CN105289032B - 极易挥发性有机物冷吸法回收工艺 - Google Patents

极易挥发性有机物冷吸法回收工艺 Download PDF

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极易挥发性有机物冷吸法回收工艺包括：气体压缩、冷却、冷凝、吸收、分离和余压制冷等工序，可以从干燥氯化氢气体和空气中回收沸点在100℃以下的低沸点有机化合物。由于该方法将冷凝法和吸收法有机结合，将加压冷凝和超重力吸收结合在一起，变深冷回收为浅冷回收，保证排气达到环保限值，可以大大提高回收效率，降低回收能耗，该工艺可以广泛应用于有机氯化物和油气回收等方面。

Description

极易挥发性有机物冷吸法回收工艺
技术领域
极易挥发性有机物冷吸法回收工艺属化工环保领域。所述极易挥发性有机物是指沸点范围：＜0℃至50～100℃的有机化合物；所述冷吸法是指冷凝法和吸收法相结合的方法，是将加压冷却、超重力吸收相结合的方法。
背景技术
极易挥发性有机物，目前主要采用深冷冷凝法回收，而单独采用冷凝法，要想使排气达到规定的限值，要求冷却温度很低，例如对于易挥发性的甲醇需要小于-80℃，而二氯甲烷则要求小于-100℃，这样设备费和操作费太高，极不经济，至于极易挥发性的轻烃和氯代烃要想使排气达到规定的限值，要求冷却到很低的温度，有时甚至要用液氮蒸发，这是相当麻烦的，又很不经济。工程上往往是将冷凝法作为回收净化过程的预处理工序，借以降低后处理的投资和费用，再采用吸附、膜分离等后处理工序，使排气达到规定的限制，而吸附、膜分离等后处理工序的投资和操作费不菲，特别是增加了后处理工序，使得流程更长，操作管理更麻烦。本发明的目的就在于克服深冷法的上述缺点和不足，实现极易挥发性有机物的高效、低成本的回收并且较好的解决污染问题。
发明内容
为了实现这一目的，发明人开发出一种集加压、冷却、吸收为一体的冷吸法工艺；并将加压冷凝、冷却吸收过程优化组合，简化，强化，从而实现极易挥发性有机物的高效率、低成本较彻底的回收。
1、冷却吸收：比较一下汽油的冷凝曲线与冷却吸收曲线就可以看出冷却吸收可以将冷却温度提高(比冷凝)30℃，冷凝曲线-60℃时回收率＞90％，而冷吸收曲线-30℃时回收率＞90％。这样利用浅冷-30～-40℃就可以不必用深冷达到90％的回收率，相当于将冷凝温度提高30℃。
2、加压冷凝：根据克——克方程，每当将系统压力提高一倍，气体冷凝温度就可提高15℃左右，若系统压力翻两番，冷凝温度就可提高30℃左右，若系统压翻三番(从常压提高到8kg/cm2表压)，气体冷凝温度就可提高40℃～50℃。这样就使冷凝在较高的温度下操作，不要深冷也能达到回收目的。这将大大地降低能耗，降低投资和操作费用，降低成本。基于这一理论，本人利用压缩机模块给汽油油气加压冷凝，验证此原理的正确性，模拟数据如下：冷凝温度随压力变化值。
表1冷凝温度与压力关系表
压力MPa 0.1 0.2 0.4 0.8
冷凝温度℃ -53 -43 -32 -22
油气为含10％的空气，收率为90％；提高压力一倍虽没有使冷凝温度提高15℃，但也提高了10℃左右，这就验证了加压的作用。
3、以冷凝液为溶剂，采用直冷式吸收，这样变冷凝为冷吸收。首先会节省大量冷量，譬如，正戊烷的溶解热为2008kcal/kmol，而冷凝热为6400kcal/kmol，溶解热为冷凝热的1/3，因为变冷凝为冷吸收，以溶解热去代理冷凝热，因溶解热大大小于冷凝热，所用冷量会大大减少；另外，直冷省去了热交换器，又相当于将冷凝温度提高10℃～20℃。
4、离心力场的超重力吸收，以冷凝液为溶剂的直冷式吸收，可以砍掉庞大的解吸过程；一般的吸收塔靠重力完成气液交换，吸收效率低，吸收设备庞大，为了提高吸收效率和缩小设备，采用超重力吸收；并且将超重力机叶轮与液环式压缩机叶轮装在同一轴上，合二为一，组成一体机。
5、尾气余压制冷及系统回冷，加压冷却吸收后的气体，还有一定的余压，还可以膨胀制冷，既补充系统需要的冷量，又可提高回收率。气体的温度和回收液温度都更低了，可以在系统的适当处回收其携带的冷量，实现更好的节能效果。
油气混合物和被冷却的循环液混合进入压缩机C101，压缩后进入一级分离器S101气液分离，液相一部分被冷却后进入压缩机作循环液，一部分作回收产品，气相进入S102A利用余压膨胀制冷后进入二级分离器S102B再次回收凝液和冷量，气相也可以回收冷量后达到排放标准。
