CN102512933A - 氧化脱硫醇尾气处理利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化脱硫醇尾气处理利用方法，属于废气治理领域，氧化脱硫醇尾气首先进脱硫塔，与脱硫塔内的脱硫剂接触脱除尾气中硫化物，产生的富吸收剂由富吸收剂泵定期更换，脱硫后尾气进吸附罐由吸附剂吸附尾气中的有机物，吸附后尾气经过气体浓度仪检测达标后放空；所述吸附罐至少有两个，由气体浓度仪控制进行吸附-再生切换操作，吸附罐再生方法由催化氧化脱硫醇单元所在装置的生产工艺确定，产生的解吸气进入生产装置利用。本发明解决了现有技术工艺流程长、投资大、运行成本高的问题，具有工艺简单、低成本、达标排放、安全节能的特点。
Description
技术领域
本发明属于废气治理领域，涉及一种石油化工废气的处理方法，特别是涉及氧化脱硫醇尾气的处理及利用方法，以及实施该方法所用的装置。
背景技术
炼油企业各生产装置产出的产品，如汽油、柴油、煤油和液态烃等，均含有一定量的硫醇，影响产品性能指标，因此需要进行脱硫醇处理。催化氧化脱硫醇方法因工艺简单、投资少、运行费用少，许多炼油生产装置如常减压装置、催化装置、焦化装置等都设有催化氧化脱硫醇单元，这种工艺产生的氧化脱硫醇尾气中含有空气、烃类、苯系物和硫化物等，其中绝大部分物质排放受《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)等国家标准相关限值的限制，尤其危险的是该尾气具有爆炸危险性，不经过处理直接排入低压瓦斯管网或进焚烧炉焚烧有一定的安全隐患，同时也浪费了大量辅助燃料，增加了二氧化硫和碳排放量。
关于处理氧化脱硫醇尾气的技术很多，如CN101727833A公开的冷凝-吸附回收净化含烃废气的方法，废气先冷凝至-70～-55℃回收烃类，然后用活性炭吸附尾气排放，活性炭再生气循环至冷凝段入口或排入低压瓦斯管网。CN102049171A公开的含烃废气的回收处理方法，采用碱液脱除废气中的硫，再用制冷机组冷却柴油至8～20℃吸收烃类，处理后废气放空或进一步处理。CN201603506U和CN201692755U公开的脱硫醇尾气回收装置，采用了压缩机、分离器或脱硫塔、膜分离器、真空泵等设备来回收烃类，膜分离后的废气放空。CN100421758C采用控温压缩、降温冷凝方法回收烃类，不凝气通过催化燃烧或蓄热燃烧处理后排放。很多科技文献中也介绍了氧化脱硫醇尾气的处理技术，基本出发点都是回收氧化脱硫醇尾气中的烃类，《炼油技术与工程》2011年第5期介绍了“氧化脱硫醇尾气导致的原油加工损失项计算方法”，文章从氧化脱硫醇的原理出发，推导出氧化脱硫醇尾气夹带油气量的计算公式，计算结果是从氧化脱硫醇尾气中回收烃类理论最大量，如果根据实际生产中氧化脱硫醇空气用量、尾气中实测油气质量浓度、烃回收率进行修正计算，就会发现氧化脱硫醇尾气中可回收烃类总量有限。目前处理氧化脱硫醇尾气方法都是围绕着冷凝法、溶剂吸收法、吸附法、膜分离法，以及这些方法的组合来回收尾气中的烃；再综合达标排放的要求，增加后续环保处理设备，就会使得处理氧化脱硫醇尾气的工艺流程长、投资大、运行成本高、经济效益低。
