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专利号: 2022106655730
申请人: 沈阳理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水、废水、污水或污泥的处理
更新日期:2024-05-31
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种利用烟气处理钢铁盐酸酸洗废液装置,其特征在于,该利用烟气处理钢铁盐酸酸洗废液装置包括烟气引入系统、添加剂调配系统、喷雾蒸发干燥塔、热反应活化分离罐、捕集净化喷雾成膜制网膜系统、酸冷凝吸收和烟气排放系统;

所述的烟气引入系统包括烟气引入管道和设置在烟气引入管道上的烟气流量调节阀、氧含量监测仪、烟温换热调节器、烟气温度监测仪和胶雾空气换热器;烟气流量调节阀设置在靠近烟气源的烟气引入管道前端,后依次设置烟温换热调节器,烟气温度监测仪;烟气温度监测仪监测烟气引入管道内烟气温度,反馈给烟温换热调节器,调整烟温换热调节器工作状态,使得烟气温度稳定在设定值;胶雾空气换热器与烟温换热调节器接合,胶雾空气换热器连接胶雾空气温度监测仪,用于对胶雾空气温度进行监测并调节;烟气引入管道通过蒸发烟气进气口和烘干烟气进气口与喷雾蒸发干燥塔相连通;

所述的喷雾蒸发干燥塔包括喷雾蒸发干燥塔塔体,在喷雾蒸发干燥塔塔体顶部设置有酸液喷雾器,底部设置有牛角排料口,在喷雾蒸发干燥塔塔体上,靠近顶部酸液喷雾器的塔体高度的1/5‑1/6处设置有蒸发烟气进气口,在喷雾蒸发干燥塔塔体距离塔顶塔体高度的

3/5‑4/5处设置有烘干烟气进气口,且蒸发烟气进气口和烘干烟气进气口分别设置在喷雾蒸发干燥塔柱相对两侧,且气流方向与塔柱相切,喷雾蒸发干燥塔塔体通过牛角排料口和热反应活化分离罐连接;

所述的添加剂调配系统包括钢铁盐酸酸洗废液存储罐,钢铁盐酸酸洗废液存储罐通过钢铁盐酸酸洗废液提升泵和钢铁盐酸酸洗废液混料罐连接,钢铁盐酸酸洗废液混料罐和添加剂储料罐连接,钢铁盐酸酸洗废液混料罐通过酸液泵和酸液喷雾器连接;

所述的热反应活化分离罐包括热反应活化分离罐罐体,在热反应活化分离罐罐体下方设置有颗粒催化剂收集仓,在热反应活化分离罐罐体上方设置有混合气排出口;

所述的捕集净化喷雾成膜制网膜系统包括净化喷雾成膜制网器及与其配套的固网乳胶成雾器和净化喷雾成膜制膜器及与其配套的固膜乳胶成雾器;

其中,热反应活化分离罐的混合气排出口通过管道和净化喷雾成膜制网器连接,胶雾空气换热器通过管道分别和固网乳胶成雾器和固膜乳胶成雾器连接,固网乳胶成雾器通过管道和净化喷雾成膜制网器连接,净化喷雾成膜制网器出口和净化喷雾成膜制膜器连接,固膜乳胶成雾器通过管道和净化喷雾成膜制膜器连接;

所述的酸冷凝吸收和烟气排放系统包括冷凝换热器、盐酸回收罐、净化烟气风机、酸逸失保护器和烟囱;

净化喷雾成膜制膜器的出口和冷凝换热器连接,冷凝换热器用于将净化了的烟气与酸的混合气冷凝回收盐酸,同时对钢铁盐酸酸洗废液进行预热,冷凝换热器和盐酸回收罐连接,冷凝换热器的另一个出口通过净化烟气风机和酸逸失保护器连接,酸逸失保护器出口和烟囱连接。

2.根据权利要求1所述的利用烟气处理钢铁盐酸酸洗废液装置,其特征在于,酸冷凝吸收和烟气排放系统还包括膜网空气风机,净化喷雾成膜制膜器还设置有支路管道,通过膜网空气风机直接和净化烟气风机连接。

