CN103657353A - 尾气分离塔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种洁净分离干燥含湿尾气湿份的新型干燥含湿尾气分离塔，分离塔由“Ⅰ区洗涤、冷却、冷凝、吸收区”、“Ⅱ区负压闪蒸区”两部分组成，通过本发明设计的“Ⅰ区洗涤、冷却、冷凝、吸收区”、和“Ⅱ区负压闪蒸区”两区热量和质量的有条件交换、传递和循环，实现干燥含湿尾气中的湿份蒸汽和不凝性工艺气体在分离塔中洁净分离。

Description

尾气分离塔
 
技术领域
本发明涉及一种将干燥含湿尾气中湿份蒸汽与干燥不凝性工艺气体分离的新型干燥含湿尾气分离塔。
 
背景技术
干燥单元及热解单元等操作中产生大量的干燥含湿尾气，干燥含湿尾气中除含有工艺气体（诸如空气、氮气等）之外，还含有大量湿份（诸如水蒸汽或己烷、甲醇、乙醇、醋酸等有机湿份）及少量固体粉尘，利用洗涤冷却塔将干燥含湿尾气中的湿份洗涤、冷却、冷凝、吸收脱湿是干燥单元的传统技术，在化工、石油化工、煤化工、钢铁、冶金等流程工业中广泛应用，干燥含湿尾气经典脱湿工艺流程见图1。
干燥含湿尾气从洗涤冷却塔底部气体入口进入洗涤冷却塔内，干燥湿份冷凝形成的循环冷却液在塔顶经液体分配器均匀喷洒到填料表面，在填料单元内气液两相进行逆流接触式热量和质量交换，干燥含湿尾气被冷却、冷凝、洗涤后经除雾器除雾后排出洗涤冷却塔。干燥含湿尾气在填料单元内被循环冷却液冷却、冷凝和洗涤的同时循环冷却液又被干燥含湿尾气加热，离开填料单元到达塔底的循环冷却液通过塔底溢流机构或塔底循环冷却液泵将部分循环冷却液排出成为由湿份和粉尘组成的干燥湿份回收液，剩余的循环冷却液由塔底循环液泵送入循环冷却液冷却器冷却后进入洗涤冷却塔分配器进行洗涤、冷却、冷凝过程的循环。
图2是传统洗涤冷却塔结构示意图。
传统洗涤冷却塔自上而下由气体排出口、气体除雾器、液体分配器、填料区、气体入口分配器、塔底液溢流排放装置、塔底储液区及排液口等组成。采用这种传统技术洗涤、冷却、吸收干燥含湿尾气存在以下问题：
⑴干燥含湿尾气湿份回收液中含有固体粉尘，需进行分离处理，液（干燥湿份冷凝后形成的液体）固(干燥夹带的粉尘进入循环冷却液中的粉尘)分离技术复杂，成本高。
⑵含有干燥含湿尾气夹带粉尘的循环冷却液在冷却过程中易堵塞，影响换热效率。
⑶传统洗涤冷却塔洗涤冷却回收工艺设备台数多，占地面积大。
发明内容
针对干燥含湿尾气常规洗涤冷却塔存在的不足，本发明提出了一种集洗涤、冷却、冷凝、吸收、真空闪蒸一体化的干燥含湿尾气分离塔，该塔由Ⅰ区：“洗涤、冷却、冷凝、吸收区”和Ⅱ区 “负压闪蒸区”两部分组成：
Ⅰ区：为“洗涤、冷却、冷凝、吸收区”，位于塔的下半部分，其结构示意图见图4，从下到上依次为：
塔底循环冷却液出口1：为加热的循环冷却液排出口；
塔底储液段2，为储存循环冷却液的塔底容器，设有液封型排液机构及高低液位检测口。
循环冷却液蒸汽进入口3：在塔底储液段2液位之上，用途是通入循环冷却液蒸汽，除去溶于循环冷却液中的氮气、氧气不凝性气体； 
吸收液除不凝气段4：为散装或规整填料，通过通入的湿份蒸汽除去冷却循环液中的不凝性气体，最大限度的减少循环冷却液真空闪蒸时析出的不凝气量；散装填料为金属，或为塑料鲍尔环、或为金属或塑料阶梯环、或为金属或为塑料改进鲍尔环；规整填料或为波网填料、或为板波纹填料；。
