專利名稱：粘膠纖維生產(chǎn)中廢氣治理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從工業(yè)生產(chǎn)的廢氣中回收有害氣體并加以利用的方法及裝置，尤其是粘膠纖維生產(chǎn)中含硫化物氣體回收利用的工藝方法及其成套裝置。
粘膠纖維是化學纖維的一個重要品種，在它的生產(chǎn)過程中需加入CS2進行磺化，但在后續(xù)工序中它又大部份以CS2和H2S氣體形式釋放出來，其中一部分溶解于紡絲酸浴或稱凝固浴之中，而大部分則逸入生產(chǎn)設(shè)備周圍的大氣中，產(chǎn)生嚴重的環(huán)境污染問題，同時又消耗了大量的有用生產(chǎn)原料?！豆I(yè)水處理》87年第7卷第5期登載了名為“粘膠纖維生產(chǎn)溶液和廢液中二硫化碳和硫化氫的脫吸”綜述文章，其中提出了目前該生產(chǎn)工藝中所用的脫氣設(shè)備主要為曝氣池和脫氣塔，前者的脫氣周期較長，效率也較低;后者又可分為填料塔、鼓泡式塔和噴霧式塔，它們基本上仍按傳統(tǒng)理論以吸收塔的性能參數(shù)來設(shè)計制造的，其脫氣率一般在80%左右，但其設(shè)備本身結(jié)構(gòu)復雜，操作條件要求較高，特別是在板式塔內(nèi)上下部壓差較大，底部操作條件惡化，影響整塔的脫氣性能，不能完全適應(yīng)粘膠纖維生產(chǎn)中酸浴脫氣的實際需要。蘇聯(lián)專利US916413中公開了一種“從污水中脫除硫化氫的方法”，它采用真空噴霧槽進行解吸脫氣，以噴淋塔來吸收脫除的硫化氫氣體，其脫除率為84%，但脫氣時間長達90分鐘。美國專利US4311683提供了“從氣態(tài)流體中脫除硫化氫的工藝方法”，它以附載于非堿性多孔難熔氧化物上的釩氧化物和/或釩硫化物為催化劑，經(jīng)氧化反應(yīng)器、冷凝器等設(shè)備將混合氣體中所含H2S直接轉(zhuǎn)化為硫磺。其脫除H2S的效率高達90%以上，但工藝設(shè)備復雜，投資較大且操作條件控制難度較大，不適合目前國內(nèi)在該行業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。因此，研究、開發(fā)出一種從酸浴和生產(chǎn)廢氣中回收利用含硫化物氣體的高效且易行的工藝及裝置是該行業(yè)急待解決而又尚未解決的一個實際問題。
本發(fā)明的任務(wù)是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種效率較高，工藝設(shè)備簡單，投資較少且能耗較低而又易于操作的粘膠纖維生產(chǎn)中廢氣治理方法。
本發(fā)明的另一個任務(wù)就是提供一條適合用于上述粘膠纖維生產(chǎn)中廢氣治理方法的成大工藝裝置。
本發(fā)明的任務(wù)可以通過采用下列工藝步驟得以完成(1)酸浴脫氣將溫度為48±2℃來自粘膠纖維紡絲工藝過程中含H2S和CS2氣體的酸浴在真空條件下脫除上述含硫化物氣體，使酸浴中所含H2S和CS2氣體分別從原來的20～250毫克/升和20～200毫克/升降至5～30毫克/升。經(jīng)脫除含硫化物氣體的酸浴再返回粘膠纖維生產(chǎn)過程中循環(huán)使用，便于在紡絲過程中再溶解所釋放出的含硫化物氣體。所脫除的含硫化物氣體被送入后續(xù)工藝步驟進行處理。
(2)轉(zhuǎn)化H2S用溫度為35～45℃的堿性催化脫硫液吸收步驟(1)脫除出的含硫化物氣體中所含H2S氣體，并在35～45℃溫度和催化劑作用下將H2S轉(zhuǎn)化為硫磺，然后噴射含硫磺的脫硫液以便催化劑的再生和硫磺的分離。經(jīng)再生的催化脫硫液再返回去吸收H2S氣體循環(huán)使用，而分離出來的泡沫狀硫磺經(jīng)逐步加熱直至熔融后便成為硫碘成品。
(3)回收CS2將步驟(2)中已吸收脫除H2S的氣體在20～30℃溫度下通過直徑為1.5～5毫米、長6毫米及比表面積為900～1100米2/克的園柱形吸附劑，用以吸附脫除CS2。剩余尾氣可直接排放至大氣中，然后將吸附劑在90～100℃溫度下解吸CS2，使吸附劑再生后反復使用。所解吸的CS2經(jīng)逐步冷卻至46.3℃以下冷凝成液體，再經(jīng)分離出水份后便成為液態(tài)CS2產(chǎn)品，返回粘膠纖維生產(chǎn)工藝過程中使用。
本發(fā)明還可采用下列技術(shù)措施獲得更好的效果
