CN115159469A - 一种从废液中回收不同浓度so2气体的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从废液中回收不同浓度SO2气体的装置及方法，其中装置包括多个曝气罐、二氧化硫吹脱塔和外循环装置，二氧化硫吹脱塔包括吹脱塔罐体，吹脱塔罐体的下部设有氮气入口；吹脱塔罐体的顶部设有文丘里反应器，曝气罐通过文丘里反应器与二氧化硫吹脱塔相连接，二氧化硫吹脱塔的外侧连接有外循环装置；吹脱塔罐体内从上至下设有第一层填料和第二层填料，第一层填料和第二层填料上下平行设置，吹脱塔罐体通过第一层填料和第二层填料划分为上部罐体、中部罐体和下部罐体，吹脱塔罐体的外部设有二级反应循环泵，二级循环泵的进口与所述下部罐体相连接，且二级反应循环泵的出口与中部罐体相连接。
Description
技术领域
本发明涉及资源化工利用技术领域，具体涉及一种废酸和废盐的制备不同浓度的二氧化硫，尤其涉及一种从废液中回收不同浓度SO2气体的装置及方法。
技术背景
很多行业产生废亚硫酸钠，例如年产3000吨的2-萘酚的生产过程中，每年有500多吨的亚硫酸钠产生，因为其成分复杂，高COD、高色度，不恰当处理还会污染水源。因此只能作为危废处理。同样的，我国钛白粉行业、有色金属行业、钢铁及金属酸洗行业等每年产生的废硫酸在数千万吨级别；氯碱行业、金属酸洗行业也会产生大量的废盐酸。目前对这些废酸的常见处理方式是中和沉淀处理，用碱性物质将酸液的pH中和至6-9，沉淀则通过污泥的形式排出。这种方法不但需要额外投入碱性物质，污泥等处理不当还会造成二次污染。
因此，开发一种可以高效处理固废，且可以资源化利用的方法和装置显得尤其关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种从废液中回收不同浓度SO2气体的装置，该装置可以高效处理危废，且在处理废亚硫酸钠和废酸中不用额外投入碱性物质，污泥等处理不会造成二次污染；同时，不但可以处理废亚硫酸钠和废酸，还可以对其资源化利用，同时可以产生不同浓度的SO2气体。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该从废液中回收不同浓度SO2气体的装置，包括多个曝气罐、二氧化硫吹脱塔和外循环装置，所述二氧化硫吹脱塔包括吹脱塔罐体，所述吹脱塔罐体的下部设有氮气入口；所述吹脱塔罐体的顶部设有文丘里反应器，所述曝气罐通过所述文丘里反应器与所述二氧化硫吹脱塔相连接，所述二氧化硫吹脱塔的外侧连接有外循环装置。
采用上述技术方案，使用的主要原料是工业废亚硫酸钠与废硫酸等强酸或者中强酸，在使用之前分别在亚硫酸钠曝气罐和硫酸曝气罐充分曝气，除去溶液中夹带的溶解性气体，保证产物二氧化硫的纯度，通过曝气罐进行充分曝气后，再通过二氧化硫吹脱塔进行反应，再通过外循环装置向二氧化硫吹脱塔内喷淋循环液，再通过二氧化硫吹脱塔的下部的氮气入口向吹脱塔罐体的内部吹入氮气将溶液中溶解的SO2吹脱出来，同时可以通过调整氮气的流量来控制二氧化硫的浓度，从而获得不同浓度的SO2气体。其中废硫酸钠浓度要求大于4％，废酸可以是废硫酸或者其他强酸、中强酸；利用该从废液中回收不同浓度SO2气体装置可以将反应液充分混合、反应释放不同浓度的SO2气体。
作为本发明的优选技术方案，所述吹脱塔罐体内从上至下设有第一层填料和第二层填料，所述第一层填料和所述第二层填料上下平行设置，所述吹脱塔罐体通过第一层填料和第二层填料划分为上部罐体、中部罐体和下部罐体，所述吹脱塔罐体的外部设有二级反应循环泵，所述二级循环泵的进口与所述下部罐体相连接，且所述二级反应循环泵的出口与所述中部罐体相连接，使所述二级反应循环泵从所述吹脱塔罐体的底部向所述中部罐体中泵入溶液用以喷淋，同时所述二级反应循环泵还连接有硫酸钠溶液外排管道，所述氮气入口设在所述下部罐体的侧面。第一层填料、第二填料均为非金属填料；氮气入口设在下部罐体向吹脱塔通入氮气，将溶液中溶解的SO2吹脱出来，同时可以通过调整氮气的流量来控制二氧化硫的浓度。
