一种用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置及其方法
【专利摘要】本发明提供一种用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置及其方法，该装置包括自前向后顺序连通的至少2个高速气流旋转装置和至少1个洗气装置；其中，尾气自前向后依次经过各级的高速气流旋转装置和洗气装置，同时，液体吸附剂自后向前依次经过各级的洗气装置后，与固体吸附剂混合，混合后的吸附剂再自后向前依次经过各级的高速气流旋转装置，从而实现解决单独固体吸附剂存在的吸附磷酸不彻底问题和单独液体吸附剂产生的回收液量大、难以利用的问题，从而，使得尾气中的磷酸得以充分回收利用，同时，也实现了固体吸附剂和液体吸附剂的重复利用。
【专利说明】一种用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明属于活性炭尾气回收领域，尤其是一种用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的工艺。
【背景技术】
[0002]在磷酸法活性炭生产领域，磷酸法活性炭炭化、活化过程产生的尾气的温度为80~300°C，其中，炭化过程产生的尾气的温度为80~180°C，活化过程产生的尾气的温度为200~300°C，两个过程所产生的尾气均主要含木焦油、高浓度磷酸炭粉、气态磷酸及烟气，并且，每吨尾气带走的磷酸在150~250kg。因此，磷酸法活性炭的尾气处理技术具有很好的环境和经济效益。
[0003]目前，磷酸法活性炭炭化、活化尾气的处理方式有以下几种:
(1)采用喷淋方式回收尾气中的磷酸，由于此种液相喷淋方式只有在尾气中酸浓度较低时，才能回收干净，造成回收液体积大，使得回收液掺入生产系统进行回收使用变得困难；部分企业采用对体积较大的低浓度回收液进行蒸发浓缩的方式来解决其回收利用难的问题，但由于回收液中含有焦油，炭粉等物质，浓缩过程容易堵塞蒸发器；
(2)也有人采用固体吸附材料对尾气中的磷酸进行回收利用，虽然，此种回收方式不产生多余的水，且还可对尾气中的高温烟气进行余热利用，但是，由于尾气中的磷酸在高温的炭、活化过程中脱水大部分以含磷物质的气溶胶形式存在，无法直接被固体吸附材料所完全吸附，因此，吸附效率低，并且，未考虑吸附过程的吸附面积及吸附强度，在固体吸附材料处理后，高温烟气将携带部分细小吸附材料排出，形成二次污染；
(3)目前较为先进方式为尾气进行液相调质后采用电除雾方式回收尾气磷酸，虽然减少了回收液体积，但是，电能消耗大，且，装备技术要求高，使其在磷酸法活性炭尾气处理推广受到一定的限制。
【发明内容】
[0004]本发明旨在提供一种固液混合处理方式结合多级循环路径的用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置和方法，在实现尾气净化的同时，实现回收磷酸和余热利用，具有显著的经济效益，且，适用面广。
[0005]本发明采用如下技术方案:
一种用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置，包括自前向后顺序连通的至少2个高速气流旋转装置和至少I个洗气装置；最前端高速气流旋转装置与尾气进入通道连通；每个高速气流旋转装置的正下方均设有与其底部连通的混合拌料机；每个洗气装置内均设有喷淋装置，洗气装置的底部开设开口，洗气装置的正下方设有回收槽；每个回收槽上均连通有泵；除最前端泵外的其余泵的出口均与其前方相邻的泵连通；最前端泵的出口与其前方相邻的混合搅拌机连通；且每个泵的出口同时也与相应的洗气装置内的喷淋装置连通；每个混合拌料机上均连通有第一输送装置，除最前端的第一输送装置外的其余第一输送装置的出口均再与其前方相邻的混合搅拌机连通；且每个第一输送装置的出口同时也与相应的高速气流旋转装置的进气口连通；最后端洗气装置上设有与其内的喷淋装置连通的液体吸附剂补入通道；最后端高速气流旋转装置下方的混合拌料机上设有与其内部连通的固体吸附剂补入通道。