极易挥发性有机物冷吸法回收工艺包括：用经过冷却的凝液在液环压缩机中压缩含有极易挥发性有机物的气体；将压缩后气体经过风冷、水冷、凝液冷却；分离压缩冷却后气体与凝液，凝液经膨胀制冷的气体冷却后返回液环压缩机循环；用凝液吸收压缩后气体；压缩分离后气体膨胀制冷；以膨胀气体为冷源冷却凝液；凝液与压缩后气体换热后产出。
其优化工艺条件是：含有极易挥发的有机物沸点范围：＜0℃至50～100℃的有机化合物，气体可以是干燥氯化氢气体或空气；压缩是在液环压缩机中，气体从常压被压至1～2Mpa；将压缩后的气体冷却至-20℃～-50℃；用凝液吸收压缩后的气体是在超重力场中进行；压缩分离后的乏气膨胀制冷至-70℃～-100℃。
附图说明：图1是流程图；
油气混合物通过E0106被产品液预冷后与C0101液环压缩机进料口相连，在液环压缩机中与低温循环液充分混合吸收并增压后连接V0102分离器进行气液分离，液相一部分作为回收汽油产品经过E0106回收冷量后去汽油储罐，另一部分被干气超音速膨胀制冷在E0107中冷却后作液环压缩机的循环液，气相通过超音速冷凝分离设备，冷凝液在V0401缓冲罐进行缓冲后作为回收产品去汽油储罐，干气在E0107换热器中回收冷量后放空；
图2是原理图。
具体实施措施
下面结合实施例进一步说明本发明。
实施例1氯乙酸尾气中乙酰氯回收
用-10℃冷凝液在文丘里中吸收-10℃氯乙酸尾气中的乙酰氯。
尾气量：360m3/hr，HCl浓度(V)90％，乙酰氯(V)10％(64kg/hr)，每小时回收55kg乙酰氯。回收率：
实施例2汽油气回收
采用如下冷吸法原理做了汽油油气回收的模拟计算，得到表2冷吸法模拟结果：
20℃，120m3/hr，含空气93.5％的汽油油气在-1.4℃时采用汽油冷吸，C5H12从49.799kg/hr，减少了44.152kg/hr，回收了约44kg，回收率膨胀后尾气温度降到-65℃，又有5kg/hr的C5H12回收回来，收率又提高近10％，总的来说，C5H12基本上都回收回来。
表2冷吸法模拟结果
1 7 10 11
Temperature C 20 -1.4 -65.6 -65.6
Pressure kPa 101 505 101 101
Mass Flow kg/hr 212.199 97.578 99.322 15.277
Volume Flow cum/hr 120 0.149 56.676 0.022
Mass Flow kg/hr
AIR 93.556 0.489 93.042 0.026
H2O 1.364 1.066 0.033 0.267
CH4 0.032 0 0.032 0
C2H6 0.03 0.003 0.027 0.001
C3H6--01 0.042 0.012 0.026 0.005
C3H8 0.774 0.22 0.459 0.094
C4H8--01 12.993 7.93 1.99 3.089
C4H8--02 6.131 4.13 0.575 1.435
C4H8--03 4.753 3.288 0.393 1.079
C4H10 3.496 2.243 0.436 0.821
C4H10-01 9.381 5.251 1.988 2.152
C5H12 49.799 44.152 0.313 5.36
C6H14-01 29.848 28.793 0.007 0.949

Claims (1)

1.极易挥发性有机物冷吸法回收工艺，主要特征在于：在回收干燥氯化氢或空气中含有的沸点≤100℃的极易挥发性有机物时，首先要压缩含有极易挥发性有机物的气体，压缩是在液环压缩机中进行，最终压缩压力为1MPa～2MPa；在液环压缩机中用被冷却的凝液作液环将压缩气体在超重力场中进行冷却吸收，冷却温度为-20℃～-50℃；冷却后的气体进入气液分离器分离出气体和凝液；将压缩分离出的气体膨胀制冷，制冷温度为-60 ℃ ～-100℃；最后以膨胀气体为冷源冷却部分凝液作为液环压缩机的液环，其余凝液冷却原料气，以回收冷量，降低冷耗；极易挥发性有机物冷吸法回收工艺主要特征还在于：液环压缩机叶轮和超重力机叶轮是装在同一轴上，组成一体机。
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