《粘胶纤维生产过程中废气的净化技术(23页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粘胶纤维生产过程中废气的净化技术(23页).doc（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、-粘胶纤维生产过程中废气的净化技术-第 17 页粘胶纤维生产过程中废气的净化技术课程设计姓 名：班 级：学 号：指导老师：日 期：前言粘胶纤维具有优良的物理机械性能和服用性能，其基本原料来源于植物的纤维素，具有巨大的再生性和贮备量，同时粘胶纤维与天然纤维一样可以进行生物降解。因此倍受人们的青睐，但由于生产的“三废”排放严重污染环境，成为20年来生产处于停滞不前的主要原因，许多发达国家日益严格的环保要求，使相当的企业转产，停产或转移到发展中国家，我国粘胶生产六十年代迅速发展，至今已有40多个厂家，但生产规模小，生产工艺落后，目前均使用CS2作为浆泊纤维的溶剂，在碱性介质中与纤维素生成纤维素磺酸脂
2、原液，而后在以硫酸和硫酸盐为主体的凝固液中凝固生成人造纤维每吨产品耗二硫化碳150200kg，由于原料和产品都是纤维素，仅是结构形态不同，因此加入的CS2都以三废的形式排放，严重污染了环境，废气的排放量大、浓度小、治理难变大，目前生产废气大都采用稀释高空排放的方法，达不到治理回收的目的。但几十年来，我国粘胶行业对废气治理进行了不断试验和探索，也取得了一定成绩，为保护环境，实现粘胶行业可持续发展，有必要对我国粘胶生产废气治理的进程进行回顾和总结。本文针对粘胶纤维生产废气的综合治理问题，对全吸收法进行了深入研究。在改良旧溶剂和操作条件，开发新方法和新工艺的基础上，设计了一套能在一个设备中同时处理H
3、2S、CS2两种废气成分，且可望经济、高效、稳定运行的处理流程。本文研究的全吸收法是根据H2S、CS2不同的物化特性，进行了分析，并通过用两种不同的吸收剂分别加以处理，以达到回收有用物质，减少生产成本的目的。对于CS2，选择了一种高效的物理吸收剂TCZ试剂。该试剂无毒无害，不易挥发，粘度小，价廉易得，且富液易于再生，实现了CS2的回用。该试剂对低浓度CS2废气可达95%以上的吸收率，在不气提和简单加热条件下可实现80%以上的解吸再生率。目录前言I目录II1课题研究背景11142粘胶纤维生产工艺55566672.4.1粘胶纤维的成形（纺丝）及其影响因素89103粘胶纤维生产中的废气净化142气体
4、的净化概述14筛板塔流程吸收14吸收流程及方法141517174粘胶纤维产生废气的净化方法182气体的净化方法18冷凝法18吸附法1819光分解法19全吸收法工艺流程设计195结语21参考文献22致谢231课题研究背景粘胶纤维是一种以天然纤维素为基本原料、性能优越、用途广泛的化学纤维。随着人们对以天然纤维素为原料的织物的需求与日俱增，粘胶纤维工业发展迅速。但在粘胶纤维生产过程中产生了大量含H2S、CS2的废气。此废气对人体有强烈的刺激性和毒性，而且易燃、易爆。随着粘胶纤维工业的迅猛发展和环保要求的日益严格，近年来，国内外对粘胶纤维生产废气治理的研究日趋活跃，在以往研究的基础上又取得了一些新的进
5、展。国内外粘胶纤维生产废气的处理现状粘胶纤维是以天然纤维素（浆粕）为基本原料，经纤维素磺酸酯溶液纺制而成的再生纤维素纤维。粘胶纤维是一类历史悠久、技术成熟、产量较大，品种繁多，用途广泛的化学纤维。根据纤维的结构和性能不同，粘胶纤维分成普通纤维、高湿模量类纤维、强力纤维、特殊纤维等不同品种。粘胶纤维仅迟于纤维素硝酸酯纤维，是最古老的化学纤维品种之一。在1891年，克罗斯、贝文和比德尔等首先制成纤维素磺酸酯钠溶液，由于这种溶液的粘度很大，因而命名“粘胶”。粘胶遇到酸后，纤维素又重新析出。根据这个原理，在1893年发展成为一种制备化学纤维的方法，这种纤维叫做“粘胶纤维”到1905年，米勒尔等发明了一
