CN201115810Y - 一种碱洗-吸附冷凝方法回收粘胶纤维生产废气装置 - Google Patents

Abstract

一种碱洗－吸附冷凝方法回收粘胶纤维生产废气装置，涉及一种工业生产废气回收设备。提供一种处理效果较好、并能从废气中高效回收有用资源的碱洗－吸附冷凝方法回收粘胶纤维生产废气装置。设有废气过滤器、碱洗塔、溶液输送泵、硫氢化钠储罐、空压机、洗涤塔、循环泵、吸附罐、热风机、加热器、二硫化碳储罐、齿轮输液泵、流量计、溶液分离器、磁浮球液位开关、冷凝器、水泵、冷却塔、引风机、真空泵、H₂S与CS₂浓度分析仪、吸附罐、冷却器和气动球阀。经洗涤、吸附、冷凝、分离，将废气中的硫化氢气体转化为硫氢化钠液体，将废气中的二硫化碳气体转化为二硫化碳液体。二硫化碳液体作为原料直接回用到粘胶纤维生产中。

Description

一种碱洗-吸附冷凝方法回收粘胶纤维生产废气装置

技术领域

本实用新型涉及一种工业生产废气回收设备，尤其是涉及一种采用碱洗和吸附冷凝方法回收粘胶纤维生产废气的装置。

背景技术

粘胶纤维是以天然高分子纤维素为原料加入烧碱、硫酸、二硫化碳、硫酸锌等化工原料，经过一系列化学和物理变化而制成的再生纤维素纤维。在生产过程中，会产生一定量的CS₂和H₂S等有害气体，造成对环境的污染。如何减少这种污染，是目前国内粘胶纤维企业的主要课题之一。现有的处理方法主要采用焚烧方法处理，即将CS₂和H₂S废气置于焚烧装置中焚烧氧化成SO₂，燃烧后的混合气体含5％～6％SO₂和水(水由H₂S燃烧时生成)，燃烧后产生的热量可以利用，燃烧时的高温气体进入SO₂转化炉，在转化炉经催化剂作用反应成SO₃，SO₃再与水蒸汽反应生成气态硫酸，经冷凝后SO₃和水变成稀硫酸，最后将其浓缩为液态硫酸，尾气经碱洗去除残余SO₂废气。

公告号为CN1070129的发明专利公开一种用于粘胶纤维生产中废气治理的工艺方法及其成套装置。它由酸浴脱气系统、H₂S转化为硫磺系统及CS₂吸附回收系统所构成。在酸浴脱气系统中采用设有导气筒的板式脱气塔进行真空脱气，在H₂S转化为硫磺系统用碱性催化脱硫液循环催化，在CS₂吸附回收系统以柱形吸附剂吸附回收。

公告号为CN1186878的发明专利公开一种双效间冷式的脱气装置及其应用，包括将两个特制的高效脱气罐串联的双效脱气设计和间冷式冷交换器进行冷凝工艺。可将粘胶纤维连续生产的凝固浴的液体中的H₂S和CS₂的含量降低到6mg/l以下，具有脱气效率高，节约热能和水源，减少污染和提高粘胶纤维质量的效果。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的粘胶纤维生产过程中废气直接排放，或废气处理效果较差、排放不易达标、或废气处理工艺复杂、运作成本高等问题，提供一种处理效果较好、并能从废气中高效回收有用资源的碱洗-吸附冷凝方法回收粘胶纤维生产废气装置。

本实用新型的技术方案是针对粘胶纤维生产中排放的CS₂和H₂S废气，对其进行收集，经洗涤、吸附、冷凝、分离，将废气中的硫化氢气体转化为硫氢化钠液体，将废气中的二硫化碳气体转化为二硫化碳液体。二硫化碳液体可以作为原料直接回用到粘胶纤维生产中，硫氢化钠在工业上有广泛的用途。

本实用新型设有废气过滤器、碱洗塔、溶液输送泵、硫氢化钠储罐、空压机、洗涤塔、循环泵、吸附罐、热风机、加热器、二硫化碳储罐、齿轮输液泵、流量计、溶液分离器、磁浮球液位开关、冷凝器、水泵、冷却塔、引风机、真空泵、H₂S与CS₂浓度分析仪、吸附罐、冷却器、气动球阀及其管路。