3.根据权利要求1所述的利用烟气处理钢铁盐酸酸洗废液装置,其特征在于,净化喷雾成膜制网器包括净化喷雾成膜制网器罐体、具有支撑骨架的可更换过滤网、一级废料收集槽和一级上盖;净化喷雾成膜制网器罐体上方设置有一级上盖,净化喷雾成膜制网器罐体内设置有具有支撑骨架的可更换过滤网,在净化喷雾成膜制网器罐体下方设置有一级废料收集槽;

和/或,所述的净化喷雾成膜制膜器包括净化喷雾成膜制膜器罐体、具有支撑骨架的可更换过滤膜、二级废料收集槽和二级上盖,在净化喷雾成膜制膜器罐体上方设置有二级上盖,净化喷雾成膜制膜器罐体内设置有具有支撑骨架的可更换过滤膜,在净化喷雾成膜制膜器罐体下方设置有二级废料收集槽;

和/或,所述的固网乳胶成雾器和固膜乳胶成雾器均包括乳胶成雾器壳体、在乳胶成雾器壳体上方设置的乳胶雾化喷头、在乳胶成雾器壳体下方设置的乳胶料液罐,乳胶料液罐通过乳胶泵和乳胶雾化喷头连通;

和/或,所述的具有支撑骨架的可更换过滤网为孔径在1‑15μm的耐腐蚀无机或有机纤维类过滤网中的一种;

和/或,所述的具有支撑骨架的可更换过滤膜为玻璃纤维滤膜、陶瓷纤维滤膜或石英滤膜中的一种,且满足滤膜对0.3μm的标准粒子的截留效率≥99%。

4.一种利用烟气处理钢铁盐酸酸洗废液的方法,其特征在于,包括以下步骤:

向钢铁盐酸酸洗废液中添加吸附催化剂,利用含氧量≤3%的燃煤高温烟气,采用混合酸液喷雾,阶梯引进烟气蒸发,梯度蒸发干燥钢铁盐酸酸洗废液,并活化造粒,同时捕集烟气中含碳颗粒物,催化净化烟气中的氮氧化物和二氧化硫,制备颗粒状含铁复合催化剂;

采用捕集净化喷雾成膜制网膜系统物理阻留随烟气逃逸的吸附催化剂细粉和烟气中细颗粒物,当捕集净化喷雾成膜制网膜系统捕集完成后,利用固网喷雾成膜剂,喷雾,对具有支撑骨架的可更换过滤网表面的细颗粒物粘结固化,成网,得到催化过滤网;利用固膜喷雾成膜剂,喷雾,对具有支撑骨架的可更换过滤膜表面的细颗粒物粘结固化,成膜,处理后直接制成催化过滤膜,并回收盐酸,同时实现对锅炉烟气的净化。

5.根据权利要求4所述的利用烟气处理钢铁盐酸酸洗废液的方法,其特征在于,采用的吸附催化剂,用以下制备方法制得:步骤(1):根据钢铁盐酸酸洗废液中铁含量,按摩尔比,钢铁盐酸酸洗废液中铁:硫酸=

1:(0.3‑1),取浓硫酸,先将浓硫酸配置成硫酸和水体积比为1:1的硫酸水溶液;

步骤(2):按质量比,钢铁盐酸酸洗废液中铁:硅藻土=1:(0.25‑2),取干燥的硅藻土粉体,将上述硫酸水溶液喷洒于硅藻土上,搅拌均匀,密闭反应24h以上,得到负载硫酸的硅藻土;

步骤(3):按质量比,硅藻土:聚乙烯醇:纳米催化剂粉体=1:(0.001‑0.01):(0.001‑

0.005),取聚乙烯醇和纳米催化剂粉体,先将聚乙烯醇溶解于60‑90℃的热水中,配置成质量百分浓度为5‑10%的聚乙烯醇溶液,再加入纳米催化剂粉体,搅拌混合均匀,得到纳米催化剂粉体的聚乙烯醇悬浊液,将该悬浊液趁热均匀喷洒于负载硫酸的硅藻土上,不停翻搅均匀,得到吸附催化剂,待用;