6、种稀硫酸盐组成的凝固浴，实现了粘胶纤维的工业化生产。根据废气特点常将净化方法分为分别处理法和综合处理法。目前，分别处理法(即根据H2S、CS2不同的物化特性及各自己有的成熟处理工艺分别加以脱除)在化纤行业应用较普遍。脱除H2S(l)湿法湿法处理能力大，工艺简单成熟，操作弹性大，可连续运行，适于处理气量大、净化要求不高的各种浓度气体，为化纤行业所广泛采用。表1-1介绍并比较了几种应用较广泛的湿式脱硫法。表1-1几种湿式脱硫法的比较方法反应机理优缺点应用情况ADA法H2S+2NaVO3H2O+S+Na2V2O5吸收效率高,设备简单;但硫转化率不高(约70%),碱耗高。70年代国外己有50多套装置运
7、转;国内九江化纤厂,宜阳化肥厂等单位试用情况良好。铁苏打法3H2S+2Fe(OH)3Fe2S3+6H2O脱硫率较高,硫转化率不高(约70%）威尔十的霍兹惠尔粘胶厂采用该法吸收HZS,脱除率8593% 鳌合铁法H2S(aq)+2FeS+2H+2Fe4Fe+O2+4H4Fe+2H2O吸收、再生两过程可同时完成,工艺简单,脱硫率高,硫容大,但吸收剂成本偏高二菱人造丝_卜业公 司和富十纺织_业公司(日)分别建成5-10万Nm3小的装置;国内南平化纤厂和新乡化纤厂运行该法。(2)干法干法脱硫精度高，设备投资大，反应条件较苛刻，吸收剂须间歇再生或更换，适于处理低、中浓度且净化要求高的气体。此类技术己普遍应
8、用于石油、化工等行业的精脱硫，但目前，粘胶化纤行业对H2S的脱硫精度要求不高，因此干法实际应用的并不多。随着环境意识的逐步增强、排放标准的日益严格，干法在化纤行业的应用也将越来越引起重视。表1-2介绍并比较了几种常用的干法脱硫技术，以供借鉴。表1-2几种干法脱硫的比较方法反应机理优缺点应用情况氧化铁法2Fe(OH)3+3H2SFe2S3+6H2O2Fe2S3+6H2O+3O24Fe(OH)3+6S强度低,遇水易粉化;出口浓度可达1-0.1ppm;反应速度慢,设备庞大;价廉,广泛用于粗脱。兰州化肥厂、山东鲁南化肥厂等用TG一F脱硫剂,脱硫率可达96%。氧化锌法ZnO+H2SZnS+H2O脱除精度
9、高,主要用于高温脱硫;脱硫产物再生困难,成本高。齐鲁石化公司第二化肥厂选用KT一310型脱硫剂,使得HZS出口浓度0.lmg/m3。分子筛吸附或进一步与分散于内外表面的氧化物、盐类等反应出口浓度毛小于遇水不粉化,价格昂贵,需高温再生设备。Andrew S.Zarchy等用斜发沸石分子筛吸附低浓度H2S气体。钛酸锌法高温(750)下吸收,低温下用空气再生且生成SO2。适于净化高温气体,在流化或移动床中进行。美国联合催化剂公司研制的钦酸锌脱硫剂可使出口HZS浓度降至20Ppm以下。(3) 其它方法有生物法、臭氧氧化法、分解法等。但此类技术尚不成熟，多处于小试阶段。如:分解法处理H2S可同时得硫和H
10、2；传统加热分解存在的转化率低、能耗高等状况己随太阳能、电能、微波能等特殊能量的引入而有所改变；研制开发的新型催化剂可加快分解速度，降低分解温度，提高催化选择性。脱除CS2CS2对人体的神经和血液系统有急性和慢性毒害作用，其工业废气高毒、易燃、易爆，且净化难度大，是H2S、CS2混合废气净化的关键所在。(l)直接以CS2的形式处理CS2在常温常压下难以转化为其它易回收的物质，但其本身即为化纤行业的重要原料，因此，工业上常用物理方法将其回收。CS2沸点46.26，用冷凝法回收较经济简便。物理吸收法(溶剂吸收一水蒸气或NZ解吸):福州大学研制的认脱硫剂在气液比200一300时，可使CS2去除率达8
11、0一90%；河南环科所等开发的YL试剂在气速为1.2m/s，气液比为400的条件下去除率达90%以上，解吸回收率大于85%。吸附法常用于处理含少量CS2的废气，但再生麻烦，运转费用高。吸附剂中以活性炭较好，但CO2、H2O的存在会导致脱硫率下降。将活性炭改性后可提高脱除能力，常用改性剂为金属氧化物及其盐类。(2)将CS2转化为H2S或其它形式处理在较高温度、压力或催化剂存在的条件下，可将CS2转化为H2S等易处理回收的物质，将含CS2的气体在换热器中压缩至氢分压0.38MPa(343)，通过铝酸钻/A1203催化剂进行氢化或水解反应，最后用ADA溶液洗涤；日本将天然钒土(含铁、铝、硅的氧化物)
