CN210186789U - 一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置，包括降温管、三级吸收一体化洗涤塔，两者通过风管相连通；同时降温管还和进风管相连通；三级吸收一体化洗涤塔内由下而上依次设置一级水喷淋吸收段、二级水喷淋吸收段和三级碱液吸收段；一级水喷淋吸收段设置底部循环水箱，底部循环水箱中设置将其分为上下两层的阳离子过滤膜。本实用新型利用阳离子过滤膜只能通过钠离子及水分子的特性，使得循环液中的盐酸停留在底部循环水箱上部，不断富集，增大了回收盐酸溶液的浓度，提高了资源的利用率；同时通过二级水吸收后的废气中氯化氢含量大大降低，降低了三级碱液吸收段中碱液的使用量，运行成本减少。

Description

一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置

技术领域

本实用新型属于环保技术领域，涉及废气回收处理设备，尤其是一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置。

背景技术

目前对于含氯化氢的酸性废气处理的方案都是采用碱液中和的方式进行处理，酸碱中和后产生的大量废水难以处理，产生资源浪费及运行费用较高的问题。已有的发明专利CN102198361A中提到的氯化氢尾气回收设备，对于氯化氢的回收具有一定的作用，但设备本身存在以下的问题：

1、设备可以回收废气中的大部分氯化氢，但尾气中残留的氯化氢气体直排对于环境有不良影响，未能保证气体的达标排放；

2、循环吸收过程中采用常温吸收，对于吸收过程中的循环液升温未做处理，可能导致吸收过程中盐酸的再次挥发，使得尾气中残留的氯化氢含量增大，同时循环液中的盐酸浓度较低，回用价值低；

3、该设备只能针对常温的废气进行处理，对于电子行业生产过程中高温挥发产生的氯化氢气体及焚烧线产生的高温高浓度氯化氢气体，其循环水温高，盐酸挥发量增大，处理效率低；

4、该设备在某些情况下需要采用多座塔串联的方式对于废气进行处理，占地面积大，部分场合因空间限制导致使用面受阻。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，采用水吸收及阳离子过滤膜组合使用的方式，提供一种结构简单，运行费用低，回收效率高，废气容易达标排放的高温氯化氢废气处理装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：提供了一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置，其特征在于：包括降温管、三级吸收一体化洗涤塔；所述降温管与三级吸收一体化洗涤塔通过风管相连通，所述降温管还和进风管相连通；所述三级吸收一体化洗涤塔内由下而上依次设置一级水喷淋吸收段、二级水喷淋吸收段和三级碱液吸收段；

所述一级水喷淋吸收段在塔体内由下而上依次设置底部循环水箱、一级填料层、一级水洗液体分布喷淋器；所述底部循环水箱设置将其分为上下两层的阳离子过滤膜；所述底部循环水箱的下层与一级水洗液体分布喷淋器通过一级循环管相连通，所述底部循环水箱的上层与氯化氢收集槽通过氯化氢收集管相连通；所述三级吸收一体化洗涤塔的进风口设置在底部循环水箱与一级填料层之间；

所述二级水喷淋吸收段在塔体内由下而上依次设置二级气液分离器、二级填料层、二级水洗液体分布喷淋器、泡罩板；二级气液分离器包括将塔体分隔的封板，所述封板与三级吸收一体化洗涤塔塔体侧壁形成储液部；所述储液部与二级水洗液体分布喷淋器通过二级循环管相连通；

所述三级碱液吸收段在塔体内由下而上依次设置三级气液分离器、三级填料层、碱洗喷淋管；所述三级气液分离器与外循环碱液箱通过三级循环管第一管相连通，所述碱洗喷淋管与外循环水碱液箱通过三级循环管第二管相连通；所述外循环水碱液箱还与补水管相连通；所述三级吸收一体化洗涤塔的出风口设置在三级碱液吸收段上方。

