專利名稱：含高濃度低級芳香烴廢氣的低溫凝結(jié)-吸附回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種揮發(fā)性有機(jī)物蒸汽的低溫凝結(jié)回收設(shè)備，尤其涉及空氣中含 有高濃度低級芳香烴氣體的低溫凝結(jié)-吸附富集回收設(shè)備。
背景技術(shù)：
在不進(jìn)行密閉裝車和高效回收處理的情況下，苯、甲苯、二甲苯的裝車過程，將排 放毒性極強(qiáng)的高濃度苯、甲苯、二甲苯蒸汽，造成作業(yè)現(xiàn)場和環(huán)境大氣的重度污染。GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，苯的排放限值為12mg/m3、甲苯的 排放限值為40mg/m3、二甲苯的排放限值為70mg/m3。以苯為例，裝車過程排放的氣體中，苯 的濃度可達(dá)100g/m3以上，若對氣體中濃度為100g/m3的苯蒸汽進(jìn)行回收處理，尾氣排放濃 度達(dá)到12mg/m3標(biāo)準(zhǔn)限值要求，回收率應(yīng)在99. 99%以上。CN99113874. 0 “一種含苯廢氣焚燒凈化方法”公開了一種含苯廢氣焚燒凈化方法。 將含苯廢氣通過加熱爐加熱到300°C _40(TC，再將加熱后的含苯廢氣通入焚燒爐，與燃?xì)?混合后在焚燒爐內(nèi)以750°C -850°C燃燒點燃燒后排放。苯是易燃易爆的化工產(chǎn)品，石化行 業(yè)產(chǎn)品庫區(qū)禁忌使用高溫?zé)嵩?，焚燒法處理苯蒸汽，是資源的一種浪費。CN86106882 “凈化含苯類廢氣的液一氣吸收法”公開了一種含苯類廢氣的凈化方 法，在普通填料塔中采用環(huán)丁砜，N-甲基吡咯烷酮，二甲亞砜，碳酸丙烯酯溶液或其混合物 作為苯類有毒氣體的吸收劑，在旋膜塔中負(fù)壓條件下加熱解吸，使吸收劑再生構(gòu)成閉路循 環(huán)的液一氣吸收法。吸收法的回收率低于99%，該法凈化后尾氣苯濃度，無法達(dá)到12mg/m3 標(biāo)準(zhǔn)限值要求。CN200610020410. 8 “一種苯類貯槽尾氣處理方法”公開了一種苯類貯槽尾氣處理 方法，主要包括向貯槽內(nèi)充入氮氣作覆蓋介質(zhì)，用水封裝置使貯槽保持密封，貯槽內(nèi)保持 一定壓力，貯槽內(nèi)尾氣與氮氣形成的混合氣由槽頂尾氣管道排出，并經(jīng)過防回火裝置后與 煤氣混合送入火炬中燃燒排放。該方法不適于裝車時的苯蒸汽的處理。CN200720108765. 2 “三苯廢氣微分吸收凈化裝置”公開了一種三苯廢氣微分吸收 凈化裝置，主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的液體吸收法中吸收液、吸收設(shè)備結(jié)構(gòu)和霧沫控制 等的技術(shù)問題。吸收法的回收率吸收法的回收率低于99%，該法凈化后尾氣苯濃度，無法達(dá) 到12mg/m3標(biāo)準(zhǔn)限值要求。CN200610051688. 1 “一種回收甲苯的方法”公開了一種回收甲苯的方法，所采取的 主要技術(shù)措施具體包括下列步驟(1)除塵；(2)冷卻；(3)活性炭吸附(4)蒸汽脫附；(5) 解脫出來的高濃度的甲苯氣體隨著水蒸汽進(jìn)入冷凝器，經(jīng)冷卻水降溫，混合氣體成為甲苯 和水的混合液；(6)混合液中甲苯的分離；(7)甲苯回用。該方法用蒸汽脫附活性炭上吸附 的甲苯，產(chǎn)生大量的含甲苯廢水，有二次污染產(chǎn)生。CN200620127053. 0 “甲苯吸附回收裝置”公開了一種甲苯吸附回收裝置，兩級吸 附，吸附效率達(dá)到99%以上，甲苯的排放量符合國家關(guān)于甲苯排放的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。該方法僅適 用于含甲苯廢氣的處理，未涉及苯及二甲苯廢氣的去除。