12、热处理活化再部分硫化处理后作水解CS2的催化剂兼产物H2S的吸着剂；将H2S、CS2混合气通过氧化铝水解反应器，温度182一199时CS2水解生成H2S、CO2和少量硫。综合处理法能同时脱除H2S和CS2，并可回收副产品，不仅缩短了工艺流程，还大大降低了污染防治的费用。湿式氧化法鳌合铁法是湿式氧化工艺中一重要发展方向，目前已广泛用于H2S的脱除。如对脱硫液进行改进可同时脱除H2S和CS2:将醇类加入鳌合铁溶液中，可促进CS2溶于液相以参加反应，但反应须在较高压力下操作。日本西泽均将三乙醇胺和鳌合铁的碱性溶液配成脱硫液净化粘胶丝厂废气，实现脱硫率99.9%以上，硫磺纯度99%以上。用溴水洗涤吸收
13、H2S、CS2混合气得HBr和H2SO4，然后电解HBr得Br，实现吸收液的再生循环，同时吸收液经浓缩后可得浓H2SO4。2粘胶纤维生产工艺由纤维素原料提取出纯净的纤维素（称为浆粕），用烧碱、二硫化碳处理，得到橙黄色的纤维素黄原酸钠，再溶解在稀氢氧化钠溶液中，成为粘稠的纺丝原液，称为粘胶。粘胶经过滤、熟成（在一定温度下放置约1830h，以降低纤维素黄原酸酯的酯化度）、脱泡后，进行湿法纺丝，凝固浴由硫酸、硫酸钠和硫酸锌组成。粘胶中的纤维素黄原酸钠与凝固浴中的硫酸作用而分解，纤维素再生而析出，所得纤维素纤维经水洗、脱硫、漂白、干燥后成为粘胶纤维。粘胶制备的过程包括浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解
14、、熟成、过滤、脱泡等工序。浆粕经浓度为18%左右的氢氧化钠水溶液浸渍，使纤维素转化成碱纤维素，半纤维素溶出，聚合度部分下降；再经压榨除去多余的碱液。块状的碱纤维素在粉碎机上粉碎后变为疏松的絮状体，由于表面积增大使以后的化学反应均匀性提高。碱纤维素在氧的作用下发生氧化裂解使平均聚合度下降，这个过程称为老化。聚合度下降的程度与温度、时间有关。老化后将碱纤维素与二硫化碳反应生成纤维素黄酸酯称黄化，使大分子间的氢键进一步削弱，由于黄酸基团的亲水性，使纤维素黄酸酯在稀碱液中的溶解性能大为提高。把固体纤维素黄酸酯溶解在稀碱液中，即是粘胶。刚制成的粘胶因粘度和盐值较高不易成形，必须在一定温度下放置一定时间称
15、为熟成，使粘胶中纤维素黄酸钠逐渐水解和皂化，酯化度降低，粘度和对电解质作用的稳定性也随着改变。在熟成的同时应进行脱泡和过滤，以除去气泡和杂质。粘胶纤维的原料和成品，其化学组成都是纤维素纤维，仅是形态、结构以及物理机械性质发生了变化。粘胶纤维生产的任务，就是通过化学和机械的方法，将浆粕中很短的纤维制成各种形态，并具有所要求的品质，适合各种用途的纤维成品。各种粘胶纤维，不论采用何种浆粕原料和生产设备，其生产的基本过程都是相同的，都必须经过下列四个过程： 粘胶的制备 粘胶在纺丝前的准备 纤维的成形 纤维的后处理生产粘胶短纤维的主要过程也和这个相同，其中前两个工序在本厂叫制胶工序，后两个叫纺丝工序。把
16、浆粕制成粘胶，要经过两个化学过程。首先将浆粕与碱液作用，生成碱纤维素，然后再使碱纤维素与二硫化碳作用，生成纤维内酸酯。通过这两个反应，在不能直接溶于希碱液中的纤维素分子上，引入极性很强的磺酸基团，从而使它溶解而制得粘胶。这时粘胶为粗制粘胶，还要经过精制过程才能进行纺丝。粘胶制备的工艺流程图：浆粕的准备粘胶纤维厂必须贮存一定数量的浆粕，各批浆粕在使用前还需要进行混合，以使各批粘胶的原料性能基本上一致。碱纤维素的制备浆粕浸渍于一定浓度的碱中，生成碱纤维素。反应方程式如下：C6H9O4-OH+NaOHC6H9O4-Na+H2O碱纤维素经过压榨，除去多余的碱液，然后进行粉碎。粉碎后的碱纤维素成为松散的
17、絮状。纤维素的老成把粉碎后的碱纤维素，在空气中暴露适当的时间，由于空气中氧的作用，纤维素分子链发生断裂，平均聚合度下降，使制成的粘胶的粘度得到适当调整，避免因粘胶粘度过高而使工艺过程发生困难。碱纤维素的老城程度，根据纤维品种的特性而不同，有些品种没有专门的老城过程。纤维素磺酸酯的制备碱纤维与二硫化碳作用，生成纤维素磺酸酯。其反应如下： SC6H9O4-Na+CS2C6H9O4-O-C-SNa各种粘胶纤维对纤维素磺酸酯的品质要求是不同的。纤维素磺酸酯的溶解将纤维素磺酸酯均匀地溶于稀碱液中，制成粘胶。这是一种桔黄色的粘性溶液。纺丝从粘胶变成具有一定品质的再生纤维素丝条的过程，是在纺丝机上通过酸性的