氧化脱硫醇尾气排放的主要特点是：尾气连续排放，排放量稳定，排放压力一般在0.1～0.6MPa范围，排放温度一般在20～60℃范围；尾气中夹带有烃类、苯系物、硫化物、反应剩余空气等，其中的硫化物、反应剩余空气是造成氧化脱硫醇尾气利用的有害物质，祛除这些有害物质，剩余的有机物成份与催化氧化脱硫醇单元处理的物料成份相同，只是轻组份浓度高一些，是优质的化工原料和清洁的燃料。如何在满足安全、环保前提下，实现氧化脱硫醇尾气处理及利用的最大经济性，需要我们结合催化氧化脱硫醇单元所在装置的生产工艺，进行研究和优化设计，寻求一个统筹兼顾的解决方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种工艺简单、低成本、达标排放、安全节能的氧化脱硫醇尾气处理利用方法。
为达到上述目的，本发明氧化脱硫醇尾气处理利用方法，包括以下步骤：氧化脱硫醇尾气首先进脱硫塔，与脱硫塔内的脱硫剂接触脱除尾气中硫化物，产生的富吸收剂由富吸收剂泵定期更换，脱硫后尾气进吸附罐由吸附剂吸附尾气中的有机物，吸附后尾气经过气体浓度仪检测达标后放空；所述吸附罐至少有两个，由气体浓度仪控制进行吸附-再生的切换操作，吸附罐再生方法由催化氧化脱硫醇单元所在装置的生产工艺确定，产生的解吸气进入生产装置利用。
脱硫塔为常规的气液接触设备，有填料塔、板式塔、喷淋塔等；所述脱硫塔优选鼓泡塔，脱硫塔底部与富吸收剂泵管道连接，脱硫塔下部有气体分散器与氧化脱硫醇尾气管道连接，脱硫塔有填料层、液位计，脱硫塔上部有脱硫剂管道、除沫器，脱硫塔顶部有尾气出口。
脱硫剂有很多种如氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液等；所述脱硫剂优选催化氧化脱硫醇单元使用的碱液，脱硫剂液层高度为氧化脱硫醇尾气进气压力减去吸附罐阻力以及放空所需压力。
所述两个吸附罐内均有吸附剂层，吸附剂层内有冷却水盘管，吸附罐有温度仪，吸附罐连接有冷却水进出管道、再生气管道和解吸气管道，冷却水进水管道上有调节阀，两个吸附罐之间有吸附-再生切换操作的管道和控制阀，所述气体浓度仪安装在两个吸附罐的共用放空气管道上。
吸附剂种类多，有硅胶、合成沸石、活性炭等；所述吸附剂优选自燃点200～450℃、高比表面活性炭，活性炭孔径允许空气穿过，同时有机物被吸附在活性炭孔隙中。
所述吸附罐再生方法由氧化脱硫醇单元所在装置的生产工艺确定，产生的解吸气进入生产装置利用，方法一：吸附罐再生采用蒸汽吹脱方法，解吸气做为装置内加热炉燃料油雾化蒸汽进加热炉燃烧器燃烧，解吸气管道上有压力测量点、压力调节阀和止回阀，燃油雾化蒸汽管道有压力调节阀，控制器连锁控制压力调节阀开闭；方法二：吸附罐再生采用真空解吸方法，利用装置内加热炉燃料气做为引流流体抽真空解吸活性炭，解吸气与燃料气混合进加热炉燃烧器燃烧，解吸气管道上有分液罐，燃料气管道上有喷射器，分液罐和喷射器之间有管道连接；方法三：氧化脱硫醇单元所在生产装置有汽提塔时，吸附罐再生采用蒸汽吹脱方法，解吸气与汽提塔的汽提蒸汽合并后进汽提塔，解吸气中有机物做为原料使用，解吸气管道上安装流量指示仪、阀门、止回阀，解吸气管道与汽提蒸汽管道连接。方法四：焦化装置内的氧化脱硫醇单元产生的尾气被吸附罐吸附后，将吸附罐4再生时间设定在焦碳塔小吹汽、大吹汽时间段，采用蒸汽吹脱方法再生吸附罐，解吸气做为小吹汽、大吹汽进入焦碳塔，与焦碳塔内高温油气一起进分馏塔做为原料使用，解吸气管道上有止回阀，解吸气管道与小吹汽管道连接管上有阀门和限流孔板，解吸气管道与大吹汽管道连接管上有阀门。
