一种低浓度硫化氢气体处理工艺及处理装置的制作方法

本发明属于大气污染防治技术领域，尤其涉及一种低浓度硫化氢气体处理工艺及处理装置。

背景技术：

随着人们对生活环境要求的不断提高，由各种气味引起的恶臭问题已受到各国广泛关注和重视。恶臭污染是一种感知污染，它不仅给人的感觉器官以刺激，使人产生厌恶感，而且臭气中所含有的某些有害物质如硫化氢(h2s)等直接危害人体健康，所以恶臭污染已被认为是仅次于噪声的6大公害之一。h2s是一种具有高度刺激性和窒息性的臭鸡蛋气味的气体，工业生产中h2s气体的存在会引起设备和管路腐蚀以及催化剂中毒等问题，而环境中的h2s气体会对工作人员的人身安全造成严重威胁。

气体中h2s的常见处理方法包括：燃烧法、吸附法、液体吸收法、氧化法、电化学法、生物法和联合工艺净化法等，其中液体吸收法和生物法已成为目前硫化氢治理主要方法，但生物法存在运行稳定性差、停产恢复周期长、占地面积大等不足；而液体吸收法主要是喷淋塔碱液喷淋，其存在净化精度不足，且吸收液中硫化物挥发出的硫化氢会造成空气的二次污染。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种低浓度硫化氢气体处理工艺及处理装置，本发明中的处理工艺不仅保证硫化氢深度净化，避免二次污染，而且充分考虑了工业化因素，使其更适用于工业化长期生产。

本发明提供一种低浓度硫化氢气体处理工艺，包括以下步骤：

a)将硫化氢废气经过净化设备吸附后排放，吸附饱和的净化滤层采用再生液喷淋进行再生后进行下一轮吸附；

所述净化设备包括多层净化滤层，所述净化滤层由表面含有碱性功能基团的纤维或无纺布制成，所述碱性功能基团为胺基、季铵基和吡啶基中的一种或几种；

所述硫化氢废气中硫化氢的浓度≤100ppm；

b)然后向所述喷淋后的再生液中加入过氧化氢，反应后的再生液用于下一轮的喷淋。

优选的，所述净化滤层的厚度为3～10mm。

优选的，所述硫化氢废气经过所述净化滤层的速度为0.1～5m/min。

优选的，所述再生液为氢氧化钠溶液和/或碳酸钠溶液；

所述再生液的质量分数为0.5～5％。

优选的，每次再生液喷淋的时间为0.5～5min。

优选的，所述过氧化氢与吸附的硫化氢的摩尔比为(3～5)：1。

优选的，通过泵回流搅拌的方式对所述加入过氧化氢的再生液进行搅拌。

本发明提供一种低浓度硫化氢气体的处理装置，包括净化设备、再生液储槽、再生液喷淋系统、过氧化氢储罐和过氧化氢投加系统；

所述净化设备下方设置有再生液储槽，上方设置有再生液喷淋系统，所述再生液储槽和再生液喷淋系统之间通过管道相连通；

所述净化设备包括多层净化滤层，所述净化滤层为表面含有碱性功能基团的纤维或无纺布，所述碱性功能基团为胺基、季铵基和吡啶基中的一种或几种；

所述过氧化氢投加系统用于向所述再生液储槽中输送过氧化氢。

优选的，所述再生液储槽底部设置有再生液出口，所述再生液出口处设置有再生液循环搅拌泵，

所述再生液循环搅拌泵设置有两个出口，一个与所述再生液喷淋系统相连通用于向再生液喷淋系统中输送再生液；另一个出口连接有再生液回流管道，用于对过氧化氢与再生液的混合液进行回流。

