CN117085495A - 一种纯碱生产中含氨尾气的处理方法及其系统 - Google Patents

一种纯碱生产中含氨尾气的处理方法及其系统 Download PDF

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周恩年
李长福
郭彦斌
张同心
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Abstract

本发明涉及一种纯碱生产中含氨尾气的处理方法及其系统，涉及纯碱行业有害尾气回收处理的技术领域，通过收集纯碱生产的各个散排气点的含氨尾气，与硫酸溶液进行逆流洗涤处理，得到净化后的尾气和硫酸铵的混合溶液。将硫酸铵的混合溶液循环处理含氨尾气，硫酸铵质量分数达到20～40％或者pH值达到4～6时，硫酸铵的混合溶液先外排再补加入软水和硫酸溶液，得到pH值为2～4的硫酸铵的混合溶液。本发明可实现自动控制硫酸铵混合溶液的循环，连续稳定处理含氨尾气，净化后的尾气能够达标排放，硫酸铵混合溶液能够二次利用，不产生废液，实现废物资源化利用，且本发明的系统结构简单、除氨效率高、能耗低、安装简单、设备投资少、操作控制简单，维护成本低。

Description

一种纯碱生产中含氨尾气的处理方法及其系统
技术领域
本发明涉及纯碱行业有害尾气回收处理的技术领域，具体涉及一种纯碱生产中含氨尾气的处理方法及其系统。
背景技术
在纯碱生产过程中，含氨尾气的收集和处理是个不容忽视的问题，氨是一种无色有刺激性气味的碱性气体，会对人的呼吸道产生危害，工人长期接触低浓度的氨，易发生慢性鼻炎，眼结膜炎甚至支气管炎。氨气挥发到大气中后易被氧化成硝酸根离子或氮氧化物。氮氧化物中的一氧化氮气体是一种温室气体，而硝酸根离子则会引起酸雨。氨气和酸性物质反应形成铵盐在空气中可以进入颗粒相中，形成二次无机气凝胶，与PM2.5的形成密切相关。随着各级政府对大气及污染的高度重视，含氨尾气排放指标执行GB 14554-93《恶臭污染物排放标准》也已经不适合愈加严格的排放要求。
国内对含氨尾气主要的处理方法有吸附处理、吸收处理和催化处理。吸附处理是利用吸附剂适宜的孔结构和表面结构从而实现对氨气的吸着；吸收处理利用吸收剂与氨气进行物理或者化学反应实现对氨气的吸收；催化处理是在一定条件下利用催化剂将尾气中的氨进行催化转化的过程。
申请号为CN 201220535346.8的专利公开一种用于吸附分离氨气的装置。主要是利用吸附剂将氨气积聚或浓集在吸附剂表面，从而达到分离的目的。但是存在着解析过程需要维持90～110℃，耗能较高。吸附剂存在着吸附空隙堵塞风险，影响装置连续运行。申请号为CN 201420350050.8的专利公开了一种用水作为吸收剂的氨气处理装置。但是利用水作为吸收剂存在着水的消耗量大、吸收效率不高、很难达到GB 31573-2015排放标准，氨吸收液受热不稳定在循环吸收过程中，很容易再次分解。申请号为CN 201880036352.9的专利公开了一种催化氧化氨气的方法，催化处理需要在高温下进行，在进行催化反应过程中条件的变化会对催化剂造成不可逆的影响，催化法对设备的材质的要求比较高，能耗高，运行成本大。
鉴于此，本发明提供一种纯碱制备中含氨尾气处理方法及其系统。
发明内容
本发明为了解决上述的技术问题，提供一种纯碱制备中含氨尾气处理方法及其系统。
本发明第一个目的是提供一种纯碱生产中含氨尾气的处理方法，包括如下步骤：
(1)在纯碱生产的各个工段的散排气点封闭式的收集含氨的尾气，将各个所述散排气点收集的所述含氨的尾气进行汇集，得到汇集的所述含氨的尾气；
(2)将步骤(1)得到的汇集的所述含氨的尾气与硫酸溶液进行逆流洗涤处理，分别得到净化后的尾气和含有硫酸铵的混合溶液；
(3)将得到的所述含有硫酸铵的混合溶液循环的对步骤(1)得到的汇集的所述含氨的尾气进行逆流洗涤处理，得到所述净化后的尾气，在线监测所述含有硫酸铵的混合溶液的含盐量或pH值，直到所述含有硫酸铵的混合溶液中硫酸铵溶液质量分数达到20～40％或pH值达到4～6时，进行部分外排硫酸铵，通过液位控制外排量；外排结束后通过液位控制，依次补入软水及硫酸溶液，得到pH值为2～4的所述含有硫酸铵的混合溶液；
