CN103785343B - 旋转床及含烃废气的吸收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转床，包括筒体、床层组件、上封头和下封头构成；在筒体下部设置气相出口，在下封头设置液相出口；筒体内壁固定螺旋板，螺旋板与床层为间隙配合；床层组件由上盖板、床层和下盖板构成一体化结构，床层组件上端通过支架以可旋转联接方式固定在筒体内上部，上盖板和下盖板之间夹持床层，床层中间为圆柱形空腔，布液管从上部伸入床层中间的圆柱形空腔内。本发明含烃废气的回收方法，采用本发明的旋转床对粗柴油或粗煤油进行预处理，旋转床液相出口排出的物料作为吸收剂用于含烃废气的吸收处理。本发明方案过程简单，经济合理，不产生二次污染，适宜于含烃废气的吸收法回收工艺。

Description

旋转床及含烃废气的吸收方法

技术领域

本发明涉及一种旋转床及含烃废气的吸收方法，特别是一种吸收法含烃废气的吸收方法。

背景技术

各种油品贮罐、污油贮罐、油品装车（船）、油品加工及某些化工过程等在正常操作条件下一般向外排放一定量的废气，这些废气中含有较高浓度的烃类，如不有效回收处理，一方面造成对资源的大量浪费，另一方面造成严重的环境污染，同时还存在一定的安全隐患。

含烃废气的回收处理方法较常用有吸收法、吸附法、冷凝法、膜法油气回收技术等，如黄维秋等在《中外能源》2006年第5期“油气回收技术的应用研究”一文所述，一般认为常压常温吸收法回收技术宜作为目前首选方案。也可以是一些工艺的组合，如CN03135766.0公开的油气回收方法中，首先采用增压去热法回收掉大量的油气后，再采用压力吸收法、压力吸附法、乳化吸附法进一步回收。

轻质烃类物质的硫醇含量是重要的质量指标之一，如液态烃、汽油、煤油等。许多工艺生产的轻质烃类均含有一定量的硫醇，因此需要适宜的方法脱除处理。加氢工艺可以用于轻质烃类脱硫醇，但加氢法装置复杂，投资大，运行费用高，轻质烃类某些指标（如汽油的辛烷值）受影响，如CN1478866A公开的汽油脱硫方法等。氧化脱硫是轻质烃类脱硫醇的重要方法，即在一定条件下，用空气将轻质烃类中的硫醇氧化为二硫化物等，并进一步分离去除，如US4,090,954公开的氧化脱硫醇方法等。空气氧化脱硫醇过程一般在一定温度下，用过量的空气进行氧化脱硫醇反应，由于轻质烃类物质的沸点相对较低，因此氧化尾气中含有大量的烃类，一般体积分数可达5%~65%。

由于氧化脱硫醇尾气中含有大量的烃类，目前采用的处理方法包括去焚烧炉焚烧、直接排入大气、吸收后排入大气、冷凝与催化氧结合等方法。焚烧处理方法的不足在于造成大量资源浪费，并且由于尾气中还含有氧气而存在安全隐患。直接排入大气不但浪费资源，还造成严重的环境污染。吸收方法是一种采用溶剂吸收废气中的烃类，吸收后尾气排入大气的方法，该方法可以回收大部分烃类，但由于环保法规的日益严格，不能实现达标排放。如《炼油设计》第28卷第6期第31~32页介绍的催化裂化汽油脱硫醇尾气处理方法，采用填料塔进行吸收，该方法采用常规吸收技术，其处理效果需进一步提高。冷凝与催化氧化结合即可以回收大部分挥发性烃类，也可以实现尾气达标排放，但其不足之处在于工艺流程长，操作费用高，经济性受到影响。

含烃废气吸收法回收工艺中，吸收剂是影响吸收效果和吸收工艺经济性的重要因素。选择专用吸收剂时，吸收剂的成本较高，同时还必须设置吸收剂再生工段，设备投资和运转费用均较高。现有技术中还存在使用商品柴油或商品煤油为吸收剂的方案，得到的富吸收剂由于含有馏分较轻的烃类，无法直接作为商品出售，一般需返回到炼油企业重新加工，同样具有操作费用高的不足。使用粗柴油或粗煤油作为废气的吸收剂，得到的富吸收剂按正常的粗柴油或粗煤油的处理方案，从经济上来说是非常适宜的吸收剂。但粗柴油和粗煤油中通常含有少量的硫化氢和轻组分，对处理后的废气影响较为严重，需要增加后续处理工艺，如碱吸收脱硫化氢处理等，增加了设备投资和运转费用，限制了吸收工艺的经济性。

