CN117180925A - 一种回收碳纤维原丝产生废气中的dmso的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的装置及方法，包括：依次连接的水槽，第一级废气处理装置、第二级废气处理装置、第三级废气处理装置、第四级废气处理装置；第一级废气处理装置设有多层喷淋装置，且对应喷淋装置设置多层填料层；第一级废气处理装置底部为废气进口，第一级废气处理装置顶部为废气出口，且在废气出口处设置除沫层。本发明提供的处理方法适用于回收碳纤维原丝产生的废气中的DMSO，第一级废气处理装置采用喷淋和填料层结合的方式，再经第二、三、四级废气处理装置的喷淋装置吸收后，DMSO回收效率高达95‑99％。有效提高了原丝产生废气中的DMSO回收效率，实现了对废气的回收处理。
Description
技术领域
本发明涉及高分子化纤行业废气处理的技术领域，涉及一种回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的装置及方法。
背景技术
在聚丙烯腈基碳纤维原丝生产过程中，DMSO是纺丝溶液和凝固浴的常用溶剂。据了解，每吨碳纤维原丝的DMSO消耗量为30-50Kg。除却日常生产、废丝废浆、废水中的DMSO消耗，废气中DMSO的消耗占比高达20％。产生含有DMSO的废气主要地方包括：聚合丙烯腈配料、反应工艺、纺丝过程中各工段以及精密室。废气回收处理不当，不仅造成对周边环境的影响，同时研究表明，DMSO存在严重的毒性作用，与蛋白质疏水基团发生作用，导致蛋白质变性，具有血管毒性和肝肾毒性，影响人的身体健康。在现有回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO系统中，DMSO的回收率仅有40-60％，还未有一套通用型的、高回收率的DMSO回收处理方法和装置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的装置及方法,有效提高了废气中DMSO回收效率，本发明还提供了相配套的废气中DMSO回收处理装置，该设计结构简单合理，功能紧凑明确，操作简单，运行高效。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的装置，包括水槽，第一级废气处理装置、第二级废气处理装置、第三级废气处理装置、第四级废气处理装置；废气通过四级废气处理装置完成DMSO回收。
第一级废气处理装置中包括多层喷淋装置、多层填料和设置在废气出口处的除沫层。
第二级废气处理装置、第三级废气处理装置、第四级废气处理装置设置多层喷淋装置。
设置的喷淋装置喷淋量及喷淋温度由供水系统控制，供水系统中，通过水槽里的水通过换热器，再由输送泵输入喷淋装置中。
含有DMSO的废气通过风机鼓入第一级废气处理装置中。
优选的，第一级废气处理装置。第二级废气处理装置、第三级废气处理装置、第四级废气处理装置都设置三层喷淋装置，进一步回收废气中残余的DMSO。
回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的方法，包括以下步骤：
上述装置的工作方式为：首先启动供水系统，喷淋装置工作后，启动风机。废气由风机输送至第一级废气处理装置，废气由下至上输送，废气分散在有着较大比表面积的填料层，再由喷淋装置洗涤。废气中的DMSO溶解在水中，落入装置底部打入回收。废气经三层填料层和喷淋装置后，当带有液沫的废气以一定的速度上升，通过除沫层时，由于液沫上升的惯性作用，使得液沫与细丝碰撞而粘附在丝网的表面上。当液滴越来越大，直至其自身的重力超过气体上升的浮力和液体表面张力的合力时，就被分离而下落，流至装置底部，从而达到去除雾沫的目的。之后含有少量的DMSO的废气再经由第二级废气处理装置、第三级废气处理装置、第四级废气处理装置的喷淋装置吸收后，落入装置底部回收，多余的废气打入废气回收。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明采用多级废气处理装置回收废气中DMSO，第一级废气处理装置采用喷淋和填料层结合的方式，进一步提高DMSO回收效率；采用聚丙烯多面空心球作为填料层填料，比表面积大，材质自身重量轻、抗腐蚀、耐热、价格低廉，进一步提高喷淋效果。管道加装除沫层，防止DMSO随着雾沫粘附在管壁上，影响回收；再经第二、三、四级废气处理装置的喷淋装置吸收后，DMSO回收效率高达95-99％；
本发明提供的废气中DMSO回收处理装置，该设计结构简单合理，功能紧凑明确，操作简单，运行高效；
适用于任意溶剂的聚丙烯腈基碳纤维湿法、干喷湿法原丝生产中产生废气中的溶剂回收处理，该装置实用性强，应用价值高，可以向其他化纤纺丝废气中溶剂回收处理进行推广。
附图说明
图1是本发明回收废气中的DMSO装置。
