱洗装置的气体出口与所述碳吸附装置的气体入口相连通；其中，碱洗装置可以采用碱洗塔。
在一些优选实施例中，所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统，还包括废气收集装置，其至少用于对含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气进行收集。
在一些更为优选的实施例中，所述废气收集装置包括引风机和遍布厂区的风管系统。
在一些更为优选的实施例中，所述引风机的材质选用防腐材料，比如，所述防腐材料包括316L不锈钢或内衬玻璃钢，但不局限于此。
在一些更为优选的实施例中，所述风管的材质选用阻燃型耐高温玻璃钢。
在一些优选实施例中，所述催化氧化装置包括依次设置的压缩机、蒸汽加热器和反应器。
在一些优选实施例中，所述反应器与所述高效硫分离设备之间还设有余热回收系统，其至少用于将催化氧化处理后产生的热量，用于回收利用。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理工艺，包括：
提供所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统；
将含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气送入进行催化氧化处理，大部分硫化氢被氧化，得到硫和二氧化硫；
氧化反应后的气体，通过高效硫分离设备将硫进行分离，分离后的废气主要含二硫化碳、残余的硫化氢和少量二氧化硫；
分离后的废气，首先经过碱洗设备碱洗，将残余的硫化氢和二氧化硫反应去除，之后再将废气送入碳吸附装置进行碳吸附处理，回收二硫化碳，实现二硫化碳的循环利用。
在一些优选实施例中，所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理工艺，包括：含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气首先通过压缩机进行升压，升压至0.1MPaG，废气升压后，被送入蒸汽加热器进行升温，升温至350～360℃，之后废气进入反应器发生氧化反应，反应后的气体主要含硫单质、硫氧化物、二硫化碳、空气、水，通过高效硫分离设备，将单质硫分离出来，获得固相硫产品，剩余的废气出催化氧化装置。
催化氧化原理：硫化氢具有还原性，在一定条件下，容易发生氧化反应而被转化为其他物质，根据催化剂的不同，操作条件不同，反应产物也不相同。
碱洗原理：利用氢氧化钠能与硫化氢和二氧化硫等酸性气体反应，而不与二硫化碳反应，来去除残余的硫化氢和生成的二氧化硫等。
碳吸附原理：利用活性炭的多孔结构，将废气中的二硫化碳分离出来，吸附饱和的活性炭，再通过蒸汽解吸方式，获得二硫化碳。
本发明针对的对象是粘胶纤维工厂纺练车间、酸站车间、排水车间排放的含硫化氢、二硫化碳废气，主要含有硫化氢、二硫化碳、空气、水蒸气，通过引风机将废气收集至风管，通过管道将废气送至催化氧化装置，硫化氢在催化氧化装置被氧化为单质硫，单质硫通过高效硫分离设备被分离出系统，被通过泵送至制酸车间，剩余含二硫化碳的废气被送入碱洗塔，经过一段碱洗，将废气中残余的硫化氢、少量的二氧化硫反应掉后，废气中的二硫化碳被碳吸附装置回收，实现二硫化碳的循环利用。
实施例
参阅图1，本发明实施例提供了一种含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统，包括用于对含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气进行收集的收集装置，该收集装置包括引风机和遍布厂区的风管系统1、催化氧化装置2、高效硫分离设备3、碱洗塔4和碳吸附装置5，催化氧化装置2的物料出口与高效硫分离设备3的物料进口相连通，高效硫分离设备3的气体出口与碱洗塔4的气体入口相连通，碱洗塔4的气体出口与碳吸附装置5的气体入口相连通。
含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气依次通过催化氧化装置2、高效硫分离设备3、碱洗塔4和碳吸附装置5；其中，催化氧化装置2能够将硫化氢氧化成S和SO2，保留CS2；高效硫分离设备3，能够将S进行分离；碱洗塔4能够将分离S后的废气中残余的H2S和S02反应去除；碳吸附装置5能够将碱洗后废气中的CS2进行回收处理。
实施过程中，引风机的材质选用防腐材料，比如，防腐材料包括316L不锈钢或内衬玻璃钢，风管的材质选用阻燃型耐高温玻璃钢；催化氧化装置2包括依次设置的压缩机21、蒸汽加热器22和反应器23，反应器23与高效硫分离设备3之间还设有余热回收系统24，其至少用于将催化氧化处理后产生的热量，用于回收利用。
基于本实施例含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统的处理工艺，包括：将排水车间吹脱池吹脱出的废气，通过引风机收集至DN800的玻璃钢风管中，引风机出口操作压力为2.5kPaG。DN800的风管敷设至催化氧化装置2，根据不同厂家催化剂所需操作条件的不同，催化氧化装置的配置、工艺流程、操作参数有很大差别。以国内某厂家催化剂为例进行说明。进入催化氧化装置2的废气，首先通过压缩机21进行升压，升压至0.1MPaG，废气升压后，被送入蒸汽加热器22进行升温，升温至350～360℃，之后废气进入反应器23发生氧化反应，反应后的气体主要含硫单质、硫氧化物、二硫化碳、空气、水等，通过硫高效设备3，将单质硫分离出来，获得固相硫产品，剩余的废气出催化氧化装置2，进入碱洗塔4和碳吸附装置5，此时的废气压力还比较高，足以满足碱洗系统的操作需要，废气中的硫化氢和二氧化硫在一段碱洗中被氢氧化钠反应掉，降温后的废气再经活性炭吸附，分离出有用的二硫化碳，二硫化碳的回收率可达80％以上，剩余废气进行达标处理。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