作为本发明的优选技术方案，所述曝气罐包括亚硫酸钠曝气罐和硫酸曝气罐，所述亚硫酸钠曝气罐和硫酸曝气罐分别与所述文丘里反应器的上部相连接，且所述亚硫酸钠曝气罐和硫酸曝气罐的顶部均设有废液入口和杂质气体出口，所述亚硫酸钠曝气罐和硫酸曝气罐的底部均设有气体入口。
作为本发明的优选技术方案，所述外循环装置包括一级反应循环罐和一级反应循环泵，所述中部罐体与所述一级反应循环罐的入口相连接，所述一级反应罐的外侧设有所述一级反应循环泵，所述一级反应循环泵的出口之一与所述下部罐体的相连接。
作为本发明的优选技术方案，所述一级反应循环泵的出口之一通过换热器与所述上部罐体相连接，利用所述换热器带走反应热量，使该从废液中回收不同浓度SO2气体的装置保持恒温，即保持反应温度在35～45℃之间。反应温度在35～45℃之间的反应效果最佳。换热器类型可以是板式换热器或列管换热器。
作为本发明的优选技术方案，所述中部罐体内设有集液器，使一级循环液从中部罐体中回流至所述一级反应循环罐中；所述下部罐体上设有氮气入口。所述集液器设置在吹脱塔罐体内部，目的是使一级循环液回流至一级反应循环罐中。
作为本发明的优选技术方案，所述吹脱塔罐体的顶部还设有第三层填料，处理后的SO2气体通过所述第三层填料后经SO2出口排出。第三层填料为非金属填料。
作为本发明的优选技术方案，所述SO2出口连接有冷干机，使反应之后的排出的SO2气体通过所述冷干机进一步降温，将温度降低到0～10℃左右，达到脱水提纯的目的。吹脱塔出口设有冷干机，可对SO2进行降温除湿提纯。
作为本发明的优选技术方案，废亚硫酸钠和废硫酸的摩尔比为1:1.1～1:1.3之间；且一级反应循环泵的溶液循环量和废亚硫酸钠和废硫酸加入量之和的比为50:1～200:1；所述二级反应循环泵的溶液循环量与所述一级反应循环泵的溶液循环量之比为1:1～1.5:1。
本发明还要解决的技术问题是，提供一种从废液中回收不同浓度SO2气体的的方法，该从废液中回收不同浓度SO2气体的的方法可以高效处理危废，且在处理废亚硫酸钠和废酸中不用额外投入碱性物质，污泥等处理不会造成二次污染；同时，不但可以处理废亚硫酸钠和废酸，还可以对其资源化利用，产生不同浓度的SO2气体。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该从废液中回收不同浓度SO2气体的方法，具体包括以下步骤：
S1：分别将废亚硫酸钠气体在亚硫酸钠曝气罐和废硫酸在硫酸曝气罐中充分曝气后，进入文丘里反应器中进行混合；
S2：混合后的废亚硫酸钠气体和废硫酸进入吹脱塔罐体，以废亚硫酸钠和废硫酸反应生成的硫酸钠溶液作为反应媒介，通过一级反应循环泵和二级反应循环泵将硫酸钠溶液分别喷淋在第一层填料和第二层填料上；
S3：再通过向吹脱塔罐体的内部吹入氮气将溶液中溶解的SO2吹脱出来，从上部罐体的顶部排出，通过调整氮气的流量控制二氧化硫的浓度。
本发明与现有技术相比具有以下优点：该从废液中回收不同浓度SO2气体装置完全使用废亚硫酸钠和废酸，在处理危废过程中，即可制备不同浓度的二氧化硫气体；且本发明的二氧化硫吹脱塔，可以将二氧化硫从溶液中吹脱出来，提高了二氧化硫的收率；整个制备方法的过程不需要额外的原料，具有方法简便，且从废液中回收不同浓度SO2气体装置成本低、投资小的特点。本方法和装置在废物资源化上拥有绝对的优势，具有投入产出比高，且可以制造不同浓度的二氧化硫的特点。
附图说明
下边结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的从废液中回收不同浓度SO2气体装置的结构图；
其中，1-亚硫酸钠曝气罐；2-硫酸曝气罐；3-二氧化硫吹脱塔；301-二级反应循环泵；3021-第一层填料；3022-第二层填料；3023-第三层填料；303-集液器；304-文丘里反应器；305-吹脱塔罐体；4-一级反应循环罐；401-一级反应循环泵；5-换热器；6-冷干机。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
