一种有害气体的处理方法及装置的制造方法

文档序号:10498827阅读:826来源:国知局
一种有害气体的处理方法及装置的制造方法
【专利摘要】一种有害气体的处理方法及装置,特别涉及从气流中去酮和醛等有害气体,属于大气污染控制和环境保护技术领域,其特征是把被处理的含有害气体的气流导入吸收塔被水溶液吸收,然后把吸收有害气体的溶液经吸收液除氧器后,导入反应器与加入的亚硫酸氢钠药剂发生化学反应,生成磺酸盐,使得吸收液中被吸收的有害气体浓度下降,恢复了吸收能力,重新返回吸收塔吸收,反应生成的产物可以进一步处理后回收副产物,具有去除效率高、运行费用低,操作简单,适合推广使用。
【专利说明】
一种有害气体的处理方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种有害气体的处理方法及装置,特别涉及从气流中去酮和醛等有害 气体,属于大气污染控制和环境保护技术领域。
【背景技术】
[0002] 各种含挥发性有机物如醛和酮等有害气体,产生于化学、制药、印刷和喷涂等各种 生产过程。这些污染物不仅对人体有害,大量排放还对大气环境产生了严重的影响,是光化 学雾的主要成分之一。但是由于这些气体或具有化学结构较稳定,不易降解的特点,或阈值 较低,给净化处理带来很大的困难。
[0003] 采用水溶液吸收法是去除这些有害气体的主要方法之一,投资和运行费用低,但 此方法的主要问题是吸收容量有限,吸收液容易饱和。吸收后的溶液须进一步处理,如果直 接送回废水池,被吸收处理后的产物又会挥发出来,将会导致二次污染的产生。如何在提高 吸收效率的同时,又避免二次污染物的产生是该技术工业应用过程中急需解决的问题。燃 烧法对运行条件要求较高,一般要求在高温下运行,投资和运行费用费高。吸附法对低浓度 的污染物脱除效率较高,但无法达到分解有害气体的目的,吸附剂再生和后续处理系统复 杂,并且有易燃易爆的危险。因此,针对不同的有害气体寻找去除效率高、运行可靠和操作 简单的处理技术,是相关工业过程急需解决的问题。
[0004] 本发明设计和提供了一种有害气体的处理方法及装置,用于从气流中除去酮和醛 等有害气体,从而达到有害气体净化的目的。

【发明内容】

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种有害气体的处理方法及装置,且设备投资 成本低,处理效率高,操作运行费用低廉。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种有害气体的处理方法,其特 征是把被处理的含有害气体的气流导入吸收塔被水溶液吸收,然后把吸收有害气体的溶液 导入反应器与加入的亚硫酸氢钠药剂发生化学反应,生成磺酸盐,使得吸收液中被吸收的 有害气体浓度下降,恢复了吸收能力,重新返回吸收塔吸收。所生成的磺酸盐在吸收液中接 近或达到饱和后,把吸收液导入冷却器冷却结晶得到固体磺酸盐,固液分离,吸收液升温后 重新获得吸收能力,可循环使用。也可以把含磺酸盐的吸收液导入再生反应釜,在反应釜中 加入碳酸钠或氢氧化钠,使磺酸盐的重新转化为醛和酮,再把吸收液减压蒸馏后,可回收相 应的醛和酮,冷却吸收液可得到亚硫酸钠结晶析出,再向剩余吸收液中通入二氧化硫,使得 溶液中的亚硫酸钠转化为亚硫酸氢钠后,可作为药剂加入所述的反应器使用。
[0007] 根据上述一种有害气体的处理方法的装置,其特征在所述的处理过程由主要由吸 收塔和反应器组成,所述的吸收塔可采用通用的气液传质设备如喷淋塔、填料塔、鼓泡塔和 板式塔等,具体可参看相关化工设备手册。以填料塔为例说明,塔材料为耐酸材料,一般为 玻璃钢或聚丙烯,待处理气体从塔下部导入,通过气体分布器,经气液反应区与从吸收塔上 部加入的吸收液发生吸收反应,气体中的有害物质被吸收,净化后的气体由吸收塔上部排 出。经过气液反应后的吸收液进入反应器,与加入的亚硫酸氢钠发生化学反应,生成磺酸 盐,然后经吸收塔的吸收液循环水栗,重新喷淋吸收。本发明所述的吸收塔内气液接触时间 一般为0.5s以上,优选ls-30s,具体可视有害气体种类和去除率等参数设定,接触时间越 长,去除率越高。所述的反应器的作用是使吸收液中被吸收的醛或酮与加入的亚硫酸氢钠 发生化学反应,生成水溶性磺酸盐,亚硫酸氢与被吸收的有害气体的化学反应计量摩尔比 一般为1:1。所述的反应器结构一般为圆筒或方筒,吸收液反应停留时间Is以上,优选10s-6〇〇 s,具体可根据吸收液中被吸收的有害物浓度和吸收液的温度确定,一般所述的有害物 浓度低,反应时间可短,吸收液温度高,反应时间也可短一些,初始吸收液一般为清水,可以 适当调pH为弱酸性。