除非另外具体陈述，否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、has或having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。

Claims (10)

1.一种含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法，其特征在于包括：
对含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气进行催化氧化处理，用以使至少部分的硫化氢被氧化；
以及，对催化氧化处理所获废气依次进行碱洗和碳吸附处理，至少用以回收废气中的二硫化碳，从而实现废气的有效处理。
2.根据权利要求1所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法，其特征在于：所述含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气至少来源于纺练车间的二硫化碳冷凝回收尾气、酸站车间的真空脱气废气和吹脱气、排水车间的吹脱气中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法，其特征在于：所述纺练车间的二硫化碳冷凝回收尾气主要参数为：温度0～40℃，压力为2.5kPa，主要组成为：含H2S 10～500mg/m3、含CS2 100～1000mg/m3、其余为空气、水蒸气；
和/或，所述酸站车间的真空脱气废气主要参数为：温度30～50℃，压力为2.5kPa，主要组成为：含H2S 5000～10000mg/m3、含CS2 200～1000mg/m3、其余为空气、水蒸气；
和/或，所述酸站车间的吹脱气和排水车间的吹脱气主要参数为：温度0～40℃，压力为2.5kPa，主要组成为：含H2S 10～150mg/m3、含CS2 100～3000mg/m3、其余为空气、水蒸气。
4.根据权利要求1所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法，其特征在于还包括：对催化氧化处理所获废气进行硫分离处理，至少用以分离催化氧化处理所获废气中的硫单质，获得主要包含二硫化碳的废气；之后再依次进行所述的碱洗和碳吸附处理；
和/或，所述碱洗采用一段碱洗，所述碱洗采用的碱性物质包括氢氧化钠；
和/或，所述催化氧化处理的温度为350～360℃。
5.一种含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统，其特征在于包括：
催化氧化装置，其至少用以对含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气进行催化氧化处理，使至少部分的硫化氢被氧化；
碱洗装置，其至少用以去除催化氧化处理所获废气中余留的硫化氢和二氧化硫；以及，
碳吸附装置，其至少用以对从碱洗装置输入的废气进行碳吸附处理，从而去除废气中的二硫化碳。
6.根据权利要求5所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统，其特征在于还包括：高效硫分离设备，其至少用以对催化氧化处理所获废气中的硫单质进行分离；
和/或，所述催化氧化装置的物料出口与所述高效硫分离设备的物料进口相连通，所述高效硫分离设备的气体出口与所述碱洗装置的气体入口相连通，所述碱洗装置的气体出口与所述碳吸附装置的气体入口相连通。
7.根据权利要求5所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统，其特征在于还包括废气收集装置，其至少用于对含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气进行收集；
和/或，所述废气收集装置包括引风机和遍布厂区的风管系统；
和/或，所述引风机的材质选用防腐材料，优选的，所述防腐材料包括316L不锈钢或内衬玻璃钢；
和/或，所述风管的材质选用阻燃型耐高温玻璃钢。
8.根据权利要求5所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统，其特征在于：所述催化氧化装置包括依次设置的压缩机、蒸汽加热器和反应器；
和/或，所述反应器与所述高效硫分离设备之间还设有余热回收系统，其至少用于将催化氧化处理后产生的热量，用于回收利用。
9.一种含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法，其特征在于，包括：
提供权利要求5-8中任一项所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理系统；
将含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气送入进行催化氧化处理，大部分硫化氢被氧化，得到硫和二氧化硫；
氧化反应后的气体，通过高效硫分离设备将硫进行分离，分离后的废气主要含二硫化碳、残余的硫化氢和少量二氧化硫；
分离后的废气，首先经过碱洗设备碱洗，将残余的硫化氢和二氧化硫反应去除，之后再将废气送入碳吸附装置进行碳吸附处理，回收二硫化碳，实现二硫化碳的循环利用。
10.根据权利要求9所述的含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气处理方法，其特征在于，包括：含硫化氢、二硫化碳的粘胶纤维生产废气首先通过压缩机进行升压，升压至0.1MPaG，废气升压后，被送入蒸汽加热器进行升温，升温至350～360℃，之后废气进入反应器发生氧化反应，反应后的气体主要含硫单质、硫氧化物、二硫化碳、空气、水，通过高效硫分离设备，将单质硫分离出来，获得固相硫产品，剩余的废气出催化氧化装置。
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