CN105536446A - 气液同向性废气吸收处理***及方法 - Google Patents

气液同向性废气吸收处理***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及冶金化工技术领域，公开了一种气液同向性废气吸收处理***及方法。包括同向接触净化装置和冷却装置；同向接触净化装置包括储气包、初次净化段和热液池，储气包设置有废气进口，储气包内设置有废气冷却机构，冷却装置包括二次净化段和冷液池，二次净化段上方设置有排气口，冷却装置设置有散热制冷机构；初次净化段的底部通过连通管与二次净化段的底部相连通，冷液池通过冷液泵与冷液输送管相连接，热液池通过热液泵与第一热液输送管相连接。本发明利用了热气体上升，冷气体下降的原理，使吸收液与气体实现同向接触吸收，延长气液两相的接触时间，提高废气的净化深度，且能对气体实现多次冷却，降低处理后气体温度。

Description

气液同向性废气吸收处理***及方法
技术领域
本发明涉及冶金化工技术领域，尤其是一种气液同向性废气吸收处理***及方法。
背景技术
金属钒及其化合物有着广泛的应用，伴随着市场竞争越来越激烈、环保要求越来越高，以及市场竞争越来越激烈等因素，废气如何高清洁的处理成为了一个急需解决的问题。
众所周知，目前废气的治理按照废气的性质，主要有五种：液相吸收气相中的污染成分；固相吸附气相中的污染成分，液固两相共同作用固定拦截气相中的污染成分，气相与气相在特定条件下反应和使用布袋拦截气相中固体粉尘颗粒。本发明主要涉及的是液相吸收气相中的污染成分这一类，而该类废气一般指酸雾、碱雾、污染物易溶于溶剂的废气和污染物易与溶剂发生反应而固定于溶剂中的废气。
针对本发明内容，就酸雾处理做一个举例性的背景介绍：
目前国内外酸雾的处理，都采用的是逆向性气液交叉对流接触吸收方式来进行处理，在沉淀提钒作业时，就涉及到该类型酸雾的治理。钒液在沉淀时加入浓硫酸，并进行蒸气沸腾加热和搅拌，这就使得高温情况下，产生大量携带了硫酸液滴的蒸气，形成酸雾，该酸雾的处理装置如图1所示，
其废气处理工艺如下：
酸雾通过泵将其从酸雾输进管中输送入酸雾处理装置底部，然后在酸雾处理装置中自下而上输送；液相吸收剂(水)通过泵将其从液相吸收剂输进管中输送入酸雾处理装置顶部，然后在酸雾处理装置中自上而下靠自身重力下落；酸雾和水在气液逆向交叉区接触，尤其上接触球面上进行酸雾中污染物的吸收，待吸收完之后，酸雾净化后的气相继续向上走，然后直接排空，酸雾净化后的液相靠自身重力下落到酸雾处理装置底部，通过泵抽出然后自液相吸收剂输进管再次输送入酸雾处理装置中，进行循环使用，如液相吸收剂使用效果不达标准，则自酸雾处理装置中输出进行处理或资源化利用。
沉淀提钒工序产生的酸雾和酸雾的处理过程基本上代表了目前国内外该类型废气的气液逆向治理原理，但该治理方法存在以下几个问题：
1.废气处理深度不够，一般废气中的污染物仅能净化65％---75％，甚至更低，这与废气自身性质有关：其一废气自身属于气相，在废气处理装置中，会自发的自下而上走；其二：废气一般有95℃---150℃，而热的废气在废气处理装置中自下而上的运动速度更快；其三废气处理装置对于气相而言下部为密封状态，所以泵将废气鼓入，就增加了气相的压力，从而再次加速了其自下而上的运动；总的来说一般情况下，废气在逆向治理原理的废气处理装置中的停留时间，即液相吸收剂吸收废气中污染物的时间仅3～5s。
2.污染性仍然存在，由于其污染物仅处理了不到75％，所以仍然有25％以上的污染物被排放入大气中。
3.直观污染程度大，由于废气温度较高，即使通过废气处理装置有一定的降温，但净化后的排空气相温度一般仍有80℃，所以该净化气相会形成一支雾状的类烟排放物，使人会感到污染程度较实际更大。
4.液相吸收剂由于采用的是循环使用，如没有增加冷却设施，则该液相吸收剂温度会不断增加，从而极大的降低其污染物吸收效果，降低废气的净化效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种气液同向性废气吸收处理***，该***可以延长气液两相的接触时间，提高废气的净化深度。
