一種工業尾氣回收利用大循環工藝的制作方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及空氣凈化領域，特別涉及利用界面科學領域中的吸附技術捕捉工業尾氣中碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物以及煙塵粒子等有害氣體的氣體一體凈化方法。
【背景技術】
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[0002]工業尾氣包括化石燃料燃燒、煉油、水泥生產和化學合成等工業制造的碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物等有害氣體以及混合其中的微塵粒子，其巨大的產生量不僅直接造成了環境污染，而且在大氣層中不斷擴散和累積形成保溫層，導致地球氣候變暖，進而引發氣候災難。
[0003]目前不同的行業針對排放氣體中不同的成分分別采取了不同的捕捉和回收方法，諸如化學轉化法(包括鈣法、鈉法、氨法等)、物理吸附法、膜分離法、富氧燃燒法、激光催化法、電子束照法、催化還原法等，但這些方法都存在著設備投資高、效果單一和運營成本高的諸多弊端，使用這些方法對各種有害氣體成分的收集和轉化，在處理一種成分的過程中不能將其他成分同時處理，或存在處理了一種成分而增加了另一種成分的數量，造成二次污染，因此，工業尾氣的凈化有待采取綜合捕捉、集中凈化的一體方法。
【發明內容】
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[0004]一種工業尾氣回收利用大循環工藝的發明，是對現有技術的補充和對工業尾氣中有害氣體捕捉、回收、利用技術的創新。本發明是利用四脫聯化一體機將工業尾氣中的硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物以及煤煙粉塵聯合脫除凈化的一種方法。發明中采用水-尾氣換熱法將工業尾氣中的余熱吸收利用，采沸騰凈化法使凈化器內的活性炭顆粒成為電離氣體中微塵粒子的載體，并使其在吹撒沸騰中與氣體分子激烈摩擦提高吸附效率；采用水霧蒸氨除塵法脫除殘留于煙氣中的微塵粒子，并使其間產生的氨氣成為后續工藝中的催化劑；采用多節疊置的穿越式活性炭凈化器對尾氣中的有害分子進行混合捕捉(其中通過表面改性了的具有堿性官能團表面吸附位的特制活性炭來吸附氣體中的酸性分子，通過水蒸氣的介入增大吸附劑和吸附質的極性，使吸附劑與極性分子產生極化，刺激非極性分子產生電子轉移，從而增強吸附勢能)；通過水溶浸漬法脫附吸附質并使脫附液在反復使用中成為吸附劑載體的改性液；通過改性液對吸附劑載體的改性和活化，在實現吸附劑再生的同時為吸附劑表面敷著了催化劑液膜，以此增強吸附性能；采用混合轉化法將活性炭粉末與尾氣混合風送，增大了吸附劑與吸附質的接觸面積和接觸時間，增強了活性炭的吸附勢能；在混合風送中將氨氣通入，使活性炭吸氨后變為催化劑載體，當活性炭攜帶氨分子進入化合區內后使氨與碳酸、硝酸、亞硫酸混合溶液產生化合反應，將氣液轉化變為固液轉化，增大了轉化效率，使復合肥料的生成輕松實現。