优选的，所述多层滤层平行设置，相邻滤层之间具有空隙，形成多个平行的气体通道，所述硫化氢废气平行气体通道通入；

任意两个相邻的气体通道中，其中一个气体通道的进气口密封，另一个气体通道的排气口密封。

本发明提供了一种低浓度硫化氢气体处理工艺，包括以下步骤：a)将硫化氢废气经过净化设备吸附后排放，吸附饱和的净化滤层采用再生液喷淋进行再生后进行下一轮吸附；所述净化设备包括多层滤层，所述滤层为表面含有碱性功能基团的纤维或无纺布，所述碱性功能基团为胺基、季铵基和吡啶基中的一种或几种；所述硫化氢废气中硫化氢的浓度≤100ppm；b)然后向所述喷淋后的再生液中加入过氧化氢，消除二次污染。以碱性离子交换纤维无纺布为净化滤层，含硫化氢废气穿透净化滤层经吸附净化后达到零排放，吸附饱和的净化滤层采用再生液喷淋进行再生后进行下一轮吸附，向喷淋后的碱液中加入一定量的过氧化氢，通过泵回流搅拌的方式使硫化物与过氧化氢充分反应，消除再生液中硫化物释放硫化氢带来的二次污染，同时保证硫化氢气体的深度净化效果。另外，本发明通过过氧化氢的加入，能够保护净化滤层的纤维结构不受破坏，有效延长了净化滤层的使用寿命。

本发明还提供了一种低浓度硫化氢气体的处理装置，处理设备组成简单，仅有风机、再生喷淋泵和过氧化氢投加泵三个能耗设备，且本发明中的滤层薄、床层阻力小，废气与滤层的接触时间更短，能耗低，对设备的要求和投资低，运行稳定性好、占地面积小，且日常操作和后期维护都非常简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明中低浓度硫化氢废气的处理装置，

其中，a为净化设备，b为再生液储槽，c为过氧化氢储罐，d为再生液喷淋系统，p1为再生液循环搅拌泵，p2为过氧化氢投加泵；

图2为本发明中多层净化滤层的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种低浓度硫化氢气体处理工艺，包括以下步骤：

a)将硫化氢废气经过净化设备吸附后排放，吸附饱和的净化设备采用再生液喷淋进行再生后进行下一轮吸附；

所述净化设备包括多层滤层，所述滤层为表面含有碱性功能基团的纤维或无纺布，所述碱性功能基团为胺基、季铵基和吡啶基中的一种或几种；

所述硫化氢废气中硫化氢的浓度≤100ppm；

b)然后向所述喷淋后的再生液中加入过氧化氢，消除二次污染。

本发明采取间歇再生法，即吸附-喷淋再生-投加过氧化氢，如此往复循环。即先使硫化氢废气穿透净化滤层，进行硫化氢的吸附，排出净化气体；

然后使用再生液对吸附饱和的净化滤层进行喷淋再生，再生后的净化滤层进行下一轮的吸附；

喷淋后的再生液中加入过氧化氢，使硫化物与过氧化氢充分反应，反应后的再生液即可用于下一轮的喷淋。

在本发明中，所述净化设备包括多层净化滤层，所述净化滤层为表面含有碱性功能基团的纤维或无纺布制成，所述碱性功能基团优选为胺基、季铵基和吡啶基中的一种或几种；所述纤维或无纺布的基体材质优选为聚丙烯腈；所述无纺布的克重优选为300～500g/m²，更优选为400g/m²。所述净化滤层的交换容量优选为2～8mmol/g。在本发明中，所述净化滤层的厚度优选为1～10mm，更优选为2～8mm，最优选为3～5mm。本发明对所述净化滤层的层数没有特殊的限制，

在本发明中，所述硫化氢废气中硫化氢的含量优选小于100ppm，具体的，在本发明的实施例中，可以是100ppm，40ppm或10ppm；所述硫化氢废气的穿过所述净化滤层的速率优选为0.1～5m/min，更优选为0.5～3m/min，最优选为1.5m/min，具体的，在本发明的实施例中，可以是0.5m/min、2m/min或5m/min。所述硫化氢废气的风量优选为100～1500m³/h，更优选为400～1000m³/h，具体的，在本发明的实施例中，可以是100m³/h、400m³/h或1000m³/h；经所述吸附后排出的净化气中，硫化氢的浓度为0。

