噴淋環管曝氣式逆流廢氣吸收罐的製作方法
2023-05-09 03:10:51
專利名稱：噴淋環管曝氣式逆流廢氣吸收罐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用鹼液(廢)吸收含硫廢氣的裝置，可用於粘膠纖維行業利用 原液工序中的廢鹼液作為液體吸收劑吸收粘膠纖維生產過程中產生的二硫化碳和硫 化氫廢氣，對粘膠纖維生產中廢水廢氣進行治理。
背景技術：
在粘膠纖維生產中，使用了大量的化工原料燒鹼、二硫化碳和硫酸鋅，同時 產生大量廢鹼，大約有90%的二硫化碳轉化為硫化氫及二硫化碳廢氣進入主排氣罐，
其餘通過散排或進入水體排放；硫酸鋅和鹼液也有部分進入水體排放。廢水處理時 利用調節廢水的PH值使水中的鋅離子自然沉澱，處理效果不穩定。原液壓搾工序產 生的廢鹼液的處理， 一般採用外賣或直接用於汙水處理的PH值調節，效用不高。
粘膠纖維行業的工藝廢氣廢水一直是困擾粘纖行業發展的一個重要環境因素， 為此西方發達國家已停止該行業的部分產能。據了解，2007年一季度，我國一粘膠 纖維公司的工藝廢氣(主要是硫化氫和二硫化碳)的排汙費就達70多萬元，特別是 2007年國內眾多粘纖公司工藝廢氣的治理巳被納入環保限期治理項目，而排氣塔負 荷己隨著企業高速發展明顯不足，為保障工藝廢氣順利通過相關部門的驗收並降低 排氣塔的負荷，為企業進一步的發展留空間，工藝廢氣的治理已刻不容緩。
目前粘膠長絲行業的工藝廢氣的治理技術主要有吸收法、吸附法、氧化法、分 解法和生物法幾類，但大多數還處於試驗研究階段。投入運行的生物脫硫法處理工 藝廢氣，從其運行情況來看，主要存在以下幾方面的問題 一、 一次性投資大，據 了解投資整套裝置花費近億元；二、運行費用高，處理效果不明顯，系統易出故障， 一年運行費用高達2500萬元，由於系統原因，設備經常出故障，現整套系統因高昂 的運行費用和設備維護的原因幾乎完全癱瘓。絕大多數粘膠纖維生產企業在生產過 程中對工藝廢氣的處理主要採用高空稀釋排放的消極方式，對周邊環境造成很多的 影響和破壞。另一方面，現有粘膠纖維行業處理對象較為單一，無法一套系統同時 處理粘膠纖維生產中產生的廢氣和廢水。
實用新型內容
本實用新型旨在針對上述粘膠纖維生產中廢氣廢水的處理難題，提供一種噴淋 環管曝氣式逆流廢氣吸收罐。本實用新型綜合考慮廢鹼處理問題、廢氣治理問題及 含鋅廢水的治理問題，既達到資源的綜合利用，又降低廢物排放，解決了粘膠生產 過程中長期制約行業發展的環保問題。
為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下-
噴淋環管曝氣式逆流廢氣吸收罐，包括罐體、鹼液進口、液體出口、廢氣進口、 尾氣出口，鹼液進口位於罐體上部、液體出口位於罐體底部、廢氣進口位於罐體下 部、尾氣出口位於罐體頂部，其特徵在於罐體內安裝有多層盛裝鹼液的吸收反應 盤，各層吸收反應盤底部開設有曝氣孔。
所述吸收反應盤包括縱向交替布置的內盤和外盤。
所述吸收反應盤安裝在豎立的支撐杆上。
所述外盤呈環狀，其內環側壁的內徑與內盤側壁外徑相當，外盤內環側壁和內 盤側壁頂部設置有溢流堰口 。
所述鹼液進口至頂層吸收反應盤之間設有灌注管。
所述尾氣出口處設置有除沫器。
本實用新型的有益效果體現在-
本實用新型有效地結合了粘膠纖維生產中廢鹼處理問題、廢氣治理問題及含鋅 廢水的治理為一體，綜合考慮技術方案。以廢治廢，實現了工藝廢氣治理技術上的 重大突破。既達到了資源的綜合利用，又實現了良好的循環經濟鏈。可以有效地減 少硫化氫和二硫化碳的排放量，同時有效利用了企業生產過程中大量廢鹼，解決了 粘膠生產過程中長期制約行業發展的環保問題。
