粘膠纖維生產(chǎn)過程中廢氣的凈化技術(shù)

1、粘膠纖維生產(chǎn)過程中廢氣的凈化技術(shù)課程設(shè)計姓 名: 班 級:學(xué) 號:指導(dǎo)老師: 日 期:前言粘膠纖維具有優(yōu)良的物理機械性能和服用性能， 其基本原料來源于植物的纖 維素，具有巨大的再生性和貯備量， 同時粘膠纖維與天然纖維一樣可以進行生物 降解。因此倍受人們的青睞，但由于生產(chǎn)的“三廢”排放嚴重污染環(huán)境，成為 20 年來生產(chǎn)處于停滯不前的主要原因，許多發(fā)達國家日益嚴格的環(huán)保要求，使 相當(dāng)?shù)钠髽I(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)，停產(chǎn)或轉(zhuǎn)移到發(fā)展中國家，我國粘膠生產(chǎn)六十年代迅速發(fā)展， 至今已有 40 多個廠家，但生產(chǎn)規(guī)模小，生產(chǎn)工藝落后，目前均使用 CS2 作為漿 泊纖維的溶劑， 在堿性介質(zhì)中與纖維素生成纖維素磺酸脂原液， 而后在以

2、硫酸和 硫酸鹽為主體的凝固液中凝固生成人造纖維每噸產(chǎn)品耗二硫化碳150200kg,由于原料和產(chǎn)品都是纖維素，僅是結(jié)構(gòu)形態(tài)不同，因此加入的CS2都以三廢的形 式排放,嚴重污染了環(huán)境,廢氣的排放量大、濃度小、治理難變大,目前生產(chǎn)廢 氣大都采用稀釋高空排放的方法， 達不到治理回收的目的。 但幾十年來， 我國粘 膠行業(yè)對廢氣治理進行了不斷試驗和探索， 也取得了一定成績， 為保護環(huán)境， 實 現(xiàn)粘膠行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，有必要對我國粘膠生產(chǎn)廢氣治理的進程進行回顧和總 結(jié)。本文針對粘膠纖維生產(chǎn)廢氣的綜合治理問題，對全吸收法進行了深入研究。 在改良舊溶劑和操作條件， 開發(fā)新方法和新工藝的基礎(chǔ)上， 設(shè)計了一套能在一個

3、 設(shè)備中同時處理H2S、CS2兩種廢氣成分，且可望經(jīng)濟、高效、穩(wěn)定運行的處理 流程。本文研究的全吸收法是根據(jù) H2S、CS2不同的物化特性，進行了分析，并通 過用兩種不同的吸收劑分別加以處理， 以達到回收有用物質(zhì)， 減少生產(chǎn)成本的目 的。對于CS2,選擇了一種高效的物理吸收劑一TCZ試劑。該試劑無毒無害，不 易揮發(fā)，粘度小，價廉易得，且富液易于再生，實現(xiàn)了 CS2的回用。該試劑對低 濃度CS2廢氣可達95%以上的吸收率，在不氣提和簡單加熱條件下可實現(xiàn) 80% 以上的解吸再生率。目錄前言 I目錄 II1 課題研究背景 11.1 國內(nèi)外粘膠纖維生產(chǎn)廢氣的處理現(xiàn)狀 11.1.1 分別處理法 11.1

4、.2 綜合處理法 42 粘膠纖維生產(chǎn)工藝 52.1 粘膠的制備簡述 52.2 粘膠纖維生產(chǎn)的基本過程 52.3 制膠工序 62.3.1 粘膠的制備的工藝流程 62.3.2 粘膠的制備過程 62.4 紡絲工序 72.4.1 粘膠纖維的成形（紡絲）及其影響因素 82.4.2 絲條的拉伸 92.3.3 纖維的后處理 103 粘膠纖維生產(chǎn)中的廢氣凈化 143.1CS2 氣體的凈化概述 143.2 篩板塔流程吸收 143.2.1 吸收流程及方法 143.2.2 影響廢氣吸收的因素 153.2.3 綜合條件 173.2.4 篩板塔流程吸收 174 粘膠纖維產(chǎn)生廢氣的凈化方法 184.1CS2 氣體的凈化方

5、法 184.1.1 冷凝法 184.1.2 吸附法 184.1.3 完全氧化法 194.1.4 光分解法 194.2 全吸收法工藝流程設(shè)計 195 結(jié)語 21參考文獻 22致謝 231課題研究背景粘膠纖維是一種以天然纖維素為基本原料、性能優(yōu)越、用途廣泛的化學(xué)纖維。 隨著人們對以天然纖維素為原料的織物的需求與日俱增，粘膠纖維工業(yè)發(fā)展迅 速。但在粘膠纖維生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量含 H2S、CS2的廢氣。此廢氣對人體有 強烈的刺激性和毒性，而且易燃、易爆。隨著粘膠纖維工業(yè)的迅猛發(fā)展和環(huán)保要 求的日益嚴格，近年來，國內(nèi)外對粘膠纖維生產(chǎn)廢氣治理的研究日趨活躍，在以往研究的基礎(chǔ)上又取得了一些新的進展。1.1國

