CN104474849A - 酸再生酸气吸收和尾气减排***及其利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种酸再生酸气吸收和尾气减排***及其利用方法。该酸再生酸气吸收和尾气减排***包括依次连通的一级吸收塔、二级吸收塔、风机、气液分离器和废气洗涤塔。酸再生酸气吸收和尾气减排***还包括集水槽，集水槽分别与一级吸收塔和二级吸收塔连通。在集水槽与一级吸收塔之间设有换热器，换热器用于使从集水槽流出的吸收水经冷却后进入一级吸收塔。通过本发明提供的酸再生酸气吸收和尾气减排***或酸再生方法，解决了酸再生工程排放的尾气温度过高、水汽含量高、尾气含酸量易超标不稳定等问题，减少了污染和危害。

Description

酸再生酸气吸收和尾气减排***及其利用方法

技术领域

本发明属于废酸再生技术领域，具体涉及一种酸再生酸气吸收和尾气减排***及其利用方法。

背景技术

在废酸处理领域，酸再生酸气吸收和尾气减排***中高温酸气的吸收和废气洗涤是重要的工艺环节和控制目标。高温酸气吸收的过程主要决定再生酸的品质。废气洗涤***保证含酸废气经净化后达标排放。如果吸收***的吸收效果不理想，废气中含酸量就必然增加。因此，高温酸气吸收效果的好坏不仅决定再生酸产品的品质，也最直接影响废气洗涤***是否达到设计效果和使用要求，以及排放的气体能否达到环保排放标准。目前酸再生的吸收和洗涤***一般在80℃工况下工作，废气温度较高，水蒸汽含量大，因此整个吸收洗涤***的再生酸吸收浓度稳定性和废气排放控制效果不太理想。

近年来，废酸再生技术领域的技术进步和优化多关注在塔内件、填料形式等塔体的具体设备设计方面，如中国专利文献CN200920271970.X公开了新型酸再生洗涤塔，以及专利文献CN201220152953.6公开了一种带液滴分离功能的酸再生吸收塔，都是通过针对具体设备进行的发明或改造。虽然对吸收和废气排放控制也进行了有限的改善，但在整个酸再生技术领域，对吸收和洗涤***工艺方法的开发和优化关注还不够。随着环保要求的提高，相关技术仍需要改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够解决以上多个技术问题中的至少一个技术问题的一种酸再生酸气吸收和尾气减排***，该酸再生酸气吸收和尾气减排***包括依次连通的一级吸收塔、二级吸收塔、风机、气液分离器和废气洗涤塔；所述酸再生酸气吸收和尾气减排***还包括集水槽，所述集水槽分别与一级吸收塔和二级吸收塔连通，其中，集水槽与一级吸收塔的连通为单向连通，以使集水槽中的吸收水输送至一级吸收塔；集水槽与二级吸收塔的连通为循环连通，使得吸收水从集水槽输送至二级吸收塔，经循环吸收酸气后流回集水槽中；在所述集水槽与一级吸收塔之间设有换热器，所述换热器用于使从集水槽流出的吸收水经冷却后进入一级吸收塔。

其中，所述换热器可以是圆块孔式耐酸石墨换热器或聚四氟乙烯毛细管换热器。

其中，相对于再生每立方米酸液，换热器的冷却能力可以为50000kcal～60000kcal。

其中，所述集水槽还可以分别与气液分离器和废气洗涤塔连通，使得气液分离器中分离的液体以及废气洗涤塔中溢流的液体流入集水槽中。

其中，所述一级吸收塔中可以设有变频泵，以自动控制来自集水槽的吸收水的喷淋流量。

其中，所述废气洗涤塔中可以设有pH在线检测仪，以测定废气洗涤塔中吸收酸气后的液体的pH值；所述废气洗涤塔的顶部设置脱盐水喷淋装置。

本发明还提供一种利用上述酸再生酸气吸收和尾气减排***的方法，该方法包括以下步骤：(1)使废气进入一级吸收塔中，用换热器冷却后的吸收水吸收废气中的酸气，形成再生酸酸液，收集所述再生酸酸液，使经一级吸收塔处理后的废气进入二级吸收塔；(2)利用二级吸收塔中的吸收水吸收废气中残留的酸气；(3)使二级吸收塔处理后的废气在气液分离器中进行气液分离后进入废气洗涤塔；(4)在废气洗涤塔中将脱盐水作为洗涤水，采用自循环洗涤方式对废气进行洗涤，当洗涤水的pH值小于5时，补加脱盐水；(5)将经废气洗涤塔洗涤后的废气排放至外界。