经过一段时间的吸附，所述净化滤层达到吸附饱和，本发明使用再生液对所述吸附饱和的净化滤层进行喷淋，所述净化滤层经过喷淋再生后进行下一轮的吸附。

另外，本发明中的净化滤层虽然采取的是间歇再生的方式，但是其实际可采用停机再生和不停机再生两种模式；不停机再生即是再生过程中风机不停，废气依然通过净化单元，同时再生液喷淋滤层，由于滤层中再生液的喷入，净化单元的过滤阻力增大，风量会降低20～50％，只会导致暂时的处理气量减小，但出口气体浓度仍然保持0。这是由于本发明中的纤维具有较好的导流性能，再生液进入纤维中会很快地扩散开来，对纤维进行再生，同时反应后的再生液也会很快地流入再生液储槽，使净化单元过滤阻力减小，从而恢复正常处理气量。

在实际生产中，可根据实际需要加设安装硫化氢浓度监测系统，用于动态监测吸附后排放气中的硫化氢浓度，按照出口浓度采取可变再生间隔，以及通过积分硫化氢处理量调节再生液喷淋时间、过氧化氢投加量和碱液补加量，达到精确处理和进一步节约成本的目的；或者，污染源即硫化氢废气中硫化氢的处理量和浓度都较为稳定时，也可设置固定的再生间隔，经过固定的时间间隔进行再生喷淋。

在本发明中，所述再生液优选为氢氧化钠溶液和/或碳酸钠溶液，所述再生液的质量浓度优选为0.5～5％，更优选为1～4％，最优选为2～3％，具体的，在本发明的实施例中，可以是0.5％、3％或5％。所述再生液喷淋为间歇式喷淋，喷淋的时间点为每次吸附结束之后，每次喷淋的时间优选为0.5～5min，更优选为1～4min，最优选为2～3min。

喷淋后的再生液中含有硫化物，本发明优选在喷淋后的再生液中加入过氧化氢，与其中的硫化物进行反应，消除再生液中硫化物再次释放硫化物带来的二次污染，同时，不会对再生液带来二次污染，保证再生液的循环使用过程中净化滤层的纤维结构不被破坏，延长了净化滤层的使用寿命。

在本发明中，所述过氧化氢与吸附的硫化氢的摩尔比优选为(3～5)∶1，更优选为4∶1。本发明优选使用泵对加入过氧化氢的再生液进行回流搅拌，使其充分反应。

本发明还提供了一种低浓度硫化氢气体的处理装置，包括净化设备、再生液储槽、再生液喷淋系统、过氧化氢储罐和过氧化氢投加系统；

所述净化设备包括多层净化滤层，所述净化滤层为表面含有碱性功能基团的纤维或无纺布，所述碱性功能基团为胺基、季铵基和吡啶基中的一种或几种；

所述净化设备下方设置有再生液储槽，上方设置有再生液喷淋系统，所述再生液储槽和再生液喷淋系统之间通过管道相连通。

在本发明中，所述净化设备包括多层净化滤层，本发明中的多层净化滤层的结构如图2所示，所述多层净化滤层平行设置，任意相邻的两个滤层之间具有空隙，形成多个平行的气体通道，所述硫化氢废气则以平行于净化滤层的方向通入，因此，所述相互平行的多个气体通道的一端为进气口，另一端为排气口；而在本发明中，任意两个相邻的气体通道中，其中一个气体通道的进气口密封，另一个气体通道的排气口密封，这样的设计使得多层净化滤层首尾连接且平行折回，形成类似于“弓字形”结构，硫化氢废气以平行于净化滤层的方向通入，由于所有开通有进气口的气体通道的另一端的排气口都是密封的，因此，气体进入气体通道后，从滤层穿过，净化后的气体从相邻的气体通道的排气口排出。具有本发明中图2所示结构的多层净化滤层增大了单位体积内的有效过滤面积，提高吸收效率，减少设备占地面积；同时，滤层更集中也有助于喷淋再生的进行。

