CN109596559A - 炭黑尾气各组分含量的联合检测方法及检测*** - Google Patents
炭黑尾气各组分含量的联合检测方法及检测*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种炭黑尾气各组分含量的联合检测方法，包括：将炭黑尾气通过杂质吸收液，吸收炭黑尾气中的气体杂质；将吸收气体杂质后的炭黑尾气通入烟气分析仪中，采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量。本发明还公开一种炭黑尾气各组分含量的联合检测***，包括：烟气吸收模块，用于吸收炭黑尾气中的气体杂质；烟气分析仪，与烟气吸收模块相连通，用于采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量。本发明可以实现炭黑尾气各组分含量快速、稳定的联合检测，提供炭黑尾气中各气体组分的准确含量，为锅炉活或尾气炉污染物达标排放的控制工艺提供数据支撑，防治大气污染，从而达到国家环保总局制定大气污染防治要求。
Description
技术领域
本发明涉及炭黑尾气检测领域，具体涉及一种炭黑尾气各组分含量的联合检测方法及检测***。
背景技术
炭黑尾气是生产炭黑生产工艺的一种副产品，它是由原料烃(液态烃、气态烃或其混合物)经不完全燃烧或受热分解而得到的气态副产物，其中含有各种烃类的有机物混合物。经过袋滤器除尘后大部分炭黑尾气送至焚烧锅炉内焚烧，转化为蒸汽和电能，另一小部分送至干燥滚筒尾气燃烧炉燃烧用于干燥炭黑用，生产上述过程后的废气排至大气。无论锅炉烟气还是干燥废气中均含有大量的SO2、H2S、CO2、NOx等，对大气环境造成很大的污染。
随着国家环保要求的日益严格，炭黑企业在尾气锅炉和干燥废气尾部均加装了脱硫、脱硝装置进行烟气去污处理。而对于去污化处理之后的锅炉烟气或尾气炉废气中各气体组分含量采用便携式检测方式的仪器包括两类：一类是电化学方法，气体通过传感器渗透膜进入电解槽，在恒电位工作电极上发生氧化反应，根据极限电流大小测定各气体组分含量；另一类是非分散红外吸收法，利用各气体组分对不同波长红外辐射的吸收特性，用Beer-Lambert定律对红外吸收结果进行分析。目前采用这两类方法的便携式检测仪器对锅炉烟气或尾气炉废气中各气体组分的检测均有很好的通用性，都可以便捷地获得气体各组分的含量。
但是，对于炭黑尾气中造成大气污染的各气体组分，上述两类仪器却不能检测各气体组分的准确含量，其中原因在于：
1、炭黑尾气的组分较之锅炉烟气或尾气炉废气更复杂，除了常见的SO2、H2S、CO2、NOx等，而且还含有气态烃、CO、H2等，并且这些组分的含量更高，比如H2或CO含量有时超过10％；
2、依据电化学方法原理检测气体含量的便携式仪器对于炭黑尾气(尤其是CO含量超过5％)通用性不够，原因在于CO含量过高，对其工作电极具有很强毒化作用，工作电极产生不可逆转变，降低该类设备的寿命；
3、依据非分散红外吸收法原理检测气体含量的便携式仪器对于气体各组分含量较高的炭黑尾气适用性尚可，但是其检测的稳定性不够(稳定时间低于3min)，检测过程中出现气体组分含量随时间逐渐降低现象，不利于准确把握炭黑尾气各组分含量。
针对以上各种弊端和技术难题，同时为降低污染物排放、防治大气污染提供数据支撑的目的，需要开发一种炭黑尾气各组分含量的联合检测方法及检测***。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种炭黑尾气各组分含量的联合检测方法及检测***，以克服现有技术中的不足。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明实施例提供了一种炭黑尾气各组分含量的联合检测方法，包括：
将炭黑尾气通过杂质吸收液，吸收炭黑尾气中的气体杂质；
将吸收气体杂质后的炭黑尾气通入烟气分析仪中，采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量。
本发明实施例还提供了一种炭黑尾气各组分含量的联合检测***，包括：
烟气吸收模块，用于吸收炭黑尾气中的气体杂质；
烟气分析仪，与烟气吸收模块相连通，用于采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量。