含烃废气的回收处理技术一方面要考虑回收成本，另一方面要考虑排放尾气的达标问题，现有方法虽然在某些方面具有一定的技术效果，但综合指标需进一步提高。含烃废气回收处理过程的经济性是实现工业应用的重要指标。

旋转床是一种用于气液接触的设备，现有技术中的旋转床为用于气相和液相进行接触反应或传质过程，主要包括床体、壳体、进气口、排气口、进液口、排液口等部件和结构，在其它领域的应用没有公开相关的现有技术。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种过程简单、经济合理的含烃废气回收处理方法，适宜于含烃废气的吸收法回收工艺。本发明提供了一种旋转床，用于处理粗柴油或粗煤油时，处理后的粗柴油或粗煤油适用于含烃废气的吸收工艺。

本发明旋转床包括筒体、床层组件、上封头和下封头构成，筒体、上封头和下封头构成封闭结构，床层组件设置在上述封闭结构的内部空间，床层组件底部与旋转轴上端固定联接，旋转轴下端伸出下封头并与驱动装置联接；在筒体下部设置气相出口，在筒体上部设置气相入口，在下封头设置液相出口；筒体内壁固定螺旋板，螺旋板与床层为间隙配合；床层组件由上盖板、床层和下盖板构成一体化结构，床层组件上端通过支架以可旋转联接方式固定在筒体内上部，上盖板和下盖板之间夹持床层，床层中间为圆柱形空腔，布液管从上部伸入床层中间的圆柱形空腔内。

本发明旋转床中，螺旋板焊接在筒体内壁上，右旋螺旋板与床层组件顺时针转动工况匹配，或者左旋螺旋板与床层组件逆时针转动工况匹配。螺旋板可以设置1～3圈，螺旋板可以连续设置，也可以间断设置。

本发明旋转床中，涉及的密封部分可以采用常规的机械密封结构。驱动装置可以采用电机驱动或其它动力设备驱动。床层可以采用常规的填料结构、丝网结构、筛网结构等。布液管伸入床层中的部分均设设置布液孔，布液管上布液孔的直径一般为1～10mm。布液管底端封闭，布液管上端与进液管路相联通。旋转床中床层组件的转速一般为200～5000转/分钟，优选为400～2000转/分钟。

本发明含烃废气的回收方法包括如下内容，采用旋转床对粗柴油或粗煤油进行预处理，旋转床液相出口排出的物料作为吸收剂用于含烃废气的吸收处理。

本发明含烃废气的回收方法中，含烃废气可以是来自于各种装置的含烃废气，如油品储罐排放气、油品氧化脱硫醇尾气等，一般要求含烃废气中烃的体积含量为2%以上，优选为5%～80%，低浓度的含烃废气不适于采用吸收法回收。

本发明含烃废气的回收方法中，吸收设备可以采用本领域常用的填料塔、鼓泡塔、喷淋塔等。吸收的操作温度一般为-30～50℃，优选为0～25℃，操作压力为常压至1MPa，气相体积空速为1~200h^-1，优选为5~100h^-1，吸收设备入口的液气体积比为0.005~0.5，优选为0.01~0.1。上述参数根据废气中烃的含量以及吸收剂的性质、要求达到的吸收率等具体因素确定。吸收剂和/或含烃废气可以采用冷却降温等方式降低温度，提高烃类的吸收效率。

本发明含烃废气的回收方法中，粗柴油或粗煤油为炼油企业柴油加氢装置或煤油加氢装置的原料，一般来自于原料的蒸馏过程、重质馏分油的二次加工过程等，不能直接作为商品出售，需要进一步加氢才能得到合格的商品。吸收设备排出的吸收了废气中烃类物质的富吸收剂，可以直接进入加氢装置，对加氢装置不产生任何影响。

本发明含烃废气的回收方法中，旋转床气相出口排出的气相可以与吸收处理过程排出的富吸收剂进一步混合吸收为液相，可以采用喷射器、气液混合泵等进行混合吸收。

粗柴油和粗煤油一般含有微量的硫化氢等杂质，用于含烃废气的吸收剂时，这些硫化氢会进入吸收后的尾气中，硫化氢属于严重的污染物，即使少量的硫化氢也会造成尾气的严重污染，需要后处理设备，而目前并没有适宜的方法预先将粗柴油或粗煤油中的硫化氢脱除，因此粗柴油和粗煤油一般不用于烃吸收的吸收剂，如果用为吸收剂，也需要后续的处理手段，增加了设备投资和运转费用。