在本发明中，所述滤层的厚度优选为1～10mm，更优选为2～8mm，最优选为3～5mm；所述相邻滤层之间间隙的宽度优选为20～100mm，更优选为30～80mm，最优选为50～60mm；本发明对所述滤层的层数没有特殊的限制，根据实际生产时硫化氢废气的浓度和气量来确定净化滤层的数量和滤层面积即可，在本发明中，所述多层滤层的层数优选为10～20层，更优选为12～18层，最优选为14～16层。每层滤层的厚度可以是相同的，也可以是不同的，相邻滤层之间的间隙的宽度可以相同也可以不同。本发明优选所述滤层的厚度为均一厚度，以及相邻滤层之间的间隙的宽度为均一宽度。

在本发明中，所述多层滤层为本发明中净化装置的核心部件，本发明对所述净化装置中的其他部件如固定设备，配套的检测设备等不做特殊的要求，采用本领域技术人员所熟知的配件即可。

在本发明中，所述净化装置的下方设置有再生液储槽，上方设置有再生液喷淋系统。所述再生液储槽用于盛放和储存再生液，所述再生液储槽为敞口式容器，以便于收集喷淋后的再生液。所述再生液储槽的底部设置有再生液出口，所述再生液出口处设置有再生液循环搅拌泵，所述再生液循环搅拌泵通过管道与所述再生液喷淋系统相连通，所述再生液循环搅拌泵与所述再生液喷淋系统线连接的管线上还设置有一条支线，该支线的出口通向所述再生液储槽的上方。由此两条与所述再生液循环搅拌泵相连通的管线，使得所述再生液循环搅拌泵能够实现向再生液喷淋系统中输送再生液以及对过氧化氢和再生液进行循环回流搅拌的目的。

在本发明中，所述过氧化氢投加系统包括过氧化氢储罐和过氧化氢投加泵；所述过氧化氢储罐的底部设置有过氧化氢出口，所述过氧化氢出口处设置有过氧化氢投加泵，所述过氧化氢投加泵用于将所述过氧化氢储罐中的过氧化氢泵送至所述再生液储槽中。

本发明提供了一种低浓度硫化氢气体处理工艺，包括以下步骤：a)将硫化氢废气经过净化设备吸附后排放，吸附饱和的净化滤层采用再生液喷淋进行再生后进行下一轮吸附；所述净化设备包括多层滤层，所述滤层为表面含有碱性功能基团的纤维或无纺布，所述碱性功能基团为胺基、季铵基和吡啶基中的一种或几种；所述硫化氢废气中硫化氢的浓度≤100ppm；b)然后向所述喷淋后的再生液中加入过氧化氢，消除二次污染。以碱性功能基团交换纤维无纺布为净化滤层，含硫化氢废气穿透净化滤层经吸附净化后达到零排放，吸附饱和的净化滤层采用再生液喷淋进行再生后进行下一轮吸附，向喷淋后的碱液中加入一定量的过氧化氢，通过泵回流搅拌的方式使硫化物与过氧化氢充分反应，消除再生液中硫化物释放硫化氢带来的二次污染，同时保证硫化氢气体的深度净化效果。另外，本发明通过过氧化氢的加入，能够保护净化滤层的纤维结构不受破坏，有效延长了净化滤层的使用寿命。

本发明还提供了一种低浓度硫化氢气体的处理装置，处理设备组成简单，仅有风机、再生喷淋泵和过氧化氢投加泵三个能耗设备，且本发明中的滤层薄、床层阻力小，废气与滤层的接触时间更短，能耗低，对设备的要求和投资低，且日常操作和后期维护都非常简单。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种低浓度硫化氢气体处理工艺及处理装置进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。