所述硅藻土粉体,粒度为200目‑500目;所述的纳米催化剂粉体为纳米钛酸锶、纳米钛酸钙、纳米钛酸镁、纳米钛酸铜中的一种或几种混合。

6.根据权利要求4所述的利用烟气处理钢铁盐酸酸洗废液的方法,其特征在于,所述的固网喷雾成膜剂,采用以下制备方法制得:步骤1):取热固性酚醛树脂胶,按热固性酚醛树脂胶质量百分比称量2%‑5%的乳化剂、2%‑10%的甲基丙烯酸、1%的丙烯酸,1%的癸二酸二正丁酯和0.01%‑0.02%的过硫酸铵;

步骤2):将乳化剂加入热固性酚醛树脂胶中,搅拌均匀,得到酚醛树脂混合物;

步骤3):再将癸二酸二正丁酯用等质量的无水乙醇溶解,与甲基丙烯酸、丙烯酸混合均匀,在持续搅拌下,加入酚醛树脂混合物中,充分搅拌混合均匀,得到复合酚醛树脂混合物,再将过硫酸铵配制成0.25‑0.35g/mL的水溶液,在持续搅拌下以0.1‑0.5毫升/秒速度滴加加入复合酚醛树脂混合物中,搅拌均匀,得到固网喷雾成膜剂,备用;

和/或,所述的固膜喷雾成膜剂,采用以下制备方法制得:

步骤a):取热固性酚醛树脂胶,按热固性酚醛树脂胶质量百分比称量2%‑5%的乳化剂、2%‑10%的甲基丙烯酸、1%的丙烯酸,1%的癸二酸二正丁酯和0.05%‑0.15%的过硫酸铵;

步骤b):将乳化剂加入热固性酚醛树脂胶中,搅拌均匀,得到酚醛树脂混合物;

步骤c):再将癸二酸二正丁酯用等质量的无水乙醇溶解,与甲基丙烯酸、丙烯酸混合均匀,在持续搅拌下,加入酚醛树脂混合物中,充分搅拌混合均匀,得到复合酚醛树脂混合物,再将过硫酸铵配制成0.45‑0.55g/mL的水溶液,在持续搅拌下以0.1‑0.5毫升/秒的速度滴加加入复合酚醛树脂混合物中,搅拌均匀,得到固膜喷雾成膜剂,备用。

7.一种利用烟气处理钢铁盐酸酸洗废液的方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

步骤一:调整燃煤锅炉风煤比,使得烟气含氧量≤3%,并通过换热使得烟气温度为

300‑450℃,分别从蒸发烟气进气口和烘干烟气进气口,喷雾蒸发干燥塔柱体相对两侧与塔柱相切进入喷雾蒸发干燥塔,使得喷雾蒸发干燥塔内气流和温度平衡;

步骤二:将吸附催化剂作为添加剂加入钢铁盐酸酸洗废液中,搅拌均匀,形成废酸悬浊液,用酸液泵,喷入预热好的喷雾蒸发干燥塔塔体中;废酸悬浊液与热烟气混合,烟气中的颗粒物被捕捉,氯化氢和水分气化,水中的盐吸附于烟尘和吸附催化剂形成的颗粒物,与热空气一并沿牛角排料口进入热反应活化分离罐中,在热反应活化分离罐中,发生置换、氧化还原反应,烟气中的二氧化硫、氮氧化物,得以去除,酸液中的吸附于颗粒物上的氯化亚铁被置换成硫酸亚铁,氯化氢和水汽与净化的烟气以及部分小颗粒物一并从热反应活化分离罐混合气排出口排出;大的颗粒物在旋转的离心力作用下,进入热反应活化分离罐底部的颗粒催化剂收集仓,回收得到颗粒状含铁复合催化剂;