6、內(nèi)外粘膠纖維生產(chǎn)廢氣的處理現(xiàn)狀粘膠纖維是以天然纖維素（漿粕）為基本原料，經(jīng)纖維素磺酸酯溶液紡制而 成的再生纖維素纖維。粘膠纖維是一類歷史悠久、技術(shù)成熟、產(chǎn)量較大，品種繁多，用途廣泛的化 學(xué)纖維。根據(jù)纖維的結(jié)構(gòu)和性能不同，粘膠纖維分成普通纖維、高濕模量類纖維、 強力纖維、特殊纖維等不同品種。粘膠纖維僅遲于纖維素硝酸酯纖維， 是最古老 的化學(xué)纖維品種之一。在1891年，克羅斯、貝文和比德爾等首先制成纖維素磺 酸酯鈉溶液，由于這種溶液的粘度很大，因而命名“粘膠”。粘膠遇到酸后，纖 維素又重新析出。根據(jù)這個原理，在1893年發(fā)展成為一種制備化學(xué)纖維的方法， 這種纖維叫做“粘膠纖維”到1905年，米勒爾

7、等發(fā)明了一種稀硫酸鹽組成的凝 固浴，實現(xiàn)了粘膠纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。根據(jù)廢氣特點常將凈化方法分為分別處理 法和綜合處理法。1.1.1分別處理法目前，分別處理法（即根據(jù)H2S、CS2不同的物化特性及各自己有的成熟處理 工藝分別加以脫除）在化纖行業(yè)應(yīng)用較普遍。脫除H2S（I）濕法濕法處理能力大，工藝簡單成熟，操作彈性大，可連續(xù)運行，適于處理氣量 大、凈化要求不高的各種濃度氣體，為化纖行業(yè)所廣泛采用。表1-1介紹并比較了幾種應(yīng)用較廣泛的濕式脫硫法。表1-1幾種濕式脫硫法的比較方法反應(yīng)機理優(yōu)缺點應(yīng)用情況ADA法H2S+2NaVONa 2CO3H2O+S+NV2Q吸收效率咼，設(shè)備簡 單；但硫轉(zhuǎn)化率不咼（約7

8、0%）,堿耗高。70年代國外己有50 多套裝置運轉(zhuǎn)；國內(nèi) 九江化纖廠，宜陽化 肥廠等單位試用情 況良好。鐵蘇打法3HS+2Fe(OH)Na 2CO3Fe2S3+6HO脫硫率較咼，硫轉(zhuǎn)化率不咼（約70%威爾十的霍茲惠爾 粘膠丿米用該法吸收HZS,脫除率8593%鰲合鐵法HS(aq)+2Fe3 S+2H +2Fe24Fe2 +Q+4H 4Fe3 +2HO吸收、再生兩過程可 同時完成，工藝簡 單,脫硫率咼，硫容 大，但吸收劑成本偏 高二菱人造絲卜業(yè)公 司和富十紡織_業(yè) 公司（日）分別建成5-10萬Nm3小、的裝 置；國內(nèi)南平化纖廠 和新鄉(xiāng)化纖廠運行 該法。干法干法脫硫精度高，設(shè)備投資大，反應(yīng)條件較苛

9、刻，吸收劑須間歇再生或更換， 適于處理低、中濃度且凈化要求高的氣體。此類技術(shù)己普遍應(yīng)用于石油、化工等 行業(yè)的精脫硫，但目前，粘膠化纖行業(yè)對 H2S的脫硫精度要求不高，因此干法 實際應(yīng)用的并不多。隨著環(huán)境意識的逐步增強、排放標準的日益嚴格，干法在化 纖行業(yè)的應(yīng)用也將越來越引起重視。表1-2介紹并比較了幾種常用的干法脫硫技術(shù)，以供借鑒。表1-2幾種干法脫硫的比較方法反應(yīng)機理優(yōu)缺點應(yīng)用情況氧化鐵法2Fe(OH)3+3HS Fe?S3+6F2O 2Fe2S3+6HO+3O 4Fe(OH)3+6S強度低，遇水易粉 化；出口濃度可達1-0.1ppm;反應(yīng)速度 慢,設(shè)備龐大;價廉, 廣泛用于粗脫。蘭州化肥廠

10、、山東魯 南化肥廠等用TG F脫硫劑,脫硫率可達96%氧化鋅法Zn O+H Zn S+HO脫除精度高，主要用 于咼溫脫硫；脫硫產(chǎn) 物再生困難，成本 高。齊魯石化公司第二 化肥廠選用 KT 一 310型脫硫劑，使得 HZS出口濃度0.lmg/m3。分子篩吸附或進一步與分 散于內(nèi)外表面的氧 化物、鹽類等反應(yīng)出口濃度毛小于 1.0ppm遇水不粉 化,價格昂貴,需高 溫再生設(shè)備。Andrew S.Zarchy 等 用斜發(fā)沸石分子篩 吸附低濃度H2S氣 體。鈦酸鋅法高溫(750 C )下吸 收,低溫下用空氣再 生且生成SO。適于凈化高溫氣體， 在流化或移動床中 進行。美國聯(lián)合催化劑公 司研制的欽酸鋅脫

11、硫劑可使出口 HZS濃度降至20Ppm以 下。(3)其它方法有生物法、臭氧氧化法、分解法等。但此類技術(shù)尚不成熟，多處于小試階段。 如:分解法處理H2S可同時得硫和H2;傳統(tǒng)加熱分解存在的轉(zhuǎn)化率低、能耗高等 狀況己隨太陽能、電能、微波能等特殊能量的引入而有所改變； 研制開發(fā)的新型 催化劑可加快分解速度，降低分解溫度，提高催化選擇性。脫除CS2CS2對人體的神經(jīng)和血液系統(tǒng)有急性和慢性毒害作用，其工業(yè)廢氣高毒、易 燃、易爆，且凈化難度大，是 H2S、CS2混合廢氣凈化的關(guān)鍵所在。(I)直接以CS2的形式處理CS2在常溫常壓下難以轉(zhuǎn)化為其它易回收的物質(zhì)，但其本身即為化纖行業(yè)的 重要原料，因此，工業(yè)上常

