一種洩氯吸收的方法和裝置的製作方法

2023-08-13 08:58:06 2

專利名稱：一種洩氯吸收的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過吸收作用，除去有害氣體的方法和裝置，它屬於排氣的化學淨化技術領域。更具體地說是屬於一種洩氯吸收的方法和裝置，即通過二氯化鐵溶液做為吸收劑，吸收洩漏氯氣的一種方法和裝置。
根據全國給水排水技術情報網、中國土木工程學會給水排水專業委員會及北京市市政設計院技術情報組編輯出版的1990年第四期給水排水技術動態中「漏氯跑氯事故處理方法」一文得知在給水排水工程中，氯氣是大、中型水廠給水的主要消毒手段。但氯又對人、畜、作物極毒，一旦發生洩氯事故就會造成極其嚴重的後果，所以氯又是給、排水廠、站的一大事故隱患。1987年，北京市市政設計院與河北省三河縣高樓給水排水設備廠合作研製了氯吸收裝置，先後在北京田村山水廠、北京市水源九廠、遼源市三水廠使用，並經有關單位對設備進行生產規模的驗收，各項指標均達到了國家標準。
氯吸收裝置的工作原理是用對氯吸收能力極強的鹼液，即氫氧化鈉溶液，在充滿填料的吸收塔內與氯相對流動進行接觸反應，生成較為穩定的次氯酸鈉、氯化鈉和水，使吸收塔的尾氣排放量低於國家《工業「三廢」排放試行標準》GBJ4-73中規定的有關數值，達到保護環境，保證人畜生命安全的目的。其化學反應式為
設備的吸收能力是進氣濃度、鹼液有效濃度和噴淋密度以及接觸時間長短的函數。
氯吸收裝置的優點為吸收效率高，尾氣排放量低於2公斤/小時，符合GBJ4-73《工業「三廢」排放試行標準》所推算出的10米高允許最大排放量的要求。但該氯吸收裝置存在如下缺點第一，還有未吸收完的含氯尾氣排出，仍然對大氣環境造成汙染;第二，鹼液對泵及管路腐蝕性強，設備每次運行後必須進行清洗維護;第三，要經常檢查鹼液的數量和濃度。鹼液初始濃度為20%(W/V)，吸收氯以後，鹼液濃度低於11.6%時應更換吸收溶液。因此，用氫氧化鈉做吸收劑，運行費用高，管理複雜。
經文獻檢索，專利號為SU-673-148，名稱為「氯氣的吸收-氯化亞鐵和銅離子的清洗液，通過電解池循環再生」的文獻中公開了一種技術對含有氯的氣體，用濃度為1～400克/升的二氯化鐵和一價(或二價)銅離子溶液，吸收其中的氯，使之生成三氯化鐵。該溶液再通過電解，生成氯氣，二氯化鐵得以再生。混合氣體含有1-50%，主要是10-20%(體積百分比)的氯，在清洗液中銅以氯化亞銅或氯化銅的形式存在，濃度為0.1-10克/升，吸收反應在20-80，(40-50)℃，和1-10，(1)巴的條件下進行，電解池用石墨做陰極，鈦做陽極，在25安培、7伏的條件下進行電解反應。例如，用在液態氯時，殘餘的氣體中含有氯、二氧化碳、氫、氧和氮，這個發明使殘餘氣體排入大氣以前，其中的氯被回收為純淨的氯。該技術的工作原理是二氯化鐵是一種強還原劑，氯氣是一種強氧化劑，當二氯化鐵與氯在吸收反應塔相遇時，反應非常迅速，氯氣立即被二氯化鐵溶液所吸收，生成三氯化鐵，即二氯化鐵溶液對氯的吸收率遠高於氫氧化鈉溶液對氯的吸收率。這是該技術的優點。其不足之處在於三氯化鐵溶液經電解槽反應，即在陽極析出，而在陰極附近，Fe+3+e→Fe+2，這樣就既除去了殘餘氣體中的氯，又使二氯化鐵得以再生，循環使用。但在一般水廠，沒有必要利用該技術製備回收氯，該方法需要設備較多，整套設備費用高，操作又繁雜;另外，該技術與前述的鹼液吸收氯的裝置一樣，採用尾氣排放的辦法，若尾氣中含有未吸收完的剩餘氯，則對大氣仍然造成不同程度的汙染。
本發明的目的在於克服上述技術中的不足之處，而提供一種用氯化亞鐵溶液做為吸收劑的洩氯吸收方法和裝置，該方法的尾氣不排放，是一個閉路循環系統;用二氯化鐵溶液代替了氫氧化鈉溶液做為吸收劑，腐蝕性小，設備不需要每次操作後清洗維護，隨時可以開機運行;整個洩氯吸收方法和裝置成本低，易於操作，特別適合大、中、小水廠使用。
