本發(fā)明涉及一種蒸汽吹掃尾氣處理工藝與成套裝置，其主要應用于石化企業(yè)停車檢修過程中蒸汽吹掃尾氣的處理。具體地說是一種將冷凝式油氣回收技術、膜法油氣回收技術以及低溫催化氧化處理技術進行相應優(yōu)化與改進，并進行耦合后，形成的針對石化企業(yè)裝置停車過程蒸汽吹掃尾氣處理工藝與相關成套裝置。
背景技術：
隨著國家經(jīng)濟水平的提高和人民理念的轉變，煉油化工等石化企業(yè)的環(huán)保指標不斷提升。石化企業(yè)的尾氣排放分為有組織排放和無組織排放兩種。其中在煉化裝置以及存儲設備停車檢修過程中，首先要經(jīng)過蒸汽吹掃工序，而蒸汽吹掃過程會產(chǎn)生大量吹掃蒸汽(尾氣)。由于這部分蒸汽吹掃尾氣的排放量變化大，并且含有較多的水蒸氣，污染物組成復雜，排放時間不固定，再加上石化企業(yè)通常對尾氣處理裝置有極其嚴格的要求，很多技術無法應用，導致此類無組織排放的尾氣得不到有效處理。針對石化企業(yè)的需求，開發(fā)適用性強、處理能力大、安全性高的廢氣處理新工藝具有積極意義。
有機廢氣回收處理技術主要有回收和破壞兩類?；厥疹惏ㄎ辗ā⑽椒?、冷凝發(fā)和膜法。而破壞法類則主要是利用氧化過程進行燃燒、低溫催化氧化等。
吸附法(專利號cn201210334393.0)可以回收污染物，其工藝多采用活性炭吸附技術，但活性碳吸附量有限，且吸附過程放熱，吸附高濃度廢氣時存在隱患，不適合在石化企業(yè)應用。膜分離法(專利號200820178507.6)處理尾氣雖然具有運行成本低、組件可模塊化、操作過程溫和、安全性好等優(yōu)點。但其同樣存在污染物無法回收利用 的問題，滲余側濃氣需要其他技術進行處理。低溫催化氧化技術(專利號cn103721510a)為核心的工藝，需要電加熱設備達到催化氧化的起始溫度，而石化企業(yè)尤其是煉油企業(yè)，有很高的安全要求，電加熱器不能使用。綜上，現(xiàn)在尚不存在針對煉化企業(yè)停車檢修過程中產(chǎn)生的尾氣而開發(fā)的可移動處理裝置。
本發(fā)明針對煉化企業(yè)裝置停車檢修過程蒸汽吹掃尾氣，采用以膜技術為核心的回收處理技術與低溫催化氧化這一高效處理技術相結合，并以高壓蒸汽為催化氧化反應器加熱源，開發(fā)新型廢氣處理組合工藝與成套裝置。既能夠高效回收有價值有機物，又能夠獲得較大的處理能力和良好的尾氣指標，并能夠滿足石化企業(yè)對安全生產(chǎn)的嚴苛要求。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種蒸汽吹掃尾氣處理工藝與成套裝置，通過高效膜分離、冷凝回收技術和經(jīng)過改進設計的低溫催化氧化技術相結合，對蒸汽吹掃尾氣進行高效就地處理。在回收蒸汽吹掃尾氣中有價值有機物的同時，滿足尾氣排放指標以及石化企業(yè)安全生產(chǎn)要求?？朔舜笮凸潭ㄊ轿矚馓幚硌b置建設成本高，開機率低，重復投資的弊端，實現(xiàn)了對尾氣的集約化、高效處理。
為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術方案是：
一種蒸汽吹掃尾氣處理成套裝置，包括冷凝換熱器1，三相分離器2，混合罐3，真空泵4，壓縮冷凝單元，氣液分離器7，膜組件8，換熱器11和低溫催化氧化反應器12；
所述冷凝換熱器1的出口與三相分離器2的入口連接，三相分離器2的氣相出口與混合罐3的入口一相連，
混合罐3的出口與壓縮冷凝單元入口相連，壓縮冷凝單元的出口與氣液分離器7相連，氣液分離器7的氣相出口與膜組件8的入口相 連，
膜組件8的滲透側與真空泵4的入口相連，真空泵4的出口與混合罐3的入口二相連，
膜組件8的滲余側與換熱器11的管程入口相連，