干燥含湿尾气分配器5：将进入脱湿塔的干燥含湿尾气进行分配，确保干燥含湿尾气均匀进入洗涤、冷却、吸收填料区；
喷淋段6：对干燥含湿尾气进行喷淋降温、洗涤，喷淋段由液体喷头组成，喷头为常规选型；
填料单元7：为干燥含湿尾气洗涤、冷却、冷凝、吸收单元，该单元由散装、规整填料和筛板组成，筛板为普通筛板、或为导向筛板，或为多降液管筛板；
液体分配器8：将闪蒸降温后的循环冷却液均匀分布，为塔常规液体分布器，或为筛孔盘式分布器、或为可拆式槽盘气液分布器，或为溢流盘式布液器。
液封机构9：由降液管和受液盘或控制阀组组成，既实现闪蒸区与洗涤、冷却、吸收区气相绝对隔离，又能确保闪蒸后的循环冷却液正常返回洗涤、冷却、吸收区；降液管为圆形降液管、或为弓形降液管；受液盘为平型受液盘或凹型受液盘；
气体除雾器10：作用是除去脱湿后的干燥含湿尾气夹带的雾滴，为常规除雾器，或为常规填料型除雾器，或为丝网除雾器，或为折流板型除雾器。
尾气排出口11：为脱湿后尾气排出口。
Ⅱ区：为负压闪蒸区，位于塔上部，结构见附图5，通过隔板12将负压闪蒸区与“Ⅰ区”隔离。“Ⅱ区”在2.5～32kPa,A的负压环境下运行，“Ⅰ区”在常压或微正压下运行。由于“Ⅱ区”和“Ⅰ区”存在压力差，使得“Ⅰ区”的高温循环冷却液到达“Ⅱ区”时迅速闪蒸，循环冷却液随之降温，循环冷却液负压闪蒸蒸发出的蒸汽由设置在塔外的空冷式凝汽器或水冷式凝汽器抽出后冷却凝结成为湿份洁净回收液，闪蒸产生的少量不凝气由凝汽器配置的真空泵抽出排放。
负压闪蒸降温后的循环液通过“Ⅰ区”与“Ⅱ区”之间的液封机构9联通，确保只有“Ⅱ区”闪蒸后的循环冷却液能够返回“Ⅰ区”，“Ⅰ区”的气相介质不能进入“Ⅱ区”，实现了“Ⅰ区”和“Ⅱ区”两区之间的热量和质量的有条件交换、传递和循环。
“Ⅱ区负压闪蒸区”，由隔板12、闪蒸循环冷却液排放口13、闪蒸段14、闪蒸液分配器15、闪蒸蒸汽除雾器16和闪蒸汽排出口17组成，具体说明如下：
隔板12：其作用是将负压闪蒸区与“Ⅰ区”隔离；
闪蒸循环冷却液排放口13：位于闪蒸段14底部，闪蒸降温后闪蒸循环冷却液通过排放口13进入吸“Ⅰ区”的闪蒸循环冷却液液封机构9后到达“Ⅰ区”；
闪蒸段14：是循环冷却液闪蒸降温蒸发蒸汽的场所，为环形或圆柱形容器；
闪蒸液分配器15：位于闪蒸段14上部，对闪蒸循环液进行分配，确保闪蒸迅速完成，闪蒸液分配器15与“Ⅰ区”液体分配器8结构相同。
闪蒸蒸汽除雾器16：用于除去闪蒸蒸发液夹带雾滴，结构与“Ⅰ区”气体除雾器10相同。
闪蒸汽排出口17：与闪蒸蒸汽进入口联通，确保闪蒸蒸汽进入凝汽冷凝区。
本发明的优点和产生的有益效果是：
1、干燥含湿尾气进入分离塔“Ⅰ区洗涤、冷却、冷凝、吸收区”干燥含湿尾气被洗涤、冷却、降温、冷凝、脱湿，循环冷却液被加热到40~100℃后由设置在塔外的塔底循环液泵送入Ⅱ区负压闪蒸区，由于“Ⅱ区”和“Ⅰ区”存在压力差，使得“Ⅰ区”的高温循环冷却液到达“Ⅱ区”时，在2.5～32kPa,A负压环境下进行负压闪蒸，负压闪蒸将循环冷却液温度降至20~70℃后返回到“Ⅰ区”开始洗涤、冷却、吸收循环。两区热量和质量的进行交换、传递和循环，达到循环冷却液降温和蒸发的目的，实现干燥含湿尾气中的湿份蒸汽和不凝性工艺气体在分离塔中洁净分离。
