[發明專利]一種填料塔去除工業廢氣中二氧化硫裝置及其處理方法

有效

• 申請號: 201610001252.5
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105561766B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 梁峙;梁驍
• 申請（專利權）人: 徐州工程學院
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/50
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 王新生

1.一種填料塔去除工業廢氣中二氧化硫裝置，包括進氣系統（1），反應塔（2），噴淋裝置（3），排氣管（4），排水管（5），支架（6），控制系統（7），二氧化硫濃度監測儀（8）；其特征在于：所述支架（6）上部設有反應塔（2），反應塔（2）靠近下端一側設有進氣系統（1），反應塔（2）底部設有排水管（5），反應塔（2）上部靠近頂部一側設有噴淋裝置（3），反應塔（2）頂部中心設置有排氣管（4），支架（6）上還設有控制系統（7）；反應塔（2）的頂部設有二氧化硫濃度監測儀（8），二氧化硫濃度監測儀（8）通過導線與控制系統（7）連接；

所述進氣系統（1）包括電磁氣閥（1-1），氣體流量計（1-2），氣泵（1-3），進氣管（1-4）；進氣管（1-4）依次將電磁氣閥（1-1）、氣體流量計（1-2）、氣泵（1-3）三者串聯，電磁氣閥（1-1）通過導線與控制系統（7）連接，氣體流量計（1-2）通過導線與控制系統（7）連接，氣泵（1-3）通過導線與控制系統（7）連接；

所述反應塔（2），包括高分子填料（2-1），中央阻隔盤（2-2），氣體分散盤（2-3），落水斗（2-4），外室（2-5），中室（2-6），內室（2-7），二氧化硫降解能力感應器（2-8），緩沖室（2-9）；所述中央阻隔盤（2-2）由一個中間開孔的圓盤構成，中央阻隔盤（2-2）圓盤邊緣與反應塔（2）內壁無縫焊接，中央阻隔盤（2-2）下部設有內室（2-7），中央阻隔盤（2-2）與內室（2-7）的一端貫通并無縫焊接；內室（2-7）的另一端為敞口結構，其邊緣距離位于下部的氣體分散盤（2-3）為2cm～5cm；內室（2-7）的外圍設有中室（2-6），中室（2-6）的一端為敞口結構，其邊緣距離位于上部的中央阻隔盤（2-2）為2cm～5cm，中室（2-6）的另一端為封閉結構，其封閉端與氣體分散盤（2-3）無縫焊接；中室（2-6）的外圍設有外室（2-5），外室（2-5）的上端與中室（2-6）上端貫通，外室（2-5）的下端與氣體分散盤（2-3）的小孔貫通；所述氣體分散盤（2-3）由一個邊緣帶有貫通小孔的圓盤組成，氣體分散盤（2-3）圓盤外緣與反應塔（2）內壁無縫焊接，氣體分散盤（2-3）貫通小孔均勻分布在氣體分散盤（2-3）盤面上，且在外室（2-5）區域內，貫通小孔以反應塔（2）中軸為對稱軸圓周排列，貫通小孔的數量為20～50個，貫通小孔的直徑為20mm～50mm，同心圓周上相鄰二貫通小孔的弧長為100mm～200mm；氣體分散盤（2-3）的下部設有緩沖室（2-9），所述緩沖室（2-9）的上端與外室（2-5）貫通，緩沖室（2-9）的下端與內室（2-7）中部貫通，緩沖室（2-9）的高程為20cm～50cm；所述氣體分散盤（2-3）與中央阻隔盤（2-2）在反應塔內上下交錯布置，氣體分散盤（2-3）與中央阻隔盤（2-2）在反應塔（2）內均勻布置，氣體分散盤（2-3）與中央阻隔盤（2-2）數量分別不少于7個；相鄰二氣體分散盤（2-3）的間距為20cm～50cm，同樣，相鄰二中央阻隔盤（2-2）的間距為20cm～50cm；所述內室（2-7）的直徑為20cm～30cm，中室（2-6）的直徑為60cm～90cm，外室（2-5）的直徑為120cm～160cm；所述高分子填料（2-1）均勻填充在中室（2-6）、外室（2-5）內部；反應塔（2）中部設有二氧化硫降解能力感應器（2-8），二氧化硫降解能力感應器（2-8）插入在高分子填料（2-1）內部，二氧化硫降解能力感應器（2-8）與控制系統（7）通過導線連接；所述落水斗（2-4）為圓錐形結構，落水斗（2-4）位于反應塔（2）下部，落水斗（2-4）圓錐邊緣與反應塔（2）內壁無縫焊接，落水斗（2-4）與排水管（5）連通；