通過實施本實用新型，對高濃度工藝廢氣進行了有效的治理，極大地降低了工
藝廢氣中的硫化氫和二硫化碳排放，硫化氫去除率穩定高於99.5%， 二硫化碳去除 率高於98. 5%，廢水Zn"含量由50mg/l降到2mg/l;日平均處理硫化氫1.858 噸，處理二硫化碳0. 153噸。硫化氫月排放量由107245. 81公斤/月減少到44319. 26 公斤/月，廢氣減排率達到60%左右，有效的減輕了工藝廢氣對大氣和土壤的汙染。
採用本實用新型廢氣處理能力24000米7天(氣體濃度狀況為二硫化碳6
8g/ m:';硫化氫60 80g/m');含鋅離子廢水處理能力25000米7天。
圖1為本實用新型結構原理圖圖2為圖1吸收反應盤結構示意圖
圖3為本實用新型實施例3結構原理圖
圖中標記l廢氣進口， 2液體出口， 3尾氣出口， 4鹼液進口， 5除沫器，6吸收反 應盤之內盤，7吸收反應盤之外盤，8溢流堰口， 9曝氣孔，IO支撐杆
具體實施方式
實施例l:噴淋環管曝氣式逆流廢氣吸收罐
本實用新型利用粘膠生產過程原液工序產生的廢鹼液作為液體吸收劑，處理粘 膠生產過程產生的工藝廢氣(含硫化氫和二硫化碳)。 本實用新型結構原理及工作過程是
廢鹼液從吸收罐頂部的鹼液進口 4噴淋而下，裝滿內盤6後通過溢流堰口 8分 配到下層外盤7，如此盛滿各層內外盤。廢氣從吸收罐底廢氣進口 1處送入而上， 通過內外盤曝氣孔9，使氣體在內外環盤鼓泡，達到氣體與液體的接觸時間長和面 積大。氣液以逆流的形式達到氣液充分接觸反應。
罐內分由四組吸收反應盤組成，而每組反應盤由一個內盤6和外盤7組成，內 盤6和外盤7由交錯排列的底篩孔和側篩孔(曝氣孔9)組成氣體上升主通道，而 液體則主要由每組反應盤的溢流堰口漫流而下。在罐頂設計除沫器5，使尾氣罐頂 排除，防止液沫夾帶。
為便於廢鹼液裝滿各吸收反應盤，而又不直接落入罐底，內外盤的具體設置是 外盤7呈環狀，其內環側壁的內徑與內盤6側壁外徑相當，溢流堰口8設置在外盤 7內環側壁和內盤6側壁頂部。
通過四組吸收反應盤內廢氣在廢鹼吸收罐內得到充分混合吸收，其中的硫化氫 與廢鹼生成硫化鈉或硫氫化鈉及硫代硫酸鈉和碳酸鈉，剩餘的工藝尾氣通過罐頂接 排風管道進入酸站排風體系進行排放。
吸收罐廢鹼流量1.67m"min，氣液比100 : 1，裝置全容積為3.2 m3。
為保障在吸收過程中的氣液比，吸收罐內的吸收液(廢鹼液)採用循環的形式 且同補加的廢鹼一起從頂端噴入。待吸收液中的硫離子濃度達到飽和時進入硫化鈉 收集槽，作為除鋅備用。
實施例2:綜合治理粘膠纖維生產中廢水廢氣的工藝原理
1、工藝廢氣硫化氫和二硫化碳的來源
在粘膠纖維生產過程中，二硫化碳與鹼纖維素經過黃化後生成纖維素磺酸脂和部分硫代碳酸鈉等產物，然後纖維素磺酸脂經過硫酸、硫酸鋅、硫酸鈉溶液再生為 纖維素(粘膠人絲)，同時分解出副產物二硫化碳和硫化氫廢氣，其中大約90%的 二硫化碳經過生產流程後轉變為硫化氫和二硫化碳廢氣。其基本原理如下 (C6H1005) S03Na + H2S04 — (C6H1206) + Na2S04 + CS2 f Na2CS:i + H2S04 —化孤+ CS2 t + H2S t 從生產產物硫化氫的性質來看，其水溶液電離常數為K1=9. 1X10—8,K2=1X10—15， 說明硫化氫具有一定的弱酸性。
2、 利用廢鹼吸收工藝廢氣中硫化氫的原理