換熱器11的管程出口與低溫催化氧化反應器12的入口相連，低溫催化氧化反應器12的出口與換熱器11的殼程入口相連，換熱器11的殼程出口與大氣連通。
在上述方案的基礎上，所述冷凝換熱器1的入口處設有入口管線，入口管線上設有微壓傳感器控制開關。
在上述方案的基礎上，所述冷凝換熱器1與三相分離器2之間設有閥門。
在上述方案的基礎上，所述三相分離器2設有液位計和液體外排管線。
在上述方案的基礎上，所述三相分離器2中，油相和液相液位達到液位計設定值時液體自動排出。
在上述方案的基礎上，所述三相分離器2的氣相出口與混合罐3之間設有補風機9和阻火器20。
在上述方案的基礎上，所述壓縮冷凝單元包括冷凝器5、氟利昂儲罐6、制冷壓縮機13、空氣換熱器10和電磁閥18。
在上述方案的基礎上，所述混合罐3與冷凝器5之間設有電磁閥18、液環(huán)壓縮機14和兩個阻火器20。
在上述方案的基礎上，所述冷凝器5與氣液分離器7之間設有閥門。
在上述方案的基礎上，所述氣液分離器7的油相出口設有回收油儲罐19。
在上述方案的基礎上，所述氣液分離器7的氣相出口與膜組件8之間設有濃度監(jiān)測器17和電磁閥18。
在上述方案的基礎上，所述膜組件8的滲透側與真空泵4的入口 之間設有真空計21和閥門。
在上述方案的基礎上，所述真空泵4的出口與混合罐3之間設有空氣換熱器10和電磁閥18。
在上述方案的基礎上，所述膜組件8的滲余側與換熱器11的管程入口之間設有濃度監(jiān)測器17、渦流流量計16和閥門。
在上述方案的基礎上，所述換熱器11的管程出口與低溫催化氧化反應器12的入口之間設有尾氣風機15和兩個阻火器20。
在上述方案的基礎上，所述低溫催化氧化反應器12的入口與大氣之間設有補風機9和閥門。
在上述方案的基礎上，所述低溫催化氧化反應器12的出口與換熱器11的殼程入口之間設有阻火器20。
在上述方案的基礎上，所述換熱器11的殼程出口管線為外排管線。
在上述方案的基礎上，所述外排管線上設有單向閥、流量計和濃度監(jiān)測器17。
在上述方案的基礎上，所述低溫催化氧化反應器12設有帶壓蒸汽入口23和蒸汽出口24，帶壓蒸汽入口處設有電控蒸汽閥門22。
在上述方案的基礎上，所述低溫催化氧化反應器12包含催化反應器主體部分，催化反應器主體部分內(nèi)部設有換熱器。
在上述方案的基礎上，所述補風機9所補空氣流量范圍為待催化氧化氣流量的30％～1000％。
在上述方案的基礎上，所述蒸汽吹掃尾氣處理裝置為撬裝式設計，可以通過汽車進行運輸。
在上述方案的基礎上，所述蒸汽吹掃尾氣處理裝置可通過管線與正在檢修的工業(yè)裝置進行連接，就地處理廢氣；污油、污水和廢氣，分別進行回收和處理。
在上述方案的基礎上，所述膜組件8中使用的膜為以硅橡膠材質(zhì)或嵌段共聚物材質(zhì)作為功能層的有機復合膜。
在上述方案的基礎上，所述換熱器11可以是列管、盤管等任意 一種換熱形式。
在上述方案的基礎上，當尾氣壓力達到微壓傳感控制開關設定值時，微壓傳感控制開關打開，裝置啟動。
一種蒸汽吹掃尾氣處理工藝，應用上述蒸汽吹掃尾氣處理成套裝置，包括以下步驟：
1)蒸汽吹掃尾氣通過入口管線進入冷凝換熱器1進行冷卻，使蒸汽吹掃尾氣中的水蒸氣以及部分有機物冷凝，形成氣液混合物；隨后氣液混合物進入三相分離器2，將污油、廢水和廢氣進行分離；其中污油和廢水通過外排管道分別進入儲油罐儲存和污水管網(wǎng)處理，廢氣進入混合罐3；
2)混合罐3中的廢氣進入到壓縮冷凝單元進行壓縮冷凝，經(jīng)壓縮冷凝后進入氣液分離器7中進行氣液分離，分離后的液相進入回收油儲罐，氣相則進入膜組件8中；
3)膜組件8的滲余側為正壓操作，滲透側抽真空；滲透側氣體通過真空泵4返回到混合罐3后與來自三相分離器2的氣相混合，再次進行壓縮冷凝；
