一種製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑工藝裝置的製作方法

2023-09-20 13:33:25

本發明涉及揮發性有機化合物廢氣治理技術領域，具體涉及一種製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑工藝裝置。

背景技術：

工業排放的氣態汙染物是大氣環境汙染物的主要來源，其中揮發性有機化合物廢氣(VOCs)是對環境都具有嚴重危害作用的氣態汙染物，同時也是影響工作場所中操作人員的健康的職業病危害因素的來源，它廣泛來源於油漆、塗料、塗裝、潤滑油、橡膠等化學工業。由於其對人體和自然環境的巨大破壞作用，國家出臺了相關法律法規對其治理和排放進行嚴格控制。有機廢氣治理技術目前常用的處理方法有燃燒法、化學氧化法、化學吸收法、吸附法、生物法等。其中吸附法是一種常用的有機廢氣淨化有效方法，是利用各種固體吸附劑（如活性炭、活性炭纖維、分子篩等）對排放廢氣中的汙染物進行吸附淨化的方法。吸附法設備簡單、適用範圍廣、淨化效率高，是一種傳統的廢氣治理技術，也是目前應用最廣的治理技術。吸附淨化性能的優劣主要決定於吸附劑的性能，國內目前吸附劑通常為顆粒活性炭和活性炭纖維,由於吸附劑吸附有機廢氣後成為固體廢棄物，如採用洗脫法或加熱法再行活化會產生新的汙染物，通常處置的方法按照固體廢棄物的相關國家規範進行處置，因此吸附劑的使用成本較高。而循環流化床鍋爐飛灰是鍋爐生產過程中最常見的廢棄物，逸散在空氣中的粉塵對環境造成汙染，如何變廢為寶並高值利用比如製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑一直是本技術領域工程技術人員想予以解決的問題，因此循環流化床鍋爐飛灰活化造粒就是其關鍵技術。中國發明專利（專利號為201410075863.5，專利名稱為一種有機廢氣吸附淨化劑及其製備方法）公開了一種有機廢氣吸附淨化劑及其製備方法，特徵是：包括按照質量份數計的如下原料：沸石85-95份，氧化銅5-10份，氧基氯化鐵5-10份。本發明還提供了一種有機廢氣吸附淨化劑的製備方法。本發明提供的有機廢氣吸附淨化劑，載體沸石熱穩定性好、吸附能力強，氧化銅和氧基氯化鐵分解催化活性高、壽命長，本發明提供的有機廢氣吸附淨化劑的製備方法，工藝簡單、成本低。中國發明專利（專利號為201310387366.4，專利名稱為一種低濃度有機廢氣的改性活性炭吸附劑及其製備方法）公開了一種低濃度有機廢氣的改性活性炭吸附劑及其製備方法，其特徵是：由下列重量份的原料製成：活性炭100-120、氧化鈰2-3、過硫酸銨1-2、硅藻土70-80、木質素3-4、改性凹凸棒土8-10、水適量。本發明使用了氧化鈰、過硫酸銨等氧化劑，能快速氧化分解有機物；還使用了硅藻土，能有效吸附粉塵顆粒；本發明通過噴霧乾燥，得到的顆粒細小，蓬鬆，空隙大，吸附效果好，適合低濃度有機廢氣的淨化，且工藝簡單，適合工業化生產。中國發明專利（專利號為200810150162.8，專利名稱為胺基酸鈣複合肥及其製備方法）公開了胺基酸鈣複合肥及其製備方法，其特徵是：將原料沸石粉碎後與尿素、磷酸一銨和農用硫酸鉀混合，然後送入熔融物貯槽中，熔融後加入自製的複合胺基酸絡合物混合物，充分攪拌均勻，用旋轉式噴頭造粒機造粒，造粒後的球形物料在造粒塔內落下，被塔內空氣乾燥冷卻，經篩分、計量和包裝即成成品。

現有技術例一採用沸石與活化劑（催化劑）氧化銅、氧基氯化鐵送入馬弗爐中煅燒的工藝方法製備有機廢氣吸附劑，通常馬弗爐用於實驗分析，方法描述也為實驗過程，也就是說該技術離產業化還有一段距離；現有技術例二以活性炭為原料，對其進行改性活化處理，最後步驟為送入煅燒爐中煅燒和研磨，主要活化工藝設備為煅燒爐，工藝步驟較多，無法連續生產，操作人員勞動強度較高，而且工藝生產過程中易產生環境汙染物和職業病危害因素；現有技術例三應該是與本發明較為接近的技術方案，工作原理也比較相似，因為所屬的技術領域不同，應用的技術方案不同，其製備的工藝裝置也不相同。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑工藝裝置，其特徵是：包括活化造粒塔、支撐架、循環流化床燃煤鍋爐飛灰螺旋進料器、二氯化二硫儲罐組件、硫磺蒸發器。