作为一种优选方案，所述一级水喷淋吸收段还设置气流分布多孔板；所述气流分布多孔板位于三级吸收一体化洗涤塔的进风口与一级填料层之间。

作为一种优选方案，所述一级循环管上设置第一支管；所述第一支管与降温塔喷淋管相连通。

作为一种更优选方案，所述一级循环管还设置一级循环泵、一级换热器；所述一级循环泵、一级换热器均位于第一支管的上游。

作为一种优选方案，所述底部循环水箱与补水管相连通。

作为一种优选方案，所述泡罩板上方依次由下而上依次设置二级折板除雾器、二级折板除雾器清洗管。

作为一种更优选方案，所述二级折板除雾器清洗管与补水管相连通。

作为一种优选方案，所述二级循环管设置二级循环泵、二级换热器、第二支管；所述第二支管设置在二级换热器下游，其还与底部循环水箱相连通。

作为一种优选方案，所述碱洗喷淋管上方依次由下而上依次设置三级折板除雾器、三级折板除雾器清洗管。

作为一种更优选方案，所述三级折板除雾器清洗管与补水管相连通。

本实用新型的有益技术效果在于：

1、利用阳离子过滤膜只能通过钠离子及水分子的特性，使得循环液中从废气中收集下来的盐酸停留在底部循环水箱上部，不断富集，容易得到高浓度盐酸；底部循环水箱下部的循环水中盐酸的液相分压稳定，对于废气中的盐酸吸收效率稳定；

2、通过阳离子过滤膜对回收盐酸进行预处理，增大回收盐酸溶液的浓度，降低盐酸提浓的处理难度及处理量，提高资源的利用率；

3、通过二级水吸收后的废气中盐酸浓度大大降低，降低了三级碱液吸收段中碱液的使用量，使得最终需要处理的废水量降低，运行成本减少；

4、主体处理设备采用一体化制作，占地面积小，受空间限制少，使用面广。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型优选实施例的结构示意图。

图2为本实用新型优选实施例的三级吸收一体化洗涤塔的结构示意图。

图3为本实用新型优选实施例的二级气液分离器的结构示意图。

图中：1为进风管、2为降温管、2-1为入气口、2-2为出气口、2-3为喷淋管、3为风管、4为三级吸收一体化洗涤塔、4-1为气流分布多孔板、4-2为一级填料层、4-3为一级水洗液体分布喷淋器、4-4为二级气液分离器、4-41为封板、4-42为中空筒体、4-43为伞盖、4-44为储液部、4-5为二级填料层、4-6为二级水洗液体分布喷淋器、4-7为泡罩板、4-8为二级折板除雾器、4-9为二级折板除雾器清洗管、4-10为三级气液分离器、4-11为三级填料层、4-12为碱洗喷淋管、4-13为三级折板除雾器、4-14为三级折板除雾器清洗管、4-15为底部循环水箱、4-16为进风口、4-17为出风口、4-18为阳离子过滤膜、5为一级换热器、6为一级循环泵、7为二级换热器、8为二级循环泵、9为二级循环管、10为氯化氢收集管、11为一级循环管、12为第一支管、13为外循环水碱液箱、14为三级循环泵、15为三级循环管第一管、16为三级循环管第二管、17为补水管、18为氯化氢收集槽、19为第二支管、20为第一盐酸浓度传感器、21为温度传感器、22为第一液位传感器、23为第二盐酸浓度传感器、24为第二液位传感器、25为第一温度计、26为第二温度计、27为第三液位传感器。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。本实用新型专利中未详细描述的结构、连接关系及方法，均可以理解为本领域内的公知常识。另外需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1-3所示，一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置，包括降温管2、三级吸收一体化洗涤塔4；降温管2与三级吸收一体化洗涤塔4通过风管3相连通，降温管2还和进风管1相连通。

三级吸收一体化洗涤塔4包括进风口4-16、一级水喷淋吸收段、二级水喷淋吸收段、三级碱液吸收段、出风口4-17；其中一级水喷淋吸收段、二级水喷淋吸收段、三级碱液吸收段在三级吸收一体化洗涤塔4塔体内由下而上依次设置。