本发明公开的气液同向性废气吸收处理***，包括同向接触净化装置和冷却装置；
所述同向接触净化装置包括热液池、初次净化段和密闭的储气包，所述储气包设置有废气进口，所述储气包内设置有废气冷却机构，所述初次净化段连接于储气包下方，所述初次净化段内设置有填料层，所述热液池设置于初次净化段下方；
所述冷却装置包括二次净化段和冷液池，所述二次净化段上方设置有排气口，所述冷液池设置于二次净化段下方，所述冷却装置设置有散热制冷机构；
所述初次净化段的底部通过连通管与二次净化段的底部相连通，所述冷液池通过冷液泵与冷液输送管相连接，所述冷液输送管延伸至初次净化段顶部，所述热液池通过热液泵与第一热液输送管相连接，所述第一热液输送管延伸至二次净化段顶部。
优选地，所述废气冷却机构为换热环管，所述换热环管一端与冷液输送管相连接，另一端与第二热液输送管相连接，所述第二热液输送管延伸至二次净化段顶部。
优选地，所述填料层包括若干接触球和用于支撑接触球的支撑板，所述支撑板设置于接触球下方。
优选地，所述填料层层数为2～5层。
优选地，所述散热制冷机构包括设置于二次净化段顶部的风扇。
优选地，所述散热制冷机构还包括用于鼓入冷空气的冷风扇，所述冷风扇设置于二次净化段侧壁上。
优选地，所述二次净化段内设置有至少一层液体分散板。
优选地，所述二次净化段的排气口向内收缩构成锥形结构。
优选地，所述废气进口连接有用于鼓入废气的废气泵。
本发明还公开了一种采用所述气液同向性废气吸收处理***的废气吸收方法，包括如下步骤：
a、启动冷却装置的散热制冷机构，开启储气包内的废气冷却机构，启动冷液泵，将冷液池中的吸收液通过冷液输送管抽取至初次净化段顶部喷洒，吸收液经填充层后下落至热液池中，启动热液泵，将热液池内吸收液输送至二次净化段顶部喷洒；
b、向储气包输入待净化热废气，被储气包内的废气冷却机构冷却的废气缓慢下降进入初次净化段，在初次净化段填料层，废气与冷吸收液实现同向接触吸收并进行二次冷却；
c、经同向接触净化装置初次净化后的废气通过连通管输送至冷却装置的二次净化段底部，在二次净化段内，废气在散热制冷机构和自同向接触净化装置而来的吸收液共同作用下，进行第三次冷却和第二次净化，处理后的气体由排气口排出，通过散热制冷机构冷却后的吸收液下落至冷液池收集起来。
本发明的有益效果是：本发明利用了热气体上升，冷气体下降的原理，在储气包内对废气进行冷却下沉，在初次净化段吸收液与自上而下的废气同向接触吸收，并对其进行二次冷却，极大地延长了气液两相的接触时间，提高废气的净化深度，同时使废气自其底部进入冷却装置中，完成对废气的第二次净化和第三次冷却，从而确保废气处理效果，与现有技术相比，本发明气液接触时间可由3～5s提高至100～150s，废气的净化深度可由65％～75％提高到99％以上，处理后气相的温度由80℃下降到35℃。
附图说明
图1是现有技术的示意图；
图2是本发明的示意图；
附图标记：冷却装置1，冷液池101，二次净化段102，排气口103，,风扇104，冷风扇105，液体分散板106,同向接触净化装置2，热液池201，初次净化段202，储气包203，支撑板204，接触球205，换热环管206，废气进口207，连通管3，冷液泵4，冷液输送管401，热液泵5，第一热液输送管501，第二热液输送管502,废气泵6。
图1中空心大箭头表示废气流向，实心小箭头表示吸收液流向；
图2中空心大箭头表示废气流向，空心小箭头表示冷吸收液流向，实心小箭头表示热吸收液流向。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图2所示，本发明公开的气液同向性废气吸收处理***，包括同向接触净化装置2和冷却装置1；