其中，所述步骤(1)中，进入一级吸收塔的吸收水的温度可以为58～63℃。

其中，所述步骤(1)中，进入一级吸收塔的废气中含氯化氢气体的体积百分比可以为4.5～5.2％且初始温度可以为85℃～96℃，再生酸酸液的盐酸浓度可以为16wt％～18wt％。

其中，控制进入二级吸收塔的废气温度可以为65～70℃。

通过本发明的酸再生酸气吸收和尾气减排***及其利用方法，解决了酸再生工程排放的尾气温度过高、水汽含量高、尾气含酸量易超标不稳定等问题，减少了污染和危害。

附图说明

图1表示根据本发明实施例的酸再生酸气吸收和尾气减排***的结构图及工艺流程图。

符号说明

1   一级吸收塔

2   换热器

3   二级吸收塔

4   风机

5   气液分离器

6   集水槽

7   废气洗涤塔

具体实施方式

以下对根据本发明的酸再生酸气吸收和尾气减排***及其利用方法进行详细说明。另外，本发明中没有详细说明的内容均为现有技术，在此不再赘述。

参照附图1，根据本发明一个实施例的酸再生酸气吸收和尾气减排***包括依次连通的一级吸收塔1、二级吸收塔3、风机4、气液分离器5和废气洗涤塔7。该酸再生酸气吸收和尾气减排***还包括集水槽6，集水槽6分别与一级吸收塔1和二级吸收塔3连通。集水槽6与一级吸收塔1的连通为单向连通，以使集水槽6中的吸收水输送至一级吸收塔1，并且，在集水槽6与一级吸收塔1之间设有换热器2，该换热器2用于使从集水槽6流出的吸收水经冷却后进入一级吸收塔1。另外，集水槽6与二级吸收塔3的连通为循环连通，使得吸收水从集水槽6输送至二级吸收塔3，经循环吸收废气后流回集水槽6中。根据本发明的一个实施例，相对于再生每立方米酸液，换热器2的冷却能力可以为50000kcal～60000kcal。这样，通过降低酸再生酸气吸收和尾气减排***中的吸收***的吸收温度的方式，提高吸收***的吸收效果。其原因在于氯化氢的溶解度随着温度升高而降低，吸收体系温度降低将更有利于氯化氢气体的充分吸收，同时吸收酸液的温度降低后，加快了气液传质，提高逆流吸收效果，可使体系更快达到平衡，由于吸收效果较好，减少了后续废气洗涤塔7中作为洗涤水的工业水与脱盐水的用量，减少了***废水排放量。

需要说明的是，通过对废气温度进行控制有利于有效地控制污染物排放，而且由于机组废气中水蒸汽含量较大，控制废气温度也有助于减少排放尾气的量。一级吸收塔1内有比较剧烈的放热反应，是吸收和洗涤工艺段中产生热量最大的场所，又是吸收水能直接排走的塔。但是，在这个位置的液体的工艺流量是最小的，只有后面两个塔(即，二级吸收塔3和废气洗涤塔7)的循环量的十分之一左右。在本发明中，采用在集水槽6与一级吸收塔1之间设置换热器2来降低流入一级吸收塔1的吸收水的温度，从而降低废气温度。一级吸收塔1中冷却后的吸收水因吸收放出的热量和接触上游工艺的热气，温度会升高，而及时排出吸收了酸气的吸收水能够最有效地减少这些不利于降温因素的影响。如果将换热器2设置在其它位置，则换热器2的处理量会加大，相应的能量损耗和输送损耗也会变大，达到同样效果需要更多的换热面积和冷却循环水量，因此本发明的上述设计也兼顾了减排的应用性和经济性。另外，通过将换热器2设计在集水槽6与一级吸收塔1之间这样的最佳位置，可以减小所需的换热器2的体积并且无需将换热器2设置在较高处，从而减少占地面积，便于使用和检修。另外，对于间壁传热来说，换热器2采用液液传热，其效果优于气液传热。