12、用物理方法將其回收。C沸點46.26C，用冷凝法回收較經(jīng)濟簡便。物理吸收法 (溶劑吸收一水蒸 氣或NZ解吸):福州大學(xué)研制的認脫硫劑在氣液比 200 一 300時，可使CS2去除 率達80 一 90%;河南環(huán)科所等開發(fā)的 YL試劑在氣速為1.2m/s,氣液比為400 的條件下去除率達90%以上，解吸回收率大于85%。吸附法常用于處理含少量 CS2的廢氣，但再生麻煩，運轉(zhuǎn)費用高。吸附劑中 以活性炭較好，但CO2、H2O的存在會導(dǎo)致脫硫率下降。將活性炭改性后可提高 脫除能力，常用改性劑為金屬氧化物及其鹽類。(2) 將CS2轉(zhuǎn)化為H2S或其它形式處理在較高溫度、壓力或催化劑存在的條件下，可將CS2轉(zhuǎn)

13、化為H2S等易處理回 收的物質(zhì)，將含CS2的氣體在換熱器中壓縮至氫分壓 0.38MPa(343C),通過鋁酸 鉆/A1203催化劑進行氫化或水解反應(yīng)，最后用ADA溶液洗滌；日本將天然釩土 (含鐵、鋁、硅的氧化物)熱處理活化再部分硫化處理后作水解 CS2的催化劑兼產(chǎn) 物H2S的吸著劑；將H2S、CS2混合氣通過氧化鋁水解反應(yīng)器，溫度182 一 199C 時CS2水解生成H2S、CO2和少量硫。1.1.2綜合處理法綜合處理法能同時脫除H2S和CS2,并可回收副產(chǎn)品，不僅縮短了工藝流程， 還大大降低了污染防治的費用。濕式氧化法鰲合鐵法是濕式氧化工藝中一重要發(fā)展方向，目前已廣泛用于H2S的脫除。如對脫

14、硫液進行改進可同時脫除 H2S和CS2:將醇類加入鰲合鐵溶液中，可促進 CS2溶于液相以參加反應(yīng)，但反應(yīng)須在較高壓力下操作。日本西澤均將三乙醇胺 和鰲合鐵的堿性溶液配成脫硫液凈化粘膠絲廠廢氣，實現(xiàn)脫硫率99.9%以上，硫磺純度99%以上。用溴水洗滌吸收H2S、CS2混合氣得HBr和H2SO4，然后電解HBr得Br， 實現(xiàn)吸收液的再生循環(huán)，同時吸收液經(jīng)濃縮后可得濃H2SO4。2粘膠纖維生產(chǎn)工藝由纖維素原料提取出純凈的a-纖維素（稱為漿粕），用燒堿、二硫化碳處 理，得到橙黃色的纖維素黃原酸鈉，再溶解在稀氫氧化鈉溶液中，成為粘稠的紡 絲原液，稱為粘膠。粘膠經(jīng)過濾、熟成（在一定溫度下放置約1830h,

15、以降低纖維素黃原酸酯的酯化度）、脫泡后，進行濕法紡絲，凝固浴由硫酸、硫酸鈉和 硫酸鋅組成。粘膠中的纖維素黃原酸鈉與凝固浴中的硫酸作用而分解，纖維素再 生而析出，所得纖維素纖維經(jīng)水洗、脫硫、漂白、干燥后成為粘膠纖維。2.1粘膠的制備簡述粘膠制備的過程包括浸漬、壓榨、粉碎、老化、黃化、溶解、熟成、過濾、 脫泡等工序。漿粕經(jīng)濃度為18%左右的氫氧化鈉水溶液浸漬，使纖維素轉(zhuǎn)化成堿 纖維素，半纖維素溶出，聚合度部分下降；再經(jīng)壓榨除去多余的堿液。塊狀的堿 纖維素在粉碎機上粉碎后變?yōu)槭杷傻男鯛铙w，由于表面積增大使以后的化學(xué)反應(yīng) 均勻性提高。堿纖維素在氧的作用下發(fā)生氧化裂解使平均聚合度下降，這個過程 稱為老化

16、。聚合度下降的程度與溫度、時間有關(guān)。老化后將堿纖維素與二硫化碳 反應(yīng)生成纖維素黃酸酯稱黃化，使大分子間的氫鍵進一步削弱，由于黃酸基團的 親水性，使纖維素黃酸酯在稀堿液中的溶解性能大為提高。把固體纖維素黃酸酯溶解在稀堿液中，即是粘膠。剛制成的粘膠因粘度和鹽值較高不易成形，必須在一定溫度下放置一定時間稱為熟成， 使粘膠中纖維素黃酸鈉逐漸水解和皂化， 酯 化度降低，粘度和對電解質(zhì)作用的穩(wěn)定性也隨著改變。 在熟成的同時應(yīng)進行脫泡 和過濾，以除去氣泡和雜質(zhì)。2.2粘膠纖維生產(chǎn)的基本過程粘膠纖維的原料和成品，其化學(xué)組成都是纖維素纖維，僅是形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及 物理機械性質(zhì)發(fā)生了變化。粘膠纖維生產(chǎn)的任務(wù)，就是通過

17、化學(xué)和機械的方法， 將漿粕中很短的纖維制成各種形態(tài)， 并具有所要求的品質(zhì)，適合各種用途的纖維 成品。各種粘膠纖維，不論采用何種漿粕原料和生產(chǎn)設(shè)備， 其生產(chǎn)的基本過程都是 相同的，都必須經(jīng)過下列四個過程：粘膠的制備粘膠在紡絲前的準備纖維的成形纖維的后處理生產(chǎn)粘膠短纖維的主要過程也和這個相同， 其中前兩個工序在本廠叫制膠工 序，后兩個叫紡絲工序。2.3制膠工序2.3.1粘膠的制備的工藝流程把漿粕制成粘膠，要經(jīng)過兩個化學(xué)過程。首先將漿粕與堿液作用，生成堿纖 維素，然后再使堿纖維素與二硫化碳作用，生成纖維內(nèi)酸酯。通過這兩個反應(yīng)， 在不能直接溶于希堿液中的纖維素分子上， 引入極性很強的磺酸基團，從而使它