[0006]一种根据上述用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置进行的磷酸回收方法，包括以下步骤:
(O由尾气进入通道向最前端高速气流旋转装置内通入尾气，尾气依次经过各个高速气流旋转装置和洗气装置进行净化脱磷，净化后的尾气由最后端洗气装置的出气口排出；
(2)向每个回收槽内加入一定量的液体吸附剂，启动泵，同时，通过液体吸附剂补入通道向最后端洗气装置的喷淋装置内补入液体吸附剂；
(3)每个洗气装置内的喷淋装置喷洒液体吸附剂，对进入该洗气装置内的尾气进行冲刷，经过冲刷的尾气继续进入后方相邻的洗气装置内，同时，冲刷尾气后的液体吸附剂落入回收槽内，回收槽内的液体吸附剂经过泵后，除最前端泵外的其余泵，其内的液体吸附剂一部分被泵入前方相邻的泵内，剩余部分被泵入该洗气装置的喷淋装置内进行重复利用；最前端泵内的液体吸附剂一部分被泵入前方相邻的混合搅拌机内，剩余部分被泵入该洗气装置的喷淋装置内进行重复利用；
(4)向每个混合搅拌机内加入一定量的固体吸附剂，启动第一输送装置，同时，通过固体吸附剂补入通道向最后端高速气流旋转装置内补入固体吸附剂；
(5)每个高速气流旋转装置内的固体吸附剂与其内的尾气进行高速旋转混合，除最后端高速气流旋转装置外的其余高速气流旋转装置中经过冲刷的尾气继续进入后方相邻的高速气流旋转装置内；最后端高速气流旋转装置中经过冲刷的尾气继续进入后方相邻的洗气装置内；同时，每个高速气流旋转装置中冲刷尾气后的吸附剂落入相应的混合搅拌机内，每个混合搅拌机内的吸附剂经过第一输送装置后一部分进入前方相邻的混合搅拌机内，剩余部分再次进入该高速气流旋转装置内进行重复利用；
(6)最前端混合搅拌机内的固体吸附剂一部分再次进入该高速气流旋转装置内进行重复利用，剩余部分收集备用。
[0007]本发明的有益技术效果在于:
(1)本发明通过将至少2个高速气流旋转装置和至少I个洗气装置组合使用，再结合尾气自前向后、吸附剂自后向前的循环模式，来解决单独固体吸附剂存在的吸附磷酸不彻底问题和单独液体吸附剂产生的回收液量大、难以利用的问题，从而，使得尾气中的磷酸得以充分回收利用，同时，也实现了固体吸附剂和液体吸附剂的重复利用；
(2)最前端的回收槽内的部分液体吸附剂进入前方相邻的混合搅拌机(即最后端的混合搅拌机)内，与最后端的混合搅拌机内的固体吸附剂混合后，最后端的混合搅拌机内的部分固体吸附剂再进入前方相邻的混合搅拌机，依次类推；这样，对于混合搅拌机来说，自后向前的混合搅拌机内的吸附剂的固体吸附剂的湿度呈梯度降低趋势，同时，每个高速气流旋转装置中的尾气也会对进入其内的吸附剂进行干燥，既可实现吸附剂的干燥，又实现了对尾气余热的回收利用；
(3)尾气自前向后，依次经过各个高速气流旋转装置，其温度逐渐降低，当尾气温度接近其饱和露点时，尾气中的含磷气凝胶与水反应不断生成磷酸，并以液滴形式析出，然后又被固体吸附充分吸附，大大提高尾气中磷酸的吸附效率；
(4)本发明的结构简单，操作简单，易于工业化推广；
(5)本发明中的所有吸附剂和尾气均处于流动状态，不易堵塞尾气处理所用到的管道和设备。
[0008]本发明的用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置可做如下改进:
(I)本发明的第一输送装置优选采用进料关风器，可避免尾气带动吸附剂回流。当然，第一输送装置也可选择螺旋输送装置、输送带等常见的输送装置。
[0009](2)与混合搅拌器连通的高速气流旋转装置的底部位置设有出料关风器，这样，可根据需要控制冲刷尾气后的吸附剂的下料时机，同时，也可避免尾气向卸料口方向流动。
[0010](3)最后端的洗气装置的出气口与一风机连通。风机的设置，可加快洗气装置内尾气的排出，并且，也避免尾气的回流。
[0011]本发明的用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的方法可做如下改进:
(I)所述的固体吸附剂优选采用木肩、果壳粉碎物，含水率为30%~70%。木肩和果壳粉碎物均为常见的磷酸法活性炭制备工艺的原材料，这样，最前端混合搅拌机中的部分吸附剂收集备用，该部分收集备用的吸附剂可进一步作为磷酸法活性炭制备工艺的原材料进行利用，可实现尾气中磷酸的回收利用；并且，材料易于取得，生产成本低；当然，固体吸附剂也可采用其他的活性炭等具有吸附能力的材料。
[0012](2)所述的液体吸附剂优选采用浓度为15%以下的磷酸溶液，有利于尾气中的磷酸物质溶于液体吸附剂内。当然，本发明的液体吸附剂也可采用清水。
[0013](3)所述的混合搅拌机内的吸附剂，进入高速气流旋转装置内的吸附剂与进入前方相邻混合搅拌机内的吸附剂的比例优选为1~4:1。从吸附效果来说，上述比例越大，尾气与吸附剂的接触面积大，吸附效果越好；但是，若上述比例过大，尾气气流阻力增大，相关收集设备型号也要相应增大，成本较高；若上述比例过低，则吸附效果较差。
[0014](4)所述高速气流旋转装置的进气口的尾气流速为ll~30m/s，此流速既可使吸附剂保持较佳的流态化，也可实现破环含磷气溶胶的效果。
[0015](5 )最后端洗气装置出气口排出的尾气的温度为40~70 0C，既可将实现将尾气温度降低至饱和露点以下，利于尾气中磷酸的回收，又可避免尾气温度过低，采用的洗气装置数量多，增加成本。
[0016](6)从最前端混合搅拌机排出的用于收集备用的吸附剂中磷酸含量为1%~10%，适合用作磷酸法活性炭制备工艺的原材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为实施例1~3的结构不意图，箭头表不相应管道内吸附剂的流动方向；
图2为实施例4的结构示意图，箭头表示相应管道内吸附剂的流动方向。
【具体实施方式】
[0018]现结合附图具体说明本发明的较佳实施方式:
实施例1
如图1所示，用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置，包括自前向后顺序连通的2个高速气流旋转装置11和I个洗气装置21 ;最前端高速气流旋转装置11与尾气进入通道I连通；每个高速气流旋转装置11的正下方设有与其底部连通的混合拌料机30 ;每个洗气装置21内均设有喷淋装置22，洗气装置21的底部开设开口 100，且洗气装置21的正下方设有回收槽40 ;每个回收槽40上均连通有泵50，泵50的出口再与其前方相邻的混合搅拌机30连通，且该泵50的出口同时也与相应的洗气装置21内的喷淋装置22连通；每个混合拌料机30上均连通有进料关风器60 ;除最前端进料管关风器60外的其余进料关风器60的出口均与其前方相邻的混合搅拌机30连通；且每个进料关风器60的出口同时也与相应的高速气流旋转装置11的进气口连通；最后端洗气装置21上设有与其内的喷淋装置22连通的液体吸附剂补入通道2 ;最后端高速气流旋转装置11下方的混合拌料机30上设有与其内部连通的固体吸附剂补入通道3。
[0019]一种根据实施例1的用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置进行的磷酸回收方法，包括以下步骤:
(O由尾气进入通道I向最前端高速气流旋转装置11内通入尾气，尾气依次经过各个高速气流旋转装置11和洗气装置21进行净化脱磷，净化后的尾气由最后端洗气装置21排出；
(2)向每个回收槽40内加入一定量的液体吸附剂，启动泵50，同时，通过液体吸附剂补入通道2向最后端洗气装置21的喷淋装置22内补入液体吸附剂；
(3)每个洗气装置21内的喷淋装置22喷洒液体吸附剂，对进入该洗气装置21内的尾气进行冲刷，经过冲刷的尾气继续进入后方相邻的洗气装置内，同时，冲刷尾气后的液体吸附剂落入回收槽40内，回收槽40内的液体吸附剂经过泵50后一部分被泵入前方相邻的混合搅拌机30内、剩余部分被泵入该洗气装置21的喷淋装置22内进行重复利用；
(4)向每个混合搅拌机30内加入一定量的固体吸附剂，启动进料关风器60，同时，通过固体吸附剂补入通道3向最后端高速气流旋转装置11内补入固体吸附剂；