(4)将得到的pH值为2～4的所述含有硫酸铵的混合溶液重复执行步骤(2)、(3)，对步骤(1)得到的汇集的所述含氨的尾气进行连续处理。
本发明的有益效果是：
(1)本发明实现对纯碱生产中含氨气散排气点的统一收集，减少氨气逃逸，有效的改善了车间操作环境；
(2)与吸附、催化处理含氨的尾气相比，本发明采用化学法吸收法对含氨尾气进行吸收处理，吸收剂为硫酸，在吸收氨气过程中无需高温的反应条件，可选用玻璃钢或者PP材质作为吸收塔材质，有效的降低了运行能耗和设备投资；
(3)与采用水或低浓度氨水作为吸收剂的物理吸附法相比，本发明解决了吸收效率低，水耗量大，吸收液不稳定，易受热分解的问题；
(4)本发明解决了现有技术存在的对氨气吸收不彻底的问题，净化后的尾气达到GB 31573-2015排放标准(净化后的尾气氨含量可以低于10mg/m3)；
(5)本发明的含氨气体处理后得到的净化后的尾气达标排放，含有硫酸铵的混合溶液能够二次利用，不产生废液，实现废物资源化利用。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，步骤(2)和(3)中，所述硫酸溶液的质量含量为20～98％，所述逆流洗涤处理的温度为30～60℃，所述逆流洗涤处理的时间为10～20s。
进一步，步骤(2)和(3)中，所述硫酸溶液的浓度含量为30～90％，所述逆流洗涤处理的温度为40～50℃，所述逆流洗涤处理的时间为12～18s。
进一步，步骤(3)中进行硫酸铵溶液外排和依次补入软水及硫酸溶液的具体的处理过程为：将硫酸铵质量分数达到20～40％或pH值达到4～6的所述含有硫酸铵的混合溶液先外排出其总体积的1/3～3/4，达到设定液位时外排停止，通过液位控制先补入软水，再补入硫酸溶液，得到pH值为2～4的所述含有硫酸铵的混合溶液。
进一步，步骤(3)中进行硫酸铵溶液外排和依次补入软水及硫酸溶液的具体的处理过程为：将硫酸铵质量分数达到20～40％或pH值达到4～6的所述含有硫酸铵的混合溶液先外排出其总体积的1/2，达到设定液位时外排停止，通过液位控制先补入软水，再补入硫酸溶液，得到pH值为2～4的所述含有硫酸铵的混合溶液。
进一步，所述净化后的尾气中氨气的重量体积含量小于10mg/m3，进行外排处理。
若所述净化后的尾气中氨气的含量大于10mg/m3，则将所述净化后的尾气循环进行逆流洗涤处理，直到所述净化后的尾气中氨气的含量小于10mg/m3，进行外排处理。
本发明的第二个目的是提供一种纯碱生产中氨尾气的处理系统，包括散排气收集点、排气管、散排气总管、吸收塔、循环管及循环泵，将散排气收集点通过排气管与散排气总管连通，所述吸收塔的下部侧壁或底壁上分别设置有尾气进口和循环出口，所述吸收塔的上部侧壁或顶壁上分别设置有循环进口、软水进口和气体放空口，所述散排气总管通过所述尾气进口与所述吸收塔连通，所述散排气总管上设置有引风机，所述循环管的两端分别通过所述循环出口和所述循环进口与所述吸收塔连通，所述循环管上设置有所述循环泵。
采用上述方案的有益效果是：
(1)本发明通过所述散排气收集点通过排气管与散排气总管连通，实现对纯碱生产的各个工段的散排气点的含氨的尾气的收集；通过在所述吸收塔的下部壁上分别设置尾气进口和循环出口，在所述吸收塔的上部壁上分别设置循环进口、软水进口和气体放空口，将所述散排气总管通过所述尾气进口与所述吸收塔连通，将所述循环管通过所述循环出口和所述循环进口与所述吸收塔连通，所述循环管上设置有所述循环泵，实现了所述含有硫酸铵的混合溶液的循环和净化后的尾气的外排；通过在所述散排气总管上设置引风机，对所述收集的所述含氨的尾气进行增压。
(2)本发明的系统结构简单、除氨效率高、能耗低、安装简单、设备投资省、操作控制简单，维护成本低，使用本发明的系统对纯碱生产中产生的散排含氨尾气进行处理，能够除去氨气，使排放至大气的中的净化后的尾气氨含量可以低于10mg/m3，符合环保排放标准。