所述高分子填料（2-1）的結構，包括豎向板（2-1-1），水平板（2-1-2）；所述豎向板（2-1-1）為長方形板，豎向板（2-1-1）沿中心軸輻射狀均勻分布，豎向板（2-1-1）的數量不少于10塊，多個豎向板（2-1-1）在中心軸上組成一個圓柱形結構，豎向板（2-1-1）的長為10mm～50mm，寬為5mm～10mm；所述水平板（2-1-2）為圓環形板，水平板（2-1-2）中心有一開口，水平板（2-1-2）中心開口的直徑為水平板（2-1-2）直徑的0.5倍，水平板（2-1-2）直徑為10mm～20mm，水平板（2-1-2）均勻的鑲嵌在豎向板（2-1-1）上，水平板（2-1-2）數量不少于2塊；

所述噴淋裝置（3），包括干管（3-1），環形管（3-2），噴淋頭（3-3），水泵（3-4）；其中所述干管（3-1）位于反應塔（2）上部一側，干管（3-1）一端水平貫通反應塔（2）側壁，干管（3-1）另一端與水泵（3-4）連接，水泵（3-4）通過導線與控制系統（7）連接；所述環形管（3-2）位于反應塔（2）上端內部，環形管（3-2）一端與干管（3-1）一端貫通，環形管（3-2）直徑比反應塔（2）內徑小10cm～150cm；噴淋頭（3-3）豎直向下貫通焊接在管壁下部，噴淋頭（3-3）的數量不少于12個，噴淋頭（3-3）在管壁上不等距分散布局，噴淋頭（3-3）在進水干管（3-1）上一字排列，相鄰二個噴淋頭（3-3）之間的距離為2cm～21cm；噴淋頭（3-3）的表面密布微孔，微孔的直徑為2.5nm～29.5nm，噴淋頭（3-3）的材質為銅鋁合金材質；

所述高分子填料（2-1）由高分子材料壓模成型，高分子填料（2-1）的組成成分和制造過程如下：

一、高分子填料（2-1）組成成分：

按重量份數計，亞硝酸乙酯5～15份，苯磺酸乙酯5～15份，磷酸三氯乙酯5～15份，原碳酸酸乙酯1～10份，氯磺酸乙酯5～15份，納米級硼酸銠40～80份，濃度為5ppm～20ppm的氰基乙酸乙酯200～300份，氯乙酸乙酯5～15份，正庚酸乙酯5～15份，交聯劑5～10份，油酸乙酯5～15份，丁炔二酸10～20份，乙二胺四亞甲基磷酸鈉5～20份；

二、高分子填料（2-1）的制造過程，包含以下步驟：

第1步、在反應釜中加入電導率為0.002μS/cm～0.02μS/cm的超純水2000～2500份，啟動反應釜內攪拌器，轉速為150rpm～190rpm，啟動加熱泵，使反應釜內溫度上升至50℃～70℃；依次加入亞硝酸乙酯、苯磺酸乙酯、磷酸三氯乙酯，攪拌至完全溶解，調節pH值為6.5～8.0，將攪拌器轉速調至100rpm～150rpm，溫度為40℃～50℃，酯化反應2～8小時；

第2步、取原碳酸酸乙酯、氯磺酸乙酯粉碎，粉末粒徑為200～250目；加入納米級硼酸銠混合均勻，平鋪于托盤內，平鋪厚度為30mm～50mm，采用劑量為1.0kGy～2.5kGy、能量為1.0MeV～2.5MeV的α射線輻照10min～20min；