從工藝廢氣中硫化氫的性質來看，硫化氫由於是一種弱酸，因此考慮用鹼性物 質吸收處理，原液工序產生大量的壓搾廢鹼，且鹼濃高達200g/1以上，可充分利用 此部分廢鹼吸收硫化氫廢氣，其原理如下
在PH>13時，H2S個+2NaOH=Na2S+2H20 在PH<13時，H2S t + Na2S = 2NaHS
3、 利用廢鹼吸收工藝廢氣中二硫化碳的原理
工藝廢氣中CSj農度平均6. 4g/m3，廢鹼與廢氣在吸收罐內充分混合，其中的CS2 與廢鹼中的氫氧化鈉反應生成N&CS3和Na2C0:,溶解於廢鹼中，反應原理為 6 NaOH +3CS2 t =2Na2CS3+Na2C03+3H20
4、 剩餘的含有殘餘二硫化碳和硫化氫尾氣通過罐頂接排風管道進入酸站排風體 系，進入排氣罐進行排放。為保障在吸收過程中廢氣與廢鹼液的氣液比，吸收罐內 的吸收液一部分採用回流的形式與補加的廢鹼一起從頂端噴入。待吸收液中的硫離 子濃度達到飽和時進入收集槽備用，吸收後飽和濃度為40g/l。
5、 利用硫化鈉和硫代碳酸鈉、碳酸鈉吸收廢水中的鋅離子原理 利用Na2S中的硫離子與鋅離子反應，容易生成溶度極小的硫化鋅，進入汙泥去除。
其原理如下
S2—+Zn2+ = ZnS I
利用Na2CS:;和Na2C03中的硫代碳酸根離子和碳酸根離子與鋅離子反應，容易 生成溶度極小的硫代碳酸鋅和碳酸鋅，進入汙泥去除。 其原理如下
CS32—+Zn2+ = Zr1CS3 I C032_+Zn2+ = ZnCO:! I 從數據分析，進一步論證了本實用新型實施的可行性，硫化氫的去除率都在99%以上，二硫化碳的去除率也高達98%以上，其出口尾氣排放質量指 標完全達到國家衛生排放標準，取得良好的治理效果。
實施例3:綜合治理廢水廢氣的設備
如圖3所示，吸收罐用於吸收廢氣，含有硫化氫和二硫化碳的工藝廢氣從風道 通過風機從吸收罐的下端廢氣進口送入吸收罐以環管曝氣形式進入。廢鹼液從吸收 罐上端的鹼液進口噴入吸收罐。廢鹼與廢氣在吸收罐內充分混合製成中和液，其中 的硫化氫與廢鹼中的氫氧化鈉反應生成硫化鈉或硫氫化鈉溶解於廢鹼中，二硫化碳 與鹼液反應生成硫代碳酸鈉、碳酸鈉。吸收罐頂部設置尾氣出口，吸收後剩餘的 含有殘餘二硫化碳和硫化氫尾氣通過罐頂尾氣出口接排風管道進入酸站排風體系， 進入排氣罐進行排放。
收集槽用於收集吸收罐內吸收飽和後的中和液， 一端與吸收罐底部連接，另一 端與中和池連接。為保障在吸收過程中廢氣與廢鹼液的氣液比，所述收集槽與吸收 罐之間設置有鹼液循環罐，並經鹼液循環泵連接至鹼液進口，吸收罐內的吸收液一 部分採用回流的形式與補加的廢鹼一起從頂端噴入。待吸收液中的硫離子濃度達到 飽和時成為中和液進入收集槽備用。
中和池用於吸收廢水中的鋅離子，設有含鋅廢水進口和收集槽的中和液進口， 並與沉澱池連接。在中和池中，硫化鈉中的硫離子與鋅離子反應，生成溶度極小的 硫化鋅，硫代碳酸鈉、碳酸鈉中的硫代碳酸根離子和碳酸根離子與鋅離子反應，生 成溶度極小的硫代碳酸鋅和碳酸鋅。
中和液與含鋅廢水中和後排入沉澱池，上端設置達標廢水排放口，底部與帶式 壓濾機連接，汙泥經壓濾機濃縮幹化處理。
粘膠長絲的生產過程中，大量使用燒鹼、CS2、硫酸鋅等化工原料。同時產生大 量的廢鹼、H2S和CS2氣體及含鋅汙水，既汙染空氣又汙染水體。本實用新型本著"循 環利用，以廢治廢，鏈環治理"的原則，首先用原液壓搾鹼液吸收酸站的ftS氣體 生成Na2S，再利用Na2S中的S"與汙水中的Zn"作用生成ZnS沉澱達到去除Zn"的目 的，使廢水排放符合國家標準。
