專利名稱：廢橡膠裂解煙氣凈化工藝及其設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于環保技術領域，具體涉及一種廢橡膠裂解煙氣凈化工藝及其設備。
背景技術：
目前，利用廢舊橡膠裂解以制取清潔油品和炭黑是處理廢舊橡膠等工業垃圾較為有效的方法，為解決現在日益嚴重的能源危機提供了新的途徑，但是，由于廢舊橡膠裂解產生的煙氣中含有較多的顆粒物、氮氧化物、硫氧化物等有害物質，在給人們帶來經濟效益的同時也對環境造成了極大污染，專利CN101816874A公開了一種裂解爐尾氣處理系統，但是該系統主要除去的是尾氣中的硫氧化物，不能有效除去尾氣中的氮氧化物以及顆粒物，凈化效率不高。目前，也有一些技術采用填料的吸附作用實現氣體凈化，但是填料使用一段時間后需要更換時，通常需要將生產停止，不僅在一定程度上造成浪費，而且影響生產進度。
發明內容
針對上述問題，本發明提出了一種廢橡膠裂解煙氣凈化工藝及其設備，采用本發明，凈化效率高，能夠同時脫除多種有害成分，而且在不影響生產的情況下實現了填料的再生，實現了真正的連續凈化。本發明的煙氣凈化工藝主要包括換熱、酸洗、堿洗和物理吸附過程，煙氣依次經過上述過程后排放。首先，由于廢橡膠裂解產生的煙氣中含有較多的顆粒物、氮氧化物、硫氧化物等有害物質，為了防止后期酸洗過程中溫度過高造成酸洗液的揮發，裂解產生的煙氣首先經過換熱器降溫，溫度降至60°C以下進入酸洗塔。換熱可以采用風冷或水冷中的一種或兩種。降溫后的煙氣中含有大量的氮氧化物，由于氮氧化物在稀硝酸中溶解度最大，將降溫后的煙氣通過硝酸酸洗。為了保證氮氧化物得到最大程度的吸收，將酸洗過程中硝酸的濃度設為15% -30%。為了將一氧化氮充分氧化為二氧化氮，增加氮氧化物在稀硝酸中的溶解度及堿液的吸收能力，酸洗過程中需要引入氧氣或空氣來提高煙氣中氧氣的濃度，保證煙氣中氧氣的體積含量至少為8%，保證充分氧化。經過酸洗后，煙氣中氮氧化物含量由原來的約 500mg/m3 降為 130mg/m3-150mg/m3。經過硝酸酸洗，除去大部分氮氧化物后的煙氣進入堿洗過程，吸收液采用5% -10%的NaOH溶液，同時堿液也可以吸收氮氧化物，硫化氫，氟化氫等氣體。通過定期檢測溶液的PH值使其不低于7，保證硫氧化物的吸收效率在90%以上。同時經過堿洗后使得煙氣偏堿性，不會導致后期物理吸附過程中填料中毒等情況。經過堿洗過程后，煙氣中硫氧化物的含量降為30mg/m3-50mg/m3。上述經過酸洗堿洗過程的煙氣進入物理吸附過程，所述的物理吸附過程依次包括鮑爾環吸附、沸石分子篩吸附和活性炭吸附，經過酸洗堿洗的煙氣中還會含有少量的氮氧化物、水、顆粒物等雜質，煙氣首先經過鮑爾環吸附脫水，沸石分子篩除去氮氧化物，活性炭吸附除去顆粒物等雜質，最后達到EU2000/76/EC煙氣排放標準排出。
