一種有害氣體的處理方法及裝置的制造方法
【專利摘要】一種有害氣體的處理方法及裝置，特別涉及從氣流中去酮和醛等有害氣體，屬于大氣污染控制和環境保護技術領域，其特征是把被處理的含有害氣體的氣流導入吸收塔被水溶液吸收，然后把吸收有害氣體的溶液經吸收液除氧器后，導入反應器與加入的亞硫酸氫鈉藥劑發生化學反應，生成磺酸鹽，使得吸收液中被吸收的有害氣體濃度下降，恢復了吸收能力，重新返回吸收塔吸收，反應生成的產物可以進一步處理后回收副產物，具有去除效率高、運行費用低，操作簡單，適合推廣使用。
【專利說明】
一種有害氣體的處理方法及裝置
技術領域
[0001] 本發明涉及一種有害氣體的處理方法及裝置，特別涉及從氣流中去酮和醛等有害 氣體，屬于大氣污染控制和環境保護技術領域。
【背景技術】
[0002] 各種含揮發性有機物如醛和酮等有害氣體，產生于化學、制藥、印刷和噴涂等各種 生產過程。這些污染物不僅對人體有害，大量排放還對大氣環境產生了嚴重的影響，是光化 學霧的主要成分之一。但是由于這些氣體或具有化學結構較穩定，不易降解的特點，或閾值 較低，給凈化處理帶來很大的困難。
[0003] 采用水溶液吸收法是去除這些有害氣體的主要方法之一，投資和運行費用低，但 此方法的主要問題是吸收容量有限，吸收液容易飽和。吸收后的溶液須進一步處理，如果直 接送回廢水池，被吸收處理后的產物又會揮發出來，將會導致二次污染的產生。如何在提高 吸收效率的同時，又避免二次污染物的產生是該技術工業應用過程中急需解決的問題。燃 燒法對運行條件要求較高，一般要求在高溫下運行，投資和運行費用費高。吸附法對低濃度 的污染物脫除效率較高，但無法達到分解有害氣體的目的，吸附劑再生和后續處理系統復 雜，并且有易燃易爆的危險。因此，針對不同的有害氣體尋找去除效率高、運行可靠和操作 簡單的處理技術，是相關工業過程急需解決的問題。
[0004] 本發明設計和提供了一種有害氣體的處理方法及裝置，用于從氣流中除去酮和醛 等有害氣體，從而達到有害氣體凈化的目的。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是提供一種有害氣體的處理方法及裝置，且設備投資 成本低，處理效率高，操作運行費用低廉。
[0006] 本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種有害氣體的處理方法，其特 征是把被處理的含有害氣體的氣流導入吸收塔被水溶液吸收，然后把吸收有害氣體的溶液 導入反應器與加入的亞硫酸氫鈉藥劑發生化學反應，生成磺酸鹽，使得吸收液中被吸收的 有害氣體濃度下降，恢復了吸收能力，重新返回吸收塔吸收。所生成的磺酸鹽在吸收液中接 近或達到飽和后，把吸收液導入冷卻器冷卻結晶得到固體磺酸鹽，固液分離，吸收液升溫后 重新獲得吸收能力，可循環使用。也可以把含磺酸鹽的吸收液導入再生反應釜，在反應釜中 加入碳酸鈉或氫氧化鈉，使磺酸鹽的重新轉化為醛和酮，再把吸收液減壓蒸餾后，可回收相 應的醛和酮，冷卻吸收液可得到亞硫酸鈉結晶析出，再向剩余吸收液中通入二氧化硫，使得 溶液中的亞硫酸鈉轉化為亞硫酸氫鈉后，可作為藥劑加入所述的反應器使用。
[0007] 根據上述一種有害氣體的處理方法的裝置，其特征在所述的處理過程由主要由吸 收塔和反應器組成，所述的吸收塔可采用通用的氣液傳質設備如噴淋塔、填料塔、鼓泡塔和 板式塔等，具體可參看相關化工設備手冊。以填料塔為例說明，塔材料為耐酸材料，一般為 玻璃鋼或聚丙烯，待處理氣體從塔下部導入，通過氣體分布器，經氣液反應區與從吸收塔上 部加入的吸收液發生吸收反應，氣體中的有害物質被吸收，凈化后的氣體由吸收塔上部排 出。經過氣液反應后的吸收液進入反應器，與加入的亞硫酸氫鈉發生化學反應，生成磺酸 鹽，然后經吸收塔的吸收液循環水栗，重新噴淋吸收。本發明所述的吸收塔內氣液接觸時間 一般為0.5s以上，優選ls-30s，具體可視有害氣體種類和去除率等參數設定，接觸時間越 長，去除率越高。所述的反應器的作用是使吸收液中被吸收的醛或酮與加入的亞硫酸氫鈉 發生化學反應，生成水溶性磺酸鹽，亞硫酸氫與被吸收的有害氣體的化學反應計量摩爾比 一般為1:1。所述的反應器結構一般為圓筒或方筒，吸收液反應停留時間Is以上，優選10s-6〇〇 s，具體可根據吸收液中被吸收的有害物濃度和吸收液的溫度確定，一般所述的有害物 濃度低，反應時間可短，吸收液溫度高，反應時間也可短一些，初始吸收液一般為清水，可以 適當調pH為弱酸性。
