CN102049189A

CN102049189A - 一种有机废气的净化处理方法

Info

Publication number: CN102049189A
Application number: CN2009101881049A
Authority: CN
Inventors: 刘新友; 王学海; 陈玉香; 杨英; 程明珠
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: CN102049189B

Abstract

本发明涉及一种有机废气的净化处理方法，过程如下：废气进入转轮除湿机，脱出废气中含有的大量水分，该步骤所需的再生风来自步骤(3)的催化燃烧净化尾气；步骤(1)处理后的废气进入换热器预热；步骤(2)出口废气进入催化燃烧净化处理。本发明提供了一种有效去除高水蒸汽含量有机废气中的水分，保证后续催化燃烧系统良好运行的有机废气净化处理方法，可以用于水蒸汽含量高的有机废气净化处理。

Description

一种有机废气的净化处理方法

技术领域

本发明属于废气净化处理领域，特别是涉及一种高含水蒸汽量的有机废气的处理方法。

背景技术

有机废气是石油、化工、轻工、食品等行业生产过程中常见的污染物，未加有效处理的排放会严重影响人们的身心健康。高含水蒸汽量废气是一种常见的工业废气，如磷酸二铵工业生产装置和某些乙烯生产排放的废气。催化燃烧处理方法是一种去除有机废气、减少空气污染的有效方法。因其使用了高效的催化剂，而使燃烧反应在较低温度下进行，在200℃就可以将有机物氧化为CO₂和H₂O从而有效减少了能耗，提高了废气净化效率。但是该工艺无法适应废气中含有大量水蒸汽的情况，高含水蒸汽量的废气会严重影响催化剂的活性。

CN2537454Y公开了一种催化燃烧前的预处理方法为固定床吸附，由过滤器、吸附床、排风机、截止蝶阀及相关的管路组成。但该预处理方法的目的在于浓缩废气中的低浓度有机废气，并不能解决废气中的高含水蒸汽量的问题。2003年《当代化工》第23卷第二期97～99页介绍的催化燃烧工艺中使用的冷凝器作为预处理方法，循环冷水进入冷凝器，废气中的水蒸汽被凝结以冷凝液的形式排除系统，该装置运转过程中需要持续冷却，操作费用较高，另外，冷凝法除水的处理效率较低，排放气中水蒸汽含量仍较高。

CN101073740A公开了一种旋风分离器进行气液分离的方法，整个工艺由旋风分离器、浓度均化器和催化燃烧反应器组成。该方法可以对废气中有机物雾滴、颗粒物进行脱除。该方法未对废气中的水分进行有效的处理，反而在喷淋的过程中增加了有机废气的含水量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种有效去除高水蒸汽含量有机废气中的水分，保证后续催化燃烧系统良好运行的有机废气净化处理方法。

本发明有机废气的净化处理方法过程如下：

(1)废气进入转轮除湿机，脱出废气中含有的大量水分，该步骤所需的再生风来自步骤(3)的催化燃烧净化尾气；

(2)步骤(1)处理后的废气进入换热器预热；

(3)步骤(2)出口废气进入催化燃烧净化处理。

具体地说，步骤(1)废气进入转轮除湿机，该设备内填充吸水硅胶，可以连续稳定、大负荷地脱除废气中的水分。转轮除湿机可以采用常规的转盘式结构，包括吸水除湿区和脱水再生区。在除湿操作过程中，吸附转盘在驱动装置带动下缓慢转动，吸附转盘在处理废气区域吸附水分子对废气进行除湿处理，转入再生区域由催化燃烧净化尾气进行脱水再生，这一过程不断周而复始地进行。

传统的转轮除湿机包含一个空气升温装置，来提供再生风，本工艺方法中的再生风采用催化燃烧出口净化气。转轮除湿器再生风入口前设置温度调节装置，通过补充空气来调节适宜的温度。转轮除湿机内的有效组分为吸水硅胶，该硅胶可以在170℃～600℃进行脱水再生。脱水再生区可以占转轮除湿机体积的30％～60％。根据装置的规模不同再生风用量有所不同，再生风的用量一般为6～15m³/h。