本發明工藝中后期采用活性炭等填料進行物理吸附，長期使用之后，填料中由于充滿被吸附的有機物而失去活性，因此本工藝還包括與物理吸附過程并列進行的填料脫附再生過程，即采用100 120°C熱空氣對物理吸附塔中的填料進行脫附再生，將填料孔隙中吸附的有機物脫附出來，然后送入加熱爐燃燒，燃燒后的廢氣重新進入煙氣凈化系統進行凈化。脫附時間一般為10 12h。熱空氣來自于風冷冷卻器前端的熱風箱。由于物理吸附過程與填料脫附再生過程可以獨立進行，從而保證在物理吸附的同時對填料進行再生，兩過程同時進行使用，既不影響生產，又保證了填料的再生，實現在線再生。 本發明所采用的工藝不僅對煙氣中的氮氧化物、硫氧化物以及顆粒物進行有效去除，凈化效率高，而且在不影響生產的情況下實現了填料的在線再生，降低生產成本的同時實現了真正的連續凈化。本發明的另一目的是提供一種煙氣凈化設備，主要包括依次通過主管路相連的煙氣換熱器、酸洗塔、堿洗塔和物理吸附塔。換熱器與酸洗塔中下部煙氣進口相連，酸洗塔頂部煙氣出口與堿洗塔中下部煙氣進口相連，堿洗塔頂部煙氣進口與吸附塔煙氣進口相連。酸洗塔和堿洗塔塔體內腔底部設有漿液池，漿液池上方設有煙氣進口，煙氣進口上方設有噴淋填料區，所述的噴淋填料區自下而上包括填料層和噴淋裝置。使用前，使用配制好濃度為15% -30%的稀硝酸，置于塔體內腔底部的漿液池內，經過高溫換熱的煙氣首先從酸洗塔中下部的煙氣進口進入，在塔體內自下而上運動，經過噴淋填料區時，噴淋裝置中噴淋而下的稀硝酸將煙氣中的氮氧化物以及部分顆粒物去除，由于經過含有空心球或者鮑爾環的填料層，煙氣與漿液的接觸面積增大，混合更加充分。為了便于向酸洗中補入空氣，酸吸收塔煙氣進口處設有補氧氣或(空氣)風機。經過酸洗的煙氣從酸洗塔上部的煙氣出口排出，為了保證酸洗后煙氣中氮氧化物含量為130mg/m3-150mg/m3，酸洗塔中可以多設幾級噴淋填料區，使煙氣經過多級噴淋填料處理達標。使用一段時間以后，酸洗塔中的稀硝酸溶液濃度將增大，當其濃度大于30%時，吸收能力變弱。由于酸洗塔內腔底部設有盛放酸液的漿液池，此時只需要排掉部分酸液，再補充進相應的的溶劑，使其稀釋至15% _30%，就能保證正常的吸收效率，從而減少了廢液的排放。經過酸洗的煙氣從堿洗塔中下部的煙氣進口進入堿洗塔，經過同酸洗類似的過程后從堿洗塔上部的煙氣出口排出。同理，使用一段時間以后，堿洗塔中的氫氧化鈉溶液吸收煙氣中的SOx和NOx后轉化為硫酸鈉和硝酸鈉，溶液的pH值降低，吸收能力減弱，當溶液的pH值低于7時，需要更換堿液，由于堿吸收塔內腔底部設有盛放洗滌液的漿液池，此時只需要排掉部分液體，補入新鮮的堿液，使其中氫氧化鈉溶液濃度達到5% _10%，即可保證正常的吸收效率，從而減少了廢液的排放。為了保證堿洗后煙氣中硫氧化物的含量降到30mg/m3-50mg/m3，堿洗塔中可以多設幾級噴淋填料區，使煙氣經過多級噴淋填料處理達標。經過酸洗堿洗后的煙氣進入物理吸附塔，物理吸附塔上設有與主管路并列的熱空氣脫附副管路。物理吸附塔塔體內至少設有兩個獨立吸附單元，所述的吸附單元主要包括填料層、填料層上方的熱空氣進口和煙氣出口以及填料層下方的煙氣進口和熱空氣出口。煙氣從填料區下方的煙氣進口進入吸附單元，經過填料層的吸附，從填料層上部的煙氣出口排出。