(1)在步驟(1)中采用中央帶導氣筒的板式脫氣塔進行真空脫氣，其真空度控制在88～95千帕之間。
(2)在步驟(1)中將所脫除的含硫化物氣體與從其他生產(chǎn)設(shè)備中收集來的含硫化物廢氣相混合，一道送入后續(xù)步驟處理。
(3)在步驟(2)中使用由1～5克/升V2O5，5～30克/升Na2CO3，2～5克/升栲膠及水所組成的堿性催化脫硫液。
(4)在步驟(2)中含H2S脫硫液的催化反應(yīng)停留時間為4～6分鐘，噴射再生停留時間為6～12分鐘。
(5)在步驟(3)中采用直徑為3毫米，長6毫米及比表面積為1000米2/克的活性炭吸附劑。
適合用于上述廢氣治理方法的成套裝置主要由酸浴脫氣系統(tǒng)、轉(zhuǎn)化H2S系統(tǒng)和回收CS2系統(tǒng)所組成，其主要工藝設(shè)備按以下順序連接來自粘膠纖維紡絲過程中含硫化物氣體的酸浴在板式脫氣塔中脫除H2S和CS2氣體后返回生產(chǎn)過程循環(huán)使用。所脫除的氣體經(jīng)真空泵進入吸收塔內(nèi)，吸收了H2S氣體的脫硫液在反應(yīng)槽中將H2S轉(zhuǎn)化為硫磺，隨即進入噴射槽內(nèi)進行催化劑再生和硫磺的分離。所再生的催化脫硫液返回吸收塔中再吸收H2S，而分離出的硫磺經(jīng)加熱器加熱后在熔融釜內(nèi)熔融成硫磺成品。從吸收塔上部流出的氣體經(jīng)吸附器吸附脫除CS2后直接排入大氣，從吸附器解吸出來的CS2氣體經(jīng)冷卻器冷卻后在冷凝器中冷凝成液體，再經(jīng)過分離器分出水份后便成為CS2成品。
上述成套裝置中的板式脫氣塔最好是在中央設(shè)有縱貫各塔板的導氣筒，其側(cè)壁上還開有與各塔板間層相連通的氣體流道，而且液料分布機構(gòu)最好是由上下兩塊小間距的分布板和直徑大于導氣筒的隔液筒所構(gòu)成，與其相對應(yīng)地在塔體上部以切向連接1～4個均布的進液口。該板式脫氣塔最好是采用由各種不同直徑的環(huán)形圈板按一定間隔連接而成的塔板，而且各相鄰塔板的環(huán)形圈板和由間隔形成的環(huán)形流道在垂直方向相互錯開排列;其導氣筒最好是以多節(jié)上大下小的空心園臺按一定間隔垂直排列而成，而在部分由間隔形成的氣體流道外側(cè)上部設(shè)有園臺形防濺板。
附

圖1為本發(fā)明實施例的工藝流程框圖。
附圖2為本發(fā)明裝置中板式脫氣塔的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3是本發(fā)明中附圖2的A-A剖視圖。
附圖4是本發(fā)明中附圖2的B-B剖視圖。
本發(fā)明將結(jié)合實施例及附圖作進一步的詳細描述。將來自粘膠纖維生產(chǎn)過程中溫度為48±2℃的含硫化物氣體酸浴送入帶導氣筒的板式脫氣塔1中，在真空度為90千帕條件下脫除H2S和CS2氣體，使其所含H2S和CS2分別從110毫克/升和90毫克/升降至20毫克/升。經(jīng)脫氣的酸浴再返回生產(chǎn)過程循環(huán)使用，而所脫除的含硫化物氣體經(jīng)真空泵2與來自其他生產(chǎn)設(shè)備3的含硫化物氣體混合，進入填料吸收塔4中。在該吸收塔4的上部噴淋一種含有2克/升V2O5，25克/升Na2CO3，3克/升栲膠的水溶性脫硫液，在40℃溫度下吸收H2S氣體，并在進入反應(yīng)槽5后，將H2S氧化成硫磺，其反應(yīng)停留時間約為5分鐘。反應(yīng)混合物在噴射槽6內(nèi)與空氣混合噴射成霧狀，同時將催化劑再生和分離出泡沫狀硫磺，其再生停留時間約為8分鐘。再生后的催化脫硫液返回吸收塔4再吸收H2S氣體反復循環(huán)，而分離出的泡沫硫磺經(jīng)加熱器7升溫至75℃，在真空過濾機8中以真空度93千帕進行過濾，所得硫膏在熔融釜9中加熱至140℃，放出熔融物即為硫磺成品。從吸收塔4上部流出的含CS2氣體經(jīng)兩臺并聯(lián)交替操作的吸附器10中所裝填的直徑為3毫米，長6毫米及比表面積為1000米2/克的活性炭吸附劑在約25℃溫度下吸附脫除CS2氣體，剩余的尾氣可直接排放至大氣中，已吸附CS2的吸附器10被加熱至95℃左右并維持約60分鐘解吸CS2氣體，隨后活性炭吸附劑被再生重復使用。所解吸的CS2經(jīng)冷卻器11冷卻至約46.3℃左右，再經(jīng)冷凝器12進一步降溫至約10℃左右使CS2冷凝成液體，最后在分離器13中將水份分離而得到液態(tài)的CS2成品，它可返回粘膠纖維生產(chǎn)過程中重新使用。