[0008] 有益的是所述的技术方案中吸收塔出液口与反应器之间还设置有吸收液除氧器, 用于除去吸收液中含有的溶解氧,以提高亚硫酸钠的利用率,除去溶解氧可采用投加还原 剂和气提等方式,气提一般采用氮气或氩气,可通过设置在吸收液除氧器内的曝气装置曝 气除去吸收液中的溶解氧,曝气后排出的气体可由回气管送回吸收塔塔内再吸收处理。曝 气量可视具体需要选用,没有特定要求,吸收液含氧量较小时,曝气可小些,如吸收液温度 较高,在30°C以上时,吸收液中溶解氧较小,也可不用除氧器。加入还原剂的方法可采用亚 铁离子等作为还原剂。
[0009] 所述的磺酸盐在吸收液中达到饱和后的再生,可采用化工通用的反应釜内进行。 把吸收过程生成的含磺酸盐在吸收液(一般为饱和或接近饱和)溶液导入反应釜,进行冷却 结晶,得到固体磺酸盐,然后过滤,固液分离后,固体可作为产品回收,而剩余的吸收液升温 后便可重新获得吸收能力。所述的冷却结晶的冷却温度一般为20°C以下,优选0_5°C。
[0010] 所述的磺酸盐在吸收液中达到饱和后的再生,也可采用另一工艺进行,即先把饱 和的水溶性磺酸盐溶液导入反应釜,在反应釜内加入碳酸钠或氢氧化钠,使其重新转化为 醛和酮,再经减压蒸馏后和冷凝,可回收相应的醛和酮,再把吸收液冷却后,可得到亚硫酸 钠结晶析出,然后过滤,固液分离后,固体可作为产品回收。再向剩余吸收液中通入二氧化 硫,使得亚硫酸钠转化为亚硫酸氢钠后,可作为药剂加入反应器循环使用。
[0011] 本发明所述的有害气体主要为酮和醛类有机物的一种或几种混合物,在气流中的 浓度无特殊要求,废气中常见浓度为几十毫克/立方至几千毫克/立方。
[0012] 与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明采用先把有害气体通过水溶液吸收, 然后后把吸收液的中有害气体与亚硫酸氢钠反应生成水溶性磺酸盐,从而从气流中得到除 去,把反应和吸收分别进行,避免了亚硫酸氢钠被空气中的氧气氧化,大大提高了吸收效 率,并可回收的磺酸盐等副产物,反应物亚硫酸氢钠也可再生。具有去除效率高、运行费用 低,操作简单,适合推广使用。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明实施例所用一种有害气体的去除方法的装置示意图,其中:1循环水 栗;2循环水栗进液管;3吸收塔循环水槽;4加液口;5气体进口;6循环水栗出水管;7吸收塔 进液口; 8气体出口; 9吸收塔塔体;10吸收塔出液口; 11出液管;12回气管;13吸收液除氧器; 14曝气管;15连通管;16反应器;17药剂加入口; 18吸收塔连通管;19排液口。
[0014] 所述的循环水栗1通过循环水栗出水管6与吸收塔进液口 7连通,吸收塔出液口 10 通过出液管11与吸收液除氧器13连通,吸收液除氧器13通过连通管15与反应器16连通,吸 收液除氧器13上部设置有回气管与吸收塔塔体9连通,底部设置有曝气管14通入氮气或氩 气气提除去吸收液中的溶解氧,亚硫酸氢钠药剂通过药剂加入口 17加入反应器16,反应器 16通过吸收塔连通管18与吸收塔循环水槽3连通,吸收塔循环水槽3通过循环水栗进液管2 与循环水栗连通,反应器3还设置有排液口 19。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
[0016] 实施例1:本发明所述的一种去除有害气体的装置如图1所示。吸收塔为填料塔,材 质PP,塔径为Φ250πιπι,充填Φ25阶梯环,填料层高度约为1500mm。吸收液除氧器和反应器均 为圆筒型,外形尺寸均为Φ600_Χ 1000mm,卧式放置。
[0017]处理工艺流程如下:含有害气体的气流由吸收塔塔下部气体进口 5导入,经过吸收 塔塔体9填料吸收区与吸收液气液接触,有害气体被吸收,净化后气流由吸收塔上部气体出 口8排出。气液接触吸收后的吸收液通过吸收塔出液口 10经出液管11导入吸收液除氧器13, 吸收液除氧器13底部的曝气管14通入氮气气提除去吸收液中的溶解氧,经过吸收液除氧器 的吸收液通过连通管15进入反应器16,同时把亚硫酸氢钠药剂通过药剂加入口 17加入反应 器16与吸收液中的被吸收的有害气体发生化学反应,反应后的吸收液经吸收塔连通管19进 入吸收塔循环水槽3,再通过循环水栗进液管2、循环水栗1、循环水栗出液管6和吸收塔进液 口 7打回吸收塔重新吸收有害气体,吸收液吸收饱和后可由设置在反应器16下部的排液口 19送到下一工序进一步处理。
[0018] 实验条件为:载气为空气,流量约100m3/h,气液接触时间约2-3S,气体相对湿度约 80 %,气体温度35°C ;循环栗流量约lm3/h,气体浓度分析方法为气相色谱,稳定运行一小时 后测定。氮气曝气量约为l〇L/min。初始吸收液为清水,加入量约800kg。反应器停留时间约 20s〇