18、凝固浴（酸浴）完成的，形成的纤维素丝条经过牵伸、切断、精炼等工序得到品质符合要求的丝束，然后经过烘干工序赋予其一定的回潮率使之手感穿着更舒适，再经过打包工序包装成具有一定质量的纤维包等待出厂。其反应流程图如下：2.4.1粘胶纤维的成形（纺丝）及其影响因素从粘胶变成具有一定品质的再生纤维素丝条的过程，是在纺丝机上通过酸性的凝固浴（酸浴）完成的。纤维成型过程发生了复杂的化学和物理化学变化。粘胶的纺丝是指经计量泵计量的粘胶通过喷丝头挤出形成的细流进入酸浴后，被中和凝固成为丝条，纤维素磺酸酯被分解而在生成水和丝条的过程。根据凝固和分解再生发生的先后，可将纺丝分为单浴纺丝、二浴纺丝、及多浴纺丝。我公司采
19、用的的二浴纺丝法，即粘胶细流在一浴中（酸浴中）凝固完成大部分再生，在二浴内塑化拉伸的同时，进行剩余再生。通常将第一浴称为纺丝浴，第二浴称为塑化浴成型过程中的化学变化 粘胶主要成分是纤维素磺酸酯，NaOH和水，以及少量的CS2及Na2CS3和多硫化物等副产物。粘胶成形过程中主要反应是磺酸酯的分解和酸碱中和。/O(C6H9O4)n(OH)n-1C=S +H2SO4 NaHSO4+CS2+(C6H10O5)nSNaNaHSO4 +NaOH Na2SO4 +H2ONaOH + H2SO4 NaSO3+2H2O除以上主反应外，形成过程还存在下列副反应。Na2CS3+ H2SO4 Na2SO4+CS2+H
20、2SNa2SX+H2SO4 Na2SO4+H2S+（X-1）S纤维素磺酸酯的分解过程是纤维素的再生过程，纤维素磺酸酯的分解速度与酸浴中氢离子浓度有关，氢离子浓度高，分解速度快，酸浴中硫酸盐的存在降低了硫酸的解离度，使纤维素再生速度下降，主副反应都要消耗大量的硫酸生成芒硝和水，且副反应还有硫磺等杂质生成，因而酸站需给酸浴补加硫酸，酸浴需经过滤，蒸发和结晶，以保持凝固浴的组成稳定。成型过程中的物理化学变化随着磺酸酯的分解，纤维素的极性羟基得以恢复，因而在纤维素大分子间产生新的联结点，它们在相互作用的引力范围内，牵制越来越多的缔合体，通过凝固的渗透和盐析作用，促使纤维内的水分释放出来，而行成胶体。凝
21、固浴的组成及作用粘胶纤维凝固的组分主要有硫酸、硫酸钠，此外为了某些工艺目的和提高纤维的物理机械性能，常在凝固浴中加入少量的助剂。酸浴中各组分作用：硫酸能参与三个方面的所用。一是使纤维素磺酸酯分解而析出再生纤维素和放出二硫化碳，二是中和粘胶中的碱，三是分解副反应产物。硫酸钠的主要作用是通过盐析作用促使粘胶凝固和抑制硫酸离解度，使纤维素磺酸值分解速度放缓。硫酸锌的主要作用是改进纤维成型效果，使纤维具有较高的韧性和较优良的耐劳性能。影响成型的因素粘胶的组成性质、成形的速度、凝固浴组成及循环量、成型温度、凝固浴浸长、喷丝孔形状等都影响纺丝成型质量。拉伸常被称为化学纤维成形的第二阶段或第二次成形，用拉伸
22、的方法使物理机械性能较差的初生纤维的纤维素大分子沿纤维轴取向，是制造优质纤维的重要条件之一。粘胶纤维的拉伸一般由喷丝头拉伸，塑化拉伸及纤维的回缩三个阶段组成。喷丝头拉伸 喷丝头拉伸是指导丝盘的线速度浴粘胶自喷丝孔喷出速度间的比率。塑化牵伸塑化牵伸是在二浴中进行的。刚离开凝固浴的丝条，虽已均匀凝固，但尚未完本再生，在高温的低酸热水浴中丝条处于可塑状态，大分子链由较大的活动余地，另以强烈的拉伸，就能使大分子和缔合体沿拉伸轴向取向，在拉伸的同时，纤维素基本再生，使拉伸的效果固定下来。同时合适的二浴温度对成品质量和二硫化碳的回收都有有力的影响。纤维的回缩丝束经过强烈拉伸以后，纤维素大分子及其聚集体大多
23、沿着拉伸方向取向，大分子间的作用力很强，使纤维大分子几乎处在僵直状态。纤维的强度虽然较高，但纤维的伸度较低，脆性较高实用性较差。为改善纤维的脆性，常在拉伸后给予纤维适当的回缩，在不过多的损害纤维强度的情况下，改善纤维的脆性，使纤维的伸度有所提高。粘胶纤维纺丝成形以后还会含有较多的杂质，如硫酸、硫酸盐、二硫化碳及硫磺等，他们在纤维内的存在，在烘干时对纤维起破坏作用或降低纤维的物理机械性能和染色性能。某些杂物在成品纤维中的存在，会影响纺织加工的顺利进行和织物的外观，降低织物的使用性能，后处理的目的就是除去或减少这些杂质，提高纤维的使用性能。粘胶短纤维后处理有丝束状后处理及短纤维后处理两种方式。短纤