冷却器输入端外接H₂S和CS₂废气，冷却器出口接过滤器入气口，过滤器出气口接碱洗塔入气口，设于碱洗塔顶部的出气口接洗涤塔入气口，设于碱洗塔下部的出液口通过气动阀接溶液输送泵入口，溶液输送泵出液口接硫氢化钠储罐进液口，碱洗塔上部的进液口通过截流阀及调节阀接循环泵出口，碱洗塔上部的进液口由一三通接头经调节阀和截流阀接入NaOH溶液。洗涤塔出液口接循环泵入口，设于洗涤塔顶部的出气口接第一吸附区各吸附罐入气口，洗涤塔的上部接入NaOH溶液，洗涤塔上部入液口通过截流阀及调节阀接循环泵出液口。各吸附罐蒸汽入口接入蒸汽，各吸附罐的氮气入口接入氮气，各吸附罐排气口均接引风机入风口，引风机出风口接烟囱。第二吸附区吸附罐入气口接第一吸附区吸附罐出气口，各吸附罐顶部均设有蒸汽排放口。全部吸附罐底部的出液口通过气动阀、过滤器接冷凝器入液口，全部吸附罐均有一进气口通过截流阀、调节阀、过滤器接空压机出气口和热风机出风口。热风机入风口接加热器出风口，冷凝器出液口接溶液分离器入液口，溶液分离器出液口通过气动阀、流量计接齿轮输液泵入液口，齿轮输液泵出液口接二硫化碳储罐进液口。冷却塔出水口通过截流阀、过滤器接水泵入水口，水泵出水口接冷凝器入水口和冷却器入水口，冷却塔入水口接冷凝器出水口和冷却器出水口。

碱洗塔设有磁浮球液位开关、筒体、过流板、填料、喷淋管、人孔、废气入口、出液口、排渣口、进液口和排气口。磁浮球液位开关设于筒体底部上的硫氢化钠上，过流板设于筒体内，填料设于过流板上，喷淋管设于筒体上部，人孔设于筒体的壳体上，废气入口设于筒体下部一侧，入液口设于筒体底部一侧，排渣口设于筒体底部，进液口设于筒体上部一侧，排气口设于筒体顶部。

洗涤塔设有磁浮球液位开关、筒体、过流板、除雾器、喷淋管、填料、人孔、废气入口、溢流口、排渣口、循环溶液出口、循环溶液进口、排气口、进液口和循环输液泵。磁浮球液位开关设于筒体底部的液体上，过流板设于筒体内下部，除雾器设于筒体内上部，喷淋管设于除雾器下方，填料设于过流板上，人孔设于筒体外壳一侧，废气入口设于筒体下部一侧，溢流口设于筒体下部一侧并位于废气入口下方，排渣口设于筒体底部一侧，循环溶液出口设于筒体底部一侧，循环溶液进口设于筒体上部一侧并与喷淋管相接，循环溶液出口经循环输液泵与循环溶液进口连接，排气口设于筒体顶部，进液口设于筒体上部一侧并与喷淋管相接。

吸附罐设有本体、过流板、粗糙颗粒层、活性炭层、人孔、废气进口、排渣口、出液口、冷热风进口、氮气进口/真空抽吸口、再吸排气口、净气排出口、蒸汽排放口和蒸汽进口。过流板设于本体内下部，粗糙颗粒层设于过流板上，活性炭层设于粗糙颗粒层上部，人孔设于本体上部一侧，废气进口和冷热风进口均设于本体底部一侧，排渣口和出液口均设于本体底部，氮气进口/真空抽吸口和蒸汽进口均设于本体顶部一侧，再吸排气口、净气排出口和蒸汽排放口均设于本体顶部。

