CN102049175A

CN102049175A - 气液环流反应器及含烃恶臭废气的处理方法

Info

Publication number: CN102049175A
Application number: CN2009101880898A
Authority: CN
Inventors: 郭兵兵; 王海波; 朴勇; 刘忠生; 刘璐
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2029-10-27
Also published as: CN102049175B

Abstract

本发明公开了一种气液环流反应器，包括外筒和内筒，内筒设置在外筒内部，外筒底部设置内筒安装底座，内筒采用活动连接方式安装在外筒底部，内筒下部设置气体分布器，气体导管与气体分布器采用法兰连接，气体导管法兰镶嵌固定于内筒壁内，与分布器相连接的法兰孔为内螺纹，采用螺栓从内筒外侧将分布器与气体导管连接；内筒上部为带有盖板的缓冲段，缓冲段为直径扩大的筒形结构，缓冲段筒形结构的侧壁开设导流孔眼，气体分布器以下的内筒段或底座设置液体流动通道。本发明气液环流反应器具有气液扰动小，可有效保持外筒的液面稳定，有利于排出不相容的液相或杂质，同时具有检修方便，结构简单，占地面积小，有利于提高反应器使用寿命等优点。

Description

气液环流反应器及含烃恶臭废气的处理方法

技术领域

本发明涉及一种气液反应装置及含烃恶臭废气的处理方法，可用于液体吸收气体的领域，特别是含硫化物、氨、VOC等恶臭废气的净化装置及含烃恶臭废气的处理方法。

背景技术

在炼油、化工等企业中，有多种生产单元或设施会产生恶臭废气，成为此类企业的重要污染源。炼油、化工等企业恶臭污染源主要有储罐挥发、污水处理系统逸散、炼油装置排放尾气等。污染源不同，其恶臭废气的组成和浓度也相差甚远，并且随着操作条件和气候的变化而有较大变化。因此给这些废气的净化处理带来较大困难。恶臭废气中的主要污染物包括：VOC(挥发性有机化合物)、硫化物、氨等。

现有技术中，吸收法是一种广泛应用的方法。《石油化工环境保护》杂志2005年28卷第4期介绍了采用吸收法净化含硫污水罐废气的治理方法。该方法采用二级吸收法处理酸性水罐废气，吸收剂为碱性溶液。将数个含硫污水罐和碱渣罐通过喷射泵引出来的尾气先与碱液在文丘里混合器里混合吸收，在碱液罐中进行气液分离，然后经过一级碱液吸收塔和二级除臭剂吸收塔吸收处理，最后汇集到除臭剂罐气液分离后进烟囱排放。该工艺占地小，净化效率低。

CN200710010373.7公开了一种酸性污水储罐排放气的净化处理方法，将酸性污水储罐排放气经过两级淋洗净化，第一级淋洗采用酸性污水汽提工艺中富氨气分凝过程的分凝液，第二级淋洗采用酸性污水汽提工艺产生的净化水或工业用水。该方法将酸性污水汽提工艺与酸性污水储罐排放气净化处理过程有机结合起来，达到理想的净化处理效果，但处理流程较长。

CN94191218.3专利中，采用多层吸收塔处理含硫化氢和二氧化碳的废气，通过一定pH值的碳酸钠溶液选择性吸收硫化氢，CN96117610.5专利采用专有溶液氧化吸收硫化氢，通过对吸收剂进行再生回收硫磺。上述两种方法吸收设备占地大，而且CN96117610.5再生流程复杂，维护复杂。上述处理方法中处理过程复杂，吸收塔占地较大。

用于气液反应的也可采用环流反应器，如孟繁夫等在《化学工业与工程技术》(2005，(03))中提到采用升式内环流反应器处理废水；申烨华等在《化学工程》(2000，(05))采用环隙气升式内环流反应器中研究了Bt菌的深层发酵特性。乔永等在《清华大学学报(自然科学版)》(2007.3)，采用环流反应器处理天然气中硫化氢气体，吸收液采用铁基络合物，但该法在处理含有机硫化物和较重组分烃类的废气时，则存在处理效率低无法排油的情况，另外，该工艺需要额外添加尾气吸收装置，工艺流程较长。