一级水喷淋吸收段包括底部循环水箱4-15、气流分布多孔板4-1、一级填料层4-2、一级水洗液体分布喷淋器4-3；四者在三级吸收一体化洗涤塔4塔体内由下而上依次设置；底部循环水箱4-15设置将其分为上下两层的阳离子过滤膜4-18。

底部循环水箱4-15的下层与一级水洗液体分布喷淋器4-3通过一级循环管11相连通（即一级循环管11的出水口在阳离子过滤膜4-18下方）；一级循环管11从底部循环水箱4-15到一级水洗液体分布喷淋器4-3（按水流流向，即为从上游到下游）依次设置一级循环泵6、一级换热器5、第一支管12；第一支管12与降温塔2上端设置的喷淋管2-3相连通；喷淋管2-3设置3支，呈120°夹角分布；底部循环水箱4-15的上层与氯化氢收集槽18通过氯化氢收集管10相连通。

阳离子过滤膜4-18设置的目的在于：利用阳离子过滤膜4-18只能通过钠离子及水分子的特性，使得循环液中从废气里收集下来的氯化氢停留在底部循环水箱4-15上层，不断富集，达到一定浓度后由氯化氢收集管10排出；底部循环水箱4-15下层的循环水中盐酸的液相分压稳定，有利于循环液对于废气中盐酸吸收效率保持稳定。

二级水喷淋吸收段包括二级气液分离器4-4、二级填料层4-5、二级水洗液体分布喷淋器4-6、两层泡罩板4-7、二级折板除雾器4-8和二级折板除雾器清洗管4-9；六者在三级吸收一体化洗涤塔4塔体内由下而上依次设置；二级气液分离器4-4包括将塔体分隔的封板4-41、中空筒体4-42、伞盖4-43；中空筒体4-42一端贯通封板4-41，另一端与伞盖4-43连接；中空筒体4-42与伞盖4-43之间存在可供废气流出的空隙，中空筒体4-42侧面也设置可供废气流出的通孔；封板4-41与三级吸收一体化洗涤塔4塔体侧壁形成储液部4-44；储液部4-44与二级水洗液体分布喷淋器4-6通过二级循环管9相连通；二级循环管9上，按水流流向从上游到下游依次设置二级循环泵8、二级换热器7、第二支管19；第二支管19还与底部循环水箱4-15相连通。

三级碱液吸收段包括三级气液分离器4-10、三级填料层4-11、碱洗喷淋管4-12、三级折板除雾器4-13、三级折板除雾器清洗管4-14；五者在三级吸收一体化洗涤塔4塔体内由下而上依次设置；三级气液分离器4-10的结构与二级气液分离器4-4类似，其封板上设置出水口通过三级循环管第一管15与外循环碱液箱13相连通；同时碱洗喷淋管4-12通过三级循环管第二管16与外循环水碱液箱13相连通，三级循环管第二管16上设置三级循环泵14。

三级吸收一体化洗涤塔4的进风口4-16设置在底部循环水箱4-15与气流分布多孔板4-1之间；三级吸收一体化洗涤塔4的出风口4-17设置在三级碱液吸收段上方。

另外外循环水碱液箱13还与补水管17相连通；补水管17同时还与底部循环水箱4-15、二级折板除雾器清洗管4-9、三级折板除雾器清洗管4-17、储液部4-44相连通；另外补水管17还设置支管贯通泡罩板4-7与二级折板除雾器4-8之间的塔壁上，用于对泡罩板4-7进行清洗。

同时为了对整个洗涤过程进行有效的控制，提高效率；本装置还在底部循环水箱4-15上设置有第一盐酸浓度传感器20、温度传感器21和第一液位传感器22；二级气液分离器4-4设置有第二盐酸浓度传感器23、第二液位传感器24；另外进风管1上装配第一温度计25，风管3上装有第二温度计26；循环水碱液箱13装有第三液位传感器27。