4)膜組件8的滲余側氣體進入到換熱器11中，與催化氧化反應器12中發(fā)生低溫催化的廢氣進行換熱，然后通過換熱器11的管程出口經(jīng)補風機9調(diào)解氣量后進入到低溫催化氧化反應器12中；在催化劑的作用下，發(fā)生低溫催化氧化，去除尾氣中的有機物，并最終達標排放。
在上述方案的基礎上，混合罐3中的廢氣通過液環(huán)壓縮機14增壓后，進入到壓縮冷凝單元，壓力范圍為0.2～1mpa，制冷溫度范圍為-10～10℃。
在上述方案的基礎上，所述膜組件8的滲余側壓力范圍為0.2～1mpa；
在上述方案的基礎上，所述膜組件8的滲透側真空度>0.090mpa (絕壓<0.011mpa)。
在上述方案的基礎上，所述低溫催化氧化反應器12內(nèi)設有換熱器，通過中低壓蒸汽對其進行預熱，蒸汽壓力不超過3.0mpa，溫度不超過280℃。
在上述方案的基礎上，當達到260℃的催化氧化起始溫度后，低溫催化氧化反應器12開啟，電控蒸汽閥門22關閉，低溫催化氧化反應器12依靠氧化過程產(chǎn)生的熱量維持反應。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術有如下優(yōu)點：
蒸汽吹掃尾氣首先經(jīng)過冷凝換熱器1冷卻，進入三相分離器2將油、水和廢氣進行初步分離。液相的冷凝水排入污水處理管網(wǎng)，油相則進行收集回用，余下廢氣進入到由壓縮冷凝、膜組件8和低溫催化氧化工藝耦合而成的工藝裝置中被回收和處理。其中工藝中的低溫催化氧化反應器12利用蒸汽吹掃過程中的中低壓蒸汽進行預熱，克服了普通低溫催化氧化過程采用電加熱，從而無法滿足煉化企業(yè)應用要求的弊端。
本發(fā)明的蒸汽吹掃尾氣處理成套裝置使用時，既可以回收蒸汽吹掃尾氣中價值較高的有機物，又可以滿足尾氣排放指標，同時由于沒有電加熱設備，裝置的防爆等級提高，可以滿足在石化企業(yè)裝置附近開機的要求，實現(xiàn)了對蒸汽吹掃尾氣的就地處理。該處理工藝和成套裝置克服了石化企業(yè)針對尾氣設計大型固定式廢氣處理裝置建設成本高，開機率低，重復投資的弊端。
本發(fā)明的結構簡單、撬裝式可移動設計、安裝維護方便，可以通過汽車牽引。對不同種類的煉化裝置蒸汽吹掃尾氣具有較強的適用性。能夠?qū)崿F(xiàn)石化企業(yè)尾氣等無組織排放的廢氣進行就地回收和處理，解決了吹掃過程中尾氣排放治理的難題，具有一定的工業(yè)應用前景。
附圖說明
本發(fā)明有如下附圖：
圖1本發(fā)明的結構圖。
1-冷凝換熱器，2-三相分離器，3-混合罐，4-真空泵，5-冷凝器，6-氟利昂儲罐，7-氣液分離器，8-膜組件，9-補風機，10-空氣換熱器，11-換熱器，12-低溫催化氧化反應器，13-制冷壓縮機，14-液環(huán)壓縮機，15-尾氣風機，16-渦流流量計，17-濃度監(jiān)測器，18-電磁閥，19-回收油儲罐，20-阻火器，21-真空計，22-電控汽閥門，帶壓蒸汽入口23，蒸汽出口24；
注：實線為催化燃燒前氣體流道，虛線為催化燃燒后氣體流道
具體實施方式
以下結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
如圖1所示，一種蒸汽吹掃尾氣處理成套裝置，包括冷凝換熱器1，三相分離器2，混合罐3，真空泵4，壓縮冷凝單元，氣液分離器7，膜組件8，換熱器11和低溫催化氧化反應器12；
所述冷凝換熱器1的出口與三相分離器2的入口連接，三相分離器2的氣相出口與混合罐3的入口一相連，
混合罐3的出口與壓縮冷凝單元入口相連，壓縮冷凝單元的出口與氣液分離器7相連，氣液分離器7的氣相出口與膜組件8的入口相連，
膜組件8的滲透側與真空泵4的入口相連，真空泵4的出口與混合罐3的入口二相連，
膜組件8的滲余側與換熱器11的管程入口相連，