CN02153774.7采用环流反应器用于气液两相的反应，该方法采用外环流方式，在内外筒之间设置有多孔挡板和导流管，CN02100451.X采用一级或多极导流筒用于气液相反应，CN200680051245.0公开了一种防堵功能的环流反应器用于生物反应，CN200810023266.2中的环流反应器导流筒为多孔导流筒，导流筒下部封闭，上部开孔，气体从底部进入。上述环流反应器的专利均可用于气液反应，但用于处理炼油企业含硫化物废气均存在一定缺陷，上述反应器在处理气量波动情况下的废气时，气泡合并为大泡，传质效率下降的问题，气量适用范围较窄，另外，炼油企业废气中一般含有烃类物质、水等，在气液反应时很容易冷凝成液体，需要定时排出。上述环流反应器并不能实现这些功能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器，特别适合净化含硫化物、VOC等污染物的废气吸收净化，本发明高效新型环流反应器具有废气处理效率高、可稳定排放杂质、水和油类物质、适宜气量变化等优点。

本发明气液环流反应器包括外筒和内筒，内筒设置在外筒内部，外筒底部设置内筒安装底座，内筒采用活动连接方式安装在外筒底部，内筒下部设置气体分布器，气体导管与气体分布器采用法兰连接，气体导管法兰镶嵌固定于内筒壁内，与分布器相连接的法兰孔为内螺纹，采用螺栓从内筒外侧将分布器与气体导管连接；内筒上部为带有盖板的缓冲段，缓冲段为直径扩大的筒形结构，缓冲段筒形结构的侧壁开设导流孔眼，气体分布器以下的内筒段或底座设置液体流动通道。气体从反应器顶部进入，在内筒经过吸收反应后，从外筒顶部的气体排放口排出。

本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器中，外筒上部设置排油口，定期排放废气处理过程中冷凝得到的油相、液相或者气体杂质如小泡沫。

本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器中，内筒上端为喇叭型开口的结构，缓冲段高度一般为内筒总高度的5％～50％，优选10％～30％。缓冲段侧壁导流孔眼直径一般为3mm～50mm之间，优选5mm～30mm。缓冲段侧壁导流孔眼开孔率一般应大于0.5％，一般在3％～20％较好，开孔率过低，气液缓冲效果差，不能很好的从孔眼流出，开孔率过大混合效果变差。缓冲段外壁与内筒中间轴线的夹角范围为5度～70度，优选20～45度，倾角太小缓冲能力不足，倾角太大则起不到缓冲作用而且阻碍液体环流。

本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器中，缓冲段设置的盖板可为圆形孔板盖板或筛网盖板，盖板可位于喇叭形开口的气液缓冲段从变径开始到顶部的缓冲段孔眼下方任意位置，最佳位置为缓冲段底部，实验发现，盖板置于缓冲段底部与缓冲段孔眼下方时，可使反应器液面的扰动现象大大减弱，有利于液体上层收油和排放杂质过程，这一过程可防止吸收液表面随着运行时间增加而不断增加的现象，及时消除气体中杂质堵塞管道的可能性，增加吸收过程的稳定性，延长使用寿命，因此这一过程对于废气净化是很重要的。这主要是由于盖板孔眼具有的削切力改变了气液混合物在内筒顶部的流动方向，使大部分液体侧向通过缓冲段的导流孔眼流出，从而达到消除液面扰动和稳定液面的效果。盖板也起到固定内筒填料的作用，增加气液传质效果。在试验中，若没有盖板，气体空塔气速较大时，较轻的塑料填料就会被气液流体冲起，被带到内筒外侧，气液传质大大减弱。盖板使用圆形孔板时，圆形孔板孔眼直径3mm～50mm之间，优选5mm～30mm；盖板使用筛网盖板时，选择网眼范围0.5～50mm。孔眼或网眼直径不能太小，否则阻力降增加，孔眼或网眼直径过大，则失去消除扰动的功能；圆形孔板盖板开孔率一般应大于0.5％，一般在3％～80％较好，优选5％～50％。

本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器中，圆形盖板与缓冲段使用活动连接，方便拆卸。

本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器中，气体导管从顶部进入通到底部气体分布器位置，废气为上进上出。气体导管可设置在内筒与外筒之间，也可设置于外筒外侧，但废气入口需要高于环流反应器内筒缓冲段上方。气体上进上出，可避免由于气体输送设备的停止或气温的变化产生的液体倒流现象发生，延长气体输送设备使用寿命。