实施例：该从废液中回收不同浓度SO2气体的装置，如图1所示，包括多个曝气罐、二氧化硫吹脱塔3和外循环装置，所述二氧化硫吹脱塔3包括吹脱塔罐体305，所述吹脱塔罐体305的下部设有氮气入口；所述吹脱塔罐体305的顶部设有文丘里反应器304，所述曝气罐通过所述文丘里反应器304与所述二氧化硫吹脱塔3相连接，所述二氧化硫吹脱塔3的外侧连接有外循环装置；所述吹脱塔罐体305内从上至下设有第一层填料3021和第二层填料3022，所述第一层填料3021和所述第二层填料3022上下平行设置，所述吹脱塔罐体305通过第一层填料3021和第二层填料3022划分为上部罐体、中部罐体和下部罐体，所述吹脱塔罐体305的外部设有二级反应循环泵301，所述二级循环泵301的进口与所述下部罐体相连接，且所述二级反应循环泵301的出口与所述中部罐体相连接，使所述二级反应循环泵301从所述吹脱塔罐体305的底部向所述中部罐体中泵入溶液用以喷淋，同时所述二级反应循环泵301还连接有硫酸钠溶液外排管道，所述氮气入口设在所述下部罐体的侧面；第一层填料3021、第二填料3022均为非金属填料；所述曝气罐包括亚硫酸钠曝气罐1和硫酸曝气罐2，所述亚硫酸钠曝气罐1和硫酸曝气罐2分别与所述文丘里反应器304的上部相连接，且所述亚硫酸钠曝气罐1和硫酸曝气罐2的顶部均设有废液入口和杂质气体出口，即所述亚硫酸钠曝气罐1的顶部设有废亚硫酸钠废液入口和杂质气体出口，所述硫酸曝气罐2的顶部设有废硫酸入口和杂质气体出口；所述亚硫酸钠曝气罐1和硫酸曝气罐2的底部均设有气体入口，即所述亚硫酸钠曝气罐1的底部通过气体入口通入氮气，所述硫酸曝气罐2的底部通过气体入口通入空气或氮气；所述外循环装置包括一级反应循环罐4和一级反应循环泵401，所述中部罐体与所述一级反应循环罐4的入口相连接，所述一级反应罐4的外侧设有所述一级反应循环泵401，所述一级反应循环泵401的出口与所述下部罐体的相连接；所述一级反应循环泵401的出口通过换热器5与所述上部罐体相连接，利用所述换热器5带走反应热量，使该从废液中回收不同浓度SO2气体的装置保持恒温，即保持反应温度在35～45℃之间；反应温度在35～45℃之间的反应效果最佳；换热器5的类型可以是板式换热器或列管换热器；所述中部罐体内设有集液器303，使一级循环液从中部罐体中回流至所述一级反应循环罐4中；所述下部罐体上设有氮气入口；所述集液器303设置在吹脱塔罐体305的内部，目的是使一级循环液回流至一级反应循环罐4中；所述吹脱塔罐体305的顶部还设有第三层填料3023，处理后的SO2气体通过所述第三层填料3023后经SO2出口排出；第三层填料3023为非金属填料；所述SO2出口连接有冷干机6，使反应之后的排出的SO2气体通过所述冷干机6进一步降温，将温度降低到0～10℃左右，达到脱水提纯的目的；二氧化硫吹脱塔3的出口设有冷干机6，可对SO2进行降温除湿提纯；废亚硫酸钠和废硫酸的摩尔比为1:1.1～1:1.3之间；且一级反应循环泵401的溶液循环量和废亚硫酸钠和废硫酸加入量之和的比为50:1～200:1；所述二级反应循环泵301的溶液循环量与所述一级反应循环泵的溶液循环量之比为1:1～1.5:1。
该从废液中回收不同浓度SO2气体的方法，具体包括以下步骤：
S1：分别将废亚硫酸钠气体在亚硫酸钠曝气罐1和废硫酸在硫酸曝气罐2中充分曝气后，进入文丘里反应器304中进行混合；
S2：混合后的废亚硫酸钠气体和废硫酸进入吹脱塔罐体305，以废亚硫酸钠和废硫酸反应生成的硫酸钠溶液作为反应媒介，通过一级反应循环泵401和二级反应循环泵301将硫酸钠溶液分别喷淋在第一层填料3021和第二层填料3022上；
S3：再通过向吹脱塔罐体305的内部吹入氮气将溶液中溶解的SO2吹脱出来，从上部罐体的顶部排出，通过调整氮气的流量控制二氧化硫的浓度。