降温塔2上部设置入气口2-1、下部设置出气口2-2；当高温氯化氢废气的温度高于180℃时：入气口2-1的材质为耐腐蚀性良好的钛或钛合金，降温塔2其余部分的材质为玻璃钢；当高温氯化氢废气的温度不高于180℃时：降温塔2所有部分的材质均为玻璃钢。三级吸收一体化洗涤塔4的塔体采用玻璃钢的材质；一级换热器5和二级换热器7的材质可以为不锈钢、石墨和玻璃钢等市面常用材质。

本装置的运行原理：

（1）高温氯化氢废气通过进风管1进入降温塔2内，经喷淋管2-3喷淋降温后从出气口2-2进入风管3，继而进入三级吸收一体化洗涤塔4；

喷淋管2-3的喷淋水通过一级循环泵6从底部循环水箱4-15经一级换热器5（换热介质为冷却水，进入一级换热器5时冷却水温度为32℃，换热后温度上升至37℃）换热后，从第一支管12进入降温塔2的喷淋管2-3，经雾化喷嘴喷出；与高温烟气接触完成热交换后从出气口2-2进入风管3，继而进入三级吸收一体化洗涤塔4的底部循环水箱4-15；

（2）高温氯化氢废气由进风口4-16进入三级吸收一体化洗涤塔4后向上运动，经过气流分布多孔板4-1后进入一级填料层4-2；

循环水由底部循环水箱4-15被一级循环泵6运输至一级换热器5进行降温，然后从一级循环管11进入一级水洗液体分布喷淋器4-3，分散均匀后喷淋出，通过一级填料层4-2再次雾化后，与高温氯化氢废气逆流传质，吸收废气中的氯化氢后，落入底部循环水箱4-15；

循环液中的氯化氢在阳离子过滤膜4-18上富集，当第一盐酸浓度21检测到氯化氢浓度达到设定值后，相应的排水电磁阀（未图示）打开；部分高浓度的含盐酸废水通过氯化氢收集管10进入氯化氢收集槽18中回收再利用；回收的盐酸的浓度可达到10wt%；

当第一液位传感器22检测到底部循环水箱4-15中液位达到低点液位设定值时，关闭排水电磁阀，同时将补水管17上对应的补水电磁阀（未图示）打开，待第一液位传感器22检测到底部循环水箱4-15中液位达到高点液位设定值时，关闭补水电磁阀；

（3）高温氯化氢废气经过一级水喷淋吸收段处理后，通过二级气液分离器4-4的中空筒体4-42与伞盖4-43之间的空隙或中空筒体4-42的通孔进入二级水喷淋吸收段；之后继续上升进入二级填料层4-5；

循环水由储液部4-44被二级循环泵8运输至二级换热器7（换热介质为冷冻水，进入二级换热器7时冷冻水温度为7℃，换热后温度上升至12℃）进行降温，然后从二级循环管9进入二级水洗液体分布喷淋器4-6，分散均匀后喷淋出，通过二级填料层4-5再次雾化后，与高温氯化氢废气逆流传质，吸收废气中的氯化氢后，落入储液部4-44；

当第二盐酸浓度23检测到氯化氢浓度达到设定值后，相应的排水电磁阀（未图示）打开；部分高浓度的含盐酸废水通过二级循环管9以及第二支管19进入底部循环水箱4-15；

当第二液位传感器24检测到储液部4-44中液位达到低点液位设定值时，关闭排水电磁阀，同时将补水管17上对应的补水电磁阀（未图示）打开，待第二液位传感器24检测到储液部4-44中液位达到高点液位设定值时，关闭补水电磁阀；

两层泡罩板4-7在二级水喷淋吸收段起到减少废气中夹带水滴的作用，使得大量含有盐酸的水滴保存在二级水喷淋吸收段，保证资源回收的效率；二级折板除雾器清洗管4-9与补水管道17的阀门（未图示）设置为常开，从而使清水一直对二级折板除雾器4-8进行清洗；同时对两层泡罩板4-7进行补水；