本發明的目的可以通過以下措施達到本發明的工作原理首先將廢鐵屑與工業鹽酸起反應，生成二氯化鐵溶液做為吸收劑，即再用耐酸泵將二氯化鐵溶液抽至吸收塔，在塔內與氯氣接觸反應，生成三氯化鐵，即三氯化鐵溶液再流入吸收劑反應池中，又與廢鐵屑起反應，生成二氯化鐵，即由以上反應可知，吸收劑二氯化鐵溶液與氯氣反應，生成三氯化鐵，三氯化鐵又與鐵反應，生成二氯化鐵，不斷循環，達到吸收氯氣的目的。
本洩氯吸收裝置包括有鼓風機、輸氯管、兩個反應吸收塔、輸氯聯通管、尾氣回收管、吸收劑反應池、耐酸泵、二氯化鐵輸入管、輸二氯化鐵聯通管、三氯化鐵流出管。反應吸收塔裡面主要有填料和噴淋裝置。鼓風機的一端通過輸氯管與加氯間相連，另一端也通過輸氯管與一個反應吸收塔相連，兩個反應吸收塔之間由輸氯聯通管相連，尾氣回收管的一端與一個反應吸收塔相連，另一端與加氯間相連，整個氯氣的管路沒有向大氣排放的出口，而是流回到加氯間，這樣就形成了氯氣的閉路循環系統。另外，耐酸泵通過二氯化鐵輸入管與吸收劑反應池相連，又通過二氯化鐵輸入管、輸二氯化鐵聯通管及噴淋裝置與兩個反應吸收塔相連，反應後生成的三氯化鐵溶液由三氯化鐵流出管與吸收劑反應池相連。
輸二氯化鐵聯通管及噴淋裝置與兩個反應吸收塔相連，反應後生成的三氯化鐵溶液由流出管流入吸收劑反應池中。
吸收劑的配製將廢鐵屑與1∶1的工業鹽酸在吸收劑反應池中反應，生成二氯化鐵溶液，並調整成20%(W/V)的濃度。吸收劑反應池中，除二氯化鐵溶液外，還有多餘的鐵屑存在。
當有洩氯發生時，首先開動耐酸泵與鼓風機，洩氯經鼓風機抽出並送入兩個反應吸收塔，同時耐酸泵也將吸收劑反應池中的二氯化鐵抽出，分別送到兩個反應吸收塔內，此時氯氣由下向上流動，二氯化鐵從上向下噴淋，通過填料，相互異向流動，氯氣被二氯化鐵溶液吸收生成三氯化鐵溶液，流回吸收劑反應池中，與池中的鐵反應，生成二氯化鐵，使二氯化鐵得以再生，並增加了它的濃度，而未被吸收的氯氣從其中一個反應吸收塔的上端的尾氣回收管又流回加氯間，構成一個閉路循環系統。
本發明的優點如下1、本洩氯吸收方法和裝置的尾氣不向大氣中排放，而是通過尾氣回收管與加氯間相連，形成一個閉路循環系統，對大氣不會造成汙染。
2、吸收能力強，吸收容量大。
吸收能力的試驗採用上述洩氯吸收方法，其裝置如附圖
所示。吸收劑為20%(W/V)的二氯化鐵溶液，吸收劑反應池中有二氯化鐵溶液和鐵屑，反應池的容量為5立方米，耐酸泵流量為30立方米/小時，鼓風機風量為20立方米/分鐘;通氣方式為氯氣瓶上氣體與液氯同時放出。用靈敏度為0.5Kg的磅秤衡量，吸收氯的檢驗方法是用嗅覺，用肉眼觀察反應室內的氣體由黃綠色變成無色，或用氫氧化銨的棉籤看是否有白霧產生來鑑定。其吸氯能力為
該方法在吸收過程中，由於不斷地向吸收劑反應池中流入三氯化鐵溶液，三氯化鐵與池中的鐵反應生成二氯化鐵，所以使二氯化鐵溶液的濃度隨氯的吸收而不斷地得到增加，吸收劑的濃度越來越高，吸收容量也就越來越大。與現有技術相比，電解方法中的二氯化鐵的濃度不變，因而吸收容量不會擴大;而鹼液法中的氫氧化鈉的濃度越來越低，吸收容量越來越小，直到最後更換氫氧化鈉吸收劑。
3、與鹼液法相比，二氯化鐵吸收劑對管路、泵都無腐蝕，不必每次運行後都清洗維護;吸收劑無需更換，吸收劑成本低。
4、與電解法比較，本發明的方法簡單，設備裝置費用低，易於操作，易於推廣。
附圖為一種洩氯吸收的方法和裝置的流程示意圖。