實施例4:綜合治理廢水廢氣的方法
A、 收集粘膠纖維生產中原液壓搾工序的廢鹼液，濾出纖維素和半纖維素，採取 噴流的形式從頂部進入吸收罐。
B、 將含有硫化氫和二硫化碳的工藝廢氣從風道通過風機送入吸收罐以環管曝氣形式進入，鹼液吸收液的含鹼濃度為150克/升，氣液比為100 : 1/分鐘(即鹼液噴 淋速度為1.67m3/min，不足部分由回流鹼液補充)。C、工藝廢氣中硫化氫濃度70g/m3， 二硫化碳濃度6. 4 g/m3，廢鹼與廢氣在吸收 罐內充分混合製成中和液，其中的硫化氫與廢鹼中的氫氧化鈉反應生成硫化鈉或硫 氫化鈉溶解於廢鹼中，二硫化碳與鹼液反應生成硫代碳酸鈉、碳酸鈉，剩餘的含 有殘餘二硫化碳和硫化氫尾氣通過罐頂接排風管道進入酸站排風體系，進入排氣罐
進行排放。為保障在吸收過程中廢氣與廢鹼液的氣液比，吸收罐內的吸收液一部分 採用回流的形式與補加的廢鹼一起從頂端噴入。待吸收液中的硫離子濃度達到飽和 時成為中和液進入收集槽備用，吸收後飽和濃度為40g/l。
d、調整中和液ra值至微鹼性。可同時加入一定比例(2%質量)的聚丙烯醯胺 PAM，投加濃度為1 ppm。調配液濃度為3% (質量)，硫離子的摩爾量約為鋅離子 含量的1.2倍。
E、將中和液投入含鋅離子的廢水中和池中，並在沉澱池中沉澱時間4小時。硫 化鈉中的硫離子與鋅離子反應，生成溶度極小的硫化鋅，硫代碳酸鈉、碳酸鈉中 的硫代碳酸根離子和碳酸根離子與鋅離子反應，生成溶度極小的硫代碳酸鋅和碳酸 鋅，沉澱後上層清液排放，沉澱後的汙泥經濃縮幹化處理。
本實施例廢氣中硫化氫去除率穩定運行為97。/。， 二硫化碳去除率均高於 95. 5%，廢水Zn"含量由50mg/l降到7mg/1。
8
權利要求1、噴淋環管曝氣式逆流廢氣吸收罐，包括罐體、鹼液進口、液體出口、廢氣進口、尾氣出口，鹼液進口位於罐體上部、液體出口位於罐體底部、廢氣進口位於罐體下部、尾氣出口位於罐體頂部，其特徵在於罐體內安裝有多層盛裝鹼液的吸收反應盤，各層吸收反應盤底部開設有曝氣孔。
2、 根據權利要求1所述的噴淋環管曝氣式逆流廢氣吸收罐，其特徵在於所述吸收反應盤包括縱向交替布置的內盤和外盤。
3、 根據權利要求1或2所述的噴淋環管曝氣式逆流廢氣吸收罐，其特徵在於所述吸收反應盤安裝在豎立的支撐杆上。
4、 根據權利要求2所述的噴淋環管曝氣式逆流廢氣吸收罐，其特徵在於所述外盤呈環狀，其內環側壁的內徑與內盤側壁外徑相當，外盤內環側壁和內盤側壁頂部設置有溢流堰口。
5、 根據權利要求4所述的噴淋環管曝氣式逆流廢氣吸收罐，其特徵在於所述鹼液進口至頂層吸收反應盤之間設有灌注管。
6、 根據權利要求5所述的噴淋環管曝氣式逆流廢氣吸收罐，其特徵在於:所述尾氣出口處設置有除沫器。
專利摘要本實用新型公開了一種噴淋環管曝氣式逆流廢氣吸收罐，旨在解決粘膠纖維生產中廢氣廢水的處理難題。本實用新型包括罐體、鹼液進口、液體出口、廢氣進口、尾氣出口，罐體內安裝有多層盛裝鹼液的吸收反應盤，吸收反應盤包括縱向交替布置的內盤和外盤，各層吸收反應盤底部開設有曝氣孔。本實用新型綜合考慮廢鹼、廢氣及含鋅廢水的治理問題，既達到資源的綜合利用，又降低廢物排放，解決了粘膠生產過程中長期制約行業發展的環保問題。
文檔編號B01D53/78GK201291115SQ20082006490
公開日2009年8月19日 申請日期2008年8月28日 優先權日2008年8月28日
發明者揚 張, 張麗娟, 張岷青, 徐紹賢, 堂 梁, 溫樹朝, 瞿繼丹, 湘 雷 申請人:宜賓海絲特纖維有限責任公司