本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器中，内筒可放置填料也可不放，为达到更好效果，优选放置填料，填料可为市售的各种硬性填料，包括金属、陶瓷和塑料的鲍尔环、拉西环、矩鞍环、塑料球型、陶粒、鞍形、开孔环类型、半环、阶梯环、双弧、海尔环、共轭环、扁环、花环、空心球等填料。填料装填高径比为0.5∶1～5∶1，优选1∶1～3∶1。

本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器可以用于净化含硫化物废气，特别适用于同时含烃类组分废气的净化处理。通过改变吸收液的组分，也可适用于烃类组分的吸收净化处理。

本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器中，气体导管与气体分布器采用法兰连接。本发明中，与气体导管相连接的法兰镶嵌于内筒壁内，与分布器相连接的法兰孔为内螺纹，螺栓从内筒外侧与分布器相连接。这样不但可以方便拆卸分布器进行检修，而且大大节省了法兰连接的空间，减少了设备占地。

本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器中，内筒填料支撑板与内筒之间均为活动连接，可方便拆卸检修，拆卸时需先将气体导管上部的法兰卸开，以便于内筒整体从外筒内吊出检修。

本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器中，内筒底部与外筒底座采用活动连接，在检修时可方便的将内筒拿出进行各种维修，连接形式见附图的各种形式，如设置3～6个L型支座。内筒底部设置有液体环流通道，可为缝隙通道，孔眼通道等多种形式。

本发明含烃恶臭废气的处理方法包括如下内容：使用本发明上述气液环流反应器，含烃恶臭废气从气体导管引入环流反应器内筒，通过气体分布器分布后在内筒进行吸收反应。在处理含硫化物和烃类废气时，吸收液采用碱性溶液，吸收废气中的恶臭物质，同时废气中重组分烃类会冷凝，在碱液表面漂浮的油类物质定期回收。具体操作条件可以采用本领域常规的操作条件。

本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器在内筒顶部设置盖板，可有效消除液面扰动现象，有利于吸收液表面油类物质的回收及其它杂质的排放。该废气处理设备占地小，吸收效率高，而且维修方便。本发明与一般环流反应器不同的是内筒缓冲段部分设置有可拆卸的盖板，盖板必须位于缓冲段部分，且孔眼大小和开孔率在本发明的范围内才能极大消除液面扰动，最大限度的回收吸收液表面的油类物质。另外，本发明中，分布器于气体导管的连接为镶嵌法兰连接结构，可很方便的对分布器进行检修，并且节省空间；气体从上至下进入反应器，有效防止吸收液倒流进入气体管线内，内筒装有填料使气液分布更加均匀。

附图说明

图1是本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器结构示意图。

图2、图3是本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器内筒与底座两种连接方式示意图。

图4、图5是本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器中另一种盖板结构示意图。

其中：1-废气进口；2-气体导管；3-连接法兰；4-气体分布器；5-筛板；6-内筒；7-盖板；8-缓冲段；9-过滤器；10-净化气出口；11-排液口；12-进液口；13-放净口；14-内筒支座；15-外筒。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明环流反应器的技术内容和效果。

如图1和图2所示，本发明可稳定排除杂质的气液高效新型环流反应器处理废气的过程如下：吸收液通过吸收液的进液口12进入反应器外筒15内，吸收液面达到收油口11时停止进液。废气从废气进口1进入导气管2，接着进入气体分布器4，通过分布器，气体在内筒6均匀上浮，通过内筒6内的填料气泡被进一步打碎成小气泡，与内筒6中吸收液均匀反应吸收，吸收液在气体推动力下向上流到顶部通过缓冲段8的导流孔眼和盖板7的孔眼流出，然后向下环流，到内筒支座14，通过支座孔眼进入内筒，循环往复吸收废气中硫化物。吸收后的气体通过盖板从净化气出口10排出。

