一種纖維乙醇蒸爆廢氣的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢氣處理領(lǐng)域，具體涉及一種纖維乙醇蒸爆廢氣的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，當今社會面臨著嚴重的能源危機，發(fā)展燃料乙醇作為化石燃料的替代品已經(jīng)成為國際上的廣泛共識。就燃料乙醇的生產(chǎn)原料而言，以玉米、小麥等糧食作物為主的乙醇生產(chǎn)會存在“與人爭糧”的問題，越來越多人已經(jīng)開始質(zhì)疑糧食乙醇的社會效益。因此，從長遠發(fā)展的角度看，包括木材廢料、農(nóng)作物秸桿在內(nèi)的木質(zhì)纖維素類物質(zhì)是最具前景的燃料乙醇生產(chǎn)原料。
[0003]目前，以纖維素為原料制取燃料乙醇技術(shù)已基本成熟，具體過程為:原料首先進行粉碎和除雜，然后進行稀酸蒸爆預(yù)處理，使纖維素與木質(zhì)素和半纖維素分離。利用纖維素酶使分離出的纖維素進行酶解反應(yīng)，酶解生成己糖單獨發(fā)酵制乙醇，并對乙醇進行蒸餾濃縮和分子篩脫水從而得到纖維乙醇。
[0004]蒸爆廢氣是纖維乙醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要廢氣污染源，由于在蒸爆預(yù)過程中投加了一定量的稀硫酸，蒸爆廢氣中含有大量的硫酸霧，具有強烈的腐蝕性。此外，稀硫酸在高溫高壓條件下會與秸桿物料發(fā)生一系列化學反應(yīng)生成含硫惡臭氣體以及一些有機氣態(tài)污染物。因此，蒸爆廢氣必須經(jīng)過處理達標后方可排放。
[0005]CN103045656A提出一種氣爆秸桿物料的收集及能量綜合利用工藝，纖維乙醇蒸汽爆破產(chǎn)生的廢氣首先通過冷凝器形成液體，液體送污水處理工序，尾氣進入吸收塔進行吸附處理。該方法是先將廢氣中的部分污染物轉(zhuǎn)移至廢水中，其不凝氣再進行吸附處理，但由于纖維乙醇蒸爆廢氣組成復(fù)雜，需要多種吸附劑共同作用，并且吸附劑的容量有限且再生困難，因此，這種方法不適合蒸爆廢氣的處理。鑒于纖維乙醇蒸爆廢氣組成的復(fù)雜性，目前對此類廢氣還沒有穩(wěn)定可靠的處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對處理纖維乙醇蒸爆廢氣存在的上述問題，本發(fā)明提出一種經(jīng)濟可靠的處理方法，既可以回收廢氣中的硫酸霧，又可以使處理后的廢氣穩(wěn)定達標排放。
[0007]本發(fā)明一種纖維乙醇蒸爆廢氣的處理方法，依次包括如下處理單元:
(1)高壓脈沖等離子單元，通過高壓脈放電產(chǎn)生的臭氧、超聲和紫外輻射迅速氧化分解纖維乙醇蒸爆廢氣中的有機污染物；
(2)換熱單元，降低氣體溫度至50°C以下；
(3)旋流過濾捕集單元，利用旋流過濾和纖維層過濾捕集介質(zhì)除去氣體中的硫酸霧；
(4)吸附單元，吸附殘余的烴類物質(zhì)。
[0008]本發(fā)明方法，步驟(I)中所述的蒸爆廢氣為發(fā)酵法生產(chǎn)纖維乙醇蒸爆過程中產(chǎn)生的廢氣，該廢氣含有大量的水蒸氣、硫酸霧、以及部分非甲烷總烴和含硫有機污染物。
[0009]本發(fā)明方法中，步驟(I)所述的高壓脈沖放電技術(shù)是通過一定的高壓電場對介質(zhì)進行放電，介質(zhì)中的氣體、水分子在高能電子的轟擊下產(chǎn)生一系列基元物化反應(yīng)。氣體和水分子被激活，產(chǎn)生多種活性自由基，以及伴隨放電產(chǎn)生的高溫、高壓、紫外光、沖擊波等綜合效應(yīng)將將氣體中的有機污染物完全氧化生成0)2和SO3，這類物質(zhì)分散溶于蒸爆廢氣中的飽和水蒸氣里。高壓脈沖電源放電電壓為0~150 KV，沖擊電流幅值為5~20 KA，脈沖前沿為100-300 ns，自動脈沖放電頻率為5~10 Hz ;優(yōu)選高壓脈沖電源放電電壓為20~120 KV，沖擊電流幅值為8~16KA，脈沖前沿為120~280 ns,自動脈沖放電頻率為6~9 Hz ;進一步優(yōu)選高壓脈沖電源放電電壓為50~100 KV，沖擊電流幅值為10~15KA，脈沖前沿為150~250 ns,自動脈沖放電頻率為7~8 Hz0