[0010]CN87100454 “一種回收廢氣中二甲苯的方法”公開了一種回收廢氣中二甲苯的方 法，先用吸收劑吸收廢氣中二甲苯，然后進(jìn)行常壓蒸餾回收二甲苯。吸收法的回收率低于 99%,該法凈化后尾氣苯濃度，無法達(dá)到12mg/m3標(biāo)準(zhǔn)限值要求。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種空氣中含有高濃度低級芳香烴氣體的 低溫凝結(jié)_吸附富集回收設(shè)備，采用普冷技術(shù)和硅膠吸附劑吸附及適宜的再生技術(shù)，控制 尾氣達(dá)標(biāo)排放，實現(xiàn)芳香烴的有效回收，處理成本低廉。本實用新型含低級芳香烴廢氣的低溫凝結(jié)_吸附回收裝置依次包括一級冷凝區(qū)、 二級冷凝區(qū)、吸附區(qū)，吸附區(qū)至少包括兩個吸附器進(jìn)行吸附-再生切換操作，吸附區(qū)內(nèi)設(shè)置 加熱裝置，再生操作采用真空再生，真空再生的排放氣循環(huán)回一級冷凝區(qū)入口，再生時控制 加熱裝置使吸附區(qū)的溫度達(dá)到60°C 90°C。本實用新型裝置中，一級冷凝區(qū)控制氣體溫度降至7°C 5°C，二級冷凝區(qū)控制氣 體溫度降至-30°C -40°C，吸附區(qū)再生時控制吸附區(qū)的溫度為70°C 80°C。本實用新型裝置中，二級冷凝區(qū)設(shè)置為并列的相同兩個二級冷凝區(qū)，二級冷凝區(qū) 設(shè)置水蒸汽加熱除霜管道，當(dāng)一個二級冷凝區(qū)進(jìn)行冷凝工作時，另一個二級冷凝區(qū)進(jìn)行加 熱除霜操作，加熱除霜的操作溫度為控制二級冷凝區(qū)的溫度8 50°C，優(yōu)選為10 20°C。本實用新型裝置中，設(shè)置集液箱與一級冷凝區(qū)、二級冷凝區(qū)相通。本實用新型裝置中，脫附泵采用干式真空泵，抽真空后的絕對壓力彡50Pa即可。本實用新型裝置中，吸附區(qū)可以使用常規(guī)的吸附劑，如耐水硅膠等，吸附劑的用量 根據(jù)廢氣中低級芳香烴的含量以及設(shè)計的再生周期確定。設(shè)計的再生周期較短，即再生較 頻繁時，吸附劑用量較少，設(shè)計的再生周期較長，即再生頻率較低時，吸附劑用量較多，一般 可以按每24小時再生一次或48小時再生一次進(jìn)行設(shè)計。本實用新型裝置中，吸附區(qū)內(nèi)的加熱裝置可以是蒸汽加熱器、電加熱器等。采用直接冷凝法回收廢氣中低級芳香烴的技術(shù)，由于苯在_37°C以上的一段溫度 區(qū)間，存在著升華現(xiàn)象，在該溫度區(qū)間的氣體苯，直接冷凝變?yōu)楣腆w苯，極細(xì)小的苯固體顆 粒易被氣體挾帶出冷凝區(qū)，排放的尾氣中苯的濃度無法達(dá)到12mg/m3排放限值要求。而對 于常規(guī)的吸附工藝，由于廢氣中低級芳香烴的濃度高，為達(dá)到12mg/m3排放限值要求，吸附 罐體積很大，吸附過程和再生過程需要頻繁切換，再生操作的費用較高。為滿足排放尾氣中 低級芳香烴達(dá)到排放限值要求，同時也降低投資費用和操作費用，本實用新型裝置將冷凝 法與吸附法有機(jī)結(jié)合起來，采用低溫凝結(jié)技術(shù)，回收氣體中高濃度低級芳香烴氣體，采用改 性硅膠吸附劑吸附技術(shù)，控制尾氣達(dá)標(biāo)排放。實驗研究結(jié)果表明，在適宜的溫度下，采用抽 真空的方法，低級芳香烴容易從硅膠吸附劑上脫附，短時間內(nèi)可獲得極高脫附率。由于經(jīng)過 冷凝區(qū)處理后的氣體中，低級芳香烴濃度很低，因此，吸附器承擔(dān)的吸附量很小，吸附劑使 用量也少，吸附器相應(yīng)設(shè)置很小，投資和操作費用均低。裝置的總體造價低廉。本實用新型裝置可有效回收氣體中含有的高濃度低級芳香 烴氣體，苯的回收率在99. 99%以上，處理后尾氣排放濃度達(dá)到苯的排放限值為12mg/m3、甲 苯的排放限值為40mg/m3、二甲苯的排放限值為70mg/m3要求。