(3)本发明的系统中以硫酸铵质量分数为20～40％含有硫酸铵的混合溶液的形式回收，减了少大气排放，对环境友好，且硫酸铵本身也是一种氮肥，可以作为副产品销售，增加企业经济效益。
进一步，位于所述循环泵出口端的所述循环管上依次连通设置有排液管和硫酸进管，所述排液管上设置有管线阀门Ⅱ，所述硫酸进管上设置有管线阀门Ⅲ，所述软水进口上设置有管线阀门Ⅰ。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过管线阀门Ⅰ～Ⅲ的开启和关闭，实现含有硫酸铵的混合溶液的外排和补硫酸溶液的处理。
进一步，所述吸收塔的下部内腔分别设置有pH计和液位计。
采用上述进一步方案的有益效果是：本发明通过仪表在线分析，对液位、PH值进行检测调节，实现对吸收过程自动调控，提高了工艺稳定性，降低劳动强度。pH计和液位计通过控制系统进行关联控制。
进一步，所述吸收塔为填料，塔板，或者填料与塔板的组合的型式的吸收塔。收集风管、洗涤塔连接管路以及液体循环管路材质选用玻璃钢或者PP材质等非金属材质。
附图说明
图1为本发明一种纯碱生产中氨尾气的处理系统图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-散排气收集点，2-排气管，3-散排气总管，4-引风机，5-吸收塔，6-尾气进口，7-软水进口，8-循环进口，9-循环泵，10-循环管，11-气体放空口，12-循环出口，13-pH计，14-液位计，15-管线阀门Ⅰ，16-管线阀门Ⅱ，17-管线阀门Ⅲ，18-排液口，19-硫酸进管。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种纯碱生产中含氨尾气的处理方法及其系统，包括如下步骤：
(1)在纯碱生产的各个工段的散排气点封闭式的收集含氨的尾气，将各个所述散排气点收集的所述含氨的尾气进行汇集，得到汇集的所述含氨的尾气；
(2)将步骤(1)得到的汇集的所述含氨的尾气与硫酸溶液进行逆流洗涤处理，分别得到净化后的尾气和含有硫酸铵的混合溶液；
(3)将得到的所述含有硫酸铵的混合溶液循环的对步骤(1)得到的汇集的所述含氨的尾气进行逆流洗涤处理，得到所述净化后的尾气，在线监测所述含有硫酸铵的混合溶液的含盐量或pH值，直到所述含有硫酸铵的混合溶液中硫酸铵质量分数达到20～40％或pH值达到4～6时，进行部分外排硫酸铵，通过液位控制外排量；外排结束后通过液位控制，依次补入软水及硫酸溶液，得到pH值为2～4的所述含有硫酸铵的混合溶液；
(4)将得到的pH值为2～4的所述含有硫酸铵的混合溶液重复执行步骤(2)、(3)，对步骤(1)得到的汇集的所述含氨的尾气进行连续处理。
在本实施例的基础上优选地，步骤(2)和(3)中，所述硫酸溶液的质量浓度含量为30％，所述逆流洗涤处理的温度为30～60℃，所述逆流洗涤处理的时间为17s。
在本实施例的基础上优选地，步骤(3)中进行硫酸铵溶液外排和依次补入软水及硫酸溶液的具体的处理过程为：将硫酸铵质量分数达到20～40％或pH值达到4～6的所述含有硫酸铵的混合溶液先外排出其总体积的1/3，达到设定液位时外排停止，通过液位控制补入软水，随后补入硫酸溶液，使所述含有硫酸铵的混合溶液的pH为2。
所述净化后的尾气中氨气的重量体积含量小于10mg/m3，进行外排处理。
实施例2
本实施例与实施例1相比，除了步骤(2)和(3)中，所述硫酸溶液的质量含量为40％，所述逆流洗涤处理的温度为40～50℃，所述逆流洗涤处理的时间为15s。步骤(3)中进行外排和补硫酸溶液的具体的处理过程为：将硫酸铵质量分数达到20～40％或pH值达到4～6的所述含有硫酸铵的混合溶液先外排出其总体积的1/2，达到设定液位时外排停止，通过液位控制补入软水，随后补入硫酸溶液，使所述含有硫酸铵的混合溶液的pH为3。其余与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1相比，除了步骤(2)和(3)中，所述硫酸溶液的浓度含量为50％，所述逆流洗涤处理的温度为40～50℃，所述逆流洗涤处理的时间为13s。步骤(3)中进行外排和补硫酸溶液的具体的处理过程为：将硫酸铵质量分数达到20～40％或pH值达到4～6的所述含有硫酸铵的混合溶液先外排出其总体积的3/4，达到设定液位时外排停止，通过液位控制补入软水，随后补入硫酸溶液，使所述含有硫酸铵的混合溶液的pH为4的所述含有硫酸铵的混合溶液。其余与实施例1相同。