较之现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明实施例提供的炭黑尾气各组分含量的联合检测方法及***，可以实现炭黑尾气各组分含量快速、稳定的联合检测，提供炭黑尾气中各气体组分的准确含量，为锅炉活或尾气炉污染物达标排放的控制工艺提供数据支撑，防治大气污染，从而达到国家环保总局制定大气污染防治要求。其中，将炭黑尾气通过烟气吸收模块后，再将炭黑尾气接入烟气分析仪，最终可以稳定获取炭黑尾气中SO2、NOx、CO、CO2等组分的准确含量。
附图说明
图1是本发明一典型实施方案中炭黑尾气各组分含量的联合检测方法流程图；
图2是本发明一典型实施方案中采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量的方法流程图；
图3是本发明一典型实施方案中炭黑尾气各组分含量的联合检测***图。
具体实施方式
针对现有技术的诸多缺陷，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。但是，应当理解，在本发明范围内，本发明的上述各技术特征和在下文(实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以相互结合，从而构成新的或者优选的技术方方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的系一种炭黑尾气各组分含量的联合检测方法，包括：
将炭黑尾气通过杂质吸收液，吸收炭黑尾气中的气体杂质；
将吸收气体杂质后的炭黑尾气通入烟气分析仪中，采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量。
在一些实施方案中，所述杂质吸收液包括水溶液、有机溶液、无机酸溶液、有机酸溶液、无机碱溶液、有机碱溶液、无机盐和有机盐中的任意一种或两种以上的组合。
在一些较为优选的实施方案中，所述有机溶液包括醇类、烃类、卤代烃类中的任意一种或两种以上的组合。
在一些较为优选的实施方案中，所述无机酸溶液包括盐酸、硫酸、硝酸中的任意一种或两种以上的组合。
在一些较为优选的实施方案中，所述有机酸溶液包括甲酸、醋酸、苯甲酸、苯磺酸中的任意一种或两种以上的组合。
在一些较为优选的实施方案中，所述无机碱溶液包括氨水、烧碱、氢氧化钾中的任意一种或两种以上的组合。
在一些较为优选的实施方案中，所述有机碱溶液包括胺类和/或氮杂环类。
在一些较为优选的实施方案中，所述无机盐包括氯化钠、硫酸钠、碳酸钠中的任意一种或两种以上的组合。
在一些较为优选的实施方案中，所述有机盐包括季铵盐类、磺酸钠盐类、羧酸钠盐类中的任意一种或两种以上的组合。
在一些实施方案中，采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量的步骤具体包括：
在150℃条件下对炭黑尾气进行采样，得到采样炭黑尾气；
在2℃条件下低温去除采样炭黑尾气中的水蒸汽；
检测去除水蒸汽后采样炭黑气体的组分及含量。
在一些实施方案中，所述方法中，吸收炭黑尾气中的气体杂质步骤前还包括：
调节杂质吸收液的温度和/或pH值。
作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的系一种炭黑尾气各组分含量的联合检测***，所述联合检测***包括：
烟气吸收模块，用于吸收炭黑尾气中的气体杂质；
烟气分析仪，与烟气吸收模块相连通，用于采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量。
在一些实施方案中，所述烟气吸收模块包括若干串联设置的烟气吸收子模块，每个烟气吸收子模块中均设有杂质吸收液，所述杂质吸收液包括水溶液、有机溶液、无机酸溶液、有机酸溶液、无机碱溶液、有机碱溶液、无机盐和有机盐中的一种或多种。
在一些较为优选的实施方案中，所述有机溶液包括醇类、烃类、卤代烃类中的任意一种或两种以上的组合。
在一些较为优选的实施方案中，所述无机酸溶液包括盐酸、硫酸、硝酸中的任意一种或两种以上的组合。
在一些较为优选的实施方案中，所述有机酸溶液包括甲酸、醋酸、苯甲酸、苯磺酸中的任意一种或两种以上的组合。
在一些较为优选的实施方案中，所述无机碱溶液包括氨水、烧碱、氢氧化钾中的任意一种或两种以上的组合。
在一些较为优选的实施方案中，所述有机碱溶液包括胺类和/或氮杂环类。
在一些较为优选的实施方案中，所述无机盐包括氯化钠、硫酸钠、碳酸钠中的任意一种或两种以上的组合。
在一些较为优选的实施方案中，所述有机盐包括季铵盐类、磺酸钠盐类、羧酸钠盐类中的任意一种或两种以上的组合。
在一些实施方案中，所述烟气分析仪包括：
150℃保温采样模块，用于在150℃条件下对炭黑尾气进行采样，得到采样炭黑尾气；