本发明通过研究发现，采用适宜结构的旋转床对粗柴油或粗煤油进行处理后，可以有效地将其中溶解的硫化氢脱出。旋转床的结构和作用不同于本领域常规旋转床，常规旋转床需要引入气相和液相两种物流，需要相应的结构，实现气液两相的充分传质或反应。本发明旋转床无需设置气相物料引入口，以及防止气相物料不流过床层的密封结构，装置结构简单。本发明旋转床通过设置螺旋板使旋转床内部形成一定的循环气流，有利于粗柴油或粗煤油中硫化氢、挥发分等杂质的充分脱除。本发明的旋转床只引入一个液相物料，通过采用适宜结构的床层组件，结果惊人地发现，对于粗柴油或粗煤油来说，可以将其中的硫化氢、挥发分等杂质有效脱出。脱杂质后的粗柴油或粗煤油用于含烃废气吸收时不存在尾气的二次污染问题。粗柴油或粗煤油需要加氢处理等装置加工后才能得到合同产品，富吸收剂与其它粗柴油或粗煤油混合用于加氢处理时，对加氢处理装置不产生任何影响，因此依托粗柴油或粗煤油以及所需的加氢处理装置，可以大大简化含烃废气吸收工艺流程，降低操作费用，对加氢处理装置不产生不利影响，不产生尾气二次污染，具有突出的经济性。

本发明旋转床针对粗柴油或粗煤油脱出硫化氢等物质，设计了适宜的床层，上盖板和下盖板间夹持床层，并与布液管呈一体化结构，构成床层中心密闭区域，操作过程中易形成负压区域，结合旋转床的特性，有利于硫化氢、挥发分等物质的脱出。同时采用旋转接头，实现布液管、轴的一体化结构，可现实平稳运行。

附图说明

图1是本发明旋转床结构示意图；

图2是本发明含烃废气吸收处理工艺流程示意图。

其中：1为原液入口及液相分布器，2为上封头，3为床层组件，4为筒体，5为下封头，6为下封头机械密封，7为联轴器，8为电机，9为脱挥液出口，10为挥发气体出口，11为螺旋扳，12为床层上端固定板，13为密封组件，1４为挥发气体入口；

21为含烃废气，22为粗柴油，23为旋转床，24为鼓泡吸收床，25为喷射器，26为净化尾气。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明技术内容和效果。

如图1和图2所示，本发明旋转床针对粗煤油或粗柴油脱除硫化氢而设计，包括筒体4、上封头2、下封头5，以及筒内设置的床层组件3，筒体内壁固定设置螺旋板11。原液入口及液相分布器1伸入床层组件3中，在床层组件3中的部分为具有分布孔液相分布器，筒体下部设置挥发气体出口10，下封头下部设置脱挥液出口9，筒体上部设置挥发气体入口14。

本发明含烃废气吸收处理方法中，粗柴油22经过旋转床23预处理后，液相与含烃废气21在鼓泡吸收床24内接触吸收，吸收后净化尾气26排出，吸收后烃类的富吸收剂旋转床23排出的气相在喷射器25内重新混合吸收，然后排出进入粗柴油的加氢处理装置。

旋转床工作时，电机带动轴并驱动旋转床层高速旋转，需脱挥的液相（即需要脱除部分挥发性物质的液相）自原液入口经液相分布器喷洒在旋转床层内壁，产生剧烈撞击，液相实现分散，在负压条件下实现一次脱挥过程；在高速旋转的床层离心力作用下，液相在床层上的流动形态成为极薄的液膜和极小的液滴，甚至形成雾滴状态，并且在床层作用下，液滴表面会得到快速而不断更新。在旋转床的超重力作用下，一方面易挥发的成分从液相中脱出的阻力降低，另一方面液相单位体积的比表面积极大提高，从而促使挥发组分在液相中向气－液界面扩散，极大强化了相间传递过程。另外，高速旋转的床层，产生较大离心力，会形成微负压，利于液相的脱挥过程。

气液两相在旋转床的离心力作用下，自床层中心流动到床层外侧，此过程中易挥发的成分进入气相中，含挥发组分的气相在螺旋扳的引导下，向下流动；床层中心呈负压状态，气相自设置在筒体上部的挥发气体入口进入床层中心，再次与液相一并流过床层，气相实现循环使用，可以提高气相中挥发组分浓度。此过程中，部分气体经挥发气体出口流出旋转床反应器。