經過長時間吸附使用之后，由于填料中吸附了大量雜質，這時可以將熱空氣從填料層上方的熱空氣進口鼓入，經過填料層，對填料進行脫附，然后從填料層下方的熱空氣出口排出，送至后期的加熱爐燃燒即可。物理吸附塔中至少設有兩個獨立吸附單元，其中一個吸附單元用于氣體凈化吸附時，另外一個吸附單元用于反脫附，使得填料在再生利用的同時又不影響氣體的凈化過程，實現真正的連續凈化。每一個吸附單元都成一個獨立的空間，避免了需要凈化的氣體與鼓入空氣的混合；吸附單元成縱向排列，節省了占地面積，布置更加合理。在實際生產過程中可以同時采用幾個物理吸附塔并列的情況，增加生產線的吸附和脫附能力。針對廢橡膠裂解產生的煙氣中含有的水分、氮氧化物以及顆粒物等有害成分，所述的填料區自下而上依次設置的填料層為鮑爾環、沸石分子篩和活性炭。另外，填料區最下層優選設置鮑爾環，這樣使得后續的高溫煙氣通過鮑爾環的同時帶走部分水分，減輕填料區的負荷，延長填料的使用時間。綜上所述，本發明所不僅對煙氣中的氮氧化物、硫氧化物以及顆粒物進行有效去除，凈化效率高，而且在不影響生產的情況下實現了填料的在線再生，實現了真正的連續化凈化。設備簡單、布置合理，投資低，運行費用低，使用壽命長。
圖1為本發明具體實施方式
的結構示意圖；圖2為酸洗塔結構示意圖；圖3為物理吸附塔結構示意圖；圖中1為副管路，2為酸洗塔，3為主管路，4為堿洗塔，5為煙氣出口，6為物理吸附塔，7為噴淋裝置，8為填料層，9為煙氣進口，10為熱空氣出口，11為熱空氣進口，12為漿液池，13為漿液池。
具體實施例方式工藝實施例1—種廢橡膠裂解煙氣凈化工藝，其主要步驟包括裂解煙氣經過風冷換熱，降溫至60°C，進入酸洗過程，其中煙氣中氧氣的體積含量為8 %，依次經過15 %硝酸溶液酸洗，酸洗后煙氣中氮氧化物的含量為150mg/m3。酸洗后的煙氣采用5%氫氧化鈉溶液堿洗；堿洗后煙氣中的硫氧化物的含量30mg/m3o堿洗后的裂解煙氣經過兩級物理吸附后從排煙風機排出，排出煙氣指標氮氧化物含量145mg/m3，硫氧化物含量30mg/m3，煙塵含量9mg/m3，達到EU2000/76/EC煙氣排放標準。工藝實施例2一種廢橡膠裂解煙氣凈化工藝，其主要步驟包括裂解廢煙氣經過水冷換熱，降溫至50°C，進入酸吸收過程，其中煙氣中氧氣的體積含量為10%，依次經過30%硝酸溶液酸洗，酸洗后煙氣中氮氧化物的含量為130mg/m3。酸洗后的煙氣采用10%氫氧化鈉溶液堿洗；堿洗后煙氣中的硫氧化物的含量50mg/m3o堿洗后的裂解廢煙氣經過一級物理吸附后從排煙風機排出。排出煙氣指標氮氧化物含量125mg/m3，硫氧化物含量48mg/m3，煙塵含量8. 6mg/m3,達到EU2000/76/EC煙氣排放標準。同時，采用100°C熱空氣對物理吸附塔中經吸附完畢的另一部分填料脫附，脫附時間為IOh。工藝實施例3一種廢橡膠裂解煙氣凈化工藝，其主要步驟包括裂解廢煙氣經過風冷和水冷換熱，降溫至40°C，進入酸吸收過程，其中煙氣中氧氣的體積含量為12%，依次經過25%硝酸溶液酸洗，酸洗后煙氣中氮氧化物的含量為140mg/m3。酸洗后的煙氣采用7%氫氧化鈉溶液堿洗；堿洗后煙氣中的硫氧化物的含量40mg/m3。