結合附圖對本發明作進一步說明洩氯吸收裝置包括有鼓風機1，兩個反應吸收塔3、4，輸氯聯通管6，尾氣回收管5，吸收劑反應池7，耐酸泵8，二氯化鐵輸入管9，輸二氯化鐵聯通管10，三氯化鐵流出管11。反應吸收塔3、4裡面主要有填料和噴淋裝置，如φ2.5×2.5cm白瓷管或塑料管。鼓風機1的一端通過輸氯管2與加氯間13相連，鼓風機1的另一端也通過輸氯管2與反應吸收塔3相連，反應吸收塔3和4之間由輸氯聯通管6相連，尾氣回收管5的一端與反應吸收塔4相連，另一端與加氯間13相連，整個氯氣的管路沒有向大氣排放的出口，而是流回到加氯間13，這樣就形成了氯氣的閉路循環系統。耐酸泵8通過二氯化鐵輸入管9的一端與吸收劑反應池7相連，另一端與反應吸收塔4的噴淋裝置相連，塔4與塔3通過輸二氯化鐵聯通管10相連，反應吸收塔3和4的三氯化鐵溶液各有流出管，最後都通過三氯化鐵流出管11與吸收劑反應池7相連。圖中在管路附近標識的箭頭，分別表示氯氣、二氯化鐵及三氯化鐵溶液的流向。
吸收劑反應池中有20%(W/V)二氯化鐵溶液和鐵屑。
如附圖所示，從鋼瓶12中跑出的液氯或氯氣，流入加氯間13，迅速氣化，由鼓風機1將含有氯氣的空氣通過輸氯管2抽出，壓入反應吸收塔3，氣體從塔3的底部升流，與耐酸泵8通過二氯化鐵輸入管9及輸二氯化鐵聯通管10從吸收劑反應池9中抽出的二氯化鐵溶液，從塔3頂噴灑下與塔中的填料相互接觸。一部分氯氣被二氯化鐵吸收，生成三氯化鐵溶液，其餘的含氯氣體通過輸氯聯通管6進入反應吸收塔4的底部，再進行第二次吸收，反應生成的三氯化鐵溶液，由管11流出到吸收劑反應池7中。三氯化鐵與池中的鐵屑反應生成二氯化鐵，使二氯化鐵得以再生，並且還增加了吸收劑的濃度，使其吸收氯氣的能力也不斷增加;另外，剩餘的空氣和少量未被吸收的氯氣，從反應吸收塔4的上端通過尾氣回收管5流回到加氯間13，這樣就形成了氯氣的閉路循環系統。
權利要求
1.一種洩氯吸收的方法，由鼓風機將含有氯氣的空氣通過輸氯管抽出，壓入反應吸收塔，氣體從塔的底部升流，與耐酸泵通過二氯化鐵輸入管及輸二氯化鐵聯通管從吸收劑反應池中抽出的二氯化鐵溶液，從反應吸收塔頂噴灑下，在填料中相互接觸。一部分氯氣被二氯化鐵吸收，生成三氯化鐵溶液，其餘的含氯氣體通過輸氯連通管進入另一反應吸收塔的底部，再進行第二次吸收，反應生成的三氯化鐵溶液，其特徵在於A、反應生成的三氯化鐵溶液都通過三氯化鐵流出管流到吸收劑反應池中，與池中的鐵屑反應生成二氯化鐵；B、剩餘的氣體和少量未被吸收的氯氣，從一個反應吸收塔的上端通過尾氣回收管流回加氯間。
2.一種洩氯吸收裝置，包括鼓風機、輸氯管、反應吸收塔、輸氯聯通管、吸收劑反應池、耐酸泵、二氯化鐵輸入管、輸二氯化鐵聯通管、三氯化鐵流出管，反應吸收塔裡面主要有填料和噴淋裝置，鼓風機的一端通過輸氯管與加氯間相連，鼓風機另一端也通過輸氯管與反應吸收塔相連，兩個反應吸收塔之間由輸氯聯通管相連，另外，耐酸泵通過二氯化鐵輸入管與吸收劑反應池相連，又通過二氯化鐵輸入管、輸二氯化鐵聯通管與各反應吸收塔噴淋裝置相連，其特徵在於A、兩個反應吸收塔的三氯化鐵流出管與吸收劑反應池相連;B、尾氣回收管的一端與一個反應吸收塔相連，尾氣回收管的另一端與加氯間相連。
全文摘要
本發明是一種洩氯吸收的方法和裝置，通過二氯化鐵溶液吸收洩氯，屬於排氣的化學淨化領域。它有兩個特點一是二氯化鐵吸收氯氣生成三氯化鐵，與吸收劑反應池中的鐵屑反應生成二氯化鐵，使吸收劑得以再生。因此，隨著吸收劑的濃度不斷增加，吸收容量不斷擴大，且本發明用的吸收劑便宜，設備簡單；二是未吸收的氯從尾氣回收管流回加氯間，形成一個閉路循環，有利於環境保護。本發明是給、排水廠處理洩氯的最好方法之一。
文檔編號B01D53/18GK1096971SQ9311148
公開日1995年1月4日 申請日期1993年7月2日 優先權日1993年7月2日
發明者吳植卿, 王淑文, 鄧寶華, 馮兆敏, 裴琦, 劉道灼 申請人:珠海市供水總公司