图中：1-换热器；2-水槽；3-输送泵；4-第一级废气处理装置；401-喷淋装置一；402-填料层；403-除沫层；5-第二级废气处理装置；501-喷淋装置二；6-第三级废气处理装置；601-喷淋装置三；7-第四级废气处理装置；701-喷淋装置四；8-风机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步阐述。
本发明提供一种回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的装置，包括：
依次连接的水槽2，第一级废气处理装置4、第二级废气处理装置5、第三级废气处理装置6、第四级废气处理装置7；
第一级废气处理装置4设有多层喷淋装置(喷淋装置一401)，且对应喷淋装置设置多层填料层402；
第一级废气处理装置4底部为废气进口，第一级废气处理装置4顶部为废气出口，且在废气出口处设置除沫层403；
此外，第二级废气处理装置5、第三级废气处理装置6、第四级废气处理装置7内均设置多层喷淋装置，第二级废气处理装置5、第三级废气处理装置6、第四级废气处理装置7中喷淋装置分别为喷淋装置二501、喷淋装置三601、-喷淋装置四701，废气进口废气出口均设置在顶部；
第一级废气处理装置4、第二级废气处理装置5、第三级废气处理装置6、第四级废气处理装置7底部均设有废水回收口。
更多的，喷淋装置的喷淋量及喷淋温度均为供水系统控制，供水系包括换热器、水槽、输送泵；水槽通过换热器调整水温，设置输送泵输送至喷淋装置。
第一级废气处理装置4的废气进口连接鼓风机8，用于将废气鼓入第一级废气处理装置4中。填料层填充高度为350mm-550mm，该填料层每3-4个月更换一次；填料层402选用填料为聚丙烯多面空心球或塑料鲍尔环、阶梯环、花环填料中的一种。除沫层403为3-5层不锈钢丝网组成，不锈钢丝网为4-10mm深的波形压纹。第一级废气处理装置4、第二级废气处理装置5、第三级废气处理装置6、第四级废气处理装置7均设置三层喷淋装置。
基于上述装置提供一种回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的装置的回收方法，该方法为：
启动供水系统，喷淋装置工作后，启动风机8；
废气由风机8输送至第一级废气处理装置4，废气由下至上输送，废气分散在有着较大比表面积的填料层402，喷淋装置401进行洗涤；
废气中的DMSO溶解在水中，落入底部打入回收；
废气经三层填料层和喷淋装置后，当带有液沫的废气上升，通过除沫层403时，利用液沫上升的惯性作用，将液沫与细丝碰撞而粘附在丝网的表面上；
当液滴越来越大，直至其自身的重力超过气体上升的浮力和液体表面张力的合力时，被分离而下落，流至装置底部，去除雾沫；
之后含有少量的DMSO的废气再经由第二级废气处理装置5、第三级废气处理装置6、第四级废气处理装置7的喷淋装置吸收后，落入装置底部回收，多余的废气打入废气回收。
供水系统中将水槽2中的水通过换热器1调整温度至19-25℃
第一级废气处理装置4、第二级废气处理装置5、第三级废气处理装置6、第四级废气处理装置7的废气量和喷淋水量的质量比为1：1-2：1。
第一级废气处理装置装置主体、喷淋输送管段和气体输送管段；
第二、三、四级废气处理装置包括装置主体、喷淋和气体输送管段。
实施例1
本发明提供的回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的装置包括换热器1，水槽2，输送泵3，第一级废气处理装置4，喷淋装置一401，填料层402，除沫层403，第二级废气处理装置5，喷淋装置二501，第三级废气处理装置6，喷淋装置三601，第四级废气处理装置7，喷淋装置四701，风机8。水槽2中的水通过换热器1调整温度至20℃，再由输送泵打入喷淋装置中。运行时，首先启动供水系统，喷淋装置工作后，启动风机8。废气由风机8输送至第一级废气处理装置4，废气处理装置4中包括三层喷淋装置一401、三层填料层402和在废气出口处的除沫层403。废气由下至上输送，废气分散在有着较大比表面积的填料层402，再由喷淋装置一401洗涤，控制废气量和喷淋水量的质量比为1：1。填料层402填充高度为500mm，该填料层每3-4个月更换一次。填料层402选用填料为聚丙烯多面空心球。除沫层403由5层不锈钢丝网组成，丝网为5mm深的波形压纹。废气中的DMSO溶解在水中，落入装置底部打入回收。废气经三层填料层和喷淋装置后，当带有液沫的废气以一定的速度上升，由于液沫上升的惯性作用，使得液沫与细丝碰撞而粘附在丝网的表面上。当液滴越来越大，直至其自身的重力超过气体上升的浮力和液体表面张力的合力时，就被分离而下落，流至装置底部，从而达到去除雾沫的目的。之后含有少量的DMSO的废气再经由第二级废气处理装置5、第三级废气处理装置6、第四级废气处理装置7的喷淋装置吸收后，落入装置底部回收，多余的废气打入废气回收。完成对碳纤维原丝生产废气中DMSO的回收。使用气体采样器以0.5L/min的采样速度在采样点取样，经30min从采样点共收集15L废气样品，废气连续通过2个吸收瓶，使气体中的DMSO溶于吸收液中，应用液相色谱仪检测溶液中的DMSO浓度，计算可得废气中DMSO浓度。经检测，采样点1处DMSO浓度为7.53mg/m3，采样点2处DMSO浓度为0.08mg/m3，DMSO回收效率为98.94％。