本发明的换热器2特别优选圆块孔式耐酸石墨换热器或聚四氟乙烯毛细管换热器。选择这两种换热器的原因在于，这两种换热器均具有良好的耐酸性能。并且，圆块孔式耐酸石墨换热器的导热性好、使用范围大并且更加经济，万一发生渗漏引起的其它损失小。而聚四氟乙烯材料虽然导热性能差，但毛细管式聚四氟乙烯能够克服材料本身导热性的缺点。

根据本发明的一个实施例，集水槽6还分别与气液分离器5和废气洗涤塔7连通，使得气液分离器5中分离的液体以及废气洗涤塔7中溢流的液体流入集水槽6中。另外，由集水槽6向废气洗涤塔7的连通可以由阀门控制，当阀门关闭后废气洗涤塔7溢流回集水槽6保持连通，废气洗涤塔7塔底与循环泵之间的连通打开，废气洗涤塔7将处于自循环状态，如果塔下段液面过高到达溢流位后，多余的洗涤水溢流至集水槽6，作为吸收水的一部分供二级吸收塔3和一级吸收塔1使用。

根据本发明的一个实施例，一级吸收塔1中设置变频泵，以自动控制来自集水槽6的吸收水的喷淋流量。通过这样的设置，来控制最终从一级吸收塔1排出的再生酸酸液和气体的平衡温度。根据本发明的一个实施例，二级吸收塔3配合集水槽6采用循环吸收的方式，吸收水通过高位差溢流并返回集水槽6。

根据本发明的一个实施例，废气洗涤塔7的顶部可设置脱盐水喷淋装置，以保证尾气经过净化后达标排放。根据本发明的一个实施例，废气洗涤塔7的储液区可设有pH在线检测仪，以测定清洗废气后的洗涤水的pH值。当储液区洗涤水pH值小于预定值(pH小于5)时，将通过控制阀门自动补加清洁工业水和/或顶部脱盐水。通过监测废气洗涤塔7中洗涤水的pH值来控制洗涤水的补充量，可以更有效地保证废气持续稳定达标排放。

本发明还提供一种利用上述酸再生酸气吸收和尾气减排***的方法，下面结合图1中的气流通路(在图中以粗箭头表示)与液流通路(在图中以细箭头表示)，对该方法进行详细描述。其中，进入酸再生酸气吸收和尾气减排***的废气可以为含氯化氢气体4.5～5.2％(体积百分比)、温度85℃～96℃的高温含酸废气。根据本发明提供的利用上述酸再生酸气吸收和尾气减排***的方法包括依次执行的以下步骤：一次吸收→二次吸收→气液分离→洗涤→排出。具体描述如下：

一次吸收：首先含酸热气(即，废气)自上游工艺进入一级吸收塔1，被吸收水吸收形成再生酸酸液，并直接排入再生酸收集储罐。其中，再生酸酸液的盐酸浓度为16wt％～18wt％。

其中，一级吸收塔1的吸收水来自集水槽6，相对于一级吸收塔1排出的再生酸液来说，进入一级吸收塔1的吸收水可以含有少量氯离子，呈微酸性。但是，吸收水的具体成分并无特定限制，可根据具体的实际需要采用合适的吸收水。例如，集水槽6中的吸收水主要来源可以是酸洗机组所排放的酸性漂洗废水，少部分可以来自废气洗涤塔7的洗涤水以及另外补充的水。