2、通过本塔负压闪蒸得到洁净的湿份蒸汽，这些洁净的湿份蒸汽可以通过设置在塔外在塔外的空冷式凝汽器或水冷式凝汽器冷凝，回收液为洁净回收液，避免了常规洗涤冷却吸收塔回收液含有杂质的缺点。
3、利用负压闪蒸技术闪蒸产生的蒸汽洁净不会堵塞凝汽换热器，负压凝汽冷凝技术凝汽冷却换热效率高，操作弹性大。
4、利用干燥含湿尾气自身携带的热量进行闪蒸，不需要补充热量就可获得洁净闪蒸回收液。
5、负压闪蒸降温后由一定降液管和受液盘或控制阀组组成的液封机构，实现“Ⅱ区负压闪蒸区”与“Ⅰ区洗涤、冷却、冷凝、吸收区”气相绝对隔离，又能确保闪蒸后的循环冷却液从” Ⅱ区负压闪蒸区”正常返回“Ⅰ区洗涤、洗涤、冷却、吸收区”。
6、集多台设备与一体，设备占地面积小。
附图说明
图1为洗涤冷却塔冷却吸收水蒸汽流程简图。
图2为传统洗涤冷却塔结构示意图。
图3是本发明分离塔结构示意图。
图4为图3干燥含湿尾气分离塔Ⅰ区结构示意图。
图5为图3干燥含湿尾气分离塔Ⅱ区结构示意图。
图6干燥含湿尾气分离塔工艺流程。
具体实施方式
下面结合干燥含湿尾气分离塔工艺流程图对发明的技术方案再作进一步说明：
如图4-6所示，85~150℃的干燥含湿尾气在引风机的作用下，含湿干燥含湿尾气进入干燥含湿尾气分离塔18。干燥含湿尾气自下而上由分离塔“Ⅰ区”进口和分配器5进入到喷淋段6，由循环冷却液喷淋、洗涤、降温。喷淋、洗涤、降温后的干燥含湿尾气进入到填料单元7，闪蒸降温后的循环冷却液由液体分配器8均匀喷洒到填料段7，在填料段7内气（干燥含湿尾气）液（闪蒸后的循环冷却液）两相进行逆流接触式热量和质量交换，干燥含湿尾气温度被降至20~70℃后经过气体除雾器10除雾后由尾气排出口11排出，完成干燥含湿尾气的洗涤、脱湿、降温过程。
干燥含湿尾气在填料段7内被循环冷却液冷却、冷凝和洗涤的同时循环冷却液又被干燥含湿尾气加热，循环冷却液离开填料段7后进入循环冷却液除不凝器段4脱去溶解的不凝气后到达塔底储液段2，通过塔底溢流机构或设置在塔外的塔底循环冷却液泵排放少量循环冷却液（目的是排出洗涤回收的固体粉尘）成为定排液，剩余的温度为40~100℃循环冷却液在塔底储液段2由塔外塔底循环液泵19送入“Ⅱ区”的闪蒸液分配器15进行负压闪蒸降温和蒸发。温度为40~100℃循环冷却液在2.5～32kPa,A的负压环境下闪蒸，温度降至20~70℃，降温后的闪蒸循环液从闪蒸循环冷却液排放口13通过“Ⅱ区”与“Ⅰ区”之间的液封机构9到达“Ⅰ区”的液体分配器8后开始洗涤、冷却、冷凝、吸收循环。
负压闪蒸蒸发的30~70℃蒸汽经过闪蒸蒸汽除雾器16除雾后通过闪蒸汽排出口17离开干燥含湿尾气分离塔进入设置在塔外的空冷式凝汽器20或水冷式凝汽器冷却凝结后成为洁净的湿份回收液进入凝液储罐21，然后由回收水泵23输送到下一个工艺段，，不能凝结的不凝气由凝汽器配置的真空泵22抽出排放。 

Claims (1)

1.一种干燥含湿尾气分离塔，其特征是该塔是由Ⅰ区：“洗涤、冷却、冷凝、吸收区”和Ⅱ区 “负压闪蒸区”两部分组成：
Ⅰ区：为“洗涤、冷却、冷凝、吸收区”，位于塔的下半部分，从下到上依次为：