实施例2
调整水槽2中的水温度为20℃，废气量和喷淋水量的质量比为2：1，其余部分同实施例1。经检测，采样点1处DMSO浓度为7.50mg/m3，采样点2处DMSO浓度为0.37mg/m3，DMSO回收效率为95.07％。
实施例3
调整水槽2中的水温度为25℃，废气量和喷淋水量的质量比为1：1，其余部分同实施例1。经检测，采样点1处DMSO浓度为7.48mg/m3，采样点2处DMSO浓度为0.30mg/m3，DMSO回收效率为95.99％。
对比例1
采用传统的三级喷淋废气回收DMSO装置，采样点1处DMSO浓度为7.45mg/m3，采样点2处DMSO浓度为2.01mg/m3，DMSO回收效率为73.02％。
Claims (9)
1.一种回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的装置，其特征在于，包括：
依次连接的水槽(2)，第一级废气处理装置(4)、第二级废气处理装置(5)、第三级废气处理装置(6)、第四级废气处理装置(7)；
第一级废气处理装置(4)设有多层喷淋装置，且对应喷淋装置设置多层填料层(402)；
第一级废气处理装置(4)底部为废气进口，第一级废气处理装置(4)顶部为废气出口，且在废气出口处设置除沫层(403)；
此外，第二级废气处理装置(5)、第三级废气处理装置(6)、第四级废气处理装置(7)内均设置多层喷淋装置，废气进口废气出口均设置在顶部；
第一级废气处理装置(4)、第二级废气处理装置(5)、第三级废气处理装置(6)、第四级废气处理装置(7)底部均设有废水回收口。
2.根据权利要求1所述的一种回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的装置，其特征在于，所述的喷淋装置的喷淋量及喷淋温度均为供水系统控制，供水系包括换热器、水槽、输送泵；水槽通过换热器调整水温，设置输送泵输送至喷淋装置。
3.根据权利要求1所述的一种回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的装置，其特征在于，第一级废气处理装置(4)的废气进口连接鼓风机，用于将废气鼓入第一级废气处理装置(4)中。
4.根据权利要求2所述的一种回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的装置及方法，其特征在于，填料层填充高度为350mm-550mm，该填料层每3-4个月更换一次；填料层(402)选用填料为聚丙烯多面空心球或塑料鲍尔环、阶梯环、花环填料中的一种。
5.根据权利要求2所述的一种回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的装置及方法，其特征在于，除沫层(403)为3-5层不锈钢丝网组成，不锈钢丝网为4-10mm深的波形压纹。
6.根据权利要求1所述的一种回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的装置及方法，其特征在于，第一级废气处理装置(4)、第二级废气处理装置(5)、第三级废气处理装置(6)、第四级废气处理装置(7)均设置三层喷淋装置。
7.根据权利要求1～6任一所述的一种回收碳纤维原丝产生废气中的DMSO的装置的回收方法，其特征在于，该方法为：
启动供水系统，喷淋装置工作后，启动风机(8)；
废气由风机(8)输送至第一级废气处理装置(4)，废气由下至上输送，废气分散在有着较大比表面积的填料层(402)，喷淋装置(401)进行洗涤；
废气中的DMSO溶解在水中，落入底部打入回收；
废气经三层填料层和喷淋装置后，当带有液沫的废气上升，通过除沫层(403)时，利用液沫上升的惯性作用，将液沫与细丝碰撞而粘附在丝网的表面上；
当液滴越来越大，直至其自身的重力超过气体上升的浮力和液体表面张力的合力时，被分离而下落，流至装置底部，去除雾沫；
之后含有少量的DMSO的废气再经由第二级废气处理装置(5)、第三级废气处理装置(6)、第四级废气处理装置(7)的喷淋装置吸收后，落入装置底部回收，多余的废气打入废气回收。
8.根据权利要求7所述的回收方法，其特征在于，供水系统中将水槽(2)中的水通过换热器(1)调整温度至19-25℃。
9.根据权利要求7所述的回收方法，其特征在于，第一级废气处理装置(4)、第二级废气处理装置(5)、第三级废气处理装置(6)、第四级废气处理装置(7)的废气量和喷淋水量的质量比为1：1-2：1。
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