如图2所示，内筒与底座连接方式为内筒放置于焊接于底座的台阶式卡子上方，共设置3个以上的台阶式卡子，台阶式卡子之间的缝隙为液体环流缝隙。

如图3所示，内筒与底座连接方式为内筒放置于焊接于底座的普通卡子上内侧，共设置3个以上的卡子，内筒底部周边为圆形或半圆形孔眼17。

如图4和图5所示，盖板可为圆形盖板18或者圆形筛网盖板19。

以实施例1和实施例2中，采用碱性水溶液，碱性水溶液使用氢氧化钠水溶液、碳酸钠水溶液等，浓度0.1％～30％(wt)，碱性水溶液的pH值一般控制为7.5～14，pH值降至7.5以下时，通过更换或补充新鲜碱液进行调整。为了提高废气预处理效果，可以在碱性水溶液中加入适宜的添加剂，如为了提高对有机硫化物的处理效果，可以添加少量具有催化作用的金属化合物等。

实施例1

某企业酸性水储罐散发废气主要恶臭污染物组成如表1所示，压力为常压。采用本发明环流反应器进行脱硫处理，净化装置中圆形盖板为2mm孔径的筛网，位于内筒上部变径处，以氢氧化钠水溶液为吸收液，吸收液中加入微量硫酸锰，以锰元素计加入量为30μg/g，当溶液pH值降至9时补充更换新鲜碱液。填料塔内装填Dg50塑料鲍尔环，平均废气体积空速为1000h^-1，排气中各种组分浓度见表1，其中硫化氢和有机硫化物基本处理干净，环流反应器排液口每天可回收油10～20kg。

表1实施例1废气处理结果

主要恶臭物种类	处理前浓度(mg/m³)	处理后浓度(mg/m³)
			硫化氢	100～2000	＜0.2

有机硫化物	10～2000	＜1
			VOC	300000	195000

实施例2

某脱硫醇装置产生的含烃类废气浓度30％(v/v)，压力1atm，采用本发明环流反应器进行处理，采用柴油作为吸收剂，馏程200～360℃，温度15～20℃，油品吸收剂从环流反应器进液口12进入，从排液口11排出，柴油连续流动。反应器中圆形盖板为10mm孔径的筛网，位于内筒上部变径处；内筒于底座连接方式为图2所示方式，净化后，烃类废气浓度减少至1％(v/v)，烃类回收率可达96.7％。

Claims

1.一种气液环流反应器，包括外筒和内筒，内筒设置在外筒内部，其特征在于：外筒底部设置内筒安装底座，内筒采用活动连接方式安装在外筒底部，内筒下部设置气体分布器，气体导管与气体分布器采用法兰连接，气体导管法兰镶嵌固定于内筒壁内，与分布器相连接的法兰孔为内螺纹，采用螺栓从内筒外侧将分布器与气体导管连接；内筒上部为带有盖板的缓冲段，缓冲段为直径扩大的筒形结构，缓冲段筒形结构的侧壁开设导流孔眼，气体分布器以下的内筒段或底座设置液体流动通道。

2.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：外筒上部设置排油口。

3.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：内筒上端为喇叭型开口的结构，缓冲段高度为内筒总高度的5％～50％，缓冲段侧壁导流孔眼直径为3mm～50mm之间，缓冲段侧壁导流孔眼开孔率大于0.5％，缓冲段外壁与内筒中间轴线的夹角范围为5度～70度。

4.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：内筒上端缓冲段高度为内筒总高度的10％～30％，缓冲段侧壁导流孔眼直径为5mm～30mm，缓冲段侧壁导流孔眼开孔率为3％～20％，缓冲段外壁与内筒中间轴线的夹角范围为20～45度。

5.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：缓冲段设置的盖板为圆形孔板盖板或筛网盖板，盖板位于喇叭形开口的气液缓冲段从变径开始到顶部的缓冲段孔眼下方任意位置。

6.按照权利要求1中5所述的反应器，其特征在于：盖板的位置为缓冲段底部。

7.按照权利要求5所述的反应器，其特征在于：盖板使用圆形孔板，圆形孔板孔眼直径3mm～50mm之间；或者盖板使用筛网盖板，选择网眼范围0.5～50mm。

8.按照权利要求7所述的反应器，其特征在于：圆形孔板盖板开孔率在3％～80％。

9.一种含烃恶臭废气的处理方法，其特征在于：使用权利要求1至8任一权利要求所述的反应器，含烃恶臭废气从气体导管引入环流反应器内筒，通过气体分布器分布后在内筒进行吸收反应。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：含烃恶臭废气为含硫化物和烃类的废气，吸收液采用碱性溶液，吸收废气中的恶臭物质，同时废气中重组分烃类会冷凝，在碱液表面漂浮的油类物质定期回收。