[0008] 有益的是所述的技術方案中吸收塔出液口與反應器之間還設置有吸收液除氧器， 用于除去吸收液中含有的溶解氧，以提高亞硫酸鈉的利用率，除去溶解氧可采用投加還原 劑和氣提等方式，氣提一般采用氮氣或氬氣，可通過設置在吸收液除氧器內的曝氣裝置曝 氣除去吸收液中的溶解氧，曝氣后排出的氣體可由回氣管送回吸收塔塔內再吸收處理。曝 氣量可視具體需要選用，沒有特定要求，吸收液含氧量較小時，曝氣可小些，如吸收液溫度 較高，在30°C以上時，吸收液中溶解氧較小，也可不用除氧器。加入還原劑的方法可采用亞 鐵離子等作為還原劑。
[0009] 所述的磺酸鹽在吸收液中達到飽和后的再生，可采用化工通用的反應釜內進行。 把吸收過程生成的含磺酸鹽在吸收液(一般為飽和或接近飽和)溶液導入反應釜，進行冷卻 結晶，得到固體磺酸鹽，然后過濾，固液分離后，固體可作為產品回收，而剩余的吸收液升溫 后便可重新獲得吸收能力。所述的冷卻結晶的冷卻溫度一般為20°C以下，優選0_5°C。
[0010] 所述的磺酸鹽在吸收液中達到飽和后的再生，也可采用另一工藝進行，即先把飽 和的水溶性磺酸鹽溶液導入反應釜，在反應釜內加入碳酸鈉或氫氧化鈉，使其重新轉化為 醛和酮，再經減壓蒸餾后和冷凝，可回收相應的醛和酮，再把吸收液冷卻后，可得到亞硫酸 鈉結晶析出，然后過濾，固液分離后，固體可作為產品回收。再向剩余吸收液中通入二氧化 硫，使得亞硫酸鈉轉化為亞硫酸氫鈉后，可作為藥劑加入反應器循環使用。
[0011] 本發明所述的有害氣體主要為酮和醛類有機物的一種或幾種混合物，在氣流中的 濃度無特殊要求，廢氣中常見濃度為幾十毫克/立方至幾千毫克/立方。
[0012] 與現有技術相比，本發明的優點在于:本發明采用先把有害氣體通過水溶液吸收， 然后后把吸收液的中有害氣體與亞硫酸氫鈉反應生成水溶性磺酸鹽，從而從氣流中得到除 去，把反應和吸收分別進行，避免了亞硫酸氫鈉被空氣中的氧氣氧化，大大提高了吸收效 率，并可回收的磺酸鹽等副產物，反應物亞硫酸氫鈉也可再生。具有去除效率高、運行費用 低，操作簡單，適合推廣使用。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發明實施例所用一種有害氣體的去除方法的裝置示意圖，其中：1循環水 栗;2循環水栗進液管;3吸收塔循環水槽;4加液口；5氣體進口；6循環水栗出水管;7吸收塔 進液口； 8氣體出口； 9吸收塔塔體;10吸收塔出液口； 11出液管；12回氣管；13吸收液除氧器； 14曝氣管；15連通管；16反應器;17藥劑加入口； 18吸收塔連通管；19排液口。
[0014] 所述的循環水栗1通過循環水栗出水管6與吸收塔進液口 7連通，吸收塔出液口 10 通過出液管11與吸收液除氧器13連通，吸收液除氧器13通過連通管15與反應器16連通，吸 收液除氧器13上部設置有回氣管與吸收塔塔體9連通，底部設置有曝氣管14通入氮氣或氬 氣氣提除去吸收液中的溶解氧，亞硫酸氫鈉藥劑通過藥劑加入口 17加入反應器16，反應器 16通過吸收塔連通管18與吸收塔循環水槽3連通，吸收塔循環水槽3通過循環水栗進液管2 與循環水栗連通，反應器3還設置有排液口 19。
【具體實施方式】
[0015] 以下結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0016] 實施例1:本發明所述的一種去除有害氣體的裝置如圖1所示。吸收塔為填料塔，材 質PP，塔徑為Φ250πιπι，充填Φ25階梯環，填料層高度約為1500mm。吸收液除氧器和反應器均 為圓筒型，外形尺寸均為Φ600_Χ 1000mm，臥式放置。
[0017]處理工藝流程如下：含有害氣體的氣流由吸收塔塔下部氣體進口 5導入，經過吸收 塔塔體9填料吸收區與吸收液氣液接觸，有害氣體被吸收，凈化后氣流由吸收塔上部氣體出 口8排出。氣液接觸吸收后的吸收液通過吸收塔出液口 10經出液管11導入吸收液除氧器13， 吸收液除氧器13底部的曝氣管14通入氮氣氣提除去吸收液中的溶解氧，經過吸收液除氧器 的吸收液通過連通管15進入反應器16,同時把亞硫酸氫鈉藥劑通過藥劑加入口 17加入反應 器16與吸收液中的被吸收的有害氣體發生化學反應，反應后的吸收液經吸收塔連通管19進 入吸收塔循環水槽3,再通過循環水栗進液管2、循環水栗1、循環水栗出液管6和吸收塔進液 口 7打回吸收塔重新吸收有害氣體，吸收液吸收飽和后可由設置在反應器16下部的排液口 19送到下一工序進一步處理。
[0018] 實驗條件為:載氣為空氣，流量約100m3/h，氣液接觸時間約2-3S，氣體相對濕度約 80 %，氣體溫度35°C ;循環栗流量約lm3/h，氣體濃度分析方法為氣相色譜，穩定運行一小時 后測定。氮氣曝氣量約為l〇L/min。初始吸收液為清水，加入量約800kg。反應器停留時間約 20s〇