所述同向接触净化装置2包括热液池201、初次净化段202和密闭的储气包203，所述储气包203设置有废气进口207，所述储气包203内设置有废气冷却机构，所述初次净化段202连接于储气包203下方，所述初次净化段202内设置有填料层，所述热液池201设置于初次净化段202下方；
所述冷却装置1包括二次净化段102和冷液池101，所述二次净化段102上方设置有排气口103，所述冷液池101设置于二次净化段102下方，所述冷却装置1设置有散热制冷机构；
所述初次净化段202的底部通过连通管3与二次净化段102的底部相连通，所述冷液池101通过冷液泵4与冷液输送管401相连接，所述冷液输送管401延伸至初次净化段202顶部，所述热液池201通过热液泵5与第一热液输送管501相连接，所述第一热液输送管501延伸至二次净化段102顶部。
采用该气液同向性废气吸收处理***的废气吸收方法，包括如下步骤：
a、启动冷却装置1的散热制冷机构，开启储气包203内的废气冷却机构，启动冷液泵4，将冷液池101中的吸收液通过冷液输送管401抽取至初次净化段202顶部喷洒，吸收液经填充层后下落至热液池201中，热液池要确保一定的吸收液量，为实现二次废气净化做准备，***启动后，启动热液泵5，将热液池201内吸收液输送至二次净化顶部喷洒，从热液池中单位时间抽送到二次净化段的吸收液量和从冷液池单位时间抽送到初次净化段的吸收液量是相等的；
b、向储气包输入待净化热废气，被储气包203内的废气冷却机构冷却的废气缓慢下降进入初次净化段202，在初次净化段202填料层，废气与自冷液池101输送而来的冷吸收液实现同向接触吸收并进行二次冷却，此步骤可实现废气净化的96％，因储气包203处于高位，因此，通常需要设置废气泵6或者风机用以鼓入废气；
c、经同向接触净化装置2初次净化后的废气通过连通管3输送至冷却装置1的二次净化段102底部，在二次净化段102内，废气在散热制冷机构和自同向接触净化装置2而来的热吸收液共同作用下，进行第三次冷却和第二次净化，处理后的气体由排气口103排出，通过散热制冷机构冷却后的吸收液下落至冷液池101收集起来，此步骤可实现废气净化的4％。
位于储气包203内的废气冷却机构主要作用是将热废气冷却，使其向下沉降，为避免气体扰动过大，通常可采用冷却管、冷却水箱等装置，而作为优选方式，所述废气冷却机构为换热环管206，所述换热环管206一端与冷液输送管401相连接，另一端与第二热液输送管502相连接，所述第二热液输送管502延伸至二次净化段102顶部。采用换热环管206可利用冷液池101送出的冷吸收液与废气进行热交换，从而对废气进行冷却，而被废气加热后的热吸收液经由第二热液输送管502返回冷却装置1，在二次净化段102顶部与从热液池201返回的热吸收液一起喷淋，用于对废气进行第二次净化。吸收液喷淋下落过程中，由散热制冷机构对其进行冷却，而后落入冷液池101中被收集起来，从而实现了吸收液的循环利用。当吸收液达到一定的使用周期、浓度和效果时，根据环保要求对吸收液进行置换、处理或资源化利用。
填料层的作用是增大气液两相接触面积，以提高废气的净化效果。填料层的填料可采用拉西环、鲍尔环等等，而作为优选方式，所述填料层包括若干接触球205和用于支撑接触球205的支撑板204，所述支撑板204设置于接触球205下方。所述填料层层数优选为2～5层。
设置于冷却装置1内的散热制冷机构的主要作用是冷却热的吸收液，吸收液由上至下喷淋而下，因此若采用冷却管形式则接触面积有限，冷却效果不明显，因而作为优选方式，所述散热制冷机构包括设置于二次净化段102顶部的风扇104。通过风扇104增加气流流速，可起到冷却热吸收液的目的。为加强冷却效果，作为优选方式，所述散热制冷机构还包括用于鼓入冷空气的冷风扇105，所述冷风扇105设置于二次净化段102侧壁上。
为使吸收液在二次净化段102能够更好地净化废气，作为优选方式，所述二次净化段102内设置有至少一层液体分散板106。液体分散板106可以增加冷却液的分散面积，从而加快热吸收液的冷却速度并强化二次接触净化效果。