(5)每个高速气流旋转装置11内的固体吸附剂与其内的尾气进行高速旋转混合，除最后端高速气流旋转装置11外的其余高速气流旋转装置11内经过冲刷的尾气继续进入后方相邻的高速气流旋转装置11内；最后端高速气流旋转装置11内经过冲刷的尾气继续进入后方相邻的洗气装置21内；同时，每个高速气流旋转装置11内冲刷尾气后的吸附剂均落入相应的混合搅拌机30内；每个混合搅拌机30内的吸附剂经过进料关风器60后一部分进入前方相邻的混合搅拌机30内，剩余部分进入该高速气流旋转装置11内进行重复利用；
(6)最前端混合搅拌机30内的固体吸附剂一部分进入该高速气流旋转装置11内进行重复利用，剩余部分收集备用；
其中，固体吸附剂为含水率为70%的木肩；液体吸附剂为清水；进入尾气进入通道I的尾气的温度为300°C;进入高速气流旋转装置11内的吸附剂与进入前方相邻混合搅拌机30内的吸附剂的比例为3:1 ;尾气经最前端的高速气流旋转装置11 (即图1中的第I个高速气流旋转装置)后的尾气温度降低为150°C，经过最后端高速气流旋转装置11 (即图1中的第2个高速气流旋转装置)后的尾气温度降低为85°C，经过洗气装置21后的尾气温度为700C ;从最前端混合搅拌机30排出的用于收集备用的吸附剂中磷酸含量为7.5%。
[0020]实施例2
实施例2的用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置与实施例1结构相同，如图1所不O
[0021]实施例2的用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的方法与实施例2的不同之处在于:其中，固体吸附剂为含水率为50%的木肩；液体吸附剂为15%的磷酸溶液；进入尾气进入通道I的尾气的温度为150°C ;进入高速气流旋转装置11内的吸附剂与进入前方相邻混合搅拌机30内的吸附剂的比例为1:1 ;尾气经最前端的高速气流旋转装置11 (即图1中的第I个高速气流旋转装置)后的尾气温度降低为80°C，经过最后端高速气流旋转装置11(即图1中的第2个高速气流旋转装置)后的尾气温度降低为60°C，经过洗气装置21后的尾气温度为52°C;从最前端混合搅拌机30排出的用于收集备用的吸附剂中磷酸含量为6%，其他步骤均与实施例2相同。
[0022]实施例3
实施例3的用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置与实施例1结构相同，如图1所不O
[0023]实施例3的用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的方法与实施例1的不同之处在于:其中，固体吸附剂为含水率为30%的木肩；液体吸附剂为1%的磷酸溶液；进入尾气进入通道I的尾气的温度为110°C ;进入高速气流旋转装置11内的吸附剂与进入前方相邻混合搅拌机30内的吸附剂的比例为4:1 ;尾气经最前端的高速气流旋转装置11(即图1中的第I个高速气流旋转装置)后的尾气温度降低为70°c，经过最后端高速气流旋转装置11 (即图1中的第2个高速气流旋转装置)后的尾气温度降低为55°C，经过最前端洗气装置21 (即图1中的第I个洗气装置)后的尾气温度为52°C ;从最前端混合搅拌机30排出的用于收集备用的吸附剂中磷酸含量为5%，其他步骤均与实施例2相同。
[0024]实施例4
如图2所示，实施例4的用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置与实施例1不同的是:用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置，包括自前向后顺序连通的2个高速气流旋转装置11和2个洗气装置21 ;除最前端泵50外的其余泵50的出口均与其前方相邻的泵50连通；最前端泵50的出口与其前方相邻的混合搅拌机30连通；且每个泵50的出口同时也与相应的洗气装置21内的喷淋装置22连通。