废气通过冷却器冷却和滤器过滤后进入碱洗塔，经碱洗后产生的CS₂气体进入吸附罐。吸附罐设有至少2个，依次轮流处于进气吸附、脱附及待机状态。当废气进入吸附罐由活性炭层吸附CS₂，吸附接近饱和时，关闭吸附罐的所有阀门，抽吸出罐内空气，为下一步充氮气提供一个全密闭的安全缓冲动作，然后充入氮气，为下一步通入蒸汽提供安全动作。通入蒸汽，把被活性炭层吸附的CS₂从活性炭中脱附分离出来。脱附后的含CS₂蒸汽溶液进入冷凝器。脱附完毕后，关闭蒸汽阀，打开放空阀门，将吸附罐内残余蒸汽排放掉。再往吸附罐内通入热风，驱除吸附在活性炭内水分，使活性炭得到干燥。通入压缩空气对干燥后温度较高的活性炭进行冷却，吸附罐继续排气，为下一个循环吸附做好准备。进入冷凝器的含CS₂蒸汽溶液，经过热交换被水冷却，冷凝溶液进入溶液分离器，溶液分离器根据比重法将CS₂溶液从蒸汽溶液中分离出来，由齿轮输液泵将其抽到二硫化碳储罐，供生产车间使用。

本实用新型采用PCL人机界面自动化操作系统，并与粘胶纤维生产车间实现整体集控，各控制点的参数均自动采集并能从计算机上得到有效控制、显示、报警、记录、打印等。所有的温度仪表均选用防护型带耐腐蚀涂层的双金属温度计，温度远传测量仪表采用耐腐蚀材料的Pt₁₀₀热电阻。压力仪表选用防腐型弹簧管压力表，压力远传采用智能变送器。实地显示的液位计采用磁翻板双色液位计，液位远传变送采用差压液位计、磁浮球液位开关。部分气体流量采用金属浮子流量计(需远传时流量计带电远传装置)，导电液体流量测量采用电磁流量计，大管道气体流量测量采用插入式涡街流量计。液体流量计采用数显靶式流量计。执行机构采用气动调节阀、截流阀、气动座板阀、蝶阀等。

经实验，处理后的技术参数如下：H₂S去除率99.7％，CS₂去除率97％，H₂S排放浓度13.6mg/m3，CS₂排放浓度156.4mg/m3，总S去除率99.7％。

经收集后的CS₂和H₂S废气首先通过冷却器将废气冷却到25℃左右，再经过滤器过滤掉废气在收集过程中所携带的杂物后，废气进入碱洗塔，经碱洗后废气中97％以上的H₂S转化成NaHS液体，液态NaHS收入储罐。此时废气中未发生反应的H₂S，其浓度在100ppm以下，接着，废气进入洗涤塔与NaOH进一步反应，Na₂S溶液经过循环再一次碱洗处理，从洗涤塔出来的废气H₂S浓度降到10ppm以下，此时废气主要成分为CS₂。CS₂被引入吸附罐，CS₂在吸附罐内被活性炭层吸附，吸附达到饱和状态时，吸附罐内充入氮气置换出空气，然后再通入蒸汽加热将CS₂从活性炭层中解吸出来。各吸附罐之间的吸附、抽空、充氮、解吸是按程序并连续进行的。解吸出的含CS₂的蒸汽经过冷凝器冷凝变为含CS₂的水溶液，再经溶液分离器将CS₂与水分离，CS₂溶液进入储罐，继续供给生产使用。水被排入水处理池，处理后的净水流回冷却塔循环使用。

废气处理的反应方程式为：H₂S+2NaOH＝Na₂S+2H₂O，H₂S+Na₂S＝2NaHS。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构组成、配套设备及管路连接关系示意图。在图1中的图例表示如下：-a-氢氧化钠溶液，-b-压缩空气，-c-二硫化碳液体，-d-氮气，-e-二次吸气，-f-硫化氢、二硫化碳废气，-g-热风，-h-硫氢化钠，-j-净气排放，-k-硫化钠溶液，-n-二硫化碳气体，-s-冷却水，-z-蒸汽。