本发明中实施例中使用14层净化滤层。

实施例1

硫化氢废气中硫化氢浓度为100ppm，采用表面功能基团为胺基的离子交换纤维净化滤层，风量控制在100m³/h，气体穿过净化滤层的风速为0.5m/min，吸附开始后30min内，净化气浓度经检测均为0ppm；打开再生液喷淋泵，喷淋5％氢氧化钠溶液再生1min；喷淋结束后，按与吸附的总硫化氢摩尔比为5∶1投加过氧化氢，回流搅拌20min；如此重复15次后，净化气浓度经检测仍保持为0ppm。

相同条件下，不向再生液中投加过氧化氢，经重复8次后，净化气浓度经检测为0.04-0.1ppm；

相同条件下使用喷淋塔进行碱液喷淋，净化气浓度经检测为18.5ppm.

实施例2

硫化氢废气中硫化氢浓度为40ppm，采用表面功能基团为季铵基的离子交换纤维净化滤层，风量控制在400m³/h，气体穿过净化滤层的风速为2.0m/min，吸附开始后30min内，净化气浓度经检测均为0ppm；打开再生液喷淋泵，喷淋3％碳酸钠溶液再生3min；喷淋结束后，按与吸附的总硫化氢摩尔比为4∶1投加过氧化氢，回流搅拌20min；如此重复15次后，净化气浓度经检测仍保持为0ppm。

相同条件下，不向再生液中投加过氧化氢，经重复8次后，净化气浓度经检测为0.03-0.08ppm；

相同条件下使用喷淋塔进行碱液喷淋，净化气浓度经检测为11.8ppm.

实施例3

硫化氢废气中硫化氢浓度为10ppm，采用表面功能基团为季铵基的离子交换纤维净化滤层，风量控制在1000m³/h，气体穿过净化滤层的风速为5m/min，吸附开始后20min内，净化气浓度经检测均为0ppm；打开再生液喷淋泵，喷淋0.5％氢氧化钠溶液再生5min；喷淋结束后，按与吸附的总硫化氢摩尔比为3∶1投加过氧化氢，回流搅拌10min；如此重复15次后，净化气浓度经检测仍保持为0ppm。

相同条件下，不向再生液中投加过氧化氢，经重复7次后，净化气浓度经检测为0.01-0.05ppm；

相同条件下使用喷淋塔进行碱液喷淋，净化气浓度经检测为8.1ppm.

实施例4

硫化氢废气中硫化氢浓度为40ppm，采用表面功能基团为吡啶基的离子交换纤维净化滤层，风量控制在400m³/h，气体穿过净化滤层的风速为2.0m/min，吸附开始后28min内，净化气浓度经检测均为0ppm；打开再生液喷淋泵，喷淋3％氢氧化钠溶液再生3min；喷淋结束后，按与吸附的总硫化氢摩尔比为4∶1投加过氧化氢，回流搅拌20min；如此重复14次后，净化气浓度经检测仍保持为0ppm。

相同条件下，不向再生液中投加过氧化氢，经重复8次后，净化气浓度经检测为0.03-0.08ppm；

相同条件下使用喷淋塔进行碱液喷淋，净化气浓度经检测为11.8ppm.

实施例5

硫化氢废气中硫化氢浓度为40ppm，采用表面功能基团为季铵基的离子交换纤维净化滤层，风量控制在400m³/h，气体穿过净化滤层的风速为2.0m/min，吸附开始后30min内，净化气浓度经检测均为0ppm；打开再生液喷淋泵，喷淋3％氢氧化钠溶液再生3min；喷淋结束后，按与吸附的总硫化氢摩尔比为4∶1投加次氯酸钠，回流搅拌20min；虽然如此重复10次后，净化气硫化氢浓度经检测仍保持为0ppm，但净化气中开始有氯气检出，造成了气体的二次污染，且由于次氯酸钠在强碱性溶液中的稳定性较高以及化学反应受底物浓度的限制，再生液中会存在较低浓度的次氯酸钠，其在长期使用过程中仍然会破坏纤维的结构，增加吸附滤层的消耗，进而造成综合成本的增加。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。