所述活化造粒塔、循環流化床燃煤鍋爐飛灰螺旋進料器、二氯化二硫儲罐組件、硫磺蒸發器均定位安裝在支撐架上。

所述活化造粒塔包括落料管、布風板、風帽、循環流化床餘熱鍋爐排放尾氣進口、進料組件、活化造粒塔體、返料器。所述進料組件出口端設計逐漸收縮的止口。圍繞落料管的3-4排風帽中的通風孔向同一個方向的開孔，導向尾氣螺旋上升，為防止配方組分流體進料時直接落入落料管，配方組分流體經進料組件拋射在布風板的落點為1/3直徑處。

所述硫磺蒸發器包括飽和蒸汽加熱釜組件、熱風加熱爐組件、過熱硫磺蒸汽緩衝罐、硫磺粉儲罐、蒸騰管、循環管、過熱硫磺蒸汽管、氣平衡管、三通調節閥。

發明人發現，循環流化床餘熱鍋爐排放尾氣是循環流化床燃煤鍋爐爐膛中的高溫煙氣經換熱系統熱交換後、乾式除塵器處理完畢進入餘熱鍋爐吸收餘熱後的排放尾氣，氧量一般為5%-9%，溫度為30-35℃，是製備硫磺膠理想的工藝過程介質，因為硫磺易燃易爆，在低氧的環境下發生燃爆的概率極低。循環流化床餘熱鍋爐排放尾氣作為一種工藝過程介質完成製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑所需的冷卻、混合、分離、活化、造粒、保存的工藝操作過程，減少汙染物排放的同時也高值利用排放尾氣。

發明人發現，為使循環流化床燃煤鍋爐飛灰、硫磺、二氯化二硫配方組分按設計的配比進入活化造粒塔，需要上述配方組分計量各自流量後分別輸送入進料組件，然後在進料組件出口端完成混合，由於硫磺是以過熱硫磺蒸汽形態進入，因此為保證其流量計量準確和吹掃攜帶循環流化床燃煤鍋爐飛灰並與二氯化二硫強烈混合，而且配方組分流體噴射入活化造粒塔內不能強烈擾動布風的均勻和方向,設計過熱硫磺蒸汽壓力為0.1MPa，過熱硫磺蒸汽流速為2-3m/s 。

發明人發現，循環流化床餘熱鍋爐排放尾氣從活化造粒塔底部布風板吹掃上來，會形成沿活化造粒塔壁螺旋上升的氣流，從氣流橫截斷面來觀察，氣流有圓周外圍流速快、中心流速慢，外圍較中心壓力大的特徵，能夠驅使不斷長大的吸附劑顆粒拋向塔壁摩擦碰撞失去動能下落，並向中心聚集，吸附劑顆粒直徑長大到一定直徑後在重力的作用下與循環流化床餘熱鍋爐排放尾氣分離，經落料管進入包裝工序。

發明人發現，設計循環流化床餘熱鍋爐排放尾氣能夠在活化造粒塔內螺旋上升，需要圍繞落料管的3-4排風帽中的通風孔向同一個方向的開孔，所述同一方向為繞落料管軸心順時針或逆時針方向，導向尾氣螺旋上升。為防止配方組分流體進料時直接落入落料管，配方組分流體經進料組件拋射在布風板的落點為1/3布風板直徑處。

發明人發現，兩段加熱方式較直接加熱方式（閃蒸）製取過熱硫磺蒸汽更為節能、生產效率更高，兩段加熱方式分為低溫段和高溫段，低溫段的加熱介質選用飽和蒸汽，加熱溫度為180-190℃，高溫段加熱介質選用高溫煙氣，加熱溫度為460-480℃。利用蒸騰原理設計了蒸騰管和循環管來完成物料輸送、傳質、傳熱工藝操作過程。兩段加熱方式使硫磺以氣液混合物流體形態完成傳質傳熱工藝過程，與加熱裝置之間的換熱方式為對流、傳導，而直接加熱方式（閃蒸）製取過熱硫磺蒸汽的換熱方式僅為傳導方式，即加熱裝置對硫磺固體的傳導加熱，眾所周知，流體對流換熱方式較固體傳導換熱方式換熱面積大、換熱係數高、換熱速率高，因此其生產方式更為節能、生產效率更高。

