[发明专利]一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置及其处理方法

权利要求书

1.一种填料塔去除工业废气中二氧化硫装置，包括进气系统（1），反应塔（2），喷淋装置（3），排气管（4），排水管（5），支架（6），控制系统（7），二氧化硫浓度监测仪（8）；其特征在于：所述支架（6）上部设有反应塔（2），反应塔（2）靠近下端一侧设有进气系统（1），反应塔（2）底部设有排水管（5），反应塔（2）上部靠近顶部一侧设有喷淋装置（3），反应塔（2）顶部中心设置有排气管（4），支架（6）上还设有控制系统（7）；反应塔（2）的顶部设有二氧化硫浓度监测仪（8），二氧化硫浓度监测仪（8）通过导线与控制系统（7）连接；

所述进气系统（1）包括电磁气阀（1-1），气体流量计（1-2），气泵（1-3），进气管（1-4）；进气管（1-4）依次将电磁气阀（1-1）、气体流量计（1-2）、气泵（1-3）三者串联，电磁气阀（1-1）通过导线与控制系统（7）连接，气体流量计（1-2）通过导线与控制系统（7）连接，气泵（1-3）通过导线与控制系统（7）连接；

所述反应塔（2），包括高分子填料（2-1），中央阻隔盘（2-2），气体分散盘（2-3），落水斗（2-4），外室（2-5），中室（2-6），内室（2-7），二氧化硫降解能力感应器（2-8），缓冲室（2-9）；所述中央阻隔盘（2-2）由一个中间开孔的圆盘构成，中央阻隔盘（2-2）圆盘边缘与反应塔（2）内壁无缝焊接，中央阻隔盘（2-2）下部设有内室（2-7），中央阻隔盘（2-2）与内室（2-7）的一端贯通并无缝焊接；内室（2-7）的另一端为敞口结构，其边缘距离位于下部的气体分散盘（2-3）为2cm～5cm；内室（2-7）的外围设有中室（2-6），中室（2-6）的一端为敞口结构，其边缘距离位于上部的中央阻隔盘（2-2）为2cm～5cm，中室（2-6）的另一端为封闭结构，其封闭端与气体分散盘（2-3）无缝焊接；中室（2-6）的外围设有外室（2-5），外室（2-5）的上端与中室（2-6）上端贯通，外室（2-5）的下端与气体分散盘（2-3）的小孔贯通；所述气体分散盘（2-3）由一个边缘带有贯通小孔的圆盘组成，气体分散盘（2-3）圆盘外缘与反应塔（2）内壁无缝焊接，气体分散盘（2-3）贯通小孔均匀分布在气体分散盘（2-3）盘面上，且在外室（2-5）区域内，贯通小孔以反应塔（2）中轴为对称轴圆周排列，贯通小孔的数量为20～50个，贯通小孔的直径为20mm～50mm，同心圆周上相邻二贯通小孔的弧长为100mm～200mm；气体分散盘（2-3）的下部设有缓冲室（2-9），所述缓冲室（2-9）的上端与外室（2-5）贯通，缓冲室（2-9）的下端与内室（2-7）中部贯通，缓冲室（2-9）的高程为20cm～50cm；所述气体分散盘（2-3）与中央阻隔盘（2-2）在反应塔内上下交错布置，气体分散盘（2-3）与中央阻隔盘（2-2）在反应塔（2）内均匀布置，气体分散盘（2-3）与中央阻隔盘（2-2）数量分别不少于7个；相邻二气体分散盘（2-3）的间距为20cm～50cm，同样，相邻二中央阻隔盘（2-2）的间距为20cm～50cm；所述内室（2-7）的直径为20cm～30cm，中室（2-6）的直径为60cm～90cm，外室（2-5）的直径为120cm～160cm；所述高分子填料（2-1）均匀填充在中室（2-6）、外室（2-5）内部；反应塔（2）中部设有二氧化硫降解能力感应器（2-8），二氧化硫降解能力感应器（2-8）插入在高分子填料（2-1）内部，二氧化硫降解能力感应器（2-8）与控制系统（7）通过导线连接；所述落水斗（2-4）为圆锥形结构，落水斗（2-4）位于反应塔（2）下部，落水斗（2-4）圆锥边缘与反应塔（2）内壁无缝焊接，落水斗（2-4）与排水管（5）连通；

所述高分子填料（2-1）的结构，包括竖向板（2-1-1），水平板（2-1-2）；所述竖向板（2-1-1）为长方形板，竖向板（2-1-1）沿中心轴辐射状均匀分布，竖向板（2-1-1）的数量不少于10块，多个竖向板（2-1-1）在中心轴上组成一个圆柱形结构，竖向板（2-1-1）的长为10mm～50mm，宽为5mm～10mm；所述水平板（2-1-2）为圆环形板，水平板（2-1-2）中心有一开口，水平板（2-1-2）中心开口的直径为水平板（2-1-2）直径的0.5倍，水平板（2-1-2）直径为10mm～20mm，水平板（2-1-2）均匀的镶嵌在竖向板（2-1-1）上，水平板（2-1-2）数量不少于2块；