[0010]本發(fā)明方法中，步驟(2)所述的換熱單元為工業(yè)上常用的防腐性強、導(dǎo)熱性好的板式石墨換熱器。換熱介質(zhì)為常溫水，氣體溫度由100~120°C換熱至50°C以下，高效回收了廢氣的水蒸氣潛熱和50~70°C溫差顯熱，部分氣體氧化產(chǎn)物隨溫度的降低冷凝形成廢水進入污水處理系統(tǒng)。
[0011 ] 本發(fā)明方法中，步驟(3 )所述的旋流過濾捕集單元包括旋流過濾和捕集兩個部分，其中旋流過濾入口處加入聚丙烯酰胺粉末，加入量為0.1-10 mg/m3，優(yōu)選為0.25-3.5 mg/m3 (每立方米的廢氣中含有的聚丙烯酰胺粉末的質(zhì)量)，進一步優(yōu)選為0.5-2 mg/m3。聚丙烯酰胺粉末能夠促進霧滴的聚合，增加了硫酸霧的顆粒粒徑和重量，在高速旋流的產(chǎn)生的離心力與霧滴重力共同作用下，使硫酸霧得到回收利用。捕集器內(nèi)設(shè)置玻璃纖維介質(zhì)，可回收粒徑0.01~0.1的μm的硫酸霧。廢氣經(jīng)旋流過濾捕集處理后，不含有液體和霧狀物質(zhì)，捕集后收集的硫酸可重復(fù)利用。
[0012]本發(fā)明方法中，步驟(3)氣體通過旋流過濾時流速為2.5-3.5 m/s，通過捕集介質(zhì)的流速為0.5-1.5 m/s ο
[0013]本發(fā)明方法中，步驟(4)所述的吸附單元為兩個并聯(lián)的活性炭吸附柱，一備一用。粉末活性炭對各類揮發(fā)性氣態(tài)污染物均有很好的吸附作用，可進一步降低蒸爆廢氣中污染物的濃度，吸附飽和的活性炭經(jīng)臭氧或高溫再生后可循環(huán)利用。
[0014]纖維乙醇蒸爆廢氣經(jīng)高壓脈沖等離子單元處理后，廢氣中組成復(fù)雜的各類揮發(fā)性有機污染物被氧化分解生成C02、H2O和SO3，經(jīng)換熱冷凝后，廢氣中一部分氣態(tài)污染物冷凝形成廢水排入污水處理場。冷卻至50°C的廢氣中仍含有大量的硫酸霧，經(jīng)旋流過濾捕集裝置回收硫酸霧后，氣體中粒徑0.01 μπι以上的酸霧去除率大于99.9 wt%，經(jīng)活性炭進一步吸附處理后可穩(wěn)定達標排放。本發(fā)明方法既可回收廢氣中的硫酸和熱量，又可以實現(xiàn)蒸爆廢氣的穩(wěn)定達標排放，流程簡單處理效果穩(wěn)定可靠，、運行費用低廉，適合大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明所述的工藝流程圖。
[0016]其中:1、高壓脈沖等離子單元，2、換熱單元，3、旋流過濾捕集單元，4、吸附單元。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明方法的具體工藝過程進行說明。
[0018]圖1是本發(fā)明所述的工藝流程圖。纖維乙醇蒸爆廢氣由密閉收集管首先進入高壓脈沖等離子單元1，在高壓脈沖電源放電作用下，伴以臭氧氧化、紫外光輻射以及超聲波等綜合作用使氣體得到較大程度的激發(fā)與解離，產(chǎn)生大量激發(fā)態(tài)原子和自由基，使氣態(tài)有機物得以降解。高壓脈沖等離子單元I處理后的氣體進入換熱單元2，在板式石墨換熱器與連續(xù)流動的常溫水進行換熱，氣體溫度由100~120°C換熱至50°C以下，管道排出冷凝下來的廢水混入污水處理場進行處理。換熱后的氣體進入旋流過濾捕集單元3中的旋流過濾器，入口處投加聚丙烯酰胺粉末，在高速旋流的離心力和重力的作用下，氣體中粒徑大于0.1 ym的硫酸霧被甩向邊壁匯集形成液體。旋流過濾后的氣體進入捕集器，氣體中的硫酸霧在玻璃纖維過濾捕集介質(zhì)上聚結(jié)增大變?yōu)橐后w，通過重力流至纖維層過濾捕集介質(zhì)的下方，由管道排出。處理后的氣體由頂部排出進入兩個并聯(lián)吸附單元4中的一個，待吸附飽和后