本发明具有以下有益效果：首先针对氧化脱硫醇尾气中的有害物质，进行脱硫、吸附处理，采用气体浓度仪控制气体放空，即保证了尾气达标排放，又为下一步利用提供了安全保障。其二将吸附再生方法与装置的生产工艺相结合，再生解吸气中的有机物做为化工原料或清洁的燃料使用，利用效率高，不产生二次污染。其三本装置采用鼓泡塔做为脱硫塔，将氧化脱硫醇尾气排放压力的绝大部分转化为气相分散动力，用于气液传质；利用生产装置使用的蒸汽或燃料气来再生吸附剂，使得本装置运行能耗极低。其四本装置脱硫剂采用催化氧化脱硫醇单元使用的碱液，吸附剂采用运用广泛的活性炭，成本低廉，技术成熟。其五本装置采用气体浓度仪自动控制吸附罐吸附-再生切换操作，液位调节阀自动控制脱硫塔液位等自控设施，即保证了本装置稳定连续运行，又大大减轻了操作人员的劳动强度。
附图说明
图1：是本发明氧化脱硫醇尾气处理装置及解吸气做为燃油雾化蒸汽利用的示意图。
图2：是本发明利用燃料气抽真空解吸活性炭进加热炉燃烧的示意图。
图3：是本发明采用蒸汽解吸活性炭，解吸气进汽提塔再利用的示意图。
图4：是本发明采用蒸汽解吸活性炭，解吸气进焦碳塔再利用的示意图。
图中：文字表示进出本装置的介质；箭头表示介质流向；粗实线表示本装置的设备和管道；细实线表示已有装置的设备和管道；虚线表示仪表信号线。
具体实施方式
本发明从催化氧化脱硫醇单元所在装置的生产工艺角度出发，寻求氧化脱硫醇尾气在本装置内利用的方法，从而得到一个安全、环保、经济性具佳的氧化脱硫醇尾气处理利用方法及装置，具体技术方案如下。
如图1所示，氧化脱硫醇尾气首先进入脱硫塔1，脱硫塔1采用鼓泡塔，脱硫塔1内装有脱硫剂，脱硫剂优选催化氧化脱硫醇单元使用的碱液，用于脱除尾气中的硫化物；脱硫剂分批次加入，由液位调节阀4控制脱硫塔1内的脱硫剂在一定高度，脱硫剂液层高度为氧化脱硫醇尾气进气压力减去吸附罐3阻力以及放空所需压力，脱硫剂液层高度将氧化脱硫醇尾气排放压力的绝大部分转化为气相分散动力，用于气液传质。氧化脱硫醇尾气自脱硫塔1底部气体分散器1a连续通入，尾气以小气泡形式均匀分布，连续不断地通过气液反应层，填料层1b使得气液更充分接触传质，脱除硫化物后的尾气经过除沫器1c后自脱硫塔1顶部出。脱硫剂吸收饱和后，定期由富吸收剂泵2更换。
如图1所示，脱硫后尾气进入吸附罐3，吸附罐3至少有两个，轮流进行吸附-再生切换操作，吸附罐3内装填有吸附剂，吸附剂优选自燃点200～450℃、高比表面活性炭，活性炭孔径允许空气穿过，同时有机物被吸附在活性炭孔隙中。脱硫后尾气通过活性炭层3b，有机物被吸附在活性炭层3b中，空气成分不受活性炭的影响，通过活性炭层3b后排入大气；活性炭吸附过程中会放出热量，导致活性炭层3b温度升高，为避免有机物闪爆，吸附罐3内设置冷却盘管3a，由活性炭层内温度仪表3c控制冷却水管上的调节阀5开启，维持活性炭层3b温度在安全和高效吸附率的状态下。吸附罐3放空总管上安装有气体浓度仪6，当气体浓度达到设定值时，自动关闭处于吸附状态的吸附罐进出口控制阀，切换到另外一台吸附罐进行尾气吸附，确保放空气体浓度始终符合环保要求。
待再生的吸附罐3活性炭层3b内储存着不含硫化物和空气成分的有机物，是优质的化工原料和清洁的燃料，但其数量有限，只能是间歇式利用，如何低成本高效利用取决于本装置的生产工艺，利用的方式也决定了吸附罐3再生的方法。