圖1為本實用新型揮發(fā)性有機(jī)物蒸汽的低溫凝結(jié)-過濾捕集回收設(shè)備結(jié)構(gòu)關(guān)系示 意圖。
具體實施方式
本實用新型使用過程如下來自密閉收集管道的含有低級芳香烴氣體首先進(jìn)入一 級冷凝器，在一級冷凝器內(nèi)，氣體降溫至7°C 5°C左右，氣體中水蒸汽和低級芳香烴大部 分被去除，凝結(jié)液排至積液箱。離開一級冷凝器的未凝結(jié)氣體，進(jìn)入并列兩個二級冷凝器中的一個，在該二級冷 凝器內(nèi)被降溫至-30°C -40°C，經(jīng)過一定時間后，改變連通的閥門開閉狀態(tài)，改變氣體流 向，離開一級冷凝器的未凝結(jié)氣體進(jìn)入并列兩個二級冷凝器中的另一個，在該二級冷凝器 內(nèi)被降溫至_30°C -40°C。替換下來的二級冷凝器進(jìn)入化霜階段，其對應(yīng)的二級制冷機(jī)組 斷電停機(jī)，水蒸汽通過管道間接加熱該二級冷凝器，當(dāng)該二級冷凝器內(nèi)溫度> 10°C時，停止 水蒸汽加熱，完成化霜過程，液體排入積液箱7，并啟動對應(yīng)的二級制冷機(jī)組，對該二級冷凝 器進(jìn)行制冷降溫，溫度降至-30°C -40°C。經(jīng)過一定時間后，改變連通的閥門開閉狀態(tài)，改 變氣體流向，離開一級冷凝器的未凝結(jié)氣體進(jìn)入已化霜并重新制冷的二級冷凝器，在該二 級冷凝器內(nèi)被降溫至_30°C _40°C。而替換下來的另一個二級冷凝器進(jìn)入化霜階段，其對 應(yīng)的二級制冷機(jī)組斷電停機(jī)，水蒸汽通過管道間接加熱該二級冷凝器，當(dāng)該二級冷凝器內(nèi) 溫度> 10°C時，停止水蒸汽加熱，完成化霜過程，液體排入積液箱7，并啟動對應(yīng)的二級制 冷機(jī)組，對該二級冷凝器進(jìn)行制冷降溫，溫度降至-30°C -40°C。上述的制冷過程和化霜 過程，并聯(lián)的兩個二級冷凝器是交替進(jìn)行的。當(dāng)來自密閉收集管道的含有低級芳香烴氣體進(jìn)入一級冷凝器時，啟動吸附泵。二 級冷凝器出口氣體通過吸附泵進(jìn)入并列兩個吸附器中的一個，氣體中含有的低級芳香烴氣 體被吸附劑吸附，凈化氣達(dá)標(biāo)排放。當(dāng)吸附器吸附處理一定體積氣體后，改變連通閥門開閉 狀態(tài)，改變氣體流向，二級冷凝器出口氣體通過吸附泵進(jìn)入并列兩個吸附器中的另一個，氣 體中含有的低級芳香烴氣體被吸附劑吸附，凈化氣達(dá)標(biāo)排放。完成了一次吸附并被替換下 來的吸附器，進(jìn)入脫附再生狀態(tài)，首先水蒸汽通過盤管間接加熱吸附器的吸附劑床層，吸附 劑床層溫度達(dá)到70V 80°C，通過脫附泵，抽真空脫附吸附劑上吸附的低級芳香烴，被脫 附下來的低級芳香烴富氣，送入一級冷凝器進(jìn)口進(jìn)行回收處理，脫附泵運行期間，控制吸附 劑床層溫度< 90°C。經(jīng)過一定時間后，停止水蒸汽加熱，停止脫附泵運行，完成該吸附器的 一次脫附再生過程，并待機(jī)。當(dāng)另一吸附器吸附處理一定體積氣體后，改變連通的閥門開 閉狀態(tài)，改變氣體流向，二級冷凝器出口氣體通過吸附泵進(jìn)入已脫附再生好了的吸附器，氣 體中含有的低級芳香烴氣體被吸附劑吸附，凈化氣達(dá)標(biāo)排放。完成了一次吸附并被替換下 來的另一吸附器，進(jìn)入脫附再生狀態(tài)，首先水蒸汽通過盤管間接加熱吸附器的吸附劑床層， 當(dāng)吸附劑床層溫度達(dá)到70°C 80°C時，啟動脫附泵，抽真空脫附吸附劑上吸附的低級芳香 烴，被脫附下來的低級芳香烴富氣，送入一級冷凝器進(jìn)口進(jìn)行回收處理，脫附泵運行期間， 控制吸附劑床層溫度< 90°C。經(jīng)過一定時間后，停止水蒸汽加熱，停止脫附泵運行，完成該 吸附器的一次脫附再生過程，并待機(jī)。