步骤三:从热反应活化分离罐的混合气排出口排出的烟气、氯化氢、气态水、小颗粒物质,进入净化喷雾成膜制网器,经过具有支撑骨架的可更换过滤网,再进入净化喷雾成膜制膜器,经过具有支撑骨架的可更换过滤膜,对烟气过滤,净化其中的小颗粒物质,颗粒物吸附阻留于净化喷雾成膜制网器内的具有支撑骨架的可更换过滤网和净化喷雾成膜制膜器的具有支撑骨架的可更换过滤膜上,氯化氢和气态水及净化的烟气进入冷凝吸收器,冷凝回收氯化氢,得到盐酸,同时对钢铁盐酸酸洗废液预热;回收盐酸后的烟气,经过酸逸失保护器后通过烟囱外排;

步骤四:当净化喷雾成膜制网器阻力增大,具有支撑骨架的可更换过滤网上粉尘层厚度达到1‑5mm,或具有支撑骨架的可更换过滤膜上粉尘厚度达到0.5‑3mm,切换至另一套捕集净化喷雾成膜制网膜系统,并同步开启至固网乳胶成雾器和固膜乳胶成雾器;

先向固网乳胶成雾器和固膜乳胶成雾器通热净空气,顶吹净氯化氢,启动乳胶泵,将制备的固网喷雾成膜剂和固膜喷雾成膜剂分别喷涂于具有支撑骨架的可更换过滤网和具有支撑骨架的可更换过滤膜的迎风表面,粘结固化表面颗粒物,固定过滤网和过滤膜表面颗粒物质,形成复合膜,更换具有支撑骨架的可更换过滤网和具有支撑骨架的可更换过滤膜,将取出的阻留上颗粒物的具有支撑骨架的可更换过滤网和具有支撑骨架的可更换过滤膜,加工成所需要的形状,置于烘箱中,加热到150‑180℃,聚合固化2‑3h后,冷却到室温,置于去离子水中,浸泡24h,活化造孔,自然晾干,得到催化过滤网和催化过滤膜。

8.一种过滤式催化器,其特征在于,该过滤式催化器包括过滤式催化器外壳体,以及设置在过滤式催化器外壳体内的类芬顿催化氧化过滤器,在过滤式催化器外壳体底部设置有渣泥斗,在过滤式催化器外壳体上设置有氧化剂加入口;所述的类芬顿催化氧化过滤器,包括催化过滤膜和套设在催化过滤膜内的催化过滤网,并在催化过滤网和催化过滤膜之间的空隙内填充有颗粒状含铁复合催化剂。

9.根据权利要求8所述的过滤式催化器,其特征在于,在过滤式催化器外壳体上设置有过滤式催化器进水管道口,并配合设置有过滤式催化器进水管道阀,在类芬顿催化氧化过滤器设置有过滤式催化器出水管道,在过滤式催化器出水管道延伸至过滤式催化器外壳体外设置有过滤式催化器出水管道阀,使得水从过滤式催化器进水管道口进入过滤式催化器,由催化过滤膜向催化过滤网,经过类芬顿催化氧化过滤器,再由过滤式催化器出水管道排出,废水中不溶物沉积,流入渣泥斗;

所述的过滤式催化器外壳体和所述的类芬顿催化氧化过滤器为圆筒状,所述的过滤式催化器进水管道口沿过滤式催化器外壳体和类芬顿催化氧化过滤器圆筒切线方向设置。

10.权利要求9所述的过滤式催化器的应用,其特征在于,用于废水处理,包括以下步骤:

将得到成膜的催化过滤网套设在催化过滤膜内,并且两者之间按5‑50mm距离设置,形成间隔空间,将颗粒状含铁复合催化剂填装于催化过滤网和催化过滤膜之间的空间内,填满,得到类芬顿催化氧化过滤器,将该类芬顿催化氧化过滤器置于过滤式催化器外壳体内,设置过滤式催化器进水管道口、氧化剂加入口和过滤式催化器出水管道,在下部安装渣泥斗,得到过滤式催化器;使用时,使废水及氧化剂由类芬顿催化氧化过滤器的催化过滤膜向催化过滤网方向通过过滤式催化器,跟随水流,持续自氧化剂加入口通入氧化剂,进行废水催化氧化和过滤处理,废水中不溶物进入渣泥斗。