实施例4
本实施例涉及一种纯碱生产中氨尾气的处理系统，包括散排气收集点1、排气管2、散排气总管3、吸收塔5、循环管10及循环泵9，所述散排气收集点1通过排气管2与散排气总管3连通，所述吸收塔5的下部侧壁或底壁上分别设置有尾气进口6和循环出口12，所述吸收塔5的上部侧壁或顶壁上分别设置有循环进口8、软水进口7和气体放空口11，所述散排气总管3通过所述尾气进口6与所述吸收塔5连通，所述散排气总管3上设置有引风机4，所述循环管10的两端分别通过所述循环出口12和所述循环进口8与所述吸收塔5连通，所述循环管10上设置有所述循环泵9。
本发明通过所述散排气收集点1通过排气管2与散排气总管3连通，实现对纯碱生产的各个工段的散排气点的含氨的尾气的收集；通过在所述吸收塔5的下部壁上分别设置尾气进口6和循环出口12，在所述吸收塔5的上部壁上分别设置循环进口8、软水进口7和气体放空口11，将所述散排气总管3通过所述尾气进口6与所述吸收塔5连通，将所述循环管10通过所述循环出口12和所述循环进口8与所述吸收塔5连通，所述循环管10上设置有所述循环泵9，实现了所述含有硫酸铵的混合溶液的循环和净化后的尾气的外排；通过在所述散排气总管3上设置引风机4，对所述收集的所述含氨的尾气进行增压。本发明的系统中以硫酸铵质量分数为20～40％含有硫酸铵的混合溶液的形式回收，减了少大气排放，对环境友好，且硫酸铵本身也是一种氮肥，可以作为副产品销售，增加企业经济效益。
在本实施例的基础上优选地，位于所述循环泵9出口端的所述循环管10上依次连通设置有排液管和硫酸进管19，所述排液管上设置有管线阀门Ⅱ16，所述硫酸进管19上设置有管线阀门Ⅲ17，所述软水进口7上设置有管线阀门Ⅰ15。通过管线阀门Ⅰ15～Ⅲ的开启和关闭，实现含有硫酸铵的混合溶液的外排和补硫酸溶液的处理。
在本实施例的基础上优选地，所述吸收塔5的下部内腔分别设置有pH计13和液位计14。本发明通过仪表在线分析，对液位、PH值进行检测调节，实现对吸收过程自动调控，提高了工艺稳定性，降低劳动强度。
在本实施例的基础上优选地，所述吸收塔5为填料，塔板，或者填料与塔板的组合的型式的吸收塔5。收集风管、洗涤塔连接管路以及液体循环管10路材质选用玻璃钢或者PP材质等非金属材质。
综上可知，本发明实现对纯碱生产中含氨气散排气点的统一收集，减少氨气逃逸，有效的改善了车间操作环境；与吸附、催化处理含氨的尾气相比，本发明采用化学法吸收法对含氨尾气进行吸收处理，吸收剂为硫酸，在吸收氨气过程中无需高温的反应条件，可选用玻璃钢或者PP材质作为吸收塔5材质，有效的降低了运行能耗和设备投资；与采用水或低浓度氨水作为吸收剂的物理吸附法相比，本发明解决了吸收效率低，水耗量大，吸收液不稳定，易受热分解的问题；本发明解决了现有技术存在的对氨气吸收不彻底的问题，净化后的尾气达到GB 31573-2015排放标准(净化后的尾气氨含量可以低于10mg/m3)；本发明的含氨气体处理后得到的净化后的尾气达标排放，含有硫酸铵的混合溶液能够二次利用，不产生废液，实现废物资源化利用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种纯碱生产中含氨尾气的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在纯碱生产的各个工段的散排气点封闭式的收集含氨的尾气，将各个所述散排气点收集的所述含氨的尾气进行汇集，得到汇集的所述含氨的尾气；