图2为本实用新型实施例的碱洗塔结构示意图。

图3为本实用新型实施例的洗涤塔结构示意图。

图4为本实用新型实施例的吸附罐结构示意图。

具体实施方式

参见图1～4，本实用新型设有废气过滤器1、碱洗塔2、溶液输送泵3、硫氢化钠储罐4、空压机5、洗涤塔6、循环泵7、吸附罐8、热风机9、加热器10、二硫化碳储罐11、齿轮输液泵12、流量计13、溶液分离器14、磁浮球液位开关15、冷凝器16、水泵17、冷却塔18、引风机19、真空泵20、H2S与CS₂浓度分析仪21、吸附罐22、冷却器23、差压计、流量分析仪、气动球阀、管路等。冷却器22的输入端外接H₂S、CS₂废气，冷却器22出口接过滤器1的入气口，过滤器1的出气口接碱洗塔2入气口，设于碱洗塔2顶部的出气口接洗涤塔6入气口，设于碱洗塔2下部的出液口通过气动阀接溶液输送泵3入口，溶液输送泵3出液口接硫氢化钠储罐4进液口，碱洗塔2上部的进液口通过截流阀及调节阀接循环泵7出口，碱洗塔上部的进液口由一三通接头经调节阀和截流阀接入NaOH溶液。洗涤塔6的出液口接循环泵7入口，洗涤塔6顶部出气口接第一吸附区各吸附罐8的入气口，洗涤塔6的上部接入NaOH溶液，洗涤塔6的上部入液口通过截流阀及调节阀接循环泵7的出液口。蒸汽接到各吸附罐的蒸汽入口，氮气接到各吸附罐的氮气入口，各吸附罐8的排气口均接引风机19的入风口，引风机19出风口接烟囱。第二吸附区吸附罐22的入气口接第一吸附区吸附罐8的出气口，各吸附罐22的顶部均设有蒸汽排放口。全部吸附罐底部的出液口通过气动阀、过滤器1接冷凝器16的入液口，全部吸附罐均有一进气口通过截流阀、调节阀、过滤器接空压机6出气口和热风机9出风口。热风机9的入风口接加热器10出风口，冷凝器16出液口接溶液分离器14入液口，溶液分离器14出液口通过气动阀、流量计13接齿轮输液泵12入液口，齿轮输液泵12出液口接二硫化碳储罐11进液口。冷却塔18出水口通过截流阀、过滤器接水泵17入水口，水泵17出水口接冷凝器16入水口和冷却器23入水口，冷却塔18入水口接冷凝器16出水口和冷却器23出水口。

生产车间抽吸到本实用新型的废气温度超过30℃，设置冷却器将废气温床降至25℃以下，便于废气的化学反应。生产现场收集到的废气难免会吸入一些微粒杂物，采用过滤介质为无纺纤维棉的过滤器将杂物过滤掉，避免CS₂和H₂S废气含有其它杂物。碱洗是根据CS₂和H₂S元素的化学特征进行的，即CS₂不融于水，而H₂S溶于水，给碱洗塔喷入NaOH溶液，与H₂S反应产生NaHS溶液，NaHS溶液由溶液输送泵抽入储罐直接使用，经碱洗后的H₂S气体95％被转化为NaHS。CS₂气体吸入洗涤塔，用NaOH溶液对CS₂气体进一步洗涤，使CS₂气体提高纯度，去除杂质。洗涤液通过循环泵7获得循环使用，洗涤后的溶液溢流排出统一处理。

参见图2，碱洗塔设有磁浮球液位开关201、筒体202、过流板203、填料204、喷淋管205、人孔206、废气入口207、出液口208、排渣口209、进液口210、排气口211等。磁浮球液位开关201设于筒体202底部上的硫氢化钠上，过流板203设于筒体202内，填料204设于过流板203上，喷淋管205设于筒体202上部，人孔206设于筒体202的壳体上，废气入口207设于筒体下部一侧，入液口208设于筒体底部一侧，排渣口209设于筒体底部，进液口210设于筒体上部一侧，排气口211设于筒体顶部。CS₂和H₂S废气在碱洗塔筒体202内往上抽吸，与喷淋管205喷出的NaOH溶液逆向相碰，当中的H₂S废气与NaOH溶液通过填料204、过流板203得到充分接触反应，产生NaHS落入塔底，由溶液输送泵3输入硫氢化钠储罐4，CS₂经过填料过流板203、填料204往顶部运动，通过排气口吸入洗涤塔的废气入口。过流板203整个平面内设有多个孔，填料204采用耐腐蚀性的金属环或陶瓷抱耳环，磁浮球液位开关201用于控制和保持筒体202底部液位。