在本實施例中所使用的板式脫氣塔1中是在塔體15的中央設(shè)有上大下小縱貫各塔板16的導氣筒17，它由若干節(jié)上大下小的空心園臺按一定間隔垂直排列而成，該間隔即形成與各塔板間層18相連通的環(huán)形氣體流道19。導氣筒17和塔板16均通過支架20連接成為一體，并整體支承懸掛在塔體15內(nèi)。在塔體15內(nèi)的上部設(shè)有由上下兩塊間距為塔板間層18高度1/4并交錯開有間斷環(huán)形流道21的分布板22和直徑稍大于導氣筒17的隔液筒23所構(gòu)成的液料分布機構(gòu)。對應(yīng)于隔液筒23處以切向連接有2個相對的進液口24。塔板16分別由3～5塊不同直徑的環(huán)形圈板25按一定間隔連接而成，該間隔構(gòu)成數(shù)圈環(huán)形流道26，其外緣還設(shè)有攔液板27。各相鄰的上下兩塊塔板16上環(huán)形圈板25和環(huán)形流道26在垂直方向相互錯開排列。為防止液料濺入導氣筒17內(nèi)，在部分距離環(huán)形流道26較近的氣體流道19外側(cè)上部設(shè)置園臺形防濺板28。含氣體的液料從進液口24以切向進入塔內(nèi)后，在隔液筒23與塔體15之間通過上下兩塊分布板22均勻分布至塔板16上。由上層塔板16的環(huán)形流道26落下的液體垂直掉在與其錯開排列的下層塔板16中環(huán)形圈板25上，不斷進行分散和脫氣。所脫除的氣體在各塔板間層18中匯集，通過氣體流道19進入導氣筒17內(nèi)，隨即不斷上升和增加經(jīng)除沫器29從氣體出口30排出。脫氣后的液體落至塔體15的底部，經(jīng)液料出口31排出。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有下列特點(1)脫硫效率較高。由于采用酸浴脫氣、H2S轉(zhuǎn)化為硫磺和CS2吸附回收三步工藝有機結(jié)合，其脫除率分別為80%、99%和90%，使所回收的CS2占生產(chǎn)過程中總投入量的百分比值從現(xiàn)有技術(shù)的45%左右提高到70%左右。
(2)工藝設(shè)備簡單。三步工藝流程短而緊湊，各步驟均使用一臺或二臺主設(shè)備及少量輔助設(shè)備就可完成治理任務(wù)，設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)也較為簡單，選型或制造、安裝均較方便。
(3)設(shè)備投資少，易操作。由于工藝流程較短、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，故其制造和安裝的成本較低，操作也較為便利，并配有較先進的自動控制系統(tǒng)進行生產(chǎn)控制。與通常的環(huán)保裝置相比較，因其回收的硫磺和液態(tài)CS2具有一定經(jīng)濟價值，可補償操作運行的開支，故總費用也較低。
(4)經(jīng)濟、社會效益具佳。由于整個治理方法主要處理從酸浴中脫除的含硫化物氣體，而其工藝操作條件均圍繞著保持粘膠纖維生產(chǎn)工藝所需酸浴溫度上，且其脫氣又不需使用隋性氣體，因而能耗相對較低。含硫化物氣體的脫除又改善了生產(chǎn)環(huán)境，減少了大氣污染。特別是回收了硫磺和生產(chǎn)用重要原料CS2，降低了粘膠纖維的生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種粘膠纖維生產(chǎn)中廢氣治理的方法，其特征在于按下列工藝步驟進行(1)酸浴脫氣將溫度為48±2℃來自粘膠纖維生產(chǎn)工藝過程中的含硫化物酸浴在真空條件下脫除含硫化物氣體，使其中所含H2S、CS2分別從原來的20～250毫克/升和20～200毫克/升降至5～30毫克/升，經(jīng)脫氣的酸浴再返回生產(chǎn)過程中循環(huán)使用，所脫除的含硫化物氣體被送入后續(xù)工藝步驟處理；(2)轉(zhuǎn)化H2S用溫度為35～45℃的堿性催化脫硫液吸收步驟(1)脫出的含硫化物氣體中所含H2S氣體，并在35～45℃溫度下將H2S轉(zhuǎn)化為泡沫狀硫磺，然后噴射再生催化劑和分離硫磺，經(jīng)再生的催化脫硫液返回吸收H2S反復循環(huán)使用，分離出的泡沫硫磺經(jīng)逐步加熱至熔融后成為硫磺產(chǎn)品；(3)回收CS2將步驟(2)中已脫除H2S的氣體在20～30℃溫度下通過直徑為