方法一：炼油生产装置大都有加热炉，加热炉所用燃料为燃料油时，燃料油需要蒸汽雾化后燃烧。如图1所示，本发明利用与雾化蒸汽同温同压的蒸汽做为吸附罐3再生用气，采用蒸汽吹脱方法解吸活性炭层中的有机物，产生的解吸气并入燃油雾化蒸汽管道，做为燃料油的雾化蒸汽进加热炉燃烧。吸附罐3再生是间歇式的，燃油雾化蒸汽是连续使用的，为保证燃油雾化蒸汽不间断使用，本发明在解吸气管道上安装压力测量点7a、压力调节阀7和止回阀8，在燃油雾化蒸汽管道安装压力调节阀9；当吸附罐3再生开始，解吸气管道压力升到雾化蒸汽所需压力点时，压力测量点7a信号反馈给控制器7b，首先开启压力调节阀7，再连锁关闭压力调节阀9，使得吸附罐3再生的解吸气做为燃料油雾化蒸汽进加热炉10燃烧器10a燃烧；当吸附罐3再生结束，解吸气管道压力降到雾化蒸汽所需压力点下方时，压力测量点7a信号反馈给控制器7b，首先开启压力调节阀9，再连锁关闭压力调节阀7，重新启用已有的加热炉10燃烧器10a燃油雾化蒸汽。吸附罐3再生蒸汽吹扫结束后，吸附罐3自然冷却-干燥后转入备用状态。本方法不额外增加装置蒸汽消耗量，能够保证加热炉10燃烧器10a稳定运行，使得解吸出的有机物做为燃料被充分利用。
方法二：炼油生产装置加热炉采用燃料为燃料气时，燃料气管网与加热炉燃烧器之间的燃料气压差为0.3～0.8MPa(绝)，如图2所示，本发明在吸附罐3的解吸气管道上安装分液罐11分离凝液，利用燃料气做为工作流体，采用喷射器12引流分液罐11内不凝气，抽真空解吸活性炭中的有机物与燃料气混合进加热炉13燃烧器13a燃烧，在再生后期通入少量再生用气，再生用气采用低温蒸汽，提高吸附罐3活性炭层3b温度，使活性炭中解吸的更彻底。
方法三：炼油生产装置大都有汽提塔，汽提蒸汽自塔底吹入蒸馏油品。本发明利用与汽提蒸汽同温同压的蒸汽做为吸附罐3再生用气，如图3所示，在解吸气管道上安装流量指示仪14、阀门15和止回阀16，解吸气管道连接到汽提蒸汽进汽提塔17的管道上，操作时观察流量指示仪14，控制阀门15的开度，调节解吸气进汽提塔17的流量在汽提塔17操作弹性范围内，解吸气中的有机物做为汽提塔原料使用。
方法四：焦化装置焦碳塔结焦后需要通入蒸汽进行小吹汽将焦碳塔内高温油气吹入分馏塔，再进行大吹汽逐渐降低焦碳塔内温度，大吹汽进入吹汽放空密闭系统。本发明利用与吹汽同温同压的蒸汽做为吸附罐3再生用气，将吸附罐3再生时间设定在焦碳塔18小吹汽、大吹汽时间段，解吸气做为小吹汽进入焦碳塔18内与高温油气一起进分馏塔做为原料使用，后期的解吸气做为大吹汽进入焦碳塔18吹汽放空密闭系统。如图4所示，解吸气管道上有止回阀19，解吸气管道与小吹汽管道连接管上有阀门20和限流孔板21，解吸气管道与大吹汽管道连接管有阀门22。
由上可见，采用本发明较完善地解决了氧化脱硫醇尾气排放带来的问题，即实现达标排放、安全高效利用，真正的做到了节能减排，有效地推进了石油化工清洁生产的工业化进程。
Claims (9)
1.氧化脱硫醇尾气处理利用方法，其特征在于包括以下步骤：
氧化脱硫醇尾气首先进脱硫塔(1)，与脱硫塔1内的脱硫剂接触脱除尾气中硫化物，产生的富吸收剂由富吸收剂泵(2)定期更换，脱硫后尾气进吸附罐(3)由吸附剂吸附尾气中的有机物，吸附后尾气经过气体浓度仪(6)检测达标后放空；所述吸附罐(3)至少有两个，由气体浓度仪(6)控制进行吸附-再生的切换操作，吸附罐(3)再生方法由催化氧化脱硫醇单元所在装置的生产工艺确定，产生的解吸气进入生产装置利用。