18、 溶解而制得粘膠。這時粘膠為粗制粘膠，還要經(jīng)過精制過程才能進行紡絲。粘膠制備的工藝流程圖：NaOHI族昭垂兼粕一卄唱柏| 心 |十玉權(quán)|”粉弄|”老尿后沼解一們卜嬴卜一冷訂*中闔衲夫紡絲_樣2.3.2粘膠的制備過程漿粕的準備粘膠纖維廠必須貯存一定數(shù)量的漿粕，各批漿粕在使用前還需要進行混合, 以使各批粘膠的原料性能基本上一致。堿纖維素的制備漿粕浸漬于一定濃度的堿中，生成堿纖維素。反應(yīng)方程式如下：C6H9O4-OH+NaOHC6H9O4-Na+H2O堿纖維素經(jīng)過壓榨，除去多余的堿液，然后進行粉碎。粉碎后的堿纖維素成 為松散的絮狀。纖維素的老成把粉碎后的堿纖維素，在空氣中暴露適當(dāng)?shù)臅r間，由于空氣中氧

19、的作用，纖 維素分子鏈發(fā)生斷裂，平均聚合度下降，使制成的粘膠的粘度得到適當(dāng)調(diào)整， 避 免因粘膠粘度過高而使工藝過程發(fā)生困難。 堿纖維素的老城程度，根據(jù)纖維品種 的特性而不同，有些品種沒有專門的老城過程。纖維素磺酸酯的制備堿纖維與二硫化碳作用，生成纖維素磺酸酯。其反應(yīng)如下：S/C6H9O4-Na+CS2C6H9O4-O-C-SNa各種粘膠纖維對纖維素磺酸酯的品質(zhì)要求是不同的。纖維素磺酸酯的溶解將纖維素磺酸酯均勻地溶于稀堿液中， 制成粘膠。這是一種桔黃色的粘性溶 液。2.4紡絲工序紡絲從粘膠變成具有一定品質(zhì)的再生纖維素絲條的過程，是在紡絲機上通過酸性 的凝固?。ㄋ嵩。┩瓿傻?，形成的纖維素絲條經(jīng)過牽

20、伸、切斷、精煉等工序得到 品質(zhì)符合要求的絲束，然后經(jīng)過烘干工序賦予其一定的回潮率使之手感穿著更舒 適，再經(jīng)過打包工序包裝成具有一定質(zhì)量的纖維包等待出廠。其反應(yīng)流程圖如下:2.4.1粘膠纖維的成形(紡絲)及其影響因素從粘膠變成具有一定品質(zhì)的再生纖維素絲條的過程，是在紡絲機上通過酸性 的凝固浴(酸浴)完成的。纖維成型過程發(fā)生了復(fù)雜的化學(xué)和物理化學(xué)變化。粘 膠的紡絲是指經(jīng)計量泵計量的粘膠通過噴絲頭擠出形成的細流進入酸浴后，被中和凝固成為絲條，纖維素磺酸酯被分解而在生成水和絲條的過程。根據(jù)凝固和分解再生發(fā)生的先后，可將紡絲分為單浴紡絲、二浴紡絲、及多浴紡絲。我公司采 用的的二浴紡絲法，即粘膠細流在一浴

21、中(酸浴中)凝固完成大部分再生，在二 浴內(nèi)塑化拉伸的同時，進行剩余再生。通常將第一浴稱為紡絲浴，第二浴稱為塑 化浴成型過程中的化學(xué)變化粘膠主要成分是纖維素磺酸酯，NaOH和水，以及少量的CS2及Na2CS3和 多硫化物等副產(chǎn)物。粘膠成形過程中主要反應(yīng)是磺酸酯的分解和酸堿中和。/O(C6H9O4)n(OH)n-1C=S+H2SO4 NaHSO4+CS2 T +(C6HioO5)nSNaNaHSO4 +NaOH Na2SO4 +H2ONaOH + H2SO4 NaSO3+2H2O 除以上主反應(yīng)外，形成過程還存在下列副反應(yīng)。NaCS3+ H2SO4 Na2SO4+CS2 T +H2STN*SX+H2

22、SO4 Na2SO4+H2ST + (X-1) Sj纖維素磺酸酯的分解過程是纖維素的再生過程， 纖維素磺酸酯的分解速度與 酸浴中氫離子濃度有關(guān)，氫離子濃度高，分解速度快，酸浴中硫酸鹽的存在降低 了硫酸的解離度，使纖維素再生速度下降，主副反應(yīng)都要消耗大量的硫酸生成芒 硝和水，且副反應(yīng)還有硫磺等雜質(zhì)生成，因而酸站需給酸浴補加硫酸，酸浴需經(jīng) 過濾，蒸發(fā)和結(jié)晶，以保持凝固浴的組成穩(wěn)定。成型過程中的物理化學(xué)變化隨著磺酸酯的分解，纖維素的極性羥基得以恢復(fù)，因而在纖維素大分子間產(chǎn) 生新的聯(lián)結(jié)點，它們在相互作用的引力范圍內(nèi)，牽制越來越多的締合體，通過凝 固的滲透和鹽析作用，促使纖維內(nèi)的水分釋放出來，而行成膠體