参见图3，洗涤塔设有磁浮球液位开关31、筒体32、过流板33、除雾器34、喷淋管35、填料36、人孔37、废气入口38、溢流口39、排渣口310、循环溶液出口311、循环溶液进口312、排气口313、进液口314和循环输液泵315。磁浮球液位开关31设于筒体32底部的液体上，过流板33设于筒体内中下部，除雾器34设于筒体内上部，喷淋管35设于除雾器34的下方，填料36设于过流板33上，人孔37设于筒体外壳一侧，废气入口38设于筒体下部一侧，溢流口39设于筒体下部一侧并位于废气入口38下方，排渣口310设于筒体底部一侧，循环溶液出口311设于筒体底部一侧，循环溶液进口312设于筒体上部一侧并与喷淋管相接，循环溶液出口311通过循环输液泵315与循环溶液进口312连接，排气口313设于筒体顶部，进液口314设于筒体上部一侧并与喷淋管35相接。CS₂废气从废气入口38进入筒体32内，被引风机向上抽吸，经过填料36，与从喷淋管35喷出的NaOH溶液逆向相碰，充分接触，得到彻底清洗，在通过排气口313前经除雾器34去除微粒水滴，使CS₂废气得到进一步净化并抽往吸附罐8。磁浮球液位开关31用于控制洗涤液的液位，过流板33整个平面内设有多个孔，填料36采用耐腐蚀性的金属环或陶瓷抱耳环，喷淋管35用于NaOH溶液喷淋，排渣口310用于塔内清洗。

参见图4，吸附罐设有本体41、过流板42、粗糙颗粒层43、活性炭层44、人孔45、废气进口46、排渣口47、出液口48、冷热风进口49、氮气进口/真空抽吸口410、再吸排气口411、净气排出口412、蒸汽排放口413和蒸汽进口414。过流板42设于本体41内下部，粗糙颗粒层43设于过流板42上，活性炭层44设于粗糙颗粒层43上，人孔45设于本体41上部一侧，废气进口46和冷热风进口49均设于本体41底部一侧，排渣口47和出液口48均设于本体41底部，氮气进口/真空抽吸口410和蒸汽进口414均设于本体41顶部一侧，再吸排气口411、净气排出口412和蒸汽排放口413均设于本体41顶部。在CS₂气体进入本体41之前，本体41内的活性炭层被从冷热风进口49吹入的热风烘干，去除湿气；接着再从冷热风进口通入冷风，将活性炭层温度冷却到30℃以下；下一步是CS₂气体从废气进口46进到本体41底部，穿过带孔的过流板42，在向上流动中被活性炭层44吸附；当吸附达到饱和时，关闭阀门，从真空抽吸口410由真空泵将罐体内抽成真空状，以利后一步充入氮气；充入氮气后，打开蒸汽阀通入110～130℃蒸汽，蒸汽通粗糙颗粒层43，均压进入活性炭层44，把被活性炭层吸附的CS₂气体解吸出来，此时蒸汽被降温、冷凝，得到CS₂--水蒸汽混合物，通过出液口48经气动阀流至冷凝器16，此为脱附阶段。脱附完毕后，关闭蒸汽阀，打开再吸排气口，让尚未吸、脱附的含有余量CS₂的气体进入第二吸附区吸附罐22，进行再次吸、脱附过程。脱附完毕、关毕蒸汽阀后，先打开蒸汽排放口413对吸附罐卸压，再打开净气排出口412排气。然后再向吸附罐内吹入热风，进行下一个循环。每个吸附罐均按以上顺序完成动作，而各吸附罐之间亦按顺序交替进行，从而实现吸附、脱附、待机过程的连续不断。吸附罐本体41上的人孔45用于装卸活性炭层用，粗糙颗粒层43可采用石子，用以吸附对活性炭层有污染的其它气体。排渣口47用于吸附罐内部清理用。

Claims (5)

1.一种碱洗-吸附冷凝方法回收粘胶纤维生产废气装置，其特征在于设有废气过滤器、碱洗塔、溶液输送泵、硫氢化钠储罐、空压机、洗涤塔、循环泵、吸附罐、热风机、加热器、二硫化碳储罐、齿轮输液泵、流量计、溶液分离器、磁浮球液位开关、冷凝器、水泵、冷却塔、引风机、真空泵、H₂S与CS₂浓度分析仪、吸附罐、冷却器、气动球阀及其管路；