2.根据权利要求1所述的氧化脱硫醇尾气处理利用方法，其特征在于：所述脱硫塔(1)为鼓泡塔，脱硫塔(1)底部与富吸收剂泵(2)管道连接，脱硫塔(1)下部有气体分散器(1a)与氧化脱硫醇尾气管道连接，脱硫塔(1)有填料层(1b)、液位计(1d)，脱硫塔(1)上部有脱硫剂管道、除沫器(1c)，脱硫塔(1)顶部有尾气出口。
3.根据权利要求1所述的氧化脱硫醇尾气处理利用方法，其特征在于：所述脱硫塔(1)内的脱硫剂液层高度为氧化脱硫醇尾气进气压力减去吸附罐(3)阻力以及放空所需压力。
4.根据权利要求1所述的氧化脱硫醇尾气处理利用方法，其特征在于：所述两个吸附罐(3)内均有吸附剂层(3b)，吸附剂层(3b)内有冷却水盘管(3a)，吸附罐(3)有温度仪(3c)，吸附罐(3)连接有冷却水进出管道、再生气管道和解吸气管道，冷却水进水管道上有调节阀(5)，两个吸附罐(3)之间有吸附-再生切换操作的管道和控制阀，所述气体浓度仪(6)安装在两个吸附罐(3)的共用放空气管道上。
5.根据权利要求1所述的氧化脱硫醇尾气处理利用方法，其特征在于：所述催化氧化脱硫醇单元所在生产装置有燃料油加热炉时，吸附罐(3)再生采用蒸汽吹脱方法，解吸气做为装置内加热炉燃料油雾化蒸汽进加热炉(10)燃烧器(10a)燃烧，解吸气管道上有压力测量点(7a)、压力调节阀(7)和止回阀(8)，燃油雾化蒸汽管道有压力调节阀(9)，控制器(7b)连锁控制压力调节阀(7)和压力调节阀(9)开闭。
6.根据权利要求1所述的氧化脱硫醇尾气处理利用方法，其特征在于：所述催化氧化脱硫醇单元所在生产装置有燃料气加热炉时，吸附罐3再生采用真空解吸方法，利用方法内加热炉(13)燃料气做为引流流体抽真空解吸活性炭，解吸气与燃料气混合进加热炉(13)燃烧器(13a)燃烧，解吸气管道上有分液罐(11)，燃料气管道上有喷射器(12)，分液罐(11)和喷射器(12)之间有管道连接。
7.根据权利要求1所述的氧化脱硫醇尾气处理利用方法，其特征在于：所述催化氧化脱硫醇单元所在生产装置有汽提塔(17)时，吸附罐(3)再生采用蒸汽吹脱方法，解吸气与汽提塔(17)的汽提蒸汽合并后进汽提塔(17)，解吸气中有机物做为原料使用，解吸气管道上安装流量指示仪(14)、阀门(15)、止回阀(16)，解吸气管道与汽提蒸汽管道连接。
8.根据权利要求1所述的氧化脱硫醇尾气处理利用方法，其特征在于：所述催化氧化脱硫醇单元在焦化装置时，氧化脱硫醇尾气被吸附罐(3)吸附后，将吸附罐(3)再生时间设定在焦碳塔(18)小吹汽、大吹汽时间段，采用蒸汽吹脱方法再生吸附罐(3)，解吸气做为小吹汽、大吹汽进入焦碳塔(18)，与焦碳塔(18)内高温油气一起进分馏塔做为原料使用，解吸气管道上有止回阀(19)，解吸气管道与小吹汽管道连接管上有阀门(20)和限流孔板(21)，解吸气管道与大吹汽管道连接管上有阀门(22)。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的氧化脱硫醇尾气处理利用方法，其特征在于：所述吸附罐(3)内的吸附剂为自燃点200～450℃、高比表面活性炭，活性炭孔径允许空气穿过，同时有机物被吸附在活性炭孔隙中。
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