24、维装后处理为现在大多工厂采用的方式。丝条切断后，纤维在长网式精炼机上以棉层状在长网的带动下连续向前移动，在精炼机的各种洗淋槽内淋出，精炼后的纤维经风送后进入烘干机。烘干后纤维经精开松进入打包机，打成成品。切断切断就是将丝束按一定规格切成一定长度的短纤维，棉型纤维的切断长度为33-38mm，一般采用38mm长度，中长型为51-76mm，毛型为76-102mm。切断机应具备的条件：没有残切不断的纤维；纤维切断长度应当相同；切断刀不能很快的钝化；切断长度及切断速度可以自由调整；应与后处理能力相一致，能够达到连续不断的进行操作。精炼精炼的主要目的由水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油等，其目的是除去或是减少纤
25、维中对成品质量有影响的杂质，通过上油柔化处理，改善纤维的纺织性能。水洗第一水洗的目的是除去纤维从上一工序的可溶性硫酸盐，以及附着在纤维表面的硫磺，其后各水洗的目的是除去前一工序处理生成的水溶性的杂质及处理浴液。精炼对水的要求很高，必须经过除杂和除去可溶性金属离子的软水才能使用，并且对水温也有一定的要求，因此软水的循环利用就显得尤其重要。脱硫纤维经过一水洗后，含硫量已由纤维重量的1-1.5%下降到了纤维重量的0.75-0.40%，但对于民用纺织纤维还必须用脱硫剂进行更充分的脱硫，使纤维含硫量降到0.05-0.1%或更低。常用的脱硫剂有：氢氧化钠、硫化钠、亚硫酸钠等。氢氧化钠脱硫原理：6NaOH+
26、4S 2Na2S+ NaSO3+5H2O Na2S+xS Na2SX+1氢氧化钠碱性强，在说中溶解度高，使用浓度不宜过高，超过7g/l对纤维强度、伸度有一定影响，此反应要在45度以下为逆向反应，所以适当提高温度也有利于脱硫。硫化钠的脱硫原理主要是硫化钠可以溶解硫，所以脱硫效果比氢氧化钠好，但硫化钠往往含有硫化亚铁在脱硫溶液中难以除去，腐蚀设备对人体健康也有一定影响。亚硫酸钠脱硫效果作用最缓和，因为其碱性较弱，本身也是还原剂，对纤维的机械损伤很少，对设备腐蚀也较弱。但原料消耗大，成本高，一般浴氢氧化钠混用。漂白经过脱硫后的纤维，光泽虽已转强，但对于用与织造色泽鲜艳的浅色织物的纤维，其白度仍然不够
27、，因而必须对纤维进行漂白，漂白剂一般有次氯酸钠，双氧水，亚氯酸钠次氯酸钠漂白可以在室温下进行，漂液配制也比较简单，但用次氯酸钠漂白要严格控制PH值，漂白浴PH值一般控制在8-10之间，当PH 值6-8时对纤维破坏最为严重，当PH 值10纤维损伤较小，但有色物质也不被氧化，且会腐蚀机械零件，白度不高，达不到漂白要求，一般用次氯酸钠漂白，有效氯浓度为0.5-1.0g/l，温度一般控制25-30。双氧水漂白只有在弱碱性环境下进行，并提高漂白温度，这样可以保证了漂白效果还避免损伤纤维素大分子，漂白过程还不会释放有毒有害物质，但价格高和储存条件高也使双氧水的漂白的一个不足。亚氯酸钠漂白在酸性条件下进行漂
28、白，对纤维素损伤较小，而且白度可高达80-90%，且能除去金属氧化物，漂白后不要酸洗，但生产比较困难，容易发生爆炸，使用时需要加温，能耗高，对设备的防腐要求高。酸洗纤维经脱硫漂白以后，在经过水洗，纤维上残留的一些可溶性杂质已基本除去，但还有部分不溶性杂质和金属盐类，以及脱硫漂白的残液，酸洗的目的就是除去这些残存物质，提高纤维的外观质量。酸洗一般盐酸或硫酸，盐酸一般比硫酸效果要好一些，首先盐酸中的活性氯有一定的漂白作用，且溶解钙盐和金属氧化物的能力比硫酸强，但腐蚀性比硫酸大。粘胶短纤维生产中酸洗盐酸浓度为1-2g/m3，浴温为25-30，酸洗浓度不宜过高。上油棉花及羊毛表层都有100m的酯类，因