23、。凝固浴的組成及作用粘膠纖維凝固的組分主要有硫酸、硫酸鈉，此外為了某些工藝目的和提高纖 維的物理機械性能，常在凝固浴中加入少量的助劑。酸浴中各組分作用：硫酸能參與三個方面的所用。一是使纖維素磺酸酯分解而析出再生纖維素和 放出二硫化碳，二是中和粘膠中的堿，三是分解副反應(yīng)產(chǎn)物。硫酸鈉的主要作用是通過鹽析作用促使粘膠凝固和抑制硫酸離解度，使纖維素磺酸值分解速度放緩。硫酸鋅的主要作用是改進纖維成型效果，使纖維具有較高的韌性和較優(yōu)良的 耐勞性能。影響成型的因素粘膠的組成性質(zhì)、成形的速度、凝固浴組成及循環(huán)量、成型溫度、凝固浴浸長、噴絲孔形狀等都影響紡絲成型質(zhì)量。2.4.2絲條的拉伸拉伸常被稱為化學(xué)纖維成形

24、的第二階段或第二次成形，用拉伸的方法使物理 機械性能較差的初生纖維的纖維素大分子沿纖維軸取向，是制造優(yōu)質(zhì)纖維的重要 條件之一。粘膠纖維的拉伸一般由噴絲頭拉伸， 塑化拉伸及纖維的回縮三個階段 組成。噴絲頭拉伸噴絲頭拉伸是指導(dǎo)絲盤的線速度浴粘膠自噴絲孔噴出速度間的比率。塑化牽伸塑化牽伸是在二浴中進行的。剛離開凝固浴的絲條，雖已均勻凝固，但尚未 完本再生，在高溫的低酸熱水浴中絲條處于可塑狀態(tài)， 大分子鏈由較大的活動余 地，另以強烈的拉伸，就能使大分子和締合體沿拉伸軸向取向，在拉伸的同時， 纖維素基本再生，使拉伸的效果固定下來。同時合適的二浴溫度對成品質(zhì)量和二 硫化碳的回收都有有力的影響。纖維的回縮絲

25、束經(jīng)過強烈拉伸以后，纖維素大分子及其聚集體大多沿著拉伸方向取向， 大分子間的作用力很強，使纖維大分子幾乎處在僵直狀態(tài)。纖維的強度雖然較高， 但纖維的伸度較低，脆性較高實用性較差。為改善纖維的脆性，常在拉伸后給予 纖維適當(dāng)?shù)幕乜s，在不過多的損害纖維強度的情況下， 改善纖維的脆性，使纖維 的伸度有所提高。233纖維的后處理粘膠纖維紡絲成形以后還會含有較多的雜質(zhì)， 如硫酸、硫酸鹽、二硫化碳及 硫磺等，他們在纖維內(nèi)的存在，在烘干時對纖維起破壞作用或降低纖維的物理機 械性能和染色性能。某些雜物在成品纖維中的存在，會影響紡織加工的順利進行 和織物的外觀，降低織物的使用性能，后處理的目的就是除去或減少這些雜

26、質(zhì)， 提高纖維的使用性能。粘膠短纖維后處理有絲束狀后處理及短纖維后處理兩種方式。短纖維裝后處理為現(xiàn)在大多工廠采用的方式。絲條切斷后，纖維在長網(wǎng)式精煉機上以棉層狀在 長網(wǎng)的帶動下連續(xù)向前移動，在精煉機的各種洗淋槽內(nèi)淋出，精煉后的纖維經(jīng)風(fēng) 送后進入烘干機。烘干后纖維經(jīng)精開松進入打包機，打成成品。切斷切斷就是將絲束按一定規(guī)格切成一定長度的短纖維，棉型纖維的切斷長度為 33-38mm，般采用38mm長度，中長型為51-76mm,毛型為76-102mm。切斷機應(yīng)具備的條件：沒有殘切不斷的纖維；纖維切斷長度應(yīng)當(dāng)相同；切斷 刀不能很快的鈍化；切斷長度及切斷速度可以自由調(diào)整；應(yīng)與后處理能力相一致， 能夠達到連

27、續(xù)不斷的進行操作。精煉精煉的主要目的由水洗、脫硫、漂白、酸洗、上油等，其目的是除去或是減 少纖維中對成品質(zhì)量有影響的雜質(zhì)，通過上油柔化處理，改善纖維的紡織性能。 水洗第一水洗的目的是除去纖維從上一工序的可溶性硫酸鹽，以及附著在纖維表面的硫磺，其后各水洗的目的是除去前一工序處理生成的水溶性的雜質(zhì)及處理浴 液。精煉對水的要求很高，必須經(jīng)過除雜和除去可溶性金屬離子的軟水才能使 用，并且對水溫也有一定的要求，因此軟水的循環(huán)利用就顯得尤其重要。 脫硫纖維經(jīng)過一水洗后，含硫量已由纖維重量的 1-1.5%下降到了纖維重量的 0.75-0.40%，但對于民用紡織纖維還必須用脫硫劑進行更充分的脫硫，使纖維含 硫

28、量降到0.05-0.1%或更低。常用的脫硫劑有：氫氧化鈉、硫化鈉、亞硫酸鈉等。氫氧化鈉脫硫原理：6NaOH+4S 2Na?S+ NaSQ+5H2ONa2S+xS Na2SX+1氫氧化鈉堿性強，在說中溶解度高，使用濃度不宜過高，超過7g/l對纖維強 度、伸度有一定影響，此反應(yīng)要在 45度以下為逆向反應(yīng)，所以適當(dāng)提高溫度也 有利于脫硫。硫化鈉的脫硫原理主要是硫化鈉可以溶解硫，所以脫硫效果比氫氧化鈉好， 但硫化鈉往往含有硫化亞鐵在脫硫溶液中難以除去，腐蝕設(shè)備對人體健康也有一定影響。亞硫酸鈉脫硫效果作用最緩和，因為其堿性較弱，本身也是還原劑，對纖維 的機械損傷很少，對設(shè)備腐蝕也較弱。但原料消耗大，成本