塔底循环冷却液出口（1），为加热的循环冷却液排出口；
塔底储液段（2），为储存循环冷却液的塔底容器，设有液封型排液机构及高低液位检测口；
循环冷却液蒸汽进入口（3）在塔底储液液位之上，其用途是通入循环冷却液蒸汽，除去溶于循环冷却液中的氮气、氧气不凝性气体；
吸收液除不凝气段（4），为散装或规整填料，通过通入的湿份蒸汽除去冷却循环液中的不凝性气体，最大限度的减少循环冷却液真空闪蒸时析出的不凝气量；散装填料为金属或塑料鲍尔环、或为金属或塑料阶梯环、或为金属或塑料改进鲍尔环；规整填料为波网填料、或为板波纹填料；
干燥含湿尾气分配器（5）是将进入脱湿塔的干燥含湿尾气进行分配，确保干燥含湿尾气均匀进入洗涤、冷却、吸收填料区；
喷淋段（6）对干燥含湿尾气进行喷淋降温、洗涤，喷淋段由液体喷头组成，喷头为常规选型；
填料段（7）为干燥含湿尾气洗涤、冷却、冷凝、吸收单元，该单元由散装、规整填料或筛板组成，筛板为普通筛板、或为导向筛板，或为多降液管筛板；
液体分配器（8）将闪蒸降温后的循环冷却液均匀分布，为塔常规液体分布器，或为筛孔盘式分布器、或为可拆式槽盘气液分布器，或为溢流盘式布液器；
液封机构（9）是由降液管和受液盘或控制阀组组成，既实现闪蒸区与洗涤、冷却、吸收区气相绝对隔离，又能确保闪蒸后的循环冷却液正常返回洗涤、冷却、吸收区；降液管为圆形降液管、或为弓形降液管；受液盘为平型受液盘和凹型受液盘；
气体除雾器（10），其作用是除去脱湿后的干燥含湿尾气夹带的雾滴，为常规除雾器，或为常规填料型除雾器，或为丝网或折流板型除雾器；
尾气排出口（11）为脱湿后尾气排出口；
Ⅱ区：为负压闪蒸区，位于塔上部，通过隔板（12）将负压闪蒸区与“Ⅰ区”隔离；“Ⅱ区”在2.5～32kPa,A的负压环境下运行，“Ⅰ区”在常压或微正压下运行； 
由于“Ⅱ区”和“Ⅰ区”存在压力差，使得“Ⅰ区”的高温循环冷却液到达“Ⅱ区”时迅速闪蒸，循环冷却液随之降温，循环冷却液负压闪蒸蒸发出的蒸汽由设置在塔外的空冷式凝汽器或水冷式凝汽器抽出后冷却凝结成为湿份洁净回收液，闪蒸产生的少量不凝气由凝汽器配置的真空泵抽出排放； 
负压闪蒸降温后的循环液通过“Ⅰ区”与“Ⅱ区”之间的“液封机构9”联通，确保只有“Ⅱ区”闪蒸后的循环冷却液能够返回“Ⅰ区”，“Ⅰ区”的气相介质不能进入“Ⅱ区”，实现了“Ⅰ区”和“Ⅱ区”两区之间的热量和质量的有条件交换、传递和循环； 
“Ⅱ区负压闪蒸区”，由隔板12、闪蒸循环冷却液排放口13、闪蒸段14、闪蒸液分配器15、闪蒸蒸汽除雾器16和闪蒸汽排出口17组成，具体说明如下：
隔板（12），其作用是将负压闪蒸区与“Ⅰ区”隔离；
闪蒸循环冷却液排放口（13）：位于闪蒸段（14）的底部，闪蒸降温后闪蒸循环冷却液通过排放口（13）进入吸收区的闪蒸循环冷却液液封机构（9）后到达吸收区；
闪蒸段（14）是循环冷却液闪蒸降温蒸发蒸汽的场所，为环形或圆柱形容器；
闪蒸液分配器（15），位于闪蒸段上部，对闪蒸循环液进行分配，确保闪蒸迅速完成；
闪蒸蒸汽除雾器（16），用于除去闪蒸蒸发液夹带雾滴；
闪蒸汽排出口（17）与闪蒸蒸汽进入口联通，确保闪蒸蒸汽进入凝汽冷凝区。
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