29、此具有良好的纺织性能，而经过上述工序的粘胶短纤维要进行上油柔化处理。上油是调节纤维表面的摩擦力，使纤维具有平滑的手感，又有适当的抱合力，从而改善纤维的纺织性能。烘干粘胶纤维经过精炼处理以后带有大量的水分，为了达到成品规格要求，使其含水率降至公定的标准，必须经型干燥，烘干过程是一个松弛定型的过程。湿态粘胶短纤维的烘干过程，不是水分蒸发的简单过程，而是伴随着纤维结构变化的过程，纤维的膨润度，断裂强度，伸度，染色性及尺寸稳定性都发生了不可逆转的变化。影响干燥的因素有：进料的含水量；毛层厚度，停留时间；开松效果；铺毛均匀程度；热风温度，排风机功率等。烘干温度一般为110-120，烘干后的回潮为8-11
30、%为宜。通过以上包括纺丝、牵伸、切断、精炼、烘干等工序制得强力、拉伸率、白度、上油率以及回潮率合格的成品丝。这几道工序和为精炼提供合格浴液的浴站还有打包在本厂统称纺丝，在纺丝（纺练）车间进行。3粘胶纤维生产中的废气净化2气体的净化概述SC2是粘胶纤维生产过程中的重要原料，因此可采用物理吸收法将粘胶纤维生产废气中的CS2浓缩回收后加以利用。这样，不仅可大大简化废气处理流程，省去副产品的后续加工处理过程，而且避免使用复杂吸收剂又可降低处理费用，同时CS2浓缩回收后回用于生产可大大降低生产成本。CS2是一种非极性有机物，几乎不溶于水，但与多种有机溶剂互溶。因此可在常温或低温条件下吸收，在较高温度下用
31、水蒸气或N2解吸，然后将回收浓缩的CS2回用于生产，从而提高CS2的利用率，降低生产成本。本旨在选择高效的CS2吸收剂，要求无毒无害、不易挥发、粘度小、价廉易得、且易于再生。TCZ吸收剂的脱硫机理TCZ吸收剂是一种较常见的有机试剂，与CS2互溶，且具有沸程高、粘度小、密度适中、无毒无害、不挥发、价格低廉等优点，因此可将其作为治理含CS2废气的一种物理吸收剂。经证明，TCZ吸收剂对CS2的吸收性能良好，常温下的吸收效率可达95%，适当降低吸收温度后可将效率提高至98%以上。筛板塔流程吸收吸收流程及方法如图3-1所示，来自发生装置的CS2与来自叶氏风机的空气分别进入混合瓶，混合均匀后的模拟CS2废
32、气自下而上进入筛板吸收塔，与自上而下流动的TCZ吸收剂逆流接触，脱除CS2后再经顶部的旋流板除雾由塔顶排空。进行单因素时，吸收剂不循环使用；进行在综合条件和连续吸收时，吸收CS2后的TCZ吸收剂经再生后或直接由循环泵打入塔内连续吸收。筛板吸收塔由直径为70*5mrn的有机玻璃管制成，上下共装有三层塔板，每块塔板上均匀分布有90个直径为2.5rnrn的筛孔，开孔率为15.6%。模拟废气中的CS2浓度用乙二胺比色法分析测定。1风机 2缓冲瓶或混合瓶 3发生装置 4储槽 5进料泵6液体流量计 7筛板吸收塔 8气体流量计 9调节阀A、B分析采样点图3-1 筛板塔吸收CS2流程CS2初始浓度的影响3耐的
33、条件下，不同CS2初始浓度下的结果如图所示。由图中可以看出，在一定范围内随着CS2初始浓度的增大，吸收效率也相应略有升高。这说明CS2初始浓度较低(1000mg/ms)时，增大气相CS2浓度可加大传质推动力从而促进吸收，提高吸收效率。但当浓度继续升高时，吸收效率则受气流停留时间及单位体积吸收剂吸收容量的限制不再升高，甚至当浓度过高时还会使吸收效率降低。3-2 CS2初始浓度一吸收效率液气比的影响在空塔气速v=l.6m/s、CS2初始浓度600mg/m3左右的条件下，不同液气比条件下的结果如图3-3所示。可见，增大液气比，可显著地提高体系的吸收效率。对于两者互溶的物理吸收体系而言，增加吸收剂体积
34、无疑可大大增大吸收容量，并延长气液接触时间，从而提高吸收效率。图3-3空塔气速一吸收效率空塔气速的影响3、CS2初始浓度600mg/ms左右的条件下，不同空塔气速下的结果如图3-3所示。增大空塔气速虽能改善气液传质状况，促进吸收，但同时大大减少了气液接触时间，增大了CS2解吸量，结果使得吸收效率降低。单因素表明，液气比、空塔气速对CS2的吸收效率影响较大，而CS2初始浓度的影响较小。表3-1综合条件结果入口CS2浓度（mg/m3）出口CS2浓度（mg/m3） 吸收效率（%）由上表3-1述单因素确定该流程的最佳条件为:CS23。筛板吸收塔在该条件下，温度18时的综合结果如表所示。平均吸收效率为6