換熱器11的管程出口與低溫催化氧化反應器12的入口相連，低溫催化氧化反應器12的出口與換熱器11的殼程入口相連，換熱器11的殼程出口與大氣連通。
在上述方案的基礎上，所述冷凝換熱器1的入口處設有入口管 線，入口管線上設有微壓傳感器控制開關。
在上述方案的基礎上，所述冷凝換熱器1與三相分離器2之間設有閥門。
在上述方案的基礎上，所述三相分離器2設有液位計和液體外排管線。
在上述方案的基礎上，所述三相分離器2中，油相和液相液位達到液位計設定值時液體自動排出。
在上述方案的基礎上，所述三相分離器2的氣相出口與混合罐3之間設有補風機9和阻火器20。
在上述方案的基礎上，所述壓縮冷凝單元包括冷凝器5、氟利昂儲罐6、制冷壓縮機13、空氣換熱器10和電磁閥18。
在上述方案的基礎上，所述混合罐3與冷凝器5之間設有電磁閥18、液環(huán)壓縮機14和兩個阻火器20。
在上述方案的基礎上，所述冷凝器5與氣液分離器7之間設有閥門。
在上述方案的基礎上，所述氣液分離器7的油相出口設有回收油儲罐19。
在上述方案的基礎上，所述氣液分離器7的氣相出口與膜組件8之間設有濃度監(jiān)測器17和電磁閥18。
在上述方案的基礎上，所述膜組件8的滲透側與真空泵4的入口之間設有真空計21和閥門。
在上述方案的基礎上，所述真空泵4的出口與混合罐3之間設有空氣換熱器10和電磁閥18。
在上述方案的基礎上，所述膜組件8的滲余側與換熱器11的管程入口之間設有濃度監(jiān)測器17、渦流流量計16和閥門。
在上述方案的基礎上，所述換熱器11的管程出口與低溫催化氧化反應器12的入口之間設有尾氣風機15和兩個阻火器20。
在上述方案的基礎上，所述低溫催化氧化反應器12的入口與大氣之間設有補風機9和閥門。
在上述方案的基礎上，所述低溫催化氧化反應器12的出口與換熱器11的殼程入口之間設有阻火器20。
在上述方案的基礎上，所述換熱器11的殼程出口管線為外排管線。
在上述方案的基礎上，所述外排管線上設有單向閥、流量計和濃度監(jiān)測器17。
在上述方案的基礎上，所述低溫催化氧化反應器12設有帶壓蒸汽入口23和蒸汽出口24，帶壓蒸汽入口處設有電控蒸汽閥門22。
在上述方案的基礎上，所述低溫催化氧化反應器12包含催化反應器主體部分，催化反應器主體部分內(nèi)部設有換熱器。
在上述方案的基礎上，所述補風機9所補空氣流量范圍為待催化氧化氣流量的30％～1000％。
在上述方案的基礎上，所述蒸汽吹掃尾氣處理裝置為撬裝式設計，可以通過汽車進行運輸。
在上述方案的基礎上，所述蒸汽吹掃尾氣處理裝置可通過管線與正在檢修的工業(yè)裝置進行連接，就地處理廢氣；污油、污水和廢氣，分別進行回收和處理。
在上述方案的基礎上，所述膜組件8中使用的膜為以硅橡膠材質(zhì)或嵌段共聚物材質(zhì)作為功能層的有機復合膜。
在上述方案的基礎上，所述換熱器11可以是列管、盤管等任意一種換熱形式。
在上述方案的基礎上，當尾氣壓力達到微壓傳感控制開關設定值時，微壓傳感控制開關打開，裝置啟動。
一種蒸汽吹掃尾氣處理工藝，應用上述蒸汽吹掃尾氣處理成套裝置，包括以下步驟：
1)蒸汽吹掃尾氣通過入口管線進入冷凝換熱器1進行冷卻，使蒸汽吹掃尾氣中的水蒸氣以及部分有機物冷凝，形成氣液混合物；隨后氣液混合物進入三相分離器2，將污油、廢水和廢氣進行分離；其 中污油和廢水通過外排管道分別進入儲油罐儲存和污水管網(wǎng)處理，廢氣進入混合罐3；
2)混合罐3中的廢氣進入到壓縮冷凝單元進行壓縮冷凝，經(jīng)壓縮冷凝后進入氣液分離器7中進行氣液分離，分離后的液相進入回收油儲罐，氣相則進入膜組件8中；
3)膜組件8的滲余側為正壓操作，滲透側抽真空；滲透側氣體通過真空泵4返回到混合罐3后與來自三相分離器2的氣相混合，再次進行壓縮冷凝；