[0019] 实验结果如表1所示。
[0020] 表1有害气体去除效果
[0021]
[0022] 实施例2:
[0023] 吸收液的再生方法1:取上述吸收丁酮得到的饱和磺酸盐吸收液(或接近饱和,质 量浓度约40 %或以上)500mL,加入烧杯(可视作反应釜),冷却到约3-5°C,静置约15分钟后, 有固体磺酸盐结晶析出,然后抽滤,固液分离,固体可作为产品回收,而剩余的吸收液升温 后便可重新获得吸收能力。
[0024] 实施例3:
[0025] 吸收液的再生方法2:取上述吸收甲醛得到的饱和磺酸盐吸收液(或接近饱和,质 量浓度约40 %或以上)500mL,加入烧杯(可视作反应釜),在烧杯内加入碳酸钠约120g或氢 氧化钠约70g(稍过量),反应使其重新转化为甲醛,再经减压蒸馏后和冷凝,可回收相应的 甲醛,再把余下吸收液冷却到约3-5°C,可得到亚硫酸钠结晶析出,然后过滤,固液分离后, 固体可作为产品回收。再向剩余吸收液中通入二氧化硫,到吸收液显酸性,使得亚硫酸钠转 化为亚硫酸氢钠,可作为药剂备用。
[0026] 应该说明的是,以上实施例仅用于说明本发明的技术方案,本发明的保护范围不 限于此。对于本领域的技术人员来说,凡在本发明的精神和原则之内,对各实施例所记载的 技术方案进行修改,或者对其中的部分技术特征进行任何等同替换、修改、变化和改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种有害气体的处理方法,其特征是把被处理的含有害气体的气流导入吸收塔被水 溶液吸收,然后把吸收有害气体的溶液经吸收液除氧器后,导入反应器与加入的亚硫酸氢 钠药剂发生化学反应,生成磺酸盐,使得吸收液中被吸收的有害气体浓度下降,恢复了吸收 能力,重新返回吸收塔吸收。2. 根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于所述的有害气体为醛和酮的一种或几 种以上混合物以上。3. 根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于所述的吸收塔为通用气液传质设备喷 淋塔、填料塔、鼓泡塔和板式塔的一种。4. 根据权利要求1或3所述的处理方法,其特征在于所述的填料塔内气液接触时间为 0.5s以上。5. 根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于所述的吸收液在所述的反应器内的反 应停留时间Is以上。6. 根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于所述的吸收液除氧器除去吸收液中采 用投加亚铁还原剂或气提方式。7. 根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于所述的磺酸盐在吸收液中接近或达到 饱和后,把吸收液导入冷却器冷却结晶得到固体磺酸盐,固液分离,吸收液升温后循环使 用。8. 根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于把所述的含磺酸盐的吸收液导入再生 反应釜,在反应釜中加入碳酸钠或氢氧化钠,使磺酸盐的重新转化为醛和酮,再把吸收液减 压蒸馏后,可回收相应的醛和酮,冷却吸收液可得到亚硫酸钠结晶析出,再向剩余吸收液中 通入二氧化硫,使得溶液中的亚硫酸钠转化为亚硫酸氢钠,作为药剂加入所述的反应器使 用。9. 根据权利要求1所述的处理方法的一种装置,其特征在于所述的装置由循环水栗、吸 收塔、吸收塔循环水槽、吸收液除氧器和反应器组成,其中所述的循环水栗通过循环水栗出 水管与吸收塔进液口连通,吸收塔出液口通过出液管与吸收液除氧器连通,吸收液除氧器 通过连通管与反应器连通,吸收液除氧器上部设置有回气管与吸收塔塔体连通,底部设置 有曝气管,所述的反应器设置有药剂加入口和排液口,所述的反应器通过吸收塔连通管与 吸收塔循环水槽连通,吸收塔循环水槽通过循环水栗进液管与循环水栗连通。10. 根据权利要求1或9所述的处理方法和装置,其特征在于所述的吸收液除氧器底部 设置的曝气管通入氮气或氩气。
【文档编号】B01D53/14GK105854523SQ201610354979
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】黄立维
【申请人】黄立维
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