为防止吸收液液滴被气流带出冷却装置1，作为优选方式，如图2所示，所述二次净化段102的排气口103向内收缩构成锥形结构。

Claims (10)

1.气液同向性废气吸收处理***，其特征在于：包括同向接触净化装置(2)和冷却装置(1)；
所述同向接触净化装置(2)包括热液池(201)、初次净化段(202)和密闭的储气包(203)，所述储气包(203)设置有废气进口(207)，所述储气包(203)内设置有废气冷却机构，所述初次净化段(202)连接于储气包(203)下方，所述初次净化段(202)内设置有填料层，所述热液池(201)设置于初次净化段(202)下方；
所述冷却装置(1)包括二次净化段(102)和冷液池(101)，所述二次净化段(102)上方设置有排气口(103)，所述冷液池(101)设置于二次净化段(102)下方，所述冷却装置(1)设置有散热制冷机构；
所述初次净化段(202)的底部通过连通管(3)与二次净化段(102)的底部相连通，所述冷液池(101)通过冷液泵(4)与冷液输送管(401)相连接，所述冷液输送管(401)延伸至初次净化段(202)顶部，所述热液池(201)通过热液泵(5)与第一热液输送管(501)相连接，所述第一热液输送管(501)延伸至二次净化段(102)顶部。
2.如权利要求1所述的气液同向性废气吸收处理***，其特征在于：所述废气冷却机构为换热环管(206)，所述换热环管(206)一端与冷液输送管(401)相连接，另一端与第二热液输送管(502)相连接，所述第二热液输送管(502)延伸至二次净化段(102)顶部。
3.如权利要求1所述的气液同向性废气吸收处理***，其特征在于：所述填料层包括若干接触球(205)和用于支撑接触球(205)的支撑板(204)，所述支撑板(204)设置于接触球(205)下方。
4.如权利要求3所述的气液同向性废气吸收处理***，其特征在于：所述填料层层数为2～5层。
5.如权利要求1所述的气液同向性废气吸收处理***，其特征在于：所述散热制冷机构包括设置于二次净化段(102)顶部的风扇(104)。
6.如权利要求5所述的气液同向性废气吸收处理***，其特征在于：所述散热制冷机构还包括用于鼓入冷空气的冷风扇(105)，所述冷风扇(105)设置于二次净化段(102)侧壁上。
7.如权利要求1所述的气液同向性废气吸收处理***，其特征在于：所述二次净化段(102)内设置有至少一层液体分散板(106)。
8.如权利要求1所述的气液同向性废气吸收处理***，其特征在于：所述二次净化段(102)的排气口(103)向内收缩构成锥形结构。
9.如权利要求1所述的气液同向性废气吸收处理***，其特征在于：所述废气进口(207)连接有用于鼓入废气的废气泵。
10.采用如权利要求1所述气液同向性废气吸收处理***的废气吸收方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、启动冷却装置(1)的散热制冷机构，开启储气包(203)内的废气冷却机构，启动冷液泵(4)，将冷液池(101)中的吸收液通过冷液输送管(401)抽取至初次净化段(202)顶部喷洒，吸收液经填充层后下落至热液池(201)中，，启动热液泵(5)，将热液池(201)内吸收液输送至二次净化段(102)顶部喷洒；
b、向储气包(203)输入待净化热废气，被储气包(203)内的废气冷却机构冷却的废气缓慢下降进入初次净化段(202)，在初次净化段(202)填料层，废气与冷吸收液实现同向接触吸收并进行二次冷却；
c、经同向接触净化装置(2)初次净化后的废气通过连通管(3)输送至冷却装置(1)的二次净化段(102)底部，在二次净化段(102)内，废气在散热制冷机构和自同向接触净化装置(2)而来的吸收液共同作用下，进行第三次冷却和第二次净化，处理后的气体由排气口(103)排出，通过散热制冷机构冷却后的吸收液下落至冷液池(101)收集起来。
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