2℃低温去除水蒸汽模块，与150℃保温采样模块相连，用于在2℃条件下低温去除采样炭黑尾气中的水蒸汽；
组分含量检测模块，与2℃低温去除水蒸汽模块相连，用于检测去除水蒸汽后采样炭黑气体的组分及含量。
在一些实施方案中，所述烟气吸收模块还包括用于调节吸收液的温度的温度调节单元和/或用于调节吸收液pH值的pH值调节单元。
参见图1-3，其中，图1是炭黑尾气各组分含量的联合检测方法流程图，图2是采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量的方法流程图，图3是炭黑尾气各组分含量的联合检测***图。
在一些具体的实施方式中，以炭黑工艺生产N375炭黑产品为例，其炭黑尾气中各组分含量的快速、稳定的检测方法包括：
选取炭黑工艺尾气管道某处作为气体采样点，采用球阀以及橡胶软管接入烟气吸收模块10，其中烟气吸收模块10串联一组或多组同类型吸收液，或者串联一组或多组不同类型的吸收液，吸收炭黑尾气中的气体杂质，从而实现炭黑尾气中各组分含量的快速稳定的检测。烟气吸收模块10还包括用于调节吸收液的温度的温度调节单元，以及用于调节吸收液pH值的pH值调节单元，调节吸收液的温度及pH值，使之更加快速稳定的吸收炭黑尾气中的气体杂质。
再将吸收后的炭黑尾气连入烟气分析仪20对其进行分析，待分析仪稳定后可获取相应气体组分的含量。烟气分析仪20与烟气吸收模块10相连通，用于采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量。烟气分析仪20包括：150℃保温采样模块21，用于在150℃条件下对炭黑尾气进行采样，得到采样炭黑尾气；2℃低温去除水蒸汽模块22，与150℃保温采样模块相连，用于在2℃条件下低温去除采样炭黑尾气中的水蒸汽；组分含量检测模块23，与2℃低温去除水蒸汽模块相连，用于检测去除水蒸汽后采样炭黑气体的组分及含量。从而可以实现炭黑尾气各组分含量快速、稳定的联合检测。
下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。以下实施例中采用的实施条件可以根据实际需要而做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例1
烟气吸收模块中采用串联4组10％氢氧化钠吸收液的形式，吸收炭黑尾气中的气体杂质后，将吸收后的炭黑尾气连入烟气分析仪对其进行分析，采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量。
测得炭黑尾气中各组分的数据如下：O2(干基，1.3％)、SO2(干基，1938mg/Nm3)、NOx(干基，1446mg/Nm3)、H2S(干基，869mg/Nm3)、CO2(干基，5.9％)、CO(干基，12.7％)。
实施例2
烟气吸收模块中采用串联2组10％氢氧化钠吸收液的形式，吸收炭黑尾气中的气体杂质后，将吸收后的炭黑尾气连入烟气分析仪对其进行分析，采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量。
测得炭黑尾气中各组分的数据如下：O2(干基，0.6％)、SO2(干基，1183mg/Nm3)、NOx(干基，1340mg/Nm3)、H2S(干基，738mg/Nm3)、CO2(干基，4.3％)、CO(干基，9.7％)。
实施例3
烟气吸收模块中采用串联1组10％硫酸吸收液的形式，吸收炭黑尾气中的气体杂质后，将吸收后的炭黑尾气连入烟气分析仪对其进行分析，采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量。
测得炭黑尾气中各组分的数据如下：O2(干基，1.4％)、SO2(干基，1020mg/Nm3)、NOx(干基，1035mg/Nm3)、H2S(干基，760mg/Nm3)、CO2(干基，6.3％)、CO(干基，11.2％)。
本发明中所提及的炭黑，可以是各种ASTM常规或非常规炭黑品种，炭黑的生产方式可以是油炉法、气炉法等各种类型，不受任何品种的限制。
需要说明的是，在本文中，在一般情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的步骤、过程、方法或者实验设备中还存在另外的相同要素。
应当理解，以上所述实例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种炭黑尾气各组分含量的联合检测方法，其特征在于，所述联合检测方法包括：