(2)将步骤(1)得到的汇集的所述含氨的尾气与硫酸溶液进行逆流洗涤处理，分别得到净化后的尾气和含有硫酸铵的混合溶液；
(3)将得到的所述含有硫酸铵的混合溶液循环的对步骤(1)得到的汇集的所述含氨的尾气进行逆流洗涤处理，得到所述净化后的尾气，在线监测所述含有硫酸铵的混合溶液的含盐量或pH值，直到所述含有硫酸铵的混合溶液中硫酸铵质量分数达到20～40％或pH值达到4～6时，进行部分外排硫酸铵溶液，通过液位控制外排量；外排结束后通过液位控制，依次补入软水和硫酸溶液，得到pH值为2～4的所述含有硫酸铵的混合溶液；
(4)将得到的pH值为2～4的所述含有硫酸铵的混合溶液重复执行步骤(2)、(3)，对步骤(1)得到的汇集的所述含氨的尾气进行连续处理。
2.根据权利要求1所述的一种纯碱生产中含氨尾气的处理方法，其特征在于，步骤(2)和(3)中，所述硫酸溶液的质量含量为20～98％，所述逆流洗涤处理的温度为30～60℃，所述逆流洗涤处理的时间为10～20s。
3.根据权利要求2所述的一种纯碱生产中含氨尾气的处理方法，其特征在于，步骤(2)和(3)中，所述硫酸溶液的质量含量为30～90％，所述逆流洗涤处理的温度为40～50℃，所述逆流洗涤处理的时间为12～18s。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种纯碱生产中含氨尾气的处理方法，其特征在于，步骤(3)中进行硫酸铵溶液外排和依次补入软水及硫酸溶液的具体的处理过程为：将硫酸铵质量分数达到20～40％或pH值达到4～6的所述含有硫酸铵的混合溶液先外排出其总体积的1/3～3/4，达到设定液位时外排停止，通过液位控制先补入软水，再补入硫酸溶液，得到pH值为2～4的所述含有硫酸铵的混合溶液。
5.根据权利要求4所述的一种纯碱生产中含氨尾气的处理方法，其特征在于，步骤(3)中进行硫酸铵溶液外排和依次补入软水及硫酸溶液的具体的处理过程为：将硫酸铵质量分数达到20～40％或pH值达到4～6的所述含有硫酸铵的混合溶液先外排出其总体积的1/2，达到设定液位时外排停止，通过液位控制先补入软水，再补入硫酸溶液，得到pH值为2～4的所述含有硫酸铵的混合溶液。
6.根据权利要求1至3任一项所述的一种纯碱生产中含氨尾气的处理方法，其特征在于，所述净化后的尾气中氨气的体积含量小于10mg/m3，进行外排处理。
7.基于权利要求1至6任一项所述的方法的一种纯碱生产中氨尾气的处理系统，其特征在于，包括散排气收集点(1)、排气管(2)、散排气总管(3)、吸收塔(5)、循环管(10)及循环泵(9)，将散排气收集点(1)通过排气管(2)与散排气总管(3)连通，所述吸收塔(5)的下部侧壁或底壁上分别设置有尾气进口(6)和循环出口(12)，所述吸收塔(5)的上部侧壁或顶壁上分别设置有循环进口(8)、软水进口(7)和气体放空口(11)，所述散排气总管(3)通过所述尾气进口(6)与所述吸收塔(5)连通，所述散排气总管(3)上设置有引风机(4)，所述循环管(10)的两端分别通过所述循环出口(12)和所述循环进口(8)与所述吸收塔(5)连通，所述循环管(10)上设置有所述循环泵(9)。
8.根据权利要求7所述的一种纯碱生产中氨尾气的处理系统，其特征在于，位于所述循环泵(9)出口端的所述循环管(10)上依次连通设置有排液管(18)和硫酸进管(19)，所述排液管(18)上设置有管线阀门Ⅱ(16)，所述硫酸进管(19)上设置有管线阀门Ⅲ(17)，所述软水进口(7)上设置有管线阀门Ⅰ(15)。
9.根据权利要求7所述的一种纯碱生产中氨尾气的处理系统，其特征在于，所述吸收塔(5)的下部内腔分别设置有pH计(13)和液位计(14)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN118179237A (zh) * 2024-02-26 2024-06-14 宁波海靖环保科技有限公司 一种含氨废气处理方法及设备

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