吸附過程和脫附及待機(jī)過程，并聯(lián)的兩個吸附器是交 替進(jìn)行的。[0025]下面以回收苯裝車過程產(chǎn)生的含苯廢氣具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。參見圖1，先接通一級制冷機(jī)組2的電源，二級制冷機(jī)組A4的電源，二級制冷機(jī)組 B6的電源，按設(shè)定的溫度對各冷凝器進(jìn)行制冷降溫，以保持一級冷凝器1的溫度7V 5V， 和二級冷凝器A3、二級冷凝器B5的溫度-30°C -40°C，冷凝器可以選擇本領(lǐng)域常規(guī)的設(shè)備。當(dāng)苯裝車過程，產(chǎn)生的含苯廢氣通過密閉氣體管道17進(jìn)入一級冷凝器1，啟動吸 附泵8，含苯廢氣在一級冷凝器1內(nèi)被降溫至7°C 5°C，凝結(jié)液從一級冷凝器1底部的管道 排至集液箱7。離開一級冷凝器1的未凝結(jié)氣體，進(jìn)入二級冷凝器A3，在二級冷凝器A3內(nèi)被降 溫至-30°C -40°C，經(jīng)過一定時間后，改變二級冷凝區(qū)連通的閥門開閉狀態(tài)，改變氣體 流向，離開一級冷凝器1的未凝結(jié)氣體進(jìn)入二級冷凝器B5，在二級冷凝器B5內(nèi)被降溫 至-30°C -40°C。二級冷凝器A3進(jìn)入化霜階段，二級制冷機(jī)組A4斷電停機(jī)，水蒸汽12通 過管道間接加熱二級冷凝器A3，當(dāng)二級冷凝器A3內(nèi)溫度> 10°C時，停止水蒸汽12加熱，完 成化霜過程，液體排入積液箱7，并啟動二級制冷機(jī)組A4，對二級冷凝器A3進(jìn)行制冷降溫， 二級冷凝器A3的溫度降至-30°C -40°C。經(jīng)過一定時間后，改變二級冷凝區(qū)連通的閥門 開閉狀態(tài)，改變氣體流向，離開一級冷凝器1的未凝結(jié)氣體進(jìn)入二級冷凝器A3，在二級冷凝 器A3內(nèi)被降溫至-30°C -40°C。二級冷凝器B5進(jìn)入化霜階段，二級制冷機(jī)組B6斷電停 機(jī)，水蒸汽13通過管道間接加熱二級冷凝器B5，當(dāng)二級冷凝器B5內(nèi)溫度> 10°C時，停止水 蒸汽13加熱，完成化霜過程，液體排入積液箱7，并啟動二級制冷機(jī)組B6，對二級冷凝器B5 進(jìn)行制冷降溫，二級冷凝器B5的溫度降至-30°C -40°C。上述的制冷過程和化霜過程，二 級冷凝器A3和二級冷凝器B5，交替進(jìn)行。二級冷凝器A3或二級冷凝器B5的出口氣體，通過吸附泵8進(jìn)入吸附器A9，氣體 中含有的低級芳香烴被吸附劑吸附，尾氣達(dá)標(biāo)排放。當(dāng)吸附器A9吸附處理一定體積氣體 后，改變吸附區(qū)連通的閥門開閉狀態(tài)，改變氣體流向，二級冷凝器A3或二級冷凝器B5的出 口氣體通過吸附泵8進(jìn)入吸附器B10，氣體中含有的低級芳香烴被吸附劑吸附，凈化氣達(dá)標(biāo) 排放。吸附器A9進(jìn)入脫附再生狀態(tài)，首先水蒸汽14通過盤管間接加熱吸附器A9的吸附 劑床層，當(dāng)吸附劑床層溫度達(dá)到70°C 80°C，啟動脫附泵11，抽真空脫附吸附劑上吸附的 低級芳香烴，被脫附下來的低級芳香烴富氣，送入一級冷凝器1進(jìn)口進(jìn)行回收處理，脫附泵 11運行期間，控制吸附器A9的吸附劑床層溫度< 80°C。脫附泵運行一定時間后，停止水蒸 汽14的加熱，停止脫附泵11運行，完成吸附器A9的一次脫附再生過程，并待機(jī)。當(dāng)吸附器 B10吸附處理一定體積氣體后，改變吸附區(qū)連通的閥門開閉狀態(tài)，改變氣體流向，二級冷凝 器A3或二級冷凝器B5的出口氣體通過吸附泵8進(jìn)入吸附器A9，氣體中含有的低級芳香烴 被吸附劑吸附，凈化氣達(dá)標(biāo)排放。吸附器B10進(jìn)入脫附再生狀態(tài)，首先水蒸汽15通過盤管 間接加熱吸附器B10的吸附劑床層，當(dāng)吸附劑床層溫度達(dá)到70°C 80°C時，啟動脫附泵11， 抽真空脫附吸附劑上吸附的低級芳香烴，被脫附下來的低級芳香烴富氣，送入一級冷凝器1 進(jìn)口進(jìn)行回收處理，脫附泵11運行期間，控制吸附器B10吸附劑床層溫度彡80°C。經(jīng)過一 定時間后，停止水蒸汽15加熱，停止吸附泵11運行，完成吸附器B10的一次脫附再生過程， 并待機(jī)。吸附過程和脫附再生及待機(jī)過程，并聯(lián)的兩個吸附器是交替進(jìn)行的。