[0019] 實驗結果如表1所示。
[0020] 表1有害氣體去除效果
[0021]
[0022] 實施例2:
[0023] 吸收液的再生方法1:取上述吸收丁酮得到的飽和磺酸鹽吸收液（或接近飽和，質 量濃度約40 %或以上)500mL，加入燒杯(可視作反應釜），冷卻到約3-5°C，靜置約15分鐘后， 有固體磺酸鹽結晶析出，然后抽濾，固液分離，固體可作為產品回收，而剩余的吸收液升溫 后便可重新獲得吸收能力。
[0024] 實施例3:
[0025] 吸收液的再生方法2:取上述吸收甲醛得到的飽和磺酸鹽吸收液（或接近飽和，質 量濃度約40 %或以上）500mL，加入燒杯(可視作反應釜），在燒杯內加入碳酸鈉約120g或氫 氧化鈉約70g(稍過量），反應使其重新轉化為甲醛，再經減壓蒸餾后和冷凝，可回收相應的 甲醛，再把余下吸收液冷卻到約3-5°C，可得到亞硫酸鈉結晶析出，然后過濾，固液分離后， 固體可作為產品回收。再向剩余吸收液中通入二氧化硫，到吸收液顯酸性，使得亞硫酸鈉轉 化為亞硫酸氫鈉，可作為藥劑備用。
[0026] 應該說明的是，以上實施例僅用于說明本發明的技術方案，本發明的保護范圍不 限于此。對于本領域的技術人員來說，凡在本發明的精神和原則之內，對各實施例所記載的 技術方案進行修改，或者對其中的部分技術特征進行任何等同替換、修改、變化和改進等， 均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種有害氣體的處理方法，其特征是把被處理的含有害氣體的氣流導入吸收塔被水 溶液吸收，然后把吸收有害氣體的溶液經吸收液除氧器后，導入反應器與加入的亞硫酸氫 鈉藥劑發生化學反應，生成磺酸鹽，使得吸收液中被吸收的有害氣體濃度下降，恢復了吸收 能力，重新返回吸收塔吸收。2. 根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于所述的有害氣體為醛和酮的一種或幾 種以上混合物以上。3. 根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于所述的吸收塔為通用氣液傳質設備噴 淋塔、填料塔、鼓泡塔和板式塔的一種。4. 根據權利要求1或3所述的處理方法，其特征在于所述的填料塔內氣液接觸時間為 0.5s以上。5. 根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于所述的吸收液在所述的反應器內的反 應停留時間Is以上。6. 根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于所述的吸收液除氧器除去吸收液中采 用投加亞鐵還原劑或氣提方式。7. 根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于所述的磺酸鹽在吸收液中接近或達到 飽和后，把吸收液導入冷卻器冷卻結晶得到固體磺酸鹽，固液分離，吸收液升溫后循環使 用。8. 根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于把所述的含磺酸鹽的吸收液導入再生 反應釜，在反應釜中加入碳酸鈉或氫氧化鈉，使磺酸鹽的重新轉化為醛和酮，再把吸收液減 壓蒸餾后，可回收相應的醛和酮，冷卻吸收液可得到亞硫酸鈉結晶析出，再向剩余吸收液中 通入二氧化硫，使得溶液中的亞硫酸鈉轉化為亞硫酸氫鈉，作為藥劑加入所述的反應器使 用。9. 根據權利要求1所述的處理方法的一種裝置，其特征在于所述的裝置由循環水栗、吸 收塔、吸收塔循環水槽、吸收液除氧器和反應器組成，其中所述的循環水栗通過循環水栗出 水管與吸收塔進液口連通，吸收塔出液口通過出液管與吸收液除氧器連通，吸收液除氧器 通過連通管與反應器連通，吸收液除氧器上部設置有回氣管與吸收塔塔體連通，底部設置 有曝氣管，所述的反應器設置有藥劑加入口和排液口，所述的反應器通過吸收塔連通管與 吸收塔循環水槽連通，吸收塔循環水槽通過循環水栗進液管與循環水栗連通。10. 根據權利要求1或9所述的處理方法和裝置，其特征在于所述的吸收液除氧器底部 設置的曝氣管通入氮氣或氬氣。
【文檔編號】B01D53/14GK105854523SQ201610354979
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】黃立維
【申請人】黃立維