活性炭吸附二硫化碳工艺运行总结

活性炭吸附二硫化碳工艺运行总结孟凡磊【摘要】介绍了活性炭吸附CS2的工艺原理及特点,CS2的回收率达98%以上结合实际投运的生产装置详细描述主体设备的工作原理、结构特点、运行参数以及操作注意事项.对生产中存在的问题采取了相应的技改措施，取得了满意效果.【期刊名称】《硫酸工业》【年（卷），期】2016（000）003【总页数】4页（P56-59）【关键词】活性炭吸附工艺;吸附;解吸;适应性;设备性能;操作;技改【作者】孟凡磊【作者单位】兰精（南京）纤维有限公司，江苏南京211511【正文语种】中文【中图分类】X781在纺织化纤行业，粘胶纤维是用CS2对天然纤维素进行化学处理而制得的。兰精（南京）纤维有限公司（以下简称LNF公司）1t纤维需要消耗约300kgCS2原料。该原料大部分最终又以H2S和CS2混合气体形式排出，对人体有强烈毒性和环境污染性。为减少环境污染并回收有用的化工原料，生产中对混合气体中的高浓度H2S气体进行焚烧湿法制酸回收硫；对低浓度CS2气体进行活性炭吸附后冷凝回收再利用。既是环保要求也是纤维生产工艺中资源循环再利用的需要。LNF公司80kt/a活性炭吸附CS2工艺由吉林化纤集团金马轻纺工程设计有限公司设计。粘胶纤维生产过程中分离出有强烈刺激性和毒性的H2S及CS2气体，经玻璃钢管道引入活性炭吸附工艺系统。气体经碱液洗涤除去H2S后，再用水喷洒降温除湿，气体中的CS2经活性炭吸附后再解吸冷凝。成品CS2返回工艺系统中生产粘胶纤维。把水、硫化氢与CS2分离出来，目的是回收CS2循环利用，降低生产成本，减少环境污染。活性炭吸附工艺尾气排放符合国家最新环保排放标准，CS2回收率高，运行经济效益良好。1.1废气低浓度H2S的3级碱洗处理废气中含有少量H2S气体，在进行CS2吸附前必须先采用3级NaOH碱液洗涤进行脱除。H2S与NaOH发生如下化学反应：1.2活性炭吸附工艺流程经碱液洗涤净化后的废气进入CS2吸附槽，采用活性炭吸收CS2，尾气达标排放。工艺流程见图1。活性炭吸附工艺具有以下优点：活性炭吸附CS2工艺适宜处理气量大、CS2浓度低的废气。活性炭吸附CS2回收率高，达98%以上。工艺过程中无有害物质产生。吸附槽解吸后的尾气经排气塔排出，在线检测p(CS2)<200mg/m3,符合环境排放标准。吸附前的3级碱洗脱硫工艺产生的NaHS作为副产品夕卜销。选用高活性的活性炭作为吸附剂。活性炭吸附工艺选用的活性炭以优质无烟煤和木炭为原料，采用先进工艺加工精制而成。夕卜观为黑色柱状颗粒，孔隙率高，比表面积大，吸附力强，机械强度大，易再生。该活性炭的使用寿命平均为2~3年，是普通煤质活性炭的1.4倍。针对活性炭吸附CS2工艺的特点，对粘胶纤维生产过程中所产生的废气根据其浓度来合理分配废气的流向，原则上将p(H2S)>200mg/m3、p(CS2)>16g/m3废气送入WSA工艺湿法制酸回收硫；H2S和CS2质量浓度小于上述对应指标的废气则进入活性炭吸附装置，以保证活性炭吸附工艺进气浓度的稳定性，使CS2获得高回收率。经测算，LNF公司CS2产量约24t/d。4.1碱洗槽碱洗槽的作用是通过碱液洗涤，除去废气中的H2S气体生成NaHS，并对废气进行冷却。碱洗槽由碱液循环槽、下塔体、上塔体及顶盖等单元组成。顶盖区内设有清洗装置。塔体内有除雾器、碱喷淋装置、栅格及填料。碱液循环槽内装有加热盘管(低温时防止结晶用)。碱液经喷淋装置喷淋到填料上，并沿填料表面向下流动。废气从碱洗槽底送入，与碱液逆流接触，连续通过填料层的空隙，气液两相密切接触，H2S气体与NaOH发生化学反应被脱除。碱液流动采用浓度由高到低的碱洗方式，高浓度碱液从第三级碱洗槽进入，经第二级碱洗槽后再进入到第一级碱洗槽。而废气则由第一级碱洗槽进入，依次向后流动。为防止废气外泄，该系统采用负压操作。控制指标：碱液质量浓度210g/L,进口气体压力-3kPa，进口气体温度50°C。4.2翅片冷却器该设备是进一步对废气进行冷却。降温至35C的废气在翅片冷却器中与冷冻水进行间接换热，使废气温度降到20C。冷冻水进水压力大于或等于0.25MPa,水温8-13C,冷冻水耗量120m3/h。4.3CS2吸附槽CS2吸附槽是一个多功能组合塔，可以完成CS2吸附、解吸、冷凝及活性炭干燥、冷却等工艺过程。CS2吸附槽内设有栅板和气体分布板，用以盛放活性炭，利用活性炭良好的吸附能力，收集废气中的CS2。当活性炭吸附达到饱和时，再利用CS2沸点极低(46.3C)的特性，用蒸汽加热活性炭，使CS2挥发为气态，再将CS2冷凝为液态进行储存。