35、0.8%。上述表明，用筛板塔流程在确定的操作条件下处理CS2废气的效率并不十分理想。但是，认为:1)CS2沸点低，在常温下即有冷凝的倾向，而且TCZ吸收剂与CS2互溶，从理论上分析，用TCZ吸收剂吸收CS2的效率应该不低；2)在前期的探索性阶段，发现当吸收装置中安装有小孔分布板时可以达到较高的吸收效率。综合分析后得出:TCZ吸收剂物理吸收CS2的是可行的，吸收效率是可以提高的。而上述中筛板塔流程吸收效果不理想的原因在于吸收设备的操作条件受到限制:中，空塔气速v=l.6m/s时，筛板上的穿孔气速达到10.1m/s，此时，气液两相在塔板上形成喷射状态，为传质提供了良好的流体力学条件。但是，对于物理
36、吸收极易挥发的CS23，否则容易发生液泛。理论分析和单因素试验也表明液气比难以提高也是限制筛板塔脱除效率进一步提高的重要原因。4粘胶纤维产生废气的净化方法2气体的净化方法冷凝法CS2的沸点为46.3，液化温度低，所以采用冷凝法回收CS2是一种既经济又方便的方法。废气中CS2含量越高，冷却温度越低，则回收效果越好。目前有些厂家采用常温水(自来水)冷却回收CS2，然后将废气直接从排毒塔排出，这方法的回收率较低。比较合理的方法是采用多级列管加填料(例如瓷环)冷却回收CS2。此方法冷却面积大，冷却效率高，费用较低。其基本流程是:先将CS2废气经常温水(自来水)冷却(一级)，再经冷冻水冷却(二、三级)，
37、CS2及水蒸气等可凝性气体被冷凝下来，再进行提纯回收，经这种方法处理后CS2的回收率大约能提高20%左右。吸附法采用吸附法处理CS2废气需要吸附性能良好且成本低廉的吸附剂，最常用的吸附剂是活性炭。活性炭吸附CS2属于以物理吸附为主的放热吸附，低温有利于吸附，温度对活性炭的平衡吸附量有负效应，而且影响相当严重。活性炭吸附CS2主要在微孔中进行，吸附量与吸附剂比表面积和微孔体积有关。水分对活性炭吸附CS2的能力有影响，因为活性炭对CS2与水蒸气的吸附具有明显的选择性，当水分超过6%8%(w)时，CS2的吸附量急剧下降。活性炭吸附CS2的一般流程为:废气混合桷防爆水箱一道吸附器二道吸附器尾气排空CS
38、2废气通过活性炭床层时CS2被吸附，当活性炭吸附达到饱和时，利用CS2沸点低(46.3e)的特性，加热使其解析出来，再冷凝回收。也可用蒸汽直接解析，解析后的活性炭经干燥、冷却后可重新使用。截止到目前，对活性炭吸附CS2的研究较多而对活性炭纤维(ACF)吸附CS2的报道较少。ACF具有比表面积大、微孔数量多、孔径分布窄、吸附速度快、再生能力强等特点在最近倍受关注。例如，Yang等系统的研究了ACF吸附液相中CS2的行为，考察了流量、浓度、PH值对吸附穿透曲线的影响。黄迅等研究了CS2蒸气在ACF上的静态和动态吸附行为，指出CS2在ACF上的静态吸附曲线是I型，符合微孔填充机理。同时考察了温度、浓
39、度和载气流速以及床层高度对吸附的影响。ACF对CS2的吸附性能比活性炭优越，且使用方便，吸附量大。另外，王亚宁等采用树脂作为吸附剂研究了其对CS2废气的处理；陈益林、吴文艳等采用动态吸附法研究了CS2在硅胶上的吸附性能。完全氧化法包括催化氧化法和热力燃烧法，后者需用大量外加燃料燃烧来供热，使废气温度提高到CS2的完全氧化温度。催化氧化法与热力燃烧法的比较。显然，催化氧化法在一定条件下要优于热力燃烧法。热力燃烧法是CS2废气在热交换器中预热后，进入热力燃烧室进行燃烧的方法。该方法的主要原理是使废气中的CS2和O2反应生成SO2进而转化成SO3，经吸附或冷凝成为H2SO4。催化氧化法是将CS2废气
40、加热后，在催化剂床层作用下，CS2在较低温度和较短时间内被氧化为SO2，再冷凝为浓硫酸的方法。常用的催化剂有Al-Mn、Pt、Ti等。该方法既能便于硫的除去和回收，又不会产生二次污染。目前世界上较代表性的是丹麦托普索(Topsoe)公司的WSA法和瑞士毛雷尔公司的KVT-SUIFOX法。光分解法光分解CS2有两种形式:一种是用特定波长的光直接照射使CS2分解；另一种是在催化剂存在下，光照使CS2分解。直接光降解法中CS2可直接吸收特定波长的光辐射而被分解，同时废气中的氧气和水蒸汽也能吸收辐射产生具有较强氧化能力的羟基和高能氧原子，这些自由基可以引起CS2的氧化反应。光催化降解CS2的基本原理是