一级吸收塔1的吸收水可利用耐酸耐热的换热器2来降低温度，经换热器2降温后的吸收水的温度可以为58～63℃，换热器2的冷却介质可以采用循环冷却水。另外，一级吸收塔1可以采用即吸收即排的方式，通过变频泵自动控制吸收水的喷淋流量，优选将最终使出塔酸液和废气的平衡温度降至65～70℃。这样，可以将最终的出塔废气中水汽的含量控制在53～61％(体积百分比)。并且，通过将一级吸收塔1的出塔酸液和废气的平衡温度控制在上述范围内，就可以使最终从废气洗涤塔7排放的出塔废气温度降至60度左右。如果一级吸收塔1的平衡温度高于上述范围，则体系降温不明显，造成最终排放的废气和污染物减排效果不好；如果平衡温度低于上述范围，则需要消耗能源就大大增加，从节能经济性方面来说不够优化。

二次吸收：使含少量酸气的热气(废气)继续进入二级吸收塔3，进一步吸收废气中的少量酸气。

气液分离：含微量酸气的废气在风机5的作用下进入气液分离器5，进行气液分离，分离出夹杂的液滴回流入集水槽6的顶部。

洗涤：废气最后进入废气洗涤塔7进一步洗涤，废气洗涤塔7的顶部设置有脱盐水喷淋装置，以保证废气经循环洗涤和脱盐水洗涤后达标排放。废气洗涤塔7采用自循环洗涤方式，溢流水回流入集水槽6。

其中，废气洗涤塔7采用自循环洗涤方式，吸收水可以主要采用清洁工业水补充，顶部设置脱盐水喷淋装置进行废气排放前的达标清洗，在废气洗涤塔体的储液区设pH在线检测仪，当储液区吸收水pH值小于5时，将通过控制阀门自动补加清洁工业水和顶部脱盐水，溢流水溢流入集水槽6，供一级吸收塔1和二级吸收塔3使用。

综合来说，含氯化氢气体4.5～5.2％(体积百分比)、温度为85℃～96℃的上游含酸高温废气在风机4的引流作用下进入一级吸收塔1底部，来自集水槽6并经过换热器2降温的微酸性吸收水被送入一级吸收塔1顶部，含酸高温废气和经过冷却循环水换热降温的微酸性吸收水在一级吸收塔1内完成逆流吸收过程，含酸高温废气中的绝大部分氯化氢被液体吸收，形成16wt％～18wt％浓度的再生酸产品，流至一级吸收塔1塔底后即时排入再生酸产品储罐。含有少量酸气的废气从一级吸收塔1顶部出来，其温度已降至大约65℃，继续进入二级吸收塔3底部。二级吸收塔3采用集水槽6内的微酸性吸收水作为循环吸收水，另外，循环液以给定的量送入一级吸收塔前的换热器2。酸液的吸收过程由一级吸收塔1和二级吸收塔3共同形成多级逆流的有效吸收。由风机4引出的废气仍含有微量氯化氢气体，经过气液分离器5，分离出夹杂的液滴回流入集水槽6的顶部。废气进入废气洗涤塔7进一步洗涤，废气洗涤塔7顶部设置有脱盐水喷淋装置，以保证废气经过净化后达标排放。废气洗涤塔7采用自循环洗涤方式，溢流水回流入集水槽6。

同现有技术相比较，本发明的技术效果在于：利用本发明方法集水槽溢流向污水排放***的废水量减少，再生酸液中含酸量控制更稳定，所排放的废气温度降低，废气中所含水汽量、酸量明显减少，可实现稳定持续达标排放。

下面结合具体的实施例对本发明进行说明，本发明的保护范围包括但不限于以下实施例。

实施例1：

废酸处理量3.5m³/h的酸再生机组，一级吸收塔的进气温度88～96℃。进气量为8700～9500Nm³/h，即时喷淋量为大约3.5m³/h的吸收水。圆块孔式耐酸石墨换热器的面积为20m²，冷却能力约190000Kcal/h(相当于对再生每立方米酸液，冷却能力为50000kcal～60000kcal)。一级吸收塔出口气体温度为65～70℃，废气洗涤塔的出口气体温度约60℃，达标排放。与常规酸再生工艺相比，废气排放温度下降了13～18℃，废气量减少近20％。

