CN105854515A - 一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法，药厂喷雾干燥后的尾气，经过布袋除尘后用水洗（或碱洗）将其温度从300~500℃左右降至60~150℃，进入变压吸附浓缩工序，吸附和解吸温度约为60~150℃，冲洗和抽空再生，两塔工艺，一塔吸附的同时另外一塔在进行解吸，使得尾气VOCs含量降至6ppm以下；最后解吸的浓缩VOCs送去燃烧，燃烧后的达标尾气直接排入大气；未燃烧完全的VOCs再次返回变压吸附浓缩工序回收利用；此方法大幅度地降低了蒸汽、电、循环水的能耗，解决了现有技术不能有效脱除VOCs及其苦涩与刺激异味带来的环境健康问题，以及存在的能耗高、成本高、装置寿命短等难题。

Description

一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法
技术领域
本发明涉及药厂尾气治理领域，更具体的说是涉及一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法。
背景技术
在现代制药工业的生产过程中，不可避免地会使用大量的化学与生物制剂。制药行业在化学药物和半合成药物的合成、生物发酵、溶剂的贮存提取运输、溶媒回收、产品提纯干燥及废水处理等过程中会产生的各类VOCs及恶臭污染物。此类尾气浓度含量低，没有回收价值，但臭气扰民，污染环境。如何处理大风量，含有VOCs及恶臭气体的尾气，成为企业面临的一大环保难题。
针对药企的发酵及喷雾干燥等工段产生的低浓度低压力大风量尾气。除治标不治本的掩蔽法外，目前去除技术分为浓缩和销毁两种。浓缩技术包括主要包括吸附技术、吸收技术、冷凝（及蒸气平衡）技术及膜分离技术等；销毁技术包括高温焚烧、催化燃烧、生物氧化、低温等离子体破坏和光催化氧化技术等。两种技术很多场合下是彼此结合作用的。浓缩技术在进行组分回收时可独立使用，若不回收则需与销毁技术相结合。对低浓度气体，销毁技术大多数需进行浓缩技术预处理。
浓缩技术中最常用的是吸附技术，吸附技术又以活性炭吸附为主，一般为变温吸附TSA法，采用热氮再生或蒸汽再生，再经过冷凝得到回收油，能耗较高；因为原料气中组份复杂，导致吸附与再生循环时间匹配难度加大，吸附剂用量巨大，使用寿命短，其技术经济性极差。膜分离技术在成分复杂的环境下应用效果不佳，要求严格预处理，否则膜容易堵塞。目前较为先进的转盘分子筛浓缩法应用也日渐多起来，但须进行严格的预处理，成本较高，吸收技术效率不高，消耗吸收剂，容易产生二次污染。
发明内容
全温程变压吸附(英文全称：Full Temperature Range-Pressure SwingAdsorption，简称：FTrPSA) 是一种以变压吸附为基础的方法，利用不同物料组分本身在不同压力与温度下的吸附分离系数及物理化学性质的差异性，采取牺牲少许吸附效果但易于解吸的中高温操作或易于吸附的低温操作来分离和提纯各种气体的方法。
本发明提供一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法，解决了现有技术不能有效脱除VOCs及其苦涩与刺激异味带来的环境健康问题，以及存在的能耗高、成本高、装置寿命短等难题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）除尘工序，来自喷雾干燥工段的药厂尾气进入除尘器中，尾气中颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来 ，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，经过除尘器得到无尘药厂尾气；
（2）降温洗气工序，将无尘药厂尾气送入洗塔系统中，除去无尘药厂尾气里面的酸性气体SO2、H2S等，并将高温的无尘药厂尾气温度从300℃~500℃降至60~150℃；
（3）变压吸附浓缩工序，在变压吸附系统中进行，经过降温洗气工序的无尘药厂尾气从吸附塔底部进入然后进行吸附，吸附压力30~80Kpa，操作温度为60~150℃，多台吸附塔交替循环操作，保证无尘药厂尾气连续进入；未被吸附的空气、CO2从吸附塔顶部排出，检测VOCs含量，总VOCs降至6ppm以下，达到规定的排放标准，就地放空排入大气；吸附相里的VOCs为被浓缩至10~30%，采用真空泵抽空解吸得到VOCs浓缩气，而后进入销毁工序；
（4）销毁工序，将经变压吸附浓缩工序解吸得到的VOCs浓缩气送去燃烧，对燃烧后的尾气进行检测，检测达标的尾气直接排入大气，不达标的尾气返回FTrPSA工序回收利用。