第3步、經第2步處理的混合粉末溶于氰基乙酸乙酯中，加入反應釜，攪拌器轉速為50rpm～80rpm，溫度為50℃～60℃，啟動真空泵使反應釜的真空度達到-0.01MPa～-0.03MPa，保持此狀態反應1h～2h；泄壓并通入氨氣，使反應釜內壓力為0.002～0.02MPa，保溫靜置1h～2h；之后攪拌器轉速提升至100rpm～200rpm，同時反應釜泄壓至0MPa；依次加入氯乙酸乙酯、正庚酸乙酯完全溶解后，加入交聯劑攪拌混合，使得反應釜溶液的親水親油平衡值為4.5～5.0，保溫靜置5h～8h；

第4步、在攪拌器轉速為150rpm～220rpm時，依次加入油酸乙酯、丁炔二酸和乙二胺四亞甲基磷酸鈉，提升反應釜壓力，使其達到0.05MPa～0.25MPa，溫度為60℃～80℃，聚合反應5h～15h；反應完成后將反應釜內壓力降至0MPa，降溫至30℃～45℃，出料，入壓模機即可制得高分子填料（2-1）；

所述交聯劑為2-4-6-三硝基苯甲酸；

所述納米級硼酸銠的粒徑為20nm～50nm。

2.一種填料塔去除工業廢氣中二氧化硫的方法，其特征在于，一種填料塔去除工業廢氣中二氧化硫的方法包括以下幾個步驟：

第1步、通過控制系統（7）打開電磁氣閥（1-1）、氣體流量計（1-2）、氣泵（1-3），將含有二氧化硫的工業廢氣輸入反應塔（2）內，控制廢氣流量為20 m³/h～110 m³/h；在氣泵（1-3）的作用下，含有二氧化硫的廢氣依次通過氣體分散盤（2-3）、外室（2-5）、中室（2-6）、內室（2-7）、緩沖室（2-9），其中在外室（2-5）、中室（2-6）內與多層高分子填料（2-1）進行反應，降解二氧化硫；位于高分子填料（2-1）內部的二氧化硫降解能力感應器（2-8），對高分子填料（2-1）降解二氧化硫能力進行實時監測，反饋給控制系統（7）；當高分子填料（2-1）對二氧化硫降解能力低于10%～19%時，二氧化硫降解能力感應器（2-8）向控制系統（7）發出信號，控制系統（7）停止系統工作，發出音頻報警，通知工作人員更換高分子填料（2-1）；當對二氧化硫降解能力高于30%～79%時，二氧化硫降解能力感應器（2-8）向控制系統（7）發出信號，控制系統（7）開啟系統所有設備，裝置再次進入處理廢氣中二氧化硫的狀態；初步潔凈氣體繼續上升，進入反應塔（2）上部的化學去除二氧化硫區域；

第2步、通過控制系統（7）打開水泵（3-4），硅酸鈉溶液通過干管（3-1）、環形管（3-2），從噴淋頭（3-3）霧化噴出，控制硅酸鈉溶液的流量，使得硅酸鈉溶液流出量在11 m³/h～51 m³/h；并使得噴淋頭（3-3）表面微孔噴水壓力控制在0.111Mpa～0.458Mpa之間，此時初步潔凈氣體中剩余二氧化硫與硅酸鈉溶液完全反應并溶解在溶液中，從反應塔（2）底部的排水管（5）排出，反應后生成的潔凈空氣從排氣管（4）排出；

第3步、與此同時，位于反應塔（2）頂部的二氧化硫濃度監測儀（8）對氣體中所含二氧化硫的濃度進行實時監測，反饋給控制系統（7）；當二氧化硫的濃度高于415 μg/L～567μg/L時，二氧化硫濃度監測儀（8）向控制系統（7）發出信號，控制系統（7）通過導線促使水泵（3-4）增加硅酸鈉溶液流量，同時控制氣泵（1-3）減少氣體流量，并發出音頻報警30秒；當二氧化硫的濃度低于3μg/L～5μg/L時，二氧化硫濃度監測儀（8）向控制系統（7）發出信號，控制系統（7）通過導線控制氣泵（1-3）增加氣體流量，同時促使水泵（3-4）減少硅酸鈉溶液流量。