41、在一定波长的光照射下，光催化剂(如常用的TiO2)被激活，使H2O生成羟基自由基，然后羟基自由基将CS2氧化降解。全吸收法工艺流程设计全吸收法工艺流程如图4-1所示，含有CS2的粘胶纤维生产废气从主吸收塔底部进入，先经过(I)喷淋段，用TCZ试剂物理吸收CS2；然后经过(II)筛板段，用改良鳌合铁吸收剂化学氧化H2S，最后经除雾后排空。吸收了CS2的TCZ富液被引入再生塔，解吸再生后重回喷淋段吸收CS2；从塔中部导出的悬浮有硫颗粒的鳌合铁吸收剂经过滤除去元素硫后，泵回筛板段循环吸收。此流程特点在于只须一个设备(主吸收塔)即可完成粘胶纤维生产废气中两种气体成分的吸收过程，且两段操作互不影响。因此
42、可望成为一套经济、高效、稳定的处理流程，实现环境、经济、社会效益的统一。1 CS2再生塔 2，5 泵 3 主吸收塔 4 过滤池图4-1工艺流程简图5结语综上所述，粘胶纤维工业废气的综合治理应在充分考虑主要待净组分的物化性质和废气特性(气量、温度、组分浓度等)的基础上，选择在本行业或其他行业已应用较成熟的工艺流程或流程组合，如：冷凝回收法、吸收法、活性炭吸附法、等。冷凝回收法适用于回收CS2质量浓度在爆炸极限以上的废气，经济、可行，主要用于短丝二浴槽排放废气的治理。吸收法适合处理各种浓度的粘胶废气。对于H2S可以单质硫的形式回收，而CS2可经解吸后回用。但吸收法需进一步改进操作条件，改良吸收溶剂
43、，提高吸收效率。活性炭吸附法技术成熟，设备简单但投资大，适于治理大气量、低浓度废气，且易实现工业化。流化床或移动床体系使得吸附装置体积减少，进入吸附装置的废气要预先脱湿。主要用于冷凝回收尾气、切断机排气及磺化排放废气的处理。目前粘胶废气的治理技术，对废气中CS2、H2S的质量浓度及废气量都有所要求，质量浓度越高，废气量越少，治理起来越容易、越经济。因此，应在满足生产工艺、劳动保护的前提下根据不同的废气排放点，科学地配备排风系统，以提高CS2、H2S质量浓度，减少废气排放量，从而降低废气治理的难度。同时，在强化末端治理的前提下，应积极进行技术改造，采用先进的设备、清洁工艺技术，减少或者不使用CS
44、2。参考文献1AT谢尔柯夫粘胶纤维J纺织工业出版社，20082马猛应用微生物治理粘胶纤维工业废气M人造纤维，20103金国立，倪如青化纤工业现状及技术进步M合成纤维，20104范立维，童志权生物法综合处理粘胶纤维生产废气中的H2S和CS2J.人造纤维，20125逢奉建大型粘胶纤维废气治理的比较与分析J青岛大学学报，20116董妍，张俊丰活性炭吸附微波技术再生处理粘胶纤维废气的研究M环境污染治理技术与设备，20097周正华我国粘胶纤维的现状及发展前景J苏州大学学报，20108纪宗河黏胶纤维生产废气中H2S和CS2的治理技术进展J气体净化，20119许国栋二硫化碳生产废气综合治理技术J福建环境，2
45、007致谢课程设计是教与学必要过程，是对我们理论与实践相结合的考验，尽管我们对理论知识有一定的了解但是在做课程设计过程中确实暴露了不少问题，例如对课本之外的工业技术很不了解，需要补充很多课外知识；危险有害因素的分析不全面，缺项、少项的问题；WORD文档格式编排混乱等问题。出现这些问题后我向指导老师请教，老师不辞辛苦非常耐心的帮我分析问题，引导我寻求解决问题的方法，最终很好地解决问题，并达到课程设计的要求。我想通过本次课程设计，得益于丁老师的悉心指导，感谢老师在此次课程设计中对我的指导。而这次工业防毒技术的课程设计，更是基于本学期课程的老师严谨的教学态度。就像在课堂中传授知识一样，老师在这次课程
46、设计中再一次非常耐心地帮助我们分析出现的问题，直到所有出现的问题都解决后才离开教室，这些教学精神是最值得我学习的地方，这也是本次课程设计最大收获之一。同时也在我的勤奋的努力下，使我自身的实践能力也在潜移默化中得到了提高，这一定会在下学期的毕业设计中为我增添很多助力，使我在接下来的毕业设计中表现出色，为今后到工作岗位就职打下坚实的基础。在这次课程设计中，虽然没有分小组来完成课程设计，但除了得到老师的指导之外，还得到本专业的同学的帮忙，解决了课程设计中遇到的问题。大家在一起相互讨论、分享见解并解决难题，所以有很好的团队精神是在这次课程设计中值得学习的。最后，由衷的感谢所有课程设计老师对我的精心指导，同学们对我的帮助。