所述喷淋装置（3），包括干管（3-1），环形管（3-2），喷淋头（3-3），水泵（3-4）；其中所述干管（3-1）位于反应塔（2）上部一侧，干管（3-1）一端水平贯通反应塔（2）侧壁，干管（3-1）另一端与水泵（3-4）连接，水泵（3-4）通过导线与控制系统（7）连接；所述环形管（3-2）位于反应塔（2）上端内部，环形管（3-2）一端与干管（3-1）一端贯通，环形管（3-2）直径比反应塔（2）内径小10cm～150cm；喷淋头（3-3）竖直向下贯通焊接在管壁下部，喷淋头（3-3）的数量不少于12个，喷淋头（3-3）在管壁上不等距分散布局，喷淋头（3-3）在进水干管（3-1）上一字排列，相邻二个喷淋头（3-3）之间的距离为2cm～21cm；喷淋头（3-3）的表面密布微孔，微孔的直径为2.5nm～29.5nm，喷淋头（3-3）的材质为铜铝合金材质；

所述高分子填料（2-1）由高分子材料压模成型，高分子填料（2-1）的组成成分和制造过程如下：

一、高分子填料（2-1）组成成分：

按重量份数计，亚硝酸乙酯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，纳米级硼酸铑40～80份，浓度为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，交联剂5～10份，油酸乙酯5～15份，丁炔二酸10～20份，乙二胺四亚甲基磷酸钠5～20份；

二、高分子填料（2-1）的制造过程，包含以下步骤：

第1步、在反应釜中加入电导率为0.002μS/cm～0.02μS/cm的超纯水2000～2500份，启动反应釜内搅拌器，转速为150rpm～190rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃～70℃；依次加入亚硝酸乙酯、苯磺酸乙酯、磷酸三氯乙酯，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.5～8.0，将搅拌器转速调至100rpm～150rpm，温度为40℃～50℃，酯化反应2～8小时；

第2步、取原碳酸酸乙酯、氯磺酸乙酯粉碎，粉末粒径为200～250目；加入纳米级硼酸铑混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为30mm～50mm，采用剂量为1.0kGy～2.5kGy、能量为1.0MeV～2.5MeV的α射线辐照10min～20min；

第3步、经第2步处理的混合粉末溶于氰基乙酸乙酯中，加入反应釜，搅拌器转速为50rpm～80rpm，温度为50℃～60℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.01MPa～-0.03MPa，保持此状态反应1h～2h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.002～0.02MPa，保温静置1h～2h；之后搅拌器转速提升至100rpm～200rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入氯乙酸乙酯、正庚酸乙酯完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.5～5.0，保温静置5h～8h；

第4步、在搅拌器转速为150rpm～220rpm时，依次加入油酸乙酯、丁炔二酸和乙二胺四亚甲基磷酸钠，提升反应釜压力，使其达到0.05MPa～0.25MPa，温度为60℃～80℃，聚合反应5h～15h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至30℃～45℃，出料，入压模机即可制得高分子填料（2-1）；

所述交联剂为2-4-6-三硝基苯甲酸；

所述纳米级硼酸铑的粒径为20nm～50nm。

2.一种填料塔去除工业废气中二氧化硫的方法，其特征在于，一种填料塔去除工业废气中二氧化硫的方法包括以下几个步骤：

第1步、通过控制系统（7）打开电磁气阀（1-1）、气体流量计（1-2）、气泵（1-3），将含有二氧化硫的工业废气输入反应塔（2）内，控制废气流量为20 m³/h～110 m³/h；在气泵（1-3）的作用下，含有二氧化硫的废气依次通过气体分散盘（2-3）、外室（2-5）、中室（2-6）、内室（2-7）、缓冲室（2-9），其中在外室（2-5）、中室（2-6）内与多层高分子填料（2-1）进行反应，降解二氧化硫；位于高分子填料（2-1）内部的二氧化硫降解能力感应器（2-8），对高分子填料（2-1）降解二氧化硫能力进行实时监测，反馈给控制系统（7）；当高分子填料（2-1）对二氧化硫降解能力低于10%～19%时，二氧化硫降解能力感应器（2-8）向控制系统（7）发出信号，控制系统（7）停止系统工作，发出音频报警，通知工作人员更换高分子填料（2-1）；当对二氧化硫降解能力高于30%～79%时，二氧化硫降解能力感应器（2-8）向控制系统（7）发出信号，控制系统（7）开启系统所有设备，装置再次进入处理废气中二氧化硫的状态；初步洁净气体继续上升，进入反应塔（2）上部的化学去除二氧化硫区域；

第2步、通过控制系统（7）打开水泵（3-4），硅酸钠溶液通过干管（3-1）、环形管（3-2），从喷淋头（3-3）雾化喷出，控制硅酸钠溶液的流量，使得硅酸钠溶液流出量在11 m³/h～51 m³/h；并使得喷淋头（3-3）表面微孔喷水压力控制在0.111Mpa～0.458Mpa之间，此时初步洁净气体中剩余二氧化硫与硅酸钠溶液完全反应并溶解在溶液中，从反应塔（2）底部的排水管（5）排出，反应后生成的洁净空气从排气管（4）排出；

第3步、与此同时，位于反应塔（2）顶部的二氧化硫浓度监测仪（8）对气体中所含二氧化硫的浓度进行实时监测，反馈给控制系统（7）；当二氧化硫的浓度高于415 μg/L～567μg/L时，二氧化硫浓度监测仪（8）向控制系统（7）发出信号，控制系统（7）通过导线促使水泵（3-4）增加硅酸钠溶液流量，同时控制气泵（1-3）减少气体流量，并发出音频报警30秒；当二氧化硫的浓度低于3μg/L～5μg/L时，二氧化硫浓度监测仪（8）向控制系统（7）发出信号，控制系统（7）通过导线控制气泵（1-3）增加气体流量，同时促使水泵（3-4）减少硅酸钠溶液流量。