相對於現有技術，本發明至少含有以下優點：第一，循環流化床餘熱鍋爐排放尾氣作為一種工藝過程介質完成製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑所需的混合、冷卻、活化、造粒、分離的工藝操作過程，是最理想的工藝過程介質，製備吸附劑所需的主要材料為循環流化床燃煤鍋爐飛灰、硫磺膠、二氯化二硫，需要設計適合的專用工藝生產裝置；第二，兩段加熱方式較直接加熱方式（閃蒸）製取過熱硫磺蒸汽更為節能、生產效率更高，兩段加熱方式分為低溫段和高溫段，低溫段的加熱介質選用飽和蒸汽，加熱溫度為180-190℃，高溫段加熱介質選用高溫煙氣，加熱溫度為460-480℃。利用蒸騰原理設計了蒸騰管和循環管來完成物料輸送、傳質、傳熱工藝操作過程。兩段加熱方式使硫磺以氣液混合物流體形態完成傳質傳熱工藝過程，與加熱裝置之間的換熱方式為對流、傳導，而直接加熱方式（閃蒸）製取過熱硫磺蒸汽的換熱方式僅為傳導方式，即加熱裝置對硫磺固體的傳導加熱，眾所周知，流體對流換熱方式較固體傳導換熱方式換熱面積大、換熱係數高、換熱速率高，因此其生產方式更為節能、生產效率更高；第三，循環流化床餘熱鍋爐排放尾氣氧量極低，在低氧的環境下發生硫磺燃爆的概率極低，利於安全生產，同時作為硫磺膠的工藝冷卻介質是極為理想的，發揮了硫磺膠作為粘接劑和吸附劑的功能，而循環流化床餘熱鍋爐排放尾氣在活化造粒塔中螺旋上升，與過熱硫磺蒸汽、循環流化床燃煤鍋爐飛灰、二氯化二硫霧滴充分傳質傳熱，從而在塔內完成吸附劑活化造粒整個工藝過程，使產業化生產成為可能；第四，批量連續生產生產裝置為密閉裝置，工藝操作過程均在密閉的生產裝置內進行，使汙染環境的概率變得極低。

附圖說明

圖1為本發明一種製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑工藝裝置的主視結構示意圖。

圖2為本發明一種製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑工藝裝置的俯視結構示意圖。

圖3為本發明一種製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑工藝裝置的A局部放大結構示意圖。

圖4為本發明一種製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑工藝裝置的B向結構示意圖。

圖5為本發明一種製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑工藝裝置的C-C剖面結構示意圖。

圖6為本發明一種製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑工藝裝置的D-D剖面結構示意圖。

圖7為本發明一種製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑工藝裝置的E大樣結構示意圖。

圖8為本發明一種製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑工藝裝置的F向結構示意圖。

1－活化造粒塔 2－支撐架 3－循環流化床燃煤鍋爐飛灰螺旋進料器

4－二氯化二硫儲罐組件 5－硫磺蒸發器

6－活化造粒塔體 7－返料器 8－進料組件 9－布風板

10－落料管 11－循環流化床餘熱鍋爐排放尾氣進口

12－過熱硫磺蒸汽緩衝罐 13－氣平衡管 14－三通調節閥

15－硫磺粉儲罐 16－過熱硫磺蒸汽管 17－熱風加熱爐組件

18－蒸騰管 19－飽和蒸汽加熱釜組件 20－循環管 21－風帽

22－止口。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施例對本裝置做進一步的說明。

本發明如附圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8所示，一種製備揮發性有機化合物廢氣活性吸附劑工藝裝置，其特徵是：包括活化造粒塔1、支撐架2、循環流化床燃煤鍋爐飛灰螺旋進料器3、二氯化二硫儲罐組件4、硫磺蒸發器5。

所述活化造粒塔1、循環流化床燃煤鍋爐飛灰螺旋進料器3、二氯化二硫儲罐組件4、硫磺蒸發器5均定位安裝在支撐架2上。

所述活化造粒塔1包括落料管10、布風板9、風帽21、循環流化床餘熱鍋爐排放尾氣進口11、進料組件8、活化造粒塔體6、返料器7。所述進料組件8出口端設計逐漸收縮的止口22。圍繞落料管10的3-4排風帽21中的通風孔向同一個方向的開孔，導向尾氣螺旋上升，為防止配方組分流體進料時直接落入落料管10，配方組分流體經進料組件8拋射在布風板9的落點為1/3布風板9直徑處。

所述硫磺蒸發器5包括飽和蒸汽加熱釜組件19、熱風加熱爐組件17、過熱硫磺蒸汽緩衝罐16、硫磺粉儲罐15、蒸騰管18、循環管20、過熱硫磺蒸汽管16、氣平衡管13、三通調節閥14。

根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發明並不局限於上面揭示和描述的具體實施方式，對本發明的一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本發明構成任何限制。