具体实施例：采用上述实施例的从废液中回收不同浓度SO2气体装置和方法，所用的亚硫酸钠是17％的溶液，溶液中还含有1-萘磺酸钠、2-萘磺酸钠、1-萘酚和2-萘酚等杂质，属于高盐、高COD、高色度的化工废水。所用废酸为钢铁工业硫酸酸洗废液，硫酸的含量为14％，其中还含有硫酸亚铁以及镍、镉等重金属离子。将废亚硫酸钠溶液和废硫酸溶液分别装入亚硫酸钠曝气罐1和硫酸曝气罐2中，用氮气充分曝气后，去除其中的易挥发组分；按照1:1.3的体积比向文丘里反应器304打入，提前将吹脱塔3和一级反应循环罐4内补充足够液位的溶液，启动一级401、二级反应循环泵301，泵流量分别为150m3/h和200m3/h，将反应液喷淋至第一层填料3021(非金属填料)上通过换热器5将系统反应液温度控制在35℃-40℃之间，吹脱出的SO2气体通过冷干机6将温度降到5-8℃，得到的二氧化硫浓度为45％，其余组分为氮气。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种从废液中回收不同浓度SO2气体的装置，其特征在于，包括多个曝气罐、二氧化硫吹脱塔和外循环装置，所述二氧化硫吹脱塔包括吹脱塔罐体，所述吹脱塔罐体的下部设有氮气入口；所述吹脱塔罐体的顶部设有文丘里反应器，所述曝气罐通过所述文丘里反应器与所述二氧化硫吹脱塔相连接，所述二氧化硫吹脱塔的外侧连接有外循环装置。
2.根据权利要求1所述的从废液中回收不同浓度SO2气体的装置，其特征在于，所述吹脱塔罐体内从上至下设有第一层填料和第二层填料，所述第一层填料和所述第二层填料上下平行设置，所述吹脱塔罐体通过第一层填料和第二层填料划分为上部罐体、中部罐体和下部罐体，所述吹脱塔罐体的外部设有二级反应循环泵，所述二级循环泵的进口与所述下部罐体相连接，且所述二级反应循环泵的出口与所述中部罐体相连接，使所述二级反应循环泵从所述吹脱塔罐体的底部向所述中部罐体中泵入溶液用以喷淋，同时所述二级反应循环泵还连接有硫酸钠溶液外排管道；所述氮气入口设在所述下部罐体的侧面。
3.根据权利要求1所述的从废液中回收不同浓度SO2气体的装置，其特征在于，所述曝气罐包括亚硫酸钠曝气罐和硫酸曝气罐，所述亚硫酸钠曝气罐和硫酸曝气罐分别与所述文丘里反应器的上部相连接，且所述亚硫酸钠曝气罐和硫酸曝气罐的顶部均设有废液入口和杂质气体出口，所述亚硫酸钠曝气罐和硫酸曝气罐的底部均设有气体入口。
4.根据权利要求2所述的从废液中回收不同浓度SO2气体的装置，其特征在于，所述外循环装置包括一级反应循环罐和一级反应循环泵，所述中部罐体与所述一级反应循环罐的入口相连接，所述一级反应罐的外侧设有所述一级反应循环泵，所述一级反应循环泵的出口之一与所述下部罐体的相连接。
5.根据权利要求4所述的从废液中回收不同浓度SO2气体的装置，其特征在于，所述一级反应循环泵的出口之一通过换热器与所述上部罐体相连接，利用所述换热器带走反应热量，使该从废液中回收不同浓度SO2气体的装置保持恒温，即保持反应温度在35～45℃之间。
6.根据权利要求3所述的从废液中回收不同浓度SO2气体的装置，其特征在于，所述中部罐体内设有集液器，使一级循环液从中部罐体中回流至所述一级反应循环罐中。
7.根据权利要求3所述的从废液中回收不同浓度SO2气体的装置，其特征在于，所述吹脱塔罐体的顶部还设有第三层填料，处理后的SO2气体通过所述第三层填料后经SO2出口排出。
8.根据权利要求7所述的从废液中回收不同浓度SO2气体的装置，其特征在于，所述SO2出口连接有冷干机，使反应之后的排出的SO2气体通过所述冷干机进一步降温，将温度降低到0～10℃左右，达到脱水提纯的目的。
9.根据权利要求7所述的从废液中回收不同浓度SO2气体的装置，其特征在于，废亚硫酸钠和废硫酸的摩尔比为1:1.1～1:1.3之间；且一级反应循环泵的溶液循环量和废亚硫酸钠和废硫酸加入量之和的比为50:1～200:1；所述二级反应循环泵的溶液循环量与所述一级反应循环泵的溶液循环量之比为1:1～1.5:1。
10.一种从废液中回收不同浓度SO2气体的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：分别将废亚硫酸钠气体在亚硫酸钠曝气罐和废硫酸在硫酸曝气罐中充分曝气后，进入文丘里反应器中进行混合；
S2：混合后的废亚硫酸钠气体和废硫酸进入吹脱塔罐体，以废亚硫酸钠和废硫酸反应生成的硫酸钠溶液作为反应媒介，通过一级反应循环泵和二级反应循环泵将硫酸钠溶液分别喷淋在第一层填料和第二层填料上；
S3：再通过向吹脱塔罐体的内部吹入氮气将溶液中溶解的SO2吹脱出来，从上部罐体的顶部排出，通过调整氮气的流量控制二氧化硫的浓度。
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