將五氧化二磷和過氧化鉀粉末混合于活性炭，在隨同煙氣吹送過程中成為強氧化劑，以此促進一氧化氮向二氧化氮的轉化；氮氧化物活性的增大不但加快了吸附脫氮的進程，而且將氧化劑參予化合變為復合肥料的中間體；通過旋風供料器口向活性炭噴敷次氯酸鈉溶液，使活性炭表面敷著了氧化劑液膜成為轉化和吸附氮氧化物的催化劑，實現了氮氧化物的物理脫除；通過終端凈化器內的氯化鈉溶液對尾氣殘留物氨氣、二氧化碳的吸收，提供了銨鹽水碳酸化脫碳的條件，并衍生出碳酸氫鈉產物，使工業尾氣回收利用得以圓滿。以本發明實現的工業尾氣回收利用大循環，不但能將各種凈化技術應用于一個流程，使氮、硫、碳的脫除和收集轉化聯成一體，并最終生成高質量的復合肥料和碳酸氫鈉，同時將脫附液收集微塵顆粒中的重金屬微量元素添加其中，實現了有害物質無害化處理，并大大提高了衍生物的附加值，而且能將凈化后的低氮空氣循環利用，使整個流程無二次污染物排放。為此本發明提供一種工業尾氣回收利用大循環工藝，該工藝包括:a、采用水一尾氣換熱法將工業尾氣中的余熱吸收利用山、采沸騰凈化法脫除煙氣中微塵粒子；C、采用水霧蒸氨除塵法脫除煙氣中的微塵，并使其間產生的氨氣被活性炭吸附以增大吸附劑表面堿性官能團的活性；d、采用多節疊置的活性炭固定床凈化器對活性炭進行穿越式凈化；e、通過水溶浸漬法脫附吸附質并使脫附液成為吸附劑載體的改性液；f、通過混合轉化法使吸附質脫附液與氨分子化合生成復合肥；g、通過強氧化劑五氧化二磷和過氧化鉀的氧化作用使一氧化氮轉化成二氧化氮，使磷、鉀成分經化合后成為復合肥的中間體；h、給活性炭噴敷次氯酸鈉溶液，使其吸收二氧化碳后變為氧化劑、通過終端凈化器將煙氣中的殘留物吸收轉化。
[0005]根據本發明的一種實施方式，將氨水裝入水一氣間接換熱器，靠鍋爐尾氣的余熱給換熱器加溫使尾氣的熱量轉換利用，使氨受熱后逸出并通過氨氣管道進入混合轉化工段，尾氣通過換熱后降溫至150°C以下。
[0006]根據本發明的一種實施方式，通過換熱器降溫了的尾氣在引風機的作用下送入沸騰凈化器，因為受凈化器內填埋著的活性炭顆粒阻力的影響，送風風壓需大于2000pa。尾氣通過主管分支出若干支管分別進入吹料沸騰筒，由于凈化器終端通風口的截面積等于主管截面積，沸騰筒內始終保持著大于2000pa的吹送風壓，填埋在沸騰筒內的活性炭顆粒在吹料管吹送出高壓氣流的作用下被吹散沸騰，受吹送風的浮力升騰，靠自身重力作用下落。活性炭顆粒不停升落，顆粒與顆粒不斷碰撞摩擦產生靜電荷，繼而產生靜電場。當含塵氣體通過高壓靜電場時被電離，塵粒與負離子結合帶上負電后趨向陽極表面放電而沉積，凈化器實現了除塵功能。由于活性炭界面產生電場，每個活性炭顆粒表面也帶有電荷，在吸附質和吸附劑之間或吸附劑相互之間也產生靜電引力或靜電斥力，這種靜電力使極性分子的極性更加增強，使非極性分子的電子云偏離與原子核不再重合，因此使活性炭的吸附勢增大，凈化器實現了吸附功能。
[0007]根據本發明的一種實施方式，經過沸騰凈化器處理過的煙氣在風送壓力的作用下進入水霧除塵器進風口并上行，由于水霧除塵器的截面積遠大于進風口截面積，氣體進入后風速放緩，除塵器內由上至下分層安裝水霧化裝置，將氨水在壓力作用下通過霧化裝置霧化，使煙氣逆流通過，在此過程中煙氣的熱值將氨水蒸發，氨分子脫離水分子的束縛變成氣態氨，氣態氨隨煙氣飄逸，其間與煙氣中的NOx、S02、C02接觸產生如下反應:2NH3+N0+N02+H20 = 2NH4N03.NH3+S02+H20 = NH4HS03.NH3+C02+H20 = NH4HC03.煙氣中的微塵顆粒在穿越水霧的過程中被截留，隨水排出凈化系統后被收集。