29、高，一般浴氫氧化鈉 混用。 漂白經(jīng)過脫硫后的纖維，光澤雖已轉(zhuǎn)強，但對于用與織造色澤鮮艷的淺色織物的 纖維，其白度仍然不夠，因而必須對纖維進行漂白，漂白劑一般有次氯酸鈉，雙 氧水，亞氯酸鈉次氯酸鈉漂白可以在室溫下進行，漂液配制也比較簡單，但用次氯酸鈉漂白 要嚴格控制PH值，漂白浴PH值一般控制在8-10之間，當(dāng)PH值6-8時對纖維 破壞最為嚴重，當(dāng)PH值10纖維損傷較小，但有色物質(zhì)也不被氧化，且會腐 蝕機械零件，白度不高，達不到漂白要求，一般用次氯酸鈉漂白，有效氯濃度為 0.5-1.0g/l,溫度一般控制 25-30C。雙氧水漂白只有在弱堿性環(huán)境下進行， 并提高漂白溫度，這樣可以保證了漂 白效果

30、還避免損傷纖維素大分子，漂白過程還不會釋放有毒有害物質(zhì)，但價格高 和儲存條件高也使雙氧水的漂白的一個不足。亞氯酸鈉漂白在酸性條件下進行漂白， 對纖維素損傷較小，而且白度可高達80-90%，且能除去金屬氧化物，漂白后不要酸洗，但生產(chǎn)比較困難，容易發(fā)生爆炸，使用時需要加溫，能耗高，對設(shè)備的防腐要求高。 酸洗纖維經(jīng)脫硫漂白以后，在經(jīng)過水洗，纖維上殘留的一些可溶性雜質(zhì)已基本除去，但還有部分不溶性雜質(zhì)和金屬鹽類，以及脫硫漂白的殘液，酸洗的目的就是除去這些殘存物質(zhì)，提高纖維的外觀質(zhì)量。酸洗一般鹽酸或硫酸，鹽酸一般比硫酸效果要好一些，首先鹽酸中的活性氯 有一定的漂白作用，且溶解鈣鹽和金屬氧化物的能力比硫酸強

31、， 但腐蝕性比硫酸 大。粘膠短纖維生產(chǎn)中酸洗鹽酸濃度為 1-2g/m3，浴溫為25-30C,酸洗濃度不宜 過高。 上油棉花及羊毛表層都有100卩m的酯類，因此具有良好的紡織性能，而經(jīng)過上 述工序的粘膠短纖維要進行上油柔化處理。上油是調(diào)節(jié)纖維表面的摩擦力，使纖 維具有平滑的手感，又有適當(dāng)?shù)谋Ш狭?，從而改善纖維的紡織性能。烘干粘膠纖維經(jīng)過精煉處理以后帶有大量的水分，為了達到成品規(guī)格要求，使其 含水率降至公定的標準，必須經(jīng)型干燥，烘干過程是一個松弛定型的過程。 濕態(tài) 粘膠短纖維的烘干過程，不是水分蒸發(fā)的簡單過程，而是伴隨著纖維結(jié)構(gòu)變化的 過程，纖維的膨潤度，斷裂強度，伸度，染色性及尺寸穩(wěn)定性都發(fā)生了

32、不可逆轉(zhuǎn) 的變化。影響干燥的因素有：進料的含水量；毛層厚度，停留時間；開松效果；鋪毛 均勻程度；熱風(fēng)溫度，排風(fēng)機功率等。烘干溫度一般為110-120C，烘干后的回潮為8-11%為宜。通過以上包括紡絲、牽伸、切斷、精煉、烘干等工序制得強力、拉伸率、白 度、上油率以及回潮率合格的成品絲。這幾道工序和為精煉提供合格浴液的浴站 還有打包在本廠統(tǒng)稱紡絲，在紡絲（紡練）車間進行。3粘膠纖維生產(chǎn)中的廢氣凈化3.1CS2氣體的凈化概述sa是粘膠纖維生產(chǎn)過程中的重要原料，因此可采用物理吸收法將粘膠纖維 生產(chǎn)廢氣中的CS2濃縮回收后加以利用。這樣，不僅可大大簡化廢氣處理流程， 省去副產(chǎn)品的后續(xù)加工處理過程，而且避

33、免使用復(fù)雜吸收劑又可降低處理費用， 同時CS2濃縮回收后回用于生產(chǎn)可大大降低生產(chǎn)成本。CS2是一種非極性有機物，幾乎不溶于水，但與多種有機溶劑互溶。因此可 在常溫或低溫條件下吸收，在較高溫度下用水蒸氣或N2解吸，然后將回收濃縮的CS2回用于生產(chǎn)，從而提高CS2的利用率，降低生產(chǎn)成本。本旨在選擇高效的 CS2吸收劑，要求無毒無害、不易揮發(fā)、粘度小、價廉易得、且易于再生。 TCZ吸收劑的脫硫機理TCZ吸收劑是一種較常見的有機試劑，與 CS2互溶，且具有沸程高、粘度 小、密度適中、無毒無害、不揮發(fā)、價格低廉等優(yōu)點，因此可將其作為治理含 CS2廢氣的一種物理吸收劑。經(jīng)證明，TCZ吸收劑對CS2的吸收性