转轮除湿机一般包括吸水除湿区和脱水再生区，优选地，本发明中的转轮除湿机主体分为三个区，吸水除湿区、脱水再生区和低温脱附区。区别于普通的转轮除湿机，在转轮除湿机的吸水除湿区与脱水再生区之间设置了低温脱附区，低温脱附区使用50～100℃，优选60～80℃的催化燃烧净化尾气进行有机物脱附，在进行脱水再生之前经过低温脱附操作。低温脱附区占转轮除湿机体积的5％～30％。根据设备的规模，低温脱附的再生风的用量1～6m³/h。该区域再生风的温度由空气进行调节。低温脱附操作后的排放气在预热器入口与除湿后的有机废气混合。低温脱附区可以脱除吸水硅胶中吸附的少量有机污染物，减少有机污染物的总排放量，提高综合净化效果。

步骤(2)为废气的热量交换过程，该设备为热管式换热器。该过程可以对步骤(1)处理后的低含水量有机废气进行预升温，有效利用催化燃烧反应释放的热量。催化燃烧净化气一部分进入热交换器，一部分进入转轮除湿器作为再生风。催化燃烧出口净化气温度可以达到400℃以上，经过热交换后可以直接排放。

步骤(3)所述的催化燃烧可以采用现有技术中的催化燃烧技术，如普遍使用的蓄热式催化燃烧反应器等。催化燃烧反应器和催化剂及操作条件可以根据本领域一般知识来确定。传统的催化燃烧一般采用蜂窝状或粒状催化剂。如采用载体为蜂窝陶瓷体，其上担载贵金属Pt及助剂的等活性成分。入口温度控制在120℃～400℃，操作空速约为5000～100000h^-1。根据废气组成成份及含量调整适当的空速和入口温度，使有机废气排放达到国家的排放标准，床层催化反应过程中会明显放热，从而提高床层温度，因此需为防止催化剂温度过高而破坏活性组分。催化燃烧出口净化气温度可以达到400℃以上，该气体一部分用于换热器对废气进行预升温，一部分作为转轮除湿机的再生风。

本发明方法可以有效处理高含水蒸汽含量有机废气，通过利用催化燃烧出口净化气作为转轮除湿机的再生风，达到能量的有效利用。该除湿机为连续运转，可以保证后续催化燃烧更有效地对废弃进行处理，并能防止水蒸汽使催化燃烧催化剂的活性组分失活，保证了装置运转的稳定性。本发明可以处理高含水量的各种有机污染物，废气中可以含有烃、醛、酮、醇、酯、醚类有机物。因不用再为转轮除湿机设置专门的加热装置来制造再生风，而有效的减少了投资。

转轮除湿机设置低温脱附区，在低温脱附区可以脱除吸水硅胶中吸附的少量有机污染物，减少有机污染物的总排放量，提高综合净化效果。因为吸水硅胶对水的吸附力较强，对有机物的吸附力较弱，因此，在较低温度下进行脱附时可以有效将有机物脱附，而对水分脱除率很低，基本不影响脱水除湿效果。

附图说明

图1为本发明方案原则工艺流程图。

图2为本发明中转轮除湿机的工作原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，高水蒸汽含量的有机废气1进入有效成分为硅胶的转轮除湿机2，废气经转轮除湿机2处理后脱除水分，进入换热器3，在换热器3内废气与来自催化燃烧反应器5的高温净化气8交换热量，从而使废气得到预升温，废气预热后进入加热器4升温到反应器5入口所需要达到的温度，废气进入催化燃烧反应器5，其中的有机物组分被转化为CO₂和H₂O，处理后的高温净化气经阀12，一部分进入换热器3，一部分在温度调节装置7内与泵入的空气9混合到适当的温度作为再生风6及低温脱附再生风13进入转轮除湿机2，对硅胶进行再生后的气体10直接排放，经热交换器3进行换热的净化气直接达标排放。低温脱附区的出口气体14进入换热器入口与干燥后的废气进行混合。

如图2所示，21为转轮除湿机的除湿区，22为转轮除湿机的脱水再生区，23为转轮除湿机的低温脱附区。高含水量废气4经过除湿区21后被干燥后进入换热器；低温脱附再生风13进入低温脱附区3，对硅胶进行低温脱附后与干燥后废气混合进入换热器；来自催化燃烧的净化气6作为再生风进入再生区22，对硅进行再生后直接排放。转轮除湿机可以设置旁路。转轮除湿机操作时吸附水蒸汽后的硅胶先经过低温脱附区，然后经过脱水再生区。