（4）高温氯化氢废气经过二级水喷淋吸收段处理后，通过三级气液分离器4-10进入三级碱液吸收段；之后继续上升进入三级填料层4-11；

碱液由外循环水碱液箱13被三级循环泵14运输通过三级循环管第二管16进入碱洗喷淋管4-12后喷淋出，通过三级填料层4-11再次雾化后，与高温氯化氢废气逆流传质，中和废气中的氯化氢后，落入三级气液分离器4-10上，之后通过三级循环管第一管15回到外循环水碱液箱13；

外循环水碱液箱13定时将废水排出；同时补充碱和水；补水具体方式为：当第三液位传感器27检测到外循环水碱液箱13中液位达到低点液位设定值时，打开补水管17上对应的补水电磁阀（未图示），待第三液位传感器27检测到外循环水碱液箱13中液位达到高点液位设定值时，关闭补水电磁阀；

（5）经过三级处理的废气经检测其中氯化氢及氯气浓度总和小于10PPM；氯化氢及氯气的处理效率达到99%，且排放浓度在标准值以下；检测合格的废气由出风口4-17排出。

以上依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置，其特征在于：包括降温管、三级吸收一体化洗涤塔；所述降温管与三级吸收一体化洗涤塔通过风管相连通，所述降温管还和进风管相连通；所述三级吸收一体化洗涤塔内由下而上依次设置一级水喷淋吸收段、二级水喷淋吸收段和三级碱液吸收段；

所述一级水喷淋吸收段在塔体内由下而上依次设置底部循环水箱、一级填料层、一级水洗液体分布喷淋器；所述底部循环水箱设置将其分为上下两层的阳离子过滤膜；所述底部循环水箱的下层与一级水洗液体分布喷淋器通过一级循环管相连通，所述底部循环水箱的上层与氯化氢收集槽通过氯化氢收集管相连通；所述三级吸收一体化洗涤塔的进风口设置在底部循环水箱与一级填料层之间；

所述二级水喷淋吸收段在塔体内由下而上依次设置二级气液分离器、二级填料层、二级水洗液体分布喷淋器、泡罩板；二级气液分离器包括将塔体分隔的封板，所述封板与三级吸收一体化洗涤塔塔体侧壁形成储液部；所述储液部与二级水洗液体分布喷淋器通过二级循环管相连通；

所述三级碱液吸收段在塔体内由下而上依次设置三级气液分离器、三级填料层、碱洗喷淋管；所述三级气液分离器与外循环碱液箱通过三级循环管第一管相连通，所述碱洗喷淋管与外循环水碱液箱通过三级循环管第二管相连通；所述外循环水碱液箱还与补水管相连通；所述三级吸收一体化洗涤塔的出风口设置在三级碱液吸收段上方。

2.根据权利要求1所述的一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置，其特征在于：所述一级水喷淋吸收段还设置气流分布多孔板；所述气流分布多孔板位于三级吸收一体化洗涤塔的进风口与一级填料层之间。

3.根据权利要求1所述的一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置，其特征在于：所述一级循环管上设置第一支管；所述第一支管与降温塔喷淋管相连通。

4.根据权利要求3所述的一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置，其特征在于：所述一级循环管还设置一级循环泵、一级换热器；所述一级循环泵、一级换热器均位于第一支管的上游。

5.根据权利要求1所述的一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置，其特征在于：所述底部循环水箱与补水管相连通。

6.根据权利要求1所述的一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置，其特征在于：所述泡罩板上方依次由下而上依次设置二级折板除雾器、二级折板除雾器清洗管。

7.根据权利要求6所述的一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置，其特征在于：所述二级折板除雾器清洗管与补水管相连通。

8.根据权利要求1所述的一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置，其特征在于：所述二级循环管设置二级循环泵、二级换热器、第二支管；所述第二支管设置在二级换热器下游，其还与底部循环水箱相连通。

9.根据权利要求1所述的一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置，其特征在于：所述碱洗喷淋管上方依次由下而上依次设置三级折板除雾器、三级折板除雾器清洗管。

10.根据权利要求9所述的一种设置离子膜的高温氯化氢废气处理装置，其特征在于：所述三级折板除雾器清洗管与补水管相连通。

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