将炭黑尾气通过杂质吸收液，吸收炭黑尾气中的气体杂质；
将吸收气体杂质后的炭黑尾气通入烟气分析仪中，采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量。
2.根据权利要求1所述的联合检测方法，其特征在于，所述杂质吸收液包括水溶液、有机溶液、无机酸溶液、有机酸溶液、无机碱溶液、有机碱溶液、无机盐和有机盐中的任意一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求2所述的联合检测方法，其特征在于，所述有机溶液包括醇类、烃类、卤代烃类中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述无机酸溶液包括盐酸、硫酸、硝酸中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述有机酸溶液包括甲酸、醋酸、苯甲酸、苯磺酸中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述无机碱溶液包括氨水、烧碱、氢氧化钾中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述有机碱溶液包括胺类和/或氮杂环类；和/或，所述无机盐包括氯化钠、硫酸钠、碳酸钠中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述有机盐包括季铵盐类、磺酸钠盐类、羧酸钠盐类中的任意一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的联合检测方法，其特征在于，采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量的步骤具体包括：
在150℃条件下对炭黑尾气进行采样，得到采样炭黑尾气；
在2℃条件下低温去除采样炭黑尾气中的水蒸汽；
检测去除水蒸汽后采样炭黑气体的组分及含量。
5.根据权利要求1所述的联合检测方法，其特征在于，所述方法中，吸收炭黑尾气中的气体杂质步骤前还包括：
调节杂质吸收液的温度和/或pH值。
6.一种炭黑尾气各组分含量的联合检测***，其特征在于，所述联合检测***包括：
烟气吸收模块，用于吸收炭黑尾气中的气体杂质；
烟气分析仪，与烟气吸收模块相连通，用于采用非分散红外吸收法检测炭黑尾气中的组分和含量。
7.根据权利要求6所述的联合检测***，其特征在于，所述烟气吸收模块包括若干串联设置的烟气吸收子模块，每个烟气吸收子模块中均设有杂质吸收液，所述杂质吸收液包括水溶液、有机溶液、无机酸溶液、有机酸溶液、无机碱溶液、有机碱溶液、无机盐和有机盐中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的联合检测***，其特征在于，所述有机溶液包括醇类、烃类、卤代烃类中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述无机酸溶液包括盐酸、硫酸、硝酸中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述有机酸溶液包括甲酸、醋酸、苯甲酸、苯磺酸中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述无机碱溶液包括氨水、烧碱、氢氧化钾中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述有机碱溶液包括胺类和/或氮杂环类；和/或，所述无机盐包括氯化钠、硫酸钠、碳酸钠中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述有机盐包括季铵盐类、磺酸钠盐类、羧酸钠盐类中的任意一种或两种以上的组合。
9.根据权利要求6所述的联合检测***，其特征在于，所述烟气分析仪包括：
150℃保温采样模块，用于在150℃条件下对炭黑尾气进行采样，得到采样炭黑尾气；
2℃低温去除水蒸汽模块，与150℃保温采样模块相连，用于在2℃条件下低温去除采样炭黑尾气中的水蒸汽；
组分含量检测模块，与2℃低温去除水蒸汽模块相连，用于检测去除水蒸汽后采样炭黑气体的组分及含量。
10.根据权利要求6所述的联合检测***，其特征在于，所述烟气吸收模块还包括用于调节吸收液的温度的温度调节单元和/或用于调节吸收液pH值的pH值调节单元。
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