下面结合某乙烯厂生产聚乙烯的过程中产生的高水蒸汽含量废气的处理为例，说明本发明方案的具体操作条件和效果，但并不限制本发明的范围。

某乙烯厂在生产聚乙烯的过程中，使用一种由联苯(质量分数26.5％)和联苯醚(质量分数73.5％)组成的高温热载体。这种热载体在循环使用过程中会分解产生低分子有机物，通常是用水蒸气喷射泵减压蒸发系统保持热载体的纯度，同时排放含有水蒸汽和有机物的废气。该废气99％以上(体积分数)是水蒸汽，其余是氮、乙烯、丙烷、苯、环己烷、联苯和联苯醚等。

来自乙烯厂生产聚乙烯过程的废气首先进入转轮除湿机，废气中的水分被硅胶吸收，除湿后的废气进入换热器，在换热器中与催化燃烧反应器排出气体进行换热，换热后的废气进入加热器，如果此时废气的温度已经达到催化燃烧反应器入口所需的入口温度，则不需要进一步加热；反之，则要加热到所需的温度。具体的温度值与所选用的催化剂有关，加热器的型号无特殊要求。如果生产过程产生其他高温有机废气(低湿度)，可与换热后废气按一定比例进行混合后达到入口所需温度后进入催化燃烧反应器。

催化燃烧反应器中装有蜂窝状型贵金属催化剂或粒状贵金属催化剂。当装有蜂窝型贵金属催化剂时，反应器入口温度150℃～280℃，床层空速为10000～80000h^-1，有机物的催化燃烧去除率可达到98％以上；当装有粒状贵金属催化剂时，反应器入口温度为180℃～350℃，床层空速为5000～50000h^-1，有机物的催化燃烧去除率可以达到98％以上。

下面结合实施例进一步阐明本发明，但不限于本发明的保护范围。

实施例1～4

某乙烯厂生产聚乙烯装置排放废气，其废气排放量气量为300～1000m³/h，废气中99％以上(体积分数)为水蒸汽，不凝气中主要为氮，约占90％以上，其余为有机物。有机物中主要为苯约占96％(体积分数)，其余为乙烯、丙烯、乙烷、丙烷、二甲苯、环己烷、联苯和联苯醚。用风机将废气引出，经转轮除湿机除去废气中的水分后，以苯为主要有机物的废气进入换热器换热达到一定温度后进入加热器，加热到所需温度后进入催化燃烧反应器，在催化剂的作用下完全氧化，高温净化气一部分进入换热器换热后达标排放，一部分与一定比例空气混合后调整到适当温度作为再生风进入转轮除湿机，使硅胶进行再生后排出，脱水再生区占转轮除湿机总体积的40％。表1为实施例1～4的操作条件和处理结果，其中实施例1～2中的催化剂为含Pt 0.3wt％、Pd 0.12wt％的蜂窝状催化剂，3～4实施例中催化燃烧催化剂为含Pt 0.24wt％的粒状催化剂。废气进入转轮除湿机入口的总烃为2000～10000μL/L，苯为1900～9600μL/L，含水量50％～90％(体积)。经过处理，总烃的去除率在98％以上，废气经转轮除湿机处理后含水量为10％～30％(体积)。

实施例5

废气总烃浓度为4000μL/L，苯为3800μL/L，含水量为77％，废气排放量为800m³/h。转轮除湿器脱水再生区占40％，低温脱附区占10％，除湿区占50％，采用Φ2球状硅胶；再生气废气量为240m³/h，低温脱附再生气量为60m³/h。转轮除湿机出口含水量为12％(体积)。低温脱附区排放气总烃浓度为3000μL/L以下，低温脱附操作后的排放气在预热器入口与除湿后的有机废气混合。

Claims

1.一种有机废气的净化处理方法，过程如下：

(2)步骤(1)处理后的废气进入换热器预热；

(3)步骤(2)出口废气进入催化燃烧净化处理。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)废气进入转轮除湿机，该设备内填充吸水硅胶。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：转轮除湿机采用转盘式结构，包括吸水除湿区和脱水再生区。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：转轮除湿器内硅胶在170℃～600℃进行脱水再生。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：脱水再生区占转轮除湿机体积的30％～60％。

6.按照权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于：转轮除湿机主体分为三个区，吸水除湿区、脱水再生区和低温脱附区。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：低温脱附区使用50～100℃的催化燃烧净化尾气进行有机物脱附。

8.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：低温脱附区使用60～80℃催化燃烧净化尾气进行有机物脱附。

9.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：低温脱附区占转轮除湿机体积的5％～30％。

10.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：低温脱附操作后的排放气在预热器入口与除湿后的有机废气混合。