更进一步的，所述除尘工序中采用的除尘器为干式布袋除尘器，所述干式布袋除尘器从上到下依次设置上部箱体、中部箱体、下部箱体、清灰系统和排灰机构，所述上部箱体、中部箱体、下部箱体内部均设有滤袋，所述滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤。
更进一步的，所述洗塔系统包括1个水洗塔，利用水泵将循环水，送至水洗塔内集气管喷洒，除去无尘药厂尾气里面的酸性气体SO2、H2S等，并将高温的无尘药厂尾气温度从300℃~500℃降至60~150℃。
更进一步的，所述洗塔系统包括1个碱洗塔、1个水洗塔，无尘药厂尾气从碱洗塔底部进入，利用碱性水泵将循环碱液送至碱洗塔内集气管喷洒，除去无尘药厂尾气里面的酸性气体SO2、H2S等，再通过水洗塔将碱性成分去除，将高温的无尘药厂尾气温度从300℃~500℃降至60~150℃。
更进一步的，所述碱液为氨水或NaOH溶液。
更进一步的，所述变压吸附系统由N个吸附塔组成，N为大于1的自然数；其中1～N-1个吸附塔处于吸附状态，其余吸附塔处于再生状态，保证连续性生产。
更进一步的，所述吸附塔内装填料是活性炭、活性氧化铝、分子筛、脱硫剂的一种或多种。
传统变压吸附通常在常温进行，有些气体虽然能够很好地吸附但难以解吸，甚至会破坏床层；而FTrPSA，解决了难吸附和易吸附杂质的大部分再生问题，也可与其他分离方法进行耦合，实现节能减耗、延长吸附床层寿命等效果；大幅度地降低了蒸汽、电、循环水的能耗。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）采用FTrPSA法进行浓缩，牺牲少许吸附效果但易于解吸的中高温操作来脱除VOCs，解决了传统变压吸附技术容易吸附和不易解吸的矛盾，解决了其他现有技术不能有效脱除VOCs及其苦涩与刺激异味带来的环境健康问题；
（2）装置运行能耗和成本低，吸附剂使用寿命长；
a.本发明大大降低了装置的投资和能耗，并且装置寿命长达10年以上；因其原理是变压吸附，是通过降压的方式来进行解吸，无需大量的再生气和热源，故大大降低了装置运行的能耗和成本；在60~150℃的操作温度下，能实现彻底解吸，避免残余VOCs毒害吸附床层；没有加温和降温的周期性温度变化保证了吸附剂的长寿命；解决了现有技术存在的能耗高，成本高，装置寿命短等难题；
b.不需要降到很低的温度就对原料气开始进行净化；喷雾干燥后的尾气温度为300℃左右，经过布袋除尘后用水洗或碱洗将其温度降至60~150℃；相较于传统工艺需要降温至常温40℃以下，本发明减少了原料气体显热浪费和循环液的循环量；
（3）流程短而简单，无需进行严格的预处理，对原料的适应性强，解决了现有技术流程长且复杂，还需严格的预处理等难题。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1
如图1所示，一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法，该方法的步骤如下：
（1）除尘工序，来自喷雾干燥工段的药厂尾气进入除尘器中，尾气中颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来 ，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，经过除尘器得到无尘药厂尾气；
本工序采用的是一种干式布袋除尘器,适用于捕集细小、干燥非纤维性粉尘，这种干式布袋除尘器从上到下依次设置上部箱体、中部箱体、下部箱体、清灰系统和排灰机构，所述上部箱体、中部箱体、下部箱体内部均设有滤袋， 滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤；来自喷雾干燥工段的药厂尾气进入布袋除尘器后，尾气中颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来 ，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。
（2）降温洗气工序，将无尘药厂尾气送入洗塔系统中，除去无尘药厂尾气里面的酸性气体SO2、H2S等，并将高温的无尘药厂尾气温度从300℃~500℃降至80~110℃；
本工序在洗塔系统中进行，无尘药厂尾气大约含1000ppm的VOCs，所述洗塔系统包括1个碱洗塔，无尘药厂尾气从碱洗塔底部进入，碱洗塔中采用氨水作为循环碱液，利用碱性水泵将循环碱液送至碱洗塔内集气管喷洒，除去无尘药厂尾气里面的SO2、H2S等酸性气体，将高温的无尘药厂尾气温度从300℃~500℃降至80~110℃。
本工序设置碱洗塔，采用氨水作为循环碱液后能进一步保证酸性气体SO2、H2S等酸性气体的脱除；无尘药厂尾气在降温过程中因为温度降低而冷凝被被水带走，减少了VOCs的含量，为后续工序减轻了负荷，经本工序后尾气中大约含20~50ppm的VOCs。