34、能良好，常溫 下的吸收效率可達95%，適當(dāng)降低吸收溫度后可將效率提高至 98%以上。3.2篩板塔流程吸收3.2.1吸收流程及方法如圖3-1所示，來自發(fā)生裝置的CS2與來自葉氏風(fēng)機的空氣分別進入混合瓶， 混合均勻后的模擬CS2廢氣自下而上進入篩板吸收塔，與自上而下流動的TCZ吸收劑逆流接觸，脫除CS2后再經(jīng)頂部的旋流板除霧由塔頂排空。進行單因素時, 吸收劑不循環(huán)使用；進行在綜合條件和連續(xù)吸收時，吸收CS2后的TCZ吸收劑經(jīng)再生后或直接由循環(huán)泵打入塔內(nèi)連續(xù)吸收。篩板吸收塔由直徑為70*5mrn的有機玻璃管制成，上下共裝有三層塔板， 每塊塔板上均勻分布有90個直徑為2.5rnrn的篩孔，開孔率為15

35、.6%。模擬廢氣中的CS2濃度用乙二胺比色法分析測定。?1i361 2 41風(fēng)機 2 緩沖瓶或混合瓶 3 發(fā)生裝置 4 儲槽 5 進料泵 6液體流量計7篩板吸收塔8 氣體流量計9 調(diào)節(jié)閥A B分析采樣點圖3-1篩板塔吸收CS2流程322影響廢氣吸收的因素CS2初始濃度的影響在空塔氣速v=l.6m/s、液氣比L/G=3.5L/m3耐的條件下，不同CS2初始濃 度下的結(jié)果如圖所示。由圖中可以看出，在一定范圍內(nèi)隨著CS2初始濃度的增大， 吸收效率也相應(yīng)略有升高。這說明CS2初始濃度較低(1000mg/ms)時，增大氣相 CS2濃度可加大傳質(zhì)推動力從而促進吸收，提高吸收效率。但當(dāng)濃度繼續(xù)升高時， 吸收

36、效率則受氣流停留時間及單位體積吸收劑吸收容量的限制不再升高，甚至當(dāng)濃度過高時還會使吸收效率降低。0 LE001C1001E0020002500閒2唄收濃度(ne/ni3)3-2 CS2初始濃度一吸收效率液氣比的影響在空塔氣速v=l.6m/s、CS2初始濃度600mg/m3左右的條件下，不同液氣比條 件下的結(jié)果如圖3-3所示。可見，增大液氣比，可顯著地提高體系的吸收效率。 對于兩者互溶的物理吸收體系而言，增加吸收劑體積無疑可大大增大吸收容量， 并延長氣液接觸時間，從而提高吸收效率。圖3-3空塔氣速一吸收效率空塔氣速的影響在L/G=3.5L/m3、CS2初始濃度600mg/ms左右的條件下，不同空

37、塔氣速下的結(jié)果如圖3-3所示。增大空塔氣速雖能改善氣液傳質(zhì)狀況，促進吸收，但同時 大大減少了氣液接觸時間，增大了 CS2解吸量，結(jié)果使得吸收效率降低。單因素表明，液氣比、空塔氣速對 CS2的吸收效率影響較大，而CS2初始濃度的影響較小。323綜合條件表3-1綜合條件結(jié)果入口 CS2濃度(mg/m3)614.1607.4597.5出口 CS2濃度(mg/m3)230.9232.0249.1吸收效率（%）62.461.858.3由上表3-1述單因素確定該流程的最佳條件為：CS2初始濃度約600mg/m3、 空塔氣速v=1.6m/s、L/G=3.5L/m3。篩板吸收塔在該條件下，溫度18C時的綜合

38、結(jié)果如表所示。平均吸收效率為 60.8%。3.2.4篩板塔流程吸收上述表明，用篩板塔流程在確定的操作條件下處理 CS2廢氣的效率并不十分 理想。但是，認為:1）CS2沸點低，在常溫下即有冷凝的傾向，而且TCZ吸收劑與CS2互溶，從理論上分析，用 TCZ吸收劑吸收CS2的效率應(yīng)該不低；2）在前 期的探索性階段，發(fā)現(xiàn)當(dāng)吸收裝置中安裝有小孔分布板時可以達到較高的吸收效 率。綜合分析后得出:TCZ吸收劑物理吸收CS2的是可行的，吸收效率是可以提 高的。而上述中篩板塔流程吸收效果不理想的原因在于吸收設(shè)備的操作條件受到 限制:中，空塔氣速v=l.6m/s時，篩板上的穿孔氣速達到10.1m/s，此時，氣液兩

39、 相在塔板上形成噴射狀態(tài)，為傳質(zhì)提供了良好的流體力學(xué)條件。 但是，對于物理 吸收極易揮發(fā)的CS2而言，在促進吸收的同時也增大了解吸量，從而使得吸收效率難以提高。另外，由于用篩板塔操作條件的限制，吸收系統(tǒng)穩(wěn)定運行時液氣比 最大只能為3.5L/m3，否則容易發(fā)生液泛。理論分析和單因素試驗也表明液氣比 難以提高也是限制篩板塔脫除效率進一步提高的重要原因。4粘膠纖維產(chǎn)生廢氣的凈化方法4.1CS2氣體的凈化方法4.1.1冷凝法CS2的沸點為463C，液化溫度低，所以采用冷凝法回收 CS2是一種既經(jīng)濟 又方便的方法。廢氣中CS2含量越高，冷卻溫度越低，則回收效果越好。目前有 些廠家采用常溫水（自來水）冷卻