堿洗后的裂解廢煙氣經過兩級物理吸附后從排煙風機排出。排出煙氣指標氮氧化物含量135mg/m3，硫氧化物含量35mg/m3，煙塵含量9. 2mg/m3,達到EU2000/76/EC煙氣排放標準。同時，采用120°C熱空氣對物理吸附塔中經吸附完畢的另一部分填料脫附，脫附時間為1 1。設備實施例1一種廢橡膠裂解煙氣凈化設備，主要包括通過主管路相連的換熱器、酸洗塔、堿洗塔和物理吸附塔，換熱器與酸洗塔中下部煙氣進口相連，酸洗塔頂部煙氣出口與堿洗塔中下部煙氣進口相連，堿洗塔頂部煙氣進口與吸附塔煙氣進口相連。酸洗塔和堿洗塔塔體內腔底部設有漿液池，漿液池上方設有煙氣進口，煙氣進口上方設有噴淋填料區，噴淋填料區自下而上包括空心球填料層和噴淋裝置。物理吸附塔塔體內設有兩個獨立吸附單元，所述的吸附單元主要包括填料層，填料層上方設有熱空氣進口和煙氣出口，下方設有煙氣進口和熱空氣出口。填料層自下而上依次設有鮑爾環、沸石分子篩和活性炭。設備實施例2一種廢橡膠裂解煙氣凈化設備，主要包括通過主管路相連的換熱器、酸洗塔、堿洗塔和物理吸附塔，換熱器與酸洗塔中下部煙氣進口相連，酸洗塔頂部煙氣出口與堿洗塔中下部煙氣進口相連，堿洗塔頂部煙氣進口與吸附塔煙氣進口相連。物理吸附塔上還設有與主管路并列的熱空氣脫附副管路。酸洗塔和堿洗塔塔體內腔底部設有漿液池，漿液池上方設有煙氣進口，煙氣進口上方設有兩級噴淋填料區，噴淋填料區自下而上包括鮑爾環填料層和噴淋裝置。物理吸附塔塔體內設有兩個獨立吸附單元，所述的吸附單元主要包括填料層，填料層上方設有熱空氣進口和煙氣出口，下方設有煙氣進口和熱空氣出口。填料層自下而上依次設有鮑爾環、沸石分子篩和活性炭。設備實施例3一種廢橡膠裂解煙氣凈化設備，主要包括通過主管路相連的換熱器、酸洗塔、堿洗塔和兩個物理吸附塔，換熱器與酸洗塔中下部煙氣進口相連，酸洗塔頂部煙氣出口與堿洗塔中下部煙氣進口相連，堿洗塔頂部煙氣進口與吸附塔煙氣進口相連。物理吸附塔上還設有與主管路并列熱空氣脫附副管路。
酸洗塔和堿洗塔塔體內腔底部設有漿液池，漿液池上方設有煙氣進口，煙氣進口上方設有三級噴淋填料區，噴淋填料區自下而上包括空心球填料層和噴淋裝置。每個物理吸附塔塔體內設有兩個獨立吸附單元，所述的吸附單元主要包括填料層，填料層上方設有熱空氣進口和煙氣出口，下方設有煙氣進口和熱空氣出口。填料層自下而上依次設有鮑爾環、沸石分子篩和活性炭。裂解廢煙氣經過風冷和水冷換熱，分別經過三級噴淋酸洗和噴淋堿洗以及兩級物理吸附后從排煙風機排出。在裂解煙氣進行凈化的同時，可以對填料進行在線再生，將需要進行填料再生的吸附單元的煙氣進口和煙氣出口關閉，打開熱空氣進口和熱空氣出口，熱空氣從其進口鼓入，經過填料層，對填料進行脫附，然后從熱空氣出口排出，送至后期的加熱爐燃燒即可。脫附完畢后，關閉熱空氣進口和熱空氣出口，冷卻至室溫后，再打開煙氣進口和煙氣出口，投入使用，對氣體進行凈化。同理，其余的吸附單元進行同樣的脫附。多個吸附單元輪流交替使用，既保證了氣體真正連續凈化，又實現了填料的在線再生。
權利要求
