一种活性炭纤维精脱含硫废气的方法及装置 |
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| 申请号 | CN201510800071.4 | 申请日 | 2015-11-19 | 公开(公告)号 | CN105435602A | 公开(公告)日 | 2016-03-30 |
| 申请人 | 北京中能环科技术发展有限公司; | 发明人 | 杨哲; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 活性炭 纤维 精脱含硫废气的方法及其装置，该方法包括脱除废气中的颗粒物，再通过活性炭纤维 吸附 单元吸附废气中的含硫废气（包括H2S、SO2等），与此同时通入臭 氧 使吸附的含硫废气氧 化成 相应的 硫酸 盐 和亚 硫酸盐 ，然后通过反洗介质（包括蒸气、热空气、热氮气等）把吸附并被氧化了的物质脱附到收集罐中，最后废气通过臭氧协同多相反应单元提升嗅觉满意度以达标 净化 气的形式排出。本发明的工艺方法实现工艺所需要的设备装置结构紧凑，吸附单元装置可设置单个或多组吸附器，多组吸附器吸附、脱附交替进行，保证系统的连续运行。本装置能有效地把厂中旧 脱硫 装置中出来的含硫废气含量降低至0.5ppm以下，同时能够有效地去除废气中的颗粒物。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种活性炭纤维精脱含硫废气的方法，其特征在于：首先通过除尘单元脱除废气中的颗粒物；其二通过活性炭纤维吸附单元吸附废气中的含硫废气，与此同时活性炭纤维吸附单元通入臭氧使吸附的含硫废气氧化成相应的硫酸盐和亚硫酸盐；其三通过反洗介质把吸附并氧化了的物质脱附到收集罐中；其四利用臭氧协同多相反应单元净化废气，最后气体以净化气的形式排出。 |
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| 说明书全文 | 一种活性炭纤维精脱含硫废气的方法及装置技术领域背景技术[0002] 大气污染是我国目前最为突出的环境问题之一。其中，工业废气是大气污染物的主要来源之一。而且随着新国标《GB 31570-2015 石油炼制工业污染物排放标准》的出台，过去的脱硫设备的脱硫效果远远达不到新的排放标准。 [0003] 而且，我国的电力生产以火力发电为主，火电厂以煤作为主要燃料进行发电，煤直接燃烧释放出大量的硫化物，造成大气环境污染，危害人类健康、腐蚀建筑材料、制约经济发展。且随着装机容量的递增，硫化物的排放量也在不断增加。加强环境保护工作是我国实施可持续发展战略的重要保证。加大硫化物的控制力度就显得非常紧迫和必要了。同时为了迎合新标准的要求，需要研发成本低、效率高的脱硫方法及装置。 [0004] 在过去的工艺中，核心设备脱硫吸收塔基本均采用喷淋式吸收结构，在具体设计、施工和运行中发现，吸收塔的喷淋设计仍存在一些不足，主要体现在于（：1）因防腐需要，吸收塔内壁设有防腐衬里，为了确保设备使用寿命，塔内喷淋层的布置须考虑喷嘴与塔体内壁间的防冲刷安全间距（1米左右），使得喷淋效果偏低，从而影响系统的脱硫效率；（2）由于结构布置方面的原因，喷淋层最边缘的喷嘴多数都处于喷淋组管的未端位置，流道较长，浆液流通的阻力较大，当系统运行出现不稳定，喷淋组管内的浆流量或压头出现波动时，受影响较大的往往是边缘的喷淋喷嘴，会进一步削弱吸收塔周边区域的喷淋覆盖率，增加废气旁路的可能性，从而降低整套装置的脱硫效果。 [0005] 在越来越严格的排放标准下，过去厂区中的脱硫装置已经无法满足新规定要求的排放标准。在这个大前提下，新的脱硫工艺必须被合理地开发，就成本而言，升级改造工程无疑是其中的一种办法，即在原有的脱硫装置的基础上，加上新的工艺设备使废气达标排放。 [0006] 综上所述，随着国家对大气污染物治理要求的日益严格，在技术上持续改进，进一步挖掘现有脱硫装置的潜力，切实提升脱硫装置的效果，已经成为一种趋势和要求。 发明内容[0007] 为解决以上技术的不足，本发明提供了一种活性炭纤维精脱含硫废气的方法及装置。 [0008] 本发明的技术方案是：一种活性炭纤维精脱含硫废气的方法，首先通过除尘单元脱除废气中的颗粒物；其二通过活性炭纤维吸附单元吸附废气中的含硫气体，与此同时活性炭纤维吸附单元通入臭氧使吸附的含硫气体氧化成相应的硫酸盐和亚硫酸盐；其三通过反洗介质把吸附并氧化了的物质脱附到收集罐中；其四利用臭氧协同多相反应单元净化废气；最后气体以净化气的形式排出。 [0010] 本发明的技术方案还提供了一种依照前述活性炭纤维精脱含硫废气的方法的活性炭纤维精脱含硫废气装置，包括除尘器、活性炭纤维吸附装置、冷凝器、收集罐、臭氧协同多相反应器以及连接管线和阀门，其中：除尘器与活性炭纤维吸附装置底部的废气输入管线连接，活性炭纤维吸附装置底部与臭氧输入管线和脱附液输出管线连接，活性炭纤维吸附装置的顶部与反洗介质输入管线和脱硫后废气输出管线连接，臭氧协同多相反应器接入脱硫后废气输出管线，冷凝器与活性炭纤维吸附装置的脱附液输出管线连接，收集罐与冷凝器连接。 [0011] 上述活性炭纤维精脱含硫废气装置的技术方案还包括：所述活性炭纤维吸附装置由单个或多组活性炭纤维吸附器并联组成，每组由两个或两个以上的活性炭纤维吸附器组成多级活性炭纤维吸附器；所述多级活性炭纤维吸附器是将前一个活性炭纤维吸附器的脱硫后废气输出管线与后一个活性炭纤维吸附器底部的废气输入管线依次连接组成。 [0012] 所述活性炭纤维吸附器内置单根或多根官能团活化了的活性炭纤维毡组件，活性炭纤维的微孔孔径﹤2nm；所述除尘器为可选设备，包括水旋分水洗设备或静电除尘设备等；臭氧协同多相反应装置包括臭氧发生器和恶臭捕获组件。 [0013] 所述恶臭捕获组件是活性炭纤维捕集组件；所述臭氧发生器采用防爆型光化学臭氧协同发生器，该发生器安装在设备中部，采用波长在220nm以下的紫外光线照射。 [0014] 活性炭纤维吸附装置在吸附过程中，废气与臭氧一同进入活性炭纤维吸附装置，废气中含硫废气首先被吸附于碳纤维的微孔中，同时与臭氧发生氧化反应被氧化为相应的硫酸盐和亚硫酸盐，然后脱硫后的废气进入后续的臭氧协同多相反应装置中进行除臭；当吸附器吸附量达到一定量时，关闭废气、臭氧输入管线和废气的输出管线，打开反洗介质输入管线和收集罐输入管线，通入反洗介质把氧化后的硫酸盐和亚硫酸盐进行脱附，同时使得活性炭纤维再生；脱附后，反洗介质和硫化物的混合物进入冷凝装置进行冷却，然后进行收集。 [0015] 本发明的方法通过除尘单元脱除废气中的颗粒物，再通过活性炭纤维吸附单元吸附废气中的含硫废气，与此同时通入臭氧使吸附的含硫气体氧化成相应的硫酸盐和亚硫酸盐，然后通过反洗介质把吸附并氧化了的物质脱附到收集罐中，最后废气通过臭氧协同多相反应单元提升嗅觉满意度以达标净化气的形式排出。该方法优化组合了现有技术中的诸多优势工艺手段，通过配套的装置实现了含硫废气的低成本、高效能综合治理目的，具体体现在：1、设备成本低。本发明的技术方案中所涉及的设备均以现有设备为基础，进行适当改进和组合即可。 [0016] 2、运行成本低。本发明的装置在运行过程中多组活性炭纤维吸附器可以交替进行吸附和脱附再生运行，保证了设备长期稳定运行；所用冷却水、洗涤水可循环利用，另外设备并不需要碱料的投入，降低了设备的运行成本。 [0017] 3、脱硫效率高。本发明的方法及配套装置由于采用高效的活性炭纤维吸附为核心，配合除尘设备和臭氧协同多相反应装置，使得废气中含硫气体和其它有害物质的脱出率大大提高，排放的气体净化率达到并超过国家最新的排放标准。 [0019] 图1是本发明一种活性炭纤维精脱含硫废气的方法流程框图；图2是实现本发明装置部分的结构流程示意图。 具体实施方式[0020] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。 [0021] 结合附图1，本发明的方法首先是收集旧脱硫设备的废气；然后通过除尘单元除去并收集废气中的颗粒物，此为预处理阶段；然后利用活性炭纤维吸附法吸附废气中的含硫气体，并同时通入臭氧使吸附的含硫气体氧化，此为吸附阶段；然后利用臭氧协同多相反应器对废气进行彻底的净化除臭，此为异味治理阶段，气体以净化气的形式排出；最后通过反洗介质把氧化的硫化物脱附出来到收集罐进行回收，此为脱附阶段。 [0022] 如图2所示，本发明的装置包括所述装置包括除尘设备、活性炭纤维吸附装置、冷凝器、收集罐、臭氧协同多相反应装置以及连接设备所需要的管件、阀门等。其中：除尘设备与活性炭纤维吸附装置底部的废气输入管线连接，活性炭纤维吸附装置底部与臭氧输入管线和脱附液输出管线连接，活性炭纤维吸附装置的顶部与反洗介质输入管线和脱硫后废气输出管线连接，臭氧协同多相反应装置接入脱硫后废气输出管线，冷凝器与活性炭纤维吸附装置的脱附液输出管线连接，收集罐与冷凝器连接。 [0023] 上述活性炭纤维精脱含硫废气装置的技术方案还包括：所述活性炭纤维吸附装置由单个或多组活性炭纤维吸附器并联组成，每组由两个或两个以上的活性炭纤维吸附器组成多级活性炭纤维吸附装置；所述多级活性炭纤维吸附装置是将前一个活性炭纤维吸附器的脱硫后废气输出管线与后一个活性炭纤维吸附器底部的废气输入管线依次连接组成。 [0024] 所述活性炭纤维吸附器内置单根或多根官能团活化了的活性炭纤维毡组件，活性炭纤维的微孔孔径﹤2nm；所述除尘器为可选设备，包括水旋分水洗设备或静电除尘设备等；所述臭氧协同多相反应装置包括臭氧发生器和恶臭捕获组件。 [0025] 活性炭纤维吸附装置在吸附过程中，废气与臭氧一同进入活性炭纤维吸附装置，废气中含硫废气首先被吸附于碳纤维的微孔中，同时与臭氧发生氧化反应被氧化为相应的硫酸盐和亚硫酸盐，然后脱硫后的废气进入后续的臭氧协同多相反应装置中进行除臭；当吸附器吸附量达到一定量时，关闭废气、臭氧输入管线和废气的输出管线，打开反洗介质输入管线和收集罐输入管线，通入反洗介质把氧化后的硫酸盐和亚硫酸盐进行脱附，同时使得活性炭纤维再生；脱附后，反洗介质和硫化物混合物进入冷凝装置进行冷却，然后进行收集。 [0026] 所述恶臭捕获组件是活性炭纤维捕集组件；所述臭氧发生器采用防爆型光化学臭氧协同发生器，该发生器安装在设备中部，采用波长在220nm以下的紫外光线照射。 [0027] 装置应用实施例，整套设备处理风量达20~45万Nm3/h，废气处理前硫化物浓度约为20ppm，温度＜60℃，压力250Pa~330Pa。设备整体占为面积约为1000m2，主要设备包括除尘设备（可选）、活性炭纤维吸附装置、冷凝器、收集罐、臭氧协同多相反应装置（后续工艺）以及整套系统装置连接所必须的仪表、风机和阀门等等。 [0028] 除尘器这里采用水旋分水洗塔（参见专利号201420209804.8 ），包括水旋分离部分、水洗部分、储液仓和固体组分收集部分。其中：水洗部分和水旋分离部分、储液仓自上而下设置在一个密封的罐体内，固体收集部分设在罐体的下部。水旋分离部分包括进气仓、螺旋喷雾器和伞罩，进气仓外部与罐体内壁设有纵向空隙，该纵向间隙上与水洗部分连通，下与进气仓底部的储液仓连通，螺旋喷雾器设在进气仓中部预设的雾化腔中，进气仓内壁上横向设有与雾化腔连通的出气孔，伞罩通过支架固定在进气仓上部。水洗部分设在伞罩上部，由内结构挡板和喷头组成。固体组分收集部分为内置筛分型收集罐。罐体上设有仅与水旋分离部分连接的进气口，罐体顶部设有排气口，罐体储液仓上设有与固体收集部分连接的出液口，以及连接于固体收集部分和水洗部分、水旋分离部分的泵、阀、管组件。 [0029] 上述活性炭纤维吸附器，含硫废气和臭氧同时由吸附装置下部进入，在吸附装置内废气穿过活性炭纤维毡组件，其中的硫化物被吸附富集，同时被臭氧氧化为硫酸盐和亚硫酸盐。为保证运行的连续性，设置了A/B/C三组交替使用的活性炭纤维吸附装置，运行时互相切换，其中两组A/B吸附器进行吸附处理时，一组C吸附器进行脱附再生。这里脱附时用的反洗介质是蒸汽（蒸汽温度为160~240℃，压力约为0.1MPa），蒸汽由吸附器顶部进入，穿过活性炭纤维毡，将被吸附富集并氧化了的硫化物脱附出来，经换热器冷凝后进入收集罐。 [0030] 上述臭氧协同多相反应装置（参见专利号201420209138.8），包括臭氧发生器和恶臭捕获组件。该单元通过内置的活性炭纤维捕集组件，对进入到臭氧协同多相反应装置的废气体中微量恶臭组分进行吸附富集。同时设备内部还配有防爆型光化学臭氧协同发生装置，该发生装置安装在设备中部，利用波长在220nm以下的紫外光线照射，发生器产生的臭氧对吸附在活性炭纤维捕集组件内的有机物进行彻底的氧化分解，同时也对活性炭纤维进行了自净再生。因为吸附与自净是一个连续同时进行的过程，无须对臭氧协同多相反应装置进行吸附与再生的分步操作，所以该装置也保证了整体系统运行的连续性。 [0031] 最终，脱硫装置中的废气以达标净化气的形式排出，其中硫化物浓度低于0.5ppm。 [0032] 综上所述，本发明的一种活性炭纤维精脱含硫废气的方法及装置有效增益是在旧脱硫装置升级改造中有效地降低了废气中含硫气体的含量，使得废气能够达标排放。 |
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