冷却器输入端外接H₂S和CS₂废气，冷却器出口接过滤器入气口，过滤器出气口接碱洗塔入气口，设于碱洗塔顶部的出气口接洗涤塔入气口，设于碱洗塔下部的出液口通过气动阀接溶液输送泵入口，溶液输送泵出液口接硫氢化钠储罐进液口，碱洗塔上部的进液口通过截流阀及调节阀接循环泵出口，碱洗塔上部的进液口由一三通接头经调节阀和截流阀接入NaOH溶液，洗涤塔出液口接循环泵入口，设于洗涤塔顶部的出气口接第一吸附区各吸附罐入气口，洗涤塔的上部接入NaOH溶液，洗涤塔上部入液口通过截流阀及调节阀接循环泵出液口，各吸附罐蒸汽入口接入蒸汽，各吸附罐的氮气入口接入氮气，各吸附罐排气口均接引风机入风口，引风机出风口接烟囱，第二吸附区吸附罐入气口接第一吸附区吸附罐出气口，各吸附罐顶部均设有蒸汽排放口，全部吸附塔底部的出液口通过气动阀、过滤器接冷凝器入液口，全部吸附罐均有一进气口通过截流阀、调节阀、过滤器接空压机出气口和热风机出风口，热风机入风口接加热器出风口，冷凝器出液口接溶液分离器入液口，溶液分离器出液口通过气动阀、流量计接齿轮输液泵入液口，齿轮输液泵出液口接二硫化碳储罐进液口，冷却塔出水口通过截流阀、过滤器接水泵入水口，水泵出水口接冷凝器入水口和冷却器入水口，冷却塔入水口接冷凝器出水口和冷却器出水口。

2.如权利要求1所述的一种碱洗-吸附冷凝方法回收粘胶纤维生产废气装置，其特征在于碱洗塔设有磁浮球液位开关、筒体、过流板、填料、喷淋管、人孔、废气入口、出液口、排渣口、进液口和排气口；磁浮球液位开关设于筒体底部上的硫氢化钠上，过流板设于筒体内，填料设于过流板上，喷淋管设于筒体上部，人孔设于筒体的壳体上，废气入口设于筒体下部一侧，入液口设于筒体底部一侧，排渣口设于筒体底部，进液口设于筒体上部一侧，排气口设于筒体顶部。

3.如权利要求1所述的一种碱洗-吸附冷凝方法回收粘胶纤维生产废气装置，其特征在于洗涤塔设有磁浮球液位开关、筒体、过流板、除雾器、喷淋管、填料、人孔、废气入口、溢流口、排渣口、循环溶液出口、循环溶液进口、排气口、进液口和循环输液泵；磁浮球液位开关设于筒体底部的液体上，过流板设于筒体内中下部，除雾器设于筒体内上部，喷淋管设于除雾器的下方，填料设于过流板上，人孔设于筒体外壳一侧，废气入口设于筒体下部一侧，溢流口设于筒体下部一侧并位于废气入口下方，排渣口设于筒体底部一侧，循环溶液出口设于筒体底部一侧，循环溶液进口设于筒体上部一侧并与喷淋管相接，循环溶液出口通过循环输液泵与循环溶液进口连接，排气口设于筒体顶部，进液口设于筒体上部一侧并与喷淋管相接。

4.如权利要求1所述的一种碱洗-吸附冷凝方法回收粘胶纤维生产废气装置，其特征在于吸附罐设有本体、过流板、粗糙颗粒层、活性炭层、人孔、废气进口、排渣口、出液口、冷热风进口、氮气进口与真空抽吸口、再吸排气口、净气排出口、蒸汽排放口和蒸汽进口，过流板设于本体内下部，粗糙颗粒层设于过流板上，活性炭层设于粗糙颗粒层上，人孔设于本体上部一侧，废气进口和冷热风进口均设于本体底部一侧，排渣口和出液口均设于本体底部，氮气进口与真空抽吸口和蒸汽进口均设于本体顶部一侧，再吸排气口、净气排出口和蒸汽排放口均设于本体顶部。

5.如权利要求1所述的一种碱洗-吸附冷凝方法回收粘胶纤维生产废气装置，其特征在于粗糙颗粒层为石子层。

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