（3）变压吸附浓缩工序，在变压吸附系统中进行，经过降温洗气工序的无尘药厂尾气从吸附塔底部进入然后进行吸附，吸附压力为30~80Kpa，操作温度为80~110℃，多台吸附塔交替循环操作，保证无尘药厂尾气连续进入；未被吸附的空气、CO2从吸附塔顶部排出，检测VOCs含量，总VOCs降至6ppm以下，达到规定的排放标准，就地放空排入大气；吸附相里的VOCs为被浓缩至10~30%，采用真空泵抽空解吸得到VOCs浓缩气，而后进入销毁工序；
本工序将VOCs含量作为控制成分，检测VOCs含量，总VOCs降至6ppm以下，吸附完成，控制相应阀门，未被吸附的空气、CO2从吸附塔顶部排出，就地放空排入大气；再控制相应阀门，采用真空泵抽空解吸得到VOCs浓缩气。
在80~110℃的操作温度下，能实现彻底解吸，避免残余VOCs毒害吸附床层；没有加温和降温的周期性温度变化保证了吸附剂的长寿命；相较于传统工艺需要降温至常温40℃以下，本发明减少了原料气体显热浪费和循环液的循环量；故而本实施例大大降低了装置运行能耗和成本。
（4）销毁工序，将经变压吸附浓缩工序解吸得到的VOCs浓缩气送去燃烧，对燃烧后的尾气进行检测，检测达标的尾气直接排入大气，不达标的尾气返回FTrPSA工序回收利用。
本工序中，燃烧后的尾气管道一端与大气相连，另一端连接变压吸附浓缩工序的变压吸附系统进料端，两端均设置自动控制阀门，对燃烧后的尾气进行检测，检测达标，开启与大气相连的自动控制阀门，关闭与变压吸附系统进料端相连的自动控制阀门；检测不达标，关闭与大气相连的自动控制阀门，开启与变压吸附系统进料端相连的自动控制阀门。
实施例2
如图1所示，一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法，该方法的步骤如下：
(1)除尘工序，来自喷雾干燥工段的药厂尾气进入除尘器中，含尘气体从除尘器的进风均流管进入各分室灰斗，并在灰斗导流装置的导流下，大颗粒的粉尘被分离，直接落入灰斗，而较细粉尘均匀地进入中部箱体而吸附在滤袋的外表面上，干净气体透过滤袋进入上箱体，并经各离线阀和排风管得到无尘药厂尾气；
本工序采用的是一种脉冲除尘器, 除尘器主要由上箱体、中箱体、灰斗、进风均流管、支架滤袋及喷吹装置、卸灰装置等组成。脉冲除尘器综合了分室反吹各种脉冲喷吹除尘器的优点，克服了分室清灰强度不够，进出风分布不均等缺点，扩大了应用范围。
（2）降温洗气工序，将无尘药厂尾气送入洗塔系统中，除去无尘药厂尾气里面的酸性气体SO2、H2S等，并将高温的无尘药厂尾气温度从300℃~500℃降至60~80℃；
本工序在洗塔系统中进行，无尘药厂尾气大约含1000ppm的VOCs，所述洗塔系统包括1个水洗塔，无尘药厂尾气从水洗塔底部进入，水洗塔中采用工业纯水作为循环，利用水泵将循环水送至水洗塔内集气管喷洒，除去无尘药厂尾气里面大量的SO2、H2S等酸性气体，将高温的无尘药厂尾气温度从300℃~500℃降至60~80℃。
本工序设置水洗塔，采用高压的工业纯水作为循环进一步保证酸性气体SO2、H2S等的脱除；无尘药厂尾气在降温过程中因为温度降低而冷凝被被水带走，减少了VOCs的含量，为后续工序减轻了负荷，经本工序后尾气中大约含20~50ppm的VOCs。
（3）变压吸附浓缩工序，在变压吸附系统中进行，经过降温洗气工序的无尘药厂尾气从吸附塔底部进入然后进行吸附，吸附压力为30~80Kpa，操作温度为60~80℃，多台吸附塔交替循环操作，保证无尘药厂尾气连续进入；未被吸附的空气、CO2从吸附塔顶部排出，检测VOCs含量，总VOCs降至6ppm以下，达到规定的排放标准，就地放空排入大气；吸附相里的VOCs为被浓缩至10~30%，采用真空泵抽空解吸得到VOCs浓缩气，而后进入销毁工序；
本工序将VOCs含量作为控制成分，检测VOCs含量，总VOCs降至6ppm以下，吸附完成，控制相应阀门，未被吸附的空气、CO2从吸附塔顶部排出，就地放空排入大气；再控制相应阀门，采用真空泵抽空解吸得到VOCs浓缩气。
在60~80℃的操作温度下，能实现很好的解吸，避免残余VOCs毒害吸附床层；没有加温和降温的周期性温度变化保证了吸附剂的长寿命；相较于传统工艺需要降温至常温40℃以下，本发明减少了原料气体显热浪费和循环液的循环量；故而本实施例大大降低了装置运行能耗和成本。
（4）销毁工序，将经变压吸附浓缩工序解吸得到的VOCs浓缩气送去燃烧，对燃烧后的尾气进行检测，检测达标的尾气直接排入大气，不达标的尾气返回FTrPSA工序回收利用。
本工序中，燃烧后的尾气管道一端与大气相连，另一端连接变压吸附浓缩工序的变压吸附系统进料端，两端均设置自动控制阀门，对燃烧后的尾气进行检测，检测达标，开启与大气相连的自动控制阀门，关闭与变压吸附系统进料端相连的自动控制阀门；检测不达标，关闭与大气相连的自动控制阀门，开启与变压吸附系统进料端相连的自动控制阀门。