權(quán)利要求一種含低級芳香烴廢氣的低溫凝結(jié)-吸附回收裝置，其特征在于該裝置依次包括一級冷凝區(qū)、二級冷凝區(qū)、吸附區(qū)，吸附區(qū)至少包括兩個吸附器進(jìn)行吸附-再生切換操作，吸附區(qū)內(nèi)設(shè)置加熱裝置，再生操作采用抽真空再生，真空再生的排放氣循環(huán)回一級冷凝區(qū)入口。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于再生時控制加熱裝置使吸附區(qū)的溫度達(dá) 到 60°C 90°C。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于一級冷凝區(qū)控制氣體溫度降至rc 5°C，二級冷凝區(qū)控制氣體溫度降至-30°C -40°C，吸附區(qū)再生時控制吸附區(qū)的溫度為 70°C 80°C。
4.按照權(quán)利要求1或3所述的裝置，其特征在于二級冷凝區(qū)設(shè)置為并列的相同兩個 二級冷凝區(qū)，二級冷凝區(qū)設(shè)置水蒸汽加熱除霜管道，當(dāng)一個二級冷凝區(qū)進(jìn)行冷凝工作時，另 一個二級冷凝區(qū)進(jìn)行加熱除霜操作。
5.按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于加熱除霜的操作溫度為控制二級冷凝區(qū) 的溫度10 50°C。
6.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于設(shè)置集液箱與一級冷凝區(qū)、二級冷凝區(qū)相iM o
7.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于脫附泵采用干式真空泵。
8.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于吸附區(qū)可以耐水硅膠。
9.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于吸附區(qū)內(nèi)的加熱裝置是蒸汽加熱器或電 加熱器。
10.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于加熱除霜的操作溫度為控制二級冷凝區(qū) 的溫度為10 20°C。
專利摘要本實用新型涉及一種含低級芳香烴廢氣的低溫凝結(jié)-吸附回收裝置，其特征在于該裝置依次包括一級冷凝區(qū)、二級冷凝區(qū)、吸附區(qū)，吸附區(qū)至少包括兩個吸附器進(jìn)行吸附-再生切換操作，吸附區(qū)內(nèi)設(shè)置加熱裝置，再生操作采用真空再生，真空再生的排放氣循環(huán)回一級冷凝區(qū)入口。本實用新型采用低溫凝結(jié)技術(shù)回收氣體中高濃度低級芳香烴氣體，和采用硅膠吸附劑吸附技術(shù)，吸附處理并富集低溫氣體中的低級芳香烴并回收，控制尾氣達(dá)標(biāo)排放，同時降低了設(shè)備投資和操作費用。
文檔編號B01D53/04GK201578875SQ20092024754
公開日2010年9月15日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者侯學(xué)杰, 孫永琳 申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院