实施例2：

废酸处理量4m³/h的酸再生机组，一级吸收塔的进气温度88～96℃进气量为9000～11000Nm³/h，塔顶吸收水平均喷淋量为大约4m³/h。换热器材质选用耐酸耐温的F4(聚四氟乙烯)制造，冷却器面积为28m²，冷却能力约210000Kcal/h(相当于对再生每立方米酸液，冷却能力为50000kcal～60000kcal)。一级吸收塔出口气体温度较原工艺降低10～15℃，废气洗涤塔的出口气体温度约60℃，达标排放。与现有工艺相比，废气排放温度下降13～16℃，废气量减少16～18％。

虽然已经参照本发明的示例性实施例具体地示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求和它们的等同物所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在此做出形式和细节上的各种改变。应当仅仅在描述性的意义上而不是出于限制的目的来考虑实施例。因此，本发明的范围不是由本发明的具体实施方式来限定，而是由权利要求书来限定，该范围内的所有差异将被解释为包括在本发明中。

Claims (10)

1.一种酸再生酸气吸收和尾气减排***，其特征在于，所述酸再生酸气吸收和尾气减排***包括依次连通的一级吸收塔、二级吸收塔、风机、气液分离器和废气洗涤塔；

所述酸再生酸气吸收和尾气减排***还包括集水槽，所述集水槽分别与一级吸收塔和二级吸收塔连通，其中，集水槽与一级吸收塔的连通为单向连通，以使集水槽中的吸收水输送至一级吸收塔；集水槽与二级吸收塔的连通为循环连通，使得吸收水从集水槽输送至二级吸收塔，经循环吸收酸气后流回集水槽中；在所述集水槽与一级吸收塔之间设有换热器，所述换热器用于使从集水槽流出的吸收水经冷却后进入一级吸收塔。

2.根据权利要求1所述的酸再生酸气吸收和尾气减排***，其特征在于，所述换热器是圆块孔式耐酸石墨换热器或聚四氟乙烯毛细管换热器。

3.根据权利要求1所述的酸再生酸气吸收和尾气减排***，其特征在于，相对于再生每立方米酸液，换热器的冷却能力为50000kcal～60000kcal。

4.根据权利要求1所述的酸再生酸气吸收和尾气减排***，其特征在于，所述集水槽还分别与气液分离器和废气洗涤塔连通，使得气液分离器中分离的液体以及废气洗涤塔中溢流的液体流入集水槽中。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的酸再生酸气吸收和尾气减排***，其特征在于，所述一级吸收塔中设有变频泵，以自动控制来自集水槽的吸收水的喷淋流量。

6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的酸再生酸气吸收和尾气减排***，其特征在于，所述废气洗涤塔中设有pH在线检测仪，以测定废气洗涤塔中吸收酸气后的液体的pH值；所述废气洗涤塔的顶部设置脱盐水喷淋装置。

7.一种利用权利要求1～6中的任意一项所述的酸再生酸气吸收和尾气减排***的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)使废气进入一级吸收塔中，用换热器冷却后的吸收水吸收废气中的酸气，形成再生酸酸液，收集所述再生酸酸液，使经一级吸收塔处理后的废气进入二级吸收塔；

(2)利用二级吸收塔中的吸收水吸收废气中残留的酸气；

(3)使二级吸收塔处理后的废气在气液分离器中进行气液分离后进入废气洗涤塔；

(4)在废气洗涤塔中将脱盐水作为洗涤水，采用自循环洗涤方式对废气进行洗涤，当洗涤水的pH值小于5时，补加脱盐水；

(5)将经废气洗涤塔洗涤后的废气排放至外界。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，进入一级吸收塔的吸收水的温度为58～63℃。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，进入一级吸收塔的废气中含氯化氢气体的体积百分比为4.5～5.2％且初始温度为85℃～96℃，再生酸酸液的盐酸浓度为16wt％～18wt％。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，控制进入二级吸收塔的废气温度为65～70℃。