40、回收CS2，然后將廢氣直接從排毒塔排出，這方 法的回收率較低。比較合理的方法是采用多級列管加填料（例如瓷環(huán)）冷卻回收CS2。此方法冷卻面積大，冷卻效率高，費用較低。其基本流程是：先將CS2廢氣經(jīng)常溫水（自來水）冷卻（一級），再經(jīng)冷凍水冷卻 （二、三級），CS2及水蒸氣等可凝性氣體被冷凝下來，再進行提純回收，經(jīng)這種 方法處理后CS2的回收率大約能提高20%左右。4.1.2吸附法采用吸附法處理CS2廢氣需要吸附性能良好且成本低廉的吸附劑， 最常用的 吸附劑是活性炭?；钚蕴课紺S2屬于以物理吸附為主的放熱吸附，低溫有利于 吸附，溫度對活性炭的平衡吸附量有負效應(yīng)，而且影響相當(dāng)嚴重?；钚蕴课紺S2主

41、要在微孔中進行，吸附量與吸附劑比表面積和微孔體積有關(guān)。水分對活性 炭吸附CS2的能力有影響，因為活性炭對CS2與水蒸氣的吸附具有明顯的選擇性， 當(dāng)水分超過6%8%（w）時，CS2的吸附量急劇下降?；钚蕴课紺S2的一般流程為：廢氣一混合桷一防爆水箱一道吸附器一二道吸附器一尾氣排空CS2廢氣通過活性炭床層時CS2被吸附，當(dāng)活性炭吸附達到飽和時，利用CS2沸點低（46.3e）的特性，加熱使其解析出來，再冷凝回收。也可用蒸汽直接解 析，解析后的活性炭經(jīng)干燥、冷卻后可重新使用。截止到目前，對活性炭吸附CS2的研究較多而對活性炭纖維（ACF）吸附CS2的報道較少。ACF具有比表面積 大、微孔數(shù)量多、孔徑

42、分布窄、吸附速度快、再生能力強等特點在最近倍受關(guān)注。 例如，Yang等系統(tǒng)的研究了 ACF吸附液相中CS2的行為，考察了流量、濃度、 PH值對吸附穿透曲線的影響。黃迅等研究了 CS2蒸氣在ACF上的靜態(tài)和動態(tài)吸附行為，指出CS2在ACF上的靜態(tài)吸附曲線是I型，符合微孔填充機理。同時 考察了溫度、濃度和載氣流速以及床層高度對吸附的影響。ACF對CS2的吸附性能比活性炭優(yōu)越，且使用方便，吸附量大。另外，王亞寧等采用樹脂作為吸 附劑研究了其對CS2廢氣的處理；陳益林、吳文艷等采用動態(tài)吸附法研究了CS2在硅膠上的吸附性能。4.1.3完全氧化法完全氧化法包括催化氧化法和熱力燃燒法，后者需用大量外加燃料燃

43、燒來供 熱，使廢氣溫度提高到CS2的完全氧化溫度。催化氧化法與熱力燃燒法的比較。 顯然，催化氧化法在一定條件下要優(yōu)于熱力燃燒法。熱力燃燒法是CS2廢氣在熱交換器中預(yù)熱后，進入熱力燃燒室進行燃燒的方法。該方法的主要原理是使廢 氣中的CS2和O2反應(yīng)生成SO2進而轉(zhuǎn)化成SO3，經(jīng)吸附或冷凝成為H2SO4。催化氧化法是將CS2廢氣加熱后，在催化劑床層作用下，CS2在較低溫度和 較短時間內(nèi)被氧化為SO2，再冷凝為濃硫酸的方法。常用的催化劑有Al-Mn、Pt、 Ti等。該方法既能便于硫的除去和回收， 又不會產(chǎn)生二次污染。目前世界上較代 表性的是丹麥托普索（Topsoe公司的WSA法和瑞士毛雷爾公司的 K

44、VT-SUIFOX 法。4.1.4光分解法光分解CS2有兩種形式：一種是用特定波長的光直接照射使 CS2分解；另一 種是在催化劑存在下，光照使 CS2分解。直接光降解法中CS2可直接吸收特定 波長的光輻射而被分解，同時廢氣中的氧氣和水蒸汽也能吸收輻射產(chǎn)生具有較強 氧化能力的羥基和高能氧原子，這些自由基可以引起CS2的氧化反應(yīng)。光催化降 解CS2的基本原理是在一定波長的光照射下，光催化劑 （如常用的TiO2）被激活， 使H2O生成羥基自由基，然后羥基自由基將 CS2氧化降解。4.2全吸收法工藝流程設(shè)計全吸收法工藝流程如圖4-1所示，含有CS2的粘膠纖維生產(chǎn)廢氣從主吸收塔 底部進入，先經(jīng)過（I）噴淋段，用TCZ試劑物理吸收CS2；然后經(jīng)過（II）篩板段， 用改良鰲合鐵吸收劑化學(xué)氧化 H2S,最后經(jīng)除霧后排空。吸收了 CS2的TCZ富液被引入再生塔，解吸再生后重回噴淋段吸收 CS2 ；從塔中部導(dǎo)出的懸浮有硫顆 粒的鰲合鐵吸收劑經(jīng)過濾除去元素硫后，泵回篩板段循環(huán)吸收。此流程特點在于 只須一個設(shè)備（主吸收塔）即可完成粘膠纖維生產(chǎn)廢氣中兩種氣體成分的吸收過 程，且兩段操作互不影響。因此可望成為一套經(jīng)濟、高效、穩(wěn)定的處理流程，實現(xiàn)環(huán)境、經(jīng)濟、社會效益的統(tǒng)一。過濾池41 CS2再生塔 2 ，5泵 3主吸收塔圖4-1工藝流程簡圖5結(jié)