实施例1

某汽油氧化脱硫醇尾气和液态烃氧化脱硫醇尾气，温度40℃左右，总烃浓度为30×10⁴~80×10⁴mg/m³。吸收剂采用来自炼油装置分馏塔的粗煤油，温度为60℃。

粗柴油进入如图1结构所示的旋转床，床层转速为600转/分钟。旋转床排出的液相冷却至20℃后与废气进入鼓泡床进行烃类吸收，鼓泡床内的气体空速为60h^-1，鼓泡床入口吸收剂与废气的体积比为0.1，鼓泡床排也的富吸收剂与旋转床排出的气相采用喷射器重新吸收混合后，作为煤油加氢处理装置的进料，排放尾气中硫化氢含量低于2mg/m³。

比较例1

按照实施例1的装置和操作条件，只是取消粗煤油的旋转床预处理，排放尾气中硫化氢含量25mg/m³。

比较例2

按照比较例1的装置和操作条件，排放尾气采用与实施例1相同的鼓泡床碱液吸收操作后，尾气中硫化氢含量低于5mg/m³。鼓泡床的设备投资和操作费用均大大高于旋转床，旋转床由于在超重力下运转，设备体积很小，操作费用低，不消耗化学品，不产生废碱液等二次污染物。

实施例2

某油品贮罐区排放废气，温度40℃左右，总烃浓度为10×10⁴~50×10⁴mg/m³。吸收剂采用来自炼油厂催化裂化装置分馏塔的粗柴油，温度为60℃。

粗柴油进入如图1结构所示的旋转床，床层转速为1000转/分钟。旋转床排出的液相冷却至25℃后与废气进入鼓泡床进行烃类吸收，鼓泡床内的气体空速为150h^-1，鼓泡床入口吸收剂与废气的体积比为0.2，鼓泡床排也的富吸收剂与旋转床排出的气相采用喷射器重新吸收混合后，作为柴油加氢处理装置的进料，排放尾气中硫化氢含量低于2mg/m³。

比较例3

按照实施例2的装置和操作条件，只是取消粗柴油的旋转床预处理，排放尾气中硫化氢含量32mg/m³。

Claims (16)

1.一种旋转床，包括筒体、床层组件、上封头和下封头，筒体、上封头和下封头构成封闭结构，床层组件设置在上述封闭结构的内部空间，床层组件底部与旋转轴上端固定联接，旋转轴下端伸出下封头并与驱动装置联接；其特征在于：在筒体下部设置气相出口，在筒体上部设置气相入口，在下封头设置液相出口；筒体内壁固定螺旋板，螺旋板与床层为间隙配合；床层组件由上盖板、床层和下盖板构成一体化结构，床层组件上端通过支架以可旋转联接方式固定在筒体内上部，上盖板和下盖板之间夹持床层，床层中间为圆柱形空腔，布液管从上部伸入床层中间的圆柱形空腔内。

2.根据权利要求1所述的旋转床，其特征在于：螺旋板焊接在筒体内壁上。

3.根据权利要求1或2所述的旋转床，其特征在于：右旋的螺旋板与床层组件顺时针转动工况匹配，或者左旋的螺旋板与床层组件逆时针转动工况匹配。

4.根据权利要求1所述的旋转床，其特征在于：螺旋板设置1～3圈。

5.根据权利要求1所述的旋转床，其特征在于：床层采用填料结构、丝网结构或筛网结构。

6.根据权利要求1所述的旋转床，其特征在于：布液管的管壁上具有布液孔，布液孔的孔直径为1～10mm。

7.根据权利要求1所述的旋转床，其特征在于：旋转床中床层组件的转速为200～5000转/分钟。

8.根据权利要求1所述的旋转床，其特征在于：旋转床中床层组件的转速为400～2000转/分钟。

9.一种含烃废气的吸收方法，其特征在于：采用权利要求1至8任一权利要求所述的旋转床对粗柴油或粗煤油进行预处理，旋转床液相出口排出的物料作为吸收剂用于含烃废气的吸收处理。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：含烃废气中烃的体积含量为2%以上。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：含烃废气中烃的体积含量为5%～80%。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：含烃废气的吸收处理采用吸收设备，吸收设备为填料塔、鼓泡塔或喷淋塔。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：吸收处理的操作温度为-30～50℃，操作压力为常压至1MPa，气相体积空速为1~200h^-1，吸收设备入口的液气体积比为0.005~0.5。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：吸收处理的操作温度为0～25℃，操作压力为常压至1MPa，气相体积空速为5~100h^-1，吸收设备入口的液气体积比为0.01~0.1。

15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：旋转床气相出口排出的气相与吸收处理过程排出的富吸收剂进一步混合吸收为液相。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：旋转床气相出口排出的气相与吸收处理过程排出的富吸收剂采用喷射器或气液混合泵进行混合吸收。