1.5～5毫米、長6毫米及比表面積為900～1100米2/克的柱形吸附劑，經(jīng)吸附CS2后將尾氣排放，再將所吸附的CS2在90～100℃溫度下解吸出來，同時使吸附劑再生后重復使用，所解吸CS2經(jīng)逐步冷卻至46.3℃以下冷凝成液體后，分離出水份而成為液態(tài)CS2產(chǎn)品，返回生產(chǎn)過程中使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣治理方法，其特征在于步驟(1)中的真空脫氣操作是在設(shè)有導氣筒的板式脫氣塔1中進行，其真空度為88～95千帕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的廢氣治理方法，其特征在于步驟(1)中所脫除的含硫化物氣體與其他生產(chǎn)設(shè)備3中收集的含硫化物廢氣相混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣治理方法，其特征在于步驟(2)中的堿性催化脫硫液是由1～5克/升V2O5，5～30克/升Na2CO3，2～5克/升栲膠及水組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的廢氣治理方法，其特征在于步驟(2)中含H2S脫硫液的催化反應(yīng)停留時間為4～5分鐘，噴射再生停留時間為6～12分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣治理方法，其特征在于步驟(3)中柱形吸附劑是直徑為3毫米，長6毫米及比表面積為1000米2/克的活性炭吸附劑。
7.一種適用于權(quán)利要求1所述廢氣治理方法的成套裝置，其特征在于酸浴脫氣系統(tǒng)，轉(zhuǎn)化H2S系統(tǒng)和回收CS2系統(tǒng)所組成，含硫化物氣體的酸浴在板式脫氣塔1中脫除H2S和CS2氣體后返回生產(chǎn)過程，所脫除的氣體經(jīng)真空泵2進入吸收塔4內(nèi)，吸收H2S的脫硫液在反應(yīng)槽5中轉(zhuǎn)化并在噴射槽6中再生和分離，再生的催化脫硫液返回吸收塔內(nèi)吸收H2S，而所分離出的泡沫狀硫磺經(jīng)加熱器7升溫后在熔融釜9中熔融成硫磺成品，從吸收塔4中流出的氣體經(jīng)吸附器10吸附CS2后排放，由吸附器10解吸出的CS2氣體經(jīng)冷卻器11冷卻后在冷凝器12中冷凝成液體，再經(jīng)分離器13分出水份后成為CS2成品。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的廢氣治理成套裝置，其特征在于板式脫氣塔1的塔體15中央設(shè)有縱貫各塔板16的導氣筒17，其側(cè)壁上開有與各塔板間層18相連通的氣體流道19，由上下兩塊小間距的分布板22和直徑大于導氣筒17的隔液筒23構(gòu)成液料分布機構(gòu)，與其對應(yīng)地在塔體15上以切向連接有1～4個均布的進液口24。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢氣治理成套裝置，其特征在于板式脫氣塔1的塔板16是由各種不同直徑的環(huán)形圈板25按一定間隔連接而形成環(huán)形流道26，各相鄰塔板16的環(huán)形圈板25和環(huán)形流道26在垂直方向相互錯開排列。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的廢氣治理成套裝置，其特征在于板式脫氣塔1中的導氣筒17是由多節(jié)上大下小的空心園臺按一定間隔垂直排列而成，其間隔即為氣體流道19，在部分氣體流道19的外側(cè)上部設(shè)有園臺形防濺板28。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于粘膠纖維生產(chǎn)中廢氣治理的工藝方法及其成套裝置。它由酸浴脫氣系統(tǒng)、H
文檔編號B01D53/48GK1070129SQ9210537
公開日1993年3月24日 申請日期1992年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月15日
發(fā)明者湯純良, 陳梁, 王慕皓, 沙君翼, 尹振文, 韓永鏡, 王建新, 危水明, 羅院生 申請人:江西省紡織工業(yè)科研設(shè)計院