4)膜組件8的滲余側氣體進入到換熱器11中，與催化氧化反應器12中發(fā)生低溫催化的廢氣進行換熱，然后通過換熱器11的管程出口經(jīng)補風機9調(diào)解氣量后進入到低溫催化氧化反應器12中；在催化劑的作用下，發(fā)生低溫催化氧化，去除尾氣中的有機物，并最終達標排放。
在上述方案的基礎上，混合罐3中的廢氣通過液環(huán)壓縮機14增壓后，進入到壓縮冷凝單元，壓力范圍為0.2～1mpa，制冷溫度范圍為-10～10℃。
在上述方案的基礎上，所述膜組件8的滲余側壓力范圍為0.2～1mpa；
在上述方案的基礎上，所述膜組件8的滲透側真空度>0.090mpa(絕壓<0.011mpa)。
在上述方案的基礎上，所述低溫催化氧化反應器12內(nèi)設有換熱器，通過中低壓蒸汽對其進行預熱，蒸汽壓力不超過3.0mpa，溫度不超過280℃。
在上述方案的基礎上，當達到260℃的催化氧化起始溫度后，低溫催化氧化反應器12開啟，電控蒸汽閥門22關閉，低溫催化氧化反應器12依靠氧化過程產(chǎn)生的熱量維持反應。
石化企業(yè)裝置檢修過程中，蒸汽吹掃尾氣通過管線與可移動裝置相連接，蒸汽吹掃尾氣進入裝置后，首先進入冷凝換熱器1，將蒸汽 溫度降低到50℃以下，冷凝后的氣液混合物進入三相分離器2進行油、水、氣三相分離。其中油相回收或回注儲油罐，污水排入管網(wǎng)，廢氣則進入壓縮冷凝單元。壓縮冷凝后氣體進入膜組件8，膜組件8的滲透側經(jīng)真空泵4出口濃氣與三相分離后的氣相匯合，經(jīng)過液環(huán)壓縮機14增壓到0.2mpa～1.0mpa之間的壓力后，再經(jīng)過冷凝器5冷凝到-10℃～10℃溫度區(qū)間內(nèi)。冷凝后的氣體在氣液分離器7中分離，油相回收，氣相則進入到膜組件8之中，膜組件8的滲余側為正壓操作，滲透側通過真空泵4提供真空操作。有機氣體優(yōu)先透過膜從而與氣相主體分離，滲透側氣體有機物濃度提高，由真空泵4的出口返回壓縮機入口。滲余側氣體濃度降低，之后經(jīng)過補風機9調(diào)解氣量并經(jīng)過換熱器11加溫后進入低溫催化氧化反應器12，在催化劑的作用下進行氧化，去除殘留的有機物。其中低溫催化氧化反應器12啟動時所需的電加熱過程，被中低壓蒸汽預熱過程取代，帶壓蒸汽與低溫催化氧化反應器12中的換熱器11管程相連，在裝置啟動前，通過蒸汽換熱使低溫催化氧化反應器12達到啟動溫度，反應開始后，電控蒸汽閥門22關閉，低溫催化氧化反應器12靠氧化放熱維持反應進行。
實施例1
處理煉化廠一己烯生產(chǎn)裝置以及原料儲罐和污油儲罐蒸汽吹掃尾氣，蒸汽吹掃尾氣組成(體積分數(shù)記)水蒸氣78％，氮氣14％，烴類物質(zhì)8％。烴類物質(zhì)中主要包含烷烴、烯烴以及少量芳烴和鹵代烴類物質(zhì)。氣體流量總流量為400～500m3/h，膜組件以及低溫催化氧化操作條件見下表1，而工藝處理結果見表2：
表1，裝置操作條件
表2，工藝處理結果(各工段氣體組成與濃度)
實施例2
處理煉油廠催化裂化裝置以及污油儲罐停車后蒸汽吹掃尾氣。蒸汽吹掃尾氣組成(體積分數(shù)記)水蒸氣68％，氮氣19％，烴類物質(zhì)13％。烴類物質(zhì)中主要包含烷烴、烯烴、芳烴、醚類以及鹵代烴類物質(zhì)以及硫化氫、硫醇等含硫組分。氣體總流量為200～400m3/h，膜組件以及低溫催化氧化等工藝參數(shù)如溫度、壓力、流量等見下表1，氣體總組成、非甲烷總烴量以及具有代表性的組成物質(zhì)濃度，工藝處理結果見表2：
1，裝置操作條件
表2，工藝流程處理結果(各工段氣體組成與濃度)
本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領域?qū)I(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。