1.一種廢橡膠裂解煙氣凈化工藝，其特征在于該工藝主要包括換熱、酸洗、堿洗和物理吸附過程，煙氣依次經過上述過程后排放。
2.根據權利要求1所述的廢橡膠裂解煙氣凈化工藝，其特征在于該工藝還包括與物理吸附過程并列進行的填料脫附再生過程。
3.根據權利要求1或2所述的廢橡膠裂解煙氣凈化工藝，其特征在于所述的換熱方式為風冷或水冷中的一種或兩種，換熱后的煙氣溫度小于60°C。
4.根據權利要求1或2所述的廢橡膠裂解煙氣凈化工藝，其特征在于酸洗過程中采用質量分數為15% -30%的硝酸作為酸洗液，酸洗后煙氣中氮氧化物的含量為130mg/m3_150mg/m3。
5.根據權利要求4所述的廢橡膠裂解煙氣凈化工藝，其特征在于所述的酸洗過程中煙氣中的氧氣體積含量至少為8%。
6.根據權利要求1或2所述的廢橡膠裂解煙氣凈化工藝，其特征在于堿洗過程中采用濃度為5% -10%的氫氧化鈉作為堿洗液，堿洗后煙氣中的硫氧化物的含量30mg/m3-50mg/m3o
7.根據權利要求1或2所述的廢橡膠裂解煙氣凈化工藝，其特征在于所述的物理吸附過程依次包括鮑爾環吸附、沸石分子篩吸附和活性炭吸附。
8.根據權利要求2所述的廢橡膠裂解煙氣凈化工藝，其特征在于填料脫附再生過程采用100 120°C熱空氣脫附，脫附時間為10-1 1。
9.一種廢橡膠裂解煙氣凈化設備，其特征在于主要包括通過主管路相連的換熱器、酸洗塔、堿洗塔和物理吸附塔，換熱器與酸洗塔中下部煙氣進口相連，酸洗塔頂部煙氣出口與堿洗塔中下部煙氣進口相連，堿洗塔頂部煙氣進口與吸附塔煙氣進口相連。
10.根據權利要求9所述的煙氣凈化設備，其特征在于物理吸附塔上還設有與主管路并列的熱空氣脫附副管路。
11.根據權利要求9所述的煙氣凈化設備，其特征在于酸洗塔和堿洗塔塔體內腔底部設有漿液池，漿液池上方設有煙氣進口，煙氣進口上方設有噴淋填料區，所述的噴淋填料區自下而上包括填料層和噴淋裝置。
12.根據權利要求9或11所述的煙氣凈化設備，其特征在于酸洗塔和堿洗塔中至少設有一級噴淋填料區；酸洗塔和堿洗塔中填料層為空心球或鮑爾環填料層。
13.根據權利要求9或11所述的煙氣凈化設備，其特征在于酸洗塔煙氣進口處設有補氧氣或空氣風機。
14.根據權利要求9或10所述的煙氣凈化設備，其特征在于物理吸附塔塔體內至少設有兩個獨立吸附單元，所述的吸附單元主要包括填料層、填料層上方的熱空氣進口和煙氣出口以及填料層下方的煙氣進口和熱空氣出口。
15.根據權利要求14所述的煙氣凈化設備，其特征在于填料層自下而上依次設有鮑爾環、沸石分子篩和活性炭。
全文摘要
本發明屬于環保技術領域，具體涉及一種廢橡膠裂解煙氣凈化工藝及其設備。本發明采用酸洗堿洗及物理吸附相結合的方法使煙氣依次通過管路相連的冷凝器、酸洗塔、堿洗塔和物理活吸附塔進行凈化，并實現了填料的在線再生。本發明凈化效率高，填料可以重復利用，實現了高效連續凈化。
文檔編號B01D53/56GK102380295SQ20111030046
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者牛曉璐 申請人:牛曉璐