[0008]根據本發明的一種實施方式，從水霧蒸氨除塵器通過進一步除塵并夾帶氨分子的煙氣在同樣壓力的風送下進入多節疊置的活性炭凈化器。所述的多節疊置的活性炭凈化器是一種由多節固定床凈化室組成的、內部裝有由篩片作為罩面，內裝活性炭顆粒的，長度和寬度的積等于凈化室截面積的吸附墻，吸附墻內的活性炭顆粒松散堆積，將吸附墻按自身厚度等于間隔間距在每節凈化室內立式排列，根據尾氣流量和所吸附分子含量的大小確定吸附墻的數量和凈化器層數，疊置的凈化器呈"S"型曲狀排列。夾帶氨分子的煙氣在大于2000Pa風壓的吹送下穿越凈化室內排列的吸附墻，由于墻體內松散堆積著活性炭顆粒，顆粒固形物對煙氣的穿越形成阻力(阻力=吸附劑載體總面積-粒子之間的空隙)，考慮到煙氣分子與吸附劑載體的摩擦系數和煙氣通暢條件，適當將凈化室的截面積放大。因為吸附墻間隔排列，當煙氣穿越吸附墻時，煙氣中的部分分子與吸附劑產生摩擦而被吸附，吸附質濃度降低，每穿越一次濃度降低一次，在穿越過程中煙氣體積收縮，壓力增強，吸附量增大，進入間隔區煙氣體積舒展，壓力減弱。在此過程中，氨分子被吸附并給吸附劑載體增加堿性官能團吸附位，由于煙氣中的S02、NOx, C02分子都屬于酸性分子，酸性分子與堿性官能團具有電子親和力，因此對酸性分子的吸附勢增大。當酸性分子被大量吸附后，吸附劑載體表面便覆蓋了酸性基團，酸性官能團的增大，同時會增強對氨分子的吸附，酸性分子與氨分子在吸附劑孔腔內的對疊積累，更替增強相互的吸引勢能，使吸附率增大。
[0009]根據本發明的一種實施方式，當沸騰凈化器、多節疊置凈化器內的活性炭吸附飽和后，通過高溫熱水將吸附質脫附，其方法是:對每一個系統的支系統采取分別脫附、次第運作，運作的方式包括:對沸騰凈化器內的活性炭脫附采用浸漬式，對多節疊置凈化器吸附墻內的活性炭脫附采用沖淋式。
[0010]該方式進一步包括:將高溫熱水脫附過的活性炭再通入高溫水蒸氣蒸騰活化，以此除去吸附孔腔內的雜質。
[0011]根據本發明的一種實施方式，通過多節疊置凈化器末端的高壓風機對多節疊置凈化器產生引力以增加凈化器內的負壓，將三級凈化過的煙氣在風機的風力作用下吹送到混合轉化器頂端旋風分離器的進風口，其間通過風送添料器均勻添加配有P205和K204氧化劑的活性炭微粉，并經氨氣通道通入氨氣，微粉隨煙氣、氨氣被吹送至旋風分離器，在分離器內旋流氣體的作用下沉降并從低部泄料口被吹入混合轉化器，在通過泄料口的同時與霧化了的次氯酸鈉溶液接觸沾敷。煙氣夾帶部分細微活性炭粉末從旋風分離器出風口吹出沿風管下行進入混合轉化器底部的環形風圈，再通過環形風圈的進風口進入混合轉化器，煙氣在混合轉化器內聚集并緩慢上行，上行至轉化器頂部經出風口流出并沿出口風管下行，下行至末端凈化器后在壓力作用下進入套管洗浴器經水浴后排空。在此過程中，煙氣吹送活性炭微粉、氧化劑粉、氨氣在同行途中，吸附劑粒子在高速流體的作用下不停地運動，與流體接觸進行