实施例3
在实施例1所述的一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法的基础上进一步优化，洗塔系统包括1个碱洗塔和1个水洗塔，高温的无尘药厂尾气从碱洗塔底进入，循环氨水通过泵在塔内集气管喷洒；接着再进入水洗塔，再通过水洗塔将碱性成分去除，循环纯水在塔内集气管喷洒洗涤，保证无尘药厂尾气与洗液充分接触并产生换热作用，从而达到降温效果；同时无尘药厂尾气在降温过程中因为温度降低而冷凝被被水带走，减少了VOCs的含量，为后续工序减轻了负荷，经本实施例后，无尘药厂尾气温度从300℃~500℃降至120~150℃，尾气大约含20~50ppm的VOCs。
本实施例适用于适用于尾气中不含酸性气体或酸性气体极少的情况，避免浪费碱液，降低生产成本。
显而易见的，上面所述的实施例仅仅是本发明实施例中的一部分，而不是全部。基于本发明记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，或在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法，其特征在于，包括如下步骤：
除尘工序，来自喷雾干燥工段的药厂尾气进入除尘器中，尾气中颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来 ，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，经过除尘器得到无尘药厂尾气；
降温洗气工序，将无尘药厂尾气送入洗塔系统中，除去无尘药厂尾气里面的酸性气体SO2、H2S等，并将高温的无尘药厂尾气温度从300℃~500℃降至60~150℃；
变压吸附浓缩工序，在变压吸附系统中进行，经过降温洗气工序的无尘药厂尾气从吸附塔底部进入然后进行吸附，吸附压力为30~80Kpa，操作温度为60~150℃，多台吸附塔交替循环操作，保证无尘药厂尾气连续进入；未被吸附的空气、CO2从吸附塔顶部排出，检测VOCs含量，总VOCs降至6ppm以下，达到规定的排放标准，就地放空排入大气；吸附相里的VOCs为被浓缩至10~30%，采用真空泵抽空解吸得到VOCs浓缩气，而后进入销毁工序；
销毁工序，将经变压吸附浓缩工序解吸得到的VOCs浓缩气送去燃烧，对燃烧后的尾气进行检测，检测达标的尾气直接排入大气，不达标的尾气返回FTrPSA工序回收利用。
2.如权利要求1所述的一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法，其特征在于，所述除尘工序中采用的除尘器为干式布袋除尘器，所述干式布袋除尘器从上到下依次设置上部箱体、中部箱体、下部箱体、清灰系统和排灰机构，所述上部箱体、中部箱体、下部箱体内部均设有滤袋，所述滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤。
3.如权利要求1所述的一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法，其特征在于，所述洗塔系统包括1个水洗塔，利用水泵将循环水，送至水洗塔内集气管喷洒，除去无尘药厂尾气里面的酸性气体SO2、H2S等，并将高温的无尘药厂尾气温度从300℃~500℃降至60~150℃。
4.如权利要求1所述的一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法，其特征在于，所述洗塔系统包括1个碱洗塔、1个水洗塔，无尘药厂尾气从碱洗塔底部进入，利用碱性水泵将循环碱液送至碱洗塔内集气管喷洒，除去无尘药厂尾气里面的酸性气体SO2、H2S等，再通过水洗塔将碱性成分去除，将高温的无尘药厂尾气温度从300℃~500℃降至60~150℃。
5.如权利要求4所述的一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法，其特征在于，所述碱液为氨水或NaOH溶液。
6.如权利要求1所述的一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法，其特征在于，所述变压吸附系统由N个吸附塔组成，N为大于1的自然数；其中1～N-1个吸附塔处于吸附状态，其余吸附塔处于再生状态。
7.如权利要求1或6所述的一种药厂尾气治理的全温程变压吸附方法，其特征在于，所述吸附塔内装填料是活性炭、活性氧化铝、分子筛、脱硫剂的一种或多种。
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