[0025]实施例4的用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的方法与实施例1不同之处在于: 步骤(3)中，除最前端泵50外的其余泵50，其内的液体吸附剂一部分被泵入前方相邻的泵50内，剩余部分被泵入该洗气装置21的喷淋装置22内进行重复利用；最前端泵内的液体吸附剂一部分被泵入前方相邻的混合搅拌机30内，剩余部分被泵入该洗气装置21的喷淋装置22内进行重复利用；其余步骤均与实施例1相同。
[0026]其中，固体吸附剂为含水率为35%的果壳粉碎物；液体吸附剂为1%的磷酸溶液；进入尾气进入通道I的尾气的温度为110°c ;进入高速气流旋转装置11内的吸附剂与进入前方相邻混合搅拌机30内的吸附剂的比例为4:1 ;尾气经最前端的高速气流旋转装置11(即图1中的第I个高速气流旋转装置)后的尾气温度降低为70°C，经过最后端高速气流旋转装置11 (即图1中的第2个高速气流旋转装置)后的尾气温度降低为55°C，经过最前端洗气装置21后的尾气温度为53°C，经过最后端洗气装置21 (即图1中的第2个洗气装置)后的尾气温度为40°C ;从最前端混合搅拌机30排出的用于收集备用的吸附剂中磷酸含量为5.5%，其他步骤均与实施例2相同。
[0027]本发明的上述实施例1~4的用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置均可做如下改进:
(I)如图1、2所示，与混合搅拌器30连通的高速气流旋转装置11的底部位置设有出料关风器70，这样，可根据需要控制冲刷尾气后的吸附剂的下料时机，同时，也可避免尾气向卸料口方向流动。
[0028](2)如图1、2所示，最后端的洗气装置21的出气口与一风机80连通。风机80的设置，可加快洗气装置21内尾气的排出，并且，也避免尾气的回流。
[0029]本发明的用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的方法可做如下改进:
(I)所述的液体吸附剂优选采用浓度为15%以下的磷酸溶液，有利于尾气中的磷酸物质溶于液体吸附剂内。当然，本发明的液体吸附剂也可采用清水。
[0030](2)所述高速气流旋转装置的进气口的尾气流速为ll~30m/s，此流速既可使吸附剂保持较佳的流态化，也可实现破环含磷气溶胶的效果。
[0031]实施例1~4中从最前端混合搅拌机出来的用于收集备用的吸附剂可直接用作磷酸法活性炭制备工艺的原材料。
[0032]当然，本发明的固体吸附剂也可采用其他的活性炭等具有吸附能力的材料；第一输送装置也可选择螺旋输送装置、输送带等常见的输送装置。
【权利要求】
1.一种用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置，其特征在于:包括自前向后顺序连通的至少2个高速气流旋转装置和至少1个洗气装置；最前端高速气流旋转装置与尾气进入通道连通；每个高速气流旋转装置的正下方均设有与其底部连通的混合拌料机；每个洗气装置内均设有喷淋装置，洗气装置的底部开设开口，洗气装置的正下方设有回收槽；每个回收槽上均连通有泵；除最前端泵外的其余泵的出口均与其前方相邻的泵连通；最前端泵的出口与其前方相邻的混合搅拌机连通；且每个泵的出口同时也与相应的洗气装置内的喷淋装置连通；每个混合拌料机上均连通有第一输送装置，除最前端的第一输送装置外的其余第一输送装置的出口均再与其前方相邻的混合搅拌机连通；且每个第一输送装置的出口同时也与相应的高速气流旋转装置的进气口连通；最后端洗气装置上设有与其内的喷淋装置连通的液体吸附剂补入通道；最后端高速气流旋转装置下方的混合拌料机上设有与其内部连通的固体吸附剂补入通道。