CS2吸附。20°C废气经风机加压温度升至35°C后，从CS2吸附槽底部进入槽内。经气体分布板平均分配风量后，通过活性炭层吸附，最后排出至卫生塔。吸附作用为放热反应，当进气时吸附槽底层温度将略有升高，后因吸附饱和而逐渐被废气冷却，而上层温度变化则不明显。CS2解吸。当吸附达到饱和后活性炭必须进行解吸再生，否则高浓度CS2的废气排到卫生塔，不但影响CS2产量，增加处理费用，而且污染环境。解吸方法是利用CS2沸点极低的特性，用蒸汽加热活性炭，使CS2挥发为气态，再经冷凝为液态储存。在用蒸汽加热前，须用氮气置换塔内空气，以减少氧含量。解吸过程中要结合实际CS2吸出量，调整解吸时间，并经常注意上下层温度变化。活性炭干燥。解吸后活性炭含有较多的水分，须将潮湿的活性炭干燥以恢复其吸附能力。该活性炭在w(H2O)5%~7%时吸附能力最好。干燥时以新鲜空气经过蒸汽加热器加热至95°C左右进入吸附槽，开始干燥时吸附槽温度迅速下降至某一低温点，保持一段时间，当温度又开始回升时表示干燥效果已达到要求。活性炭冷却。将新鲜空气由风机送入吸附槽，对干燥后的活性炭进行冷却降温，以备吸附时使用。操作指标：①废气进塔温度35°C;②解吸时氮气量大于55m3/台，氮气压力大于或等于0.3MPa,加热蒸汽压力大于或等于0.3MPa,上层温度低于165°C,下层温度大于105°C,废气回流温度低于46°C,冷却水出口温度低于42C:③干燥热空气温度(95±3)C,时间15min;④冷却完成时，下层温度低于50C,时间1min,新鲜空气气速0.6m/s。4.4冷凝器冷凝器由第一、第二2个冷凝器组成，换热面积分别为100m2和50m2。设备结构由上下顶盖、筒体、上下花坂、换热管等部件组成。冷却水均为下进上出。气体CS2由第一冷凝器筒体上进气口进入壳程，经换热后从下出气口流出，再进入第二冷凝器的上进气口进入壳程，完成换热后从下出气口流出。冷冻水压力大于或等于0.25MPa，耗水量20m3/h,进入第二冷凝器对CS2进行冷凝，冷却后气体温度30~35°C。冷却水耗水量300m3/h,对第一冷凝器内CS2进行冷却。4.5安全罐安全罐是将CS2冷凝液中夹带的没有完全冷凝的气体在安全罐中进一步进行气液分离。其内部装有格栅板，在格栅板上装有400mm高的石英石层，起到阻火阻燃作用。CS2冷凝液由进液口进入到安全罐中，CS2冷凝液从底部出液口流出。没有完全冷凝的少量气体由罐顶部流出，进入到污气风机出口管道，重新进入吸收槽再吸附。活性炭筛选作业时，将欲筛选的吸附槽于最后一槽次解吸时需延长10min，再进行干燥、冷却后退出生产，并将吸附槽调整至排气位置，温度降至35C以下。以6目滤网筛选机筛选，将碎活性炭筛出。往吸附槽内装填活性炭，入槽前须通知安环人员采气检测，监护人系信号绳。活性炭脱酸时，将预备脱酸的吸附槽于最后一槽次解吸时需延长10min后，再进行干燥、冷却后退出生产，并将吸附槽调至排气位置。打开CS2吸附槽溢流管至废水罐，同时向CS2吸附槽灌入软水，连续溢流排水。当CS2吸附槽溢流管取样口处测得溢流水的pH值为6.5时停止灌水，并静置2h后排水，测得中段水质的pH值仍维持在6.5以上，则可以进入干燥程序。热风温度控制在(95±3)C,干燥时间约16~18h,干燥终了时活性炭上层温度需达80C以上，然后再进行冷风冷却。当上下层温度均低于50C时停风机，冷却过程大约需要2h。活性炭脱硫时，将预备脱硫的吸附槽于最后一槽次解吸时需延长10min后，在进行干燥、冷却后退出生产，并将吸附槽调至排气位置。质量浓度为32%的新鲜碱液和软水加温至(80±5)C启循环1h后加入CS2吸附槽内，然后将调配好的酸液加入吸附槽。酸碱液洗涤结束后再进行干燥和冷却作业，使上下层温度均低于50°C,然后通入蒸汽再生。1） 碱洗槽前部塑料喷嘴有堵塞或断裂现象。运行中多次出现碱液循环泵进口处憋压、泵无流量现象，导致碱洗效率差被迫停车。经讨论分析认为：造成这种现象的原因是塑料喷嘴强度弱，且喷嘴口径偏小。最后选用不锈钢材质喷嘴且喷口改大，运行至今未发生此类现象。2） 冷凝器底部壳体在运行1年时间里，曾多处腐蚀开口，虽经补焊腐蚀问题仍得不到解决，导致大量CS2泄漏被迫停车。后将碳钢材质改为304不锈钢，厚度10mm，彻底解决了腐蚀泄漏问题。3） 翅片冷却器也存在上述问题，后更换为不锈钢材质翅片冷却器，运行平稳、安全，未发生翅片管泄漏现象。4） CS2压碳水原设计是直排地沟，导致污水排放量大，运行成本高，造成水资源浪费。后将CS2压碳水采用增压泵输送至原液车间CS2库区作为CS2密封补给水，从而降低总耗水