2.根据上述权利要求1所述的用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置进行的磷酸回收方法，包括以下步骤: (1)由尾气进入通道向最前端高速气流旋转装置内通入尾气，尾气依次经过各个高速气流旋转装置和洗气装置进行净化脱磷，净化后的尾气由最后端洗气装置的出气口排出； (2)向每个回收槽内加入一定量的液体吸附剂，启动泵，同时，通过液体吸附剂补入通道向最后端洗气装置的喷淋装置内补入液体吸附剂； (3)每个洗气装置内的喷淋装置喷洒液体吸附剂，对进入该洗气装置内的尾气进行冲刷，经过冲刷的尾气继续进入后方相邻的洗气装置内，同时，冲刷尾气后的液体吸附剂落入回收槽内，回收槽内的液体吸附剂经过泵后，除最前端泵外的其余泵，其内的液体吸附剂一部分被泵入前方相邻的泵内，剩余部分被泵入该洗气装置的喷淋装置内进行重复利用；最前端泵内的液体吸附剂一部分被泵入前方相邻的混合搅拌机内，剩余部分被泵入该洗气装置的喷淋装置内进行重复利用； (4)向每个混合搅拌机内加入一定量的固体吸附剂，启动第一输送装置，同时，通过固体吸附剂补入通道向最后端高速气流旋转装置内补入固体吸附剂； (5)每个高速气流旋转装置内的固体吸附剂与其内的尾气进行高速旋转混合，除最后端高速气流旋转装置外的其余高速气流旋转装置中经过冲刷的尾气继续进入后方相邻的高速气流旋转装置内；最后端高速气流旋转装置中经过冲刷的尾气继续进入后方相邻的洗气装置内；同时，每个高速气流旋转装置中冲刷尾气后的吸附剂落入相应的混合搅拌机内，每个混合搅拌机内的吸附剂经过第一输送装置后一部分进入前方相邻的混合搅拌机内，剩余部分再次进入该高速气流旋转装置内进行重复利用； (6)最前端混合搅拌机内的固体吸附剂一部分再次进入该高速气流旋转装置内进行重复利用，剩余部分收集备用。
3.根据权利要求1所述的一种用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置，其特征在于:第一输送装置采用进料关风器。
4.根据权利要求1所述的一种用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置，其特征在于:与混合搅拌器连通的高速气流旋转装置的底部位置设有出料关风器。
5.根据权利要求1所述的一种用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的装置，其特征在于:最后端的洗气装置的出气口与一风机连通。
6.根据权利要求2所述的一种用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的磷酸回收方法，其特征在于:所述的固体吸附剂优选采用木肩、果壳粉碎物，含水率为30%~70%。
7.根据权利要求2所述的一种用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的磷酸回收方法，其特征在于:所述的液体吸附剂采用浓度为15%以下的磷酸溶液。
8.根据权利要求2所述的一种用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的磷酸回收方法，其特征在于:所述的混合搅拌机内的吸附剂，进入高速气流旋转装置内的吸附剂与进入前方相邻混合搅拌机内的吸附剂的比例优选为1~4:1。
9.根据权利要求2所述的一种用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的磷酸回收方法，其特征在于:所述高速气流旋转装置的进气口的尾气流速为11~301^8。
10.根据权利要求2所述的一种用于回收磷酸法活性炭尾气中磷酸的磷酸回收方法，其特征在于:最后端洗气装置出气口排出的尾气的温度为40~701，从最前端混合搅拌机排出的用于收集备用的吸附剂中磷酸含量为1%~10%。
【文档编号】B01D53/46GK104437062SQ201410777555
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月17日 优先权日:2014年12月17日
【发明者】卢元健, 缪存标, 占礼万, 方世国, 王世平 申请人:福建元力活性炭股份有限公司