CN111617613B - 一种炼化企业废气处理方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种炼化企业废气处理方法，包括：对废气进行热交换处理；对废气进行淋洗处理，以去除其中的酸性气体；对废气进行除臭处理，以去除其中的恶臭气体；对废气进行除雾处理，以去除其中的雾滴；对废气进行分离处理，以去除其中的有机物；对废气进行催化氧化处理得到净化后的气体。首先避免高温高压废气直排的安全隐患，去除废气中的恶臭物质，同时对废气中的有价值污染物进行分离回收以及深度净化，最终使尾气达标排放，保证炼化企业安全生产要求。本发明同时公开了一种处理系统，具有可移动式设计，克服大型固定式废气处理装置建设成本高，开机率低，重复投资的弊端，实现对此类废气的集约化、高效处理，具有推广应用价值。

Description

一种炼化企业废气处理方法与系统
技术领域
本发明涉及一种炼化企业废气处理方法与系统，具体涉及一种炼化企业高温高浓度有机废气的处理方法与系统，属于炼化废气处理领域。
背景技术
石油炼化企业普遍存在装置停车检修过程中，蒸汽吹扫过程废气直排问题。这部分废气是由高温蒸汽、VOCs以及恶臭气体组成，虽然排放时间不长，但具有温度高、浓度高、臭味大、组成复杂、排放点不固定的特点。因此，需要机动性强、安全可靠的废气处理技术和装置，以改善炼厂停检修过程的污染问题，改善操作环境提升安全水平。实现停检修过程“气不上天，水不下地”的要求。因此，针对炼化企业需求，开发适用于蒸汽吹扫废气处理、安全性高的废气处理新工艺和装置具有积极意义。
有机废气回收处理技术主要有回收和破坏两类。回收类包括吸收法、吸附法、冷凝发和膜法。破坏法类则有燃烧、低温催化氧化等。吸附法(专利号CN201210334393.0)可以回收污染物，例如采用吸附技术，吸附技术多采用活性炭为吸附剂，其吸附容量有限，且吸附过程放热，吸附高浓度废气时存在安全隐患，对于富含水蒸气的废气处理效果不佳。低温催化为代表的燃烧法要求进气是中低浓度的稳定气流，同时催化氧化放热量大，安全性较低，在炼化企业防火防爆区使用时受到局限。膜分离法(专利号200820178507.6)处理废气具有运行成本低、操作安全、组件体积小等优点。但以膜技术对于进气的要求较高，高温、蒸汽量含量大时，会影响膜分离的效果。综上，现在尚不存在针对炼化企业停车检修过程中蒸汽吹扫废气而开发的组合处理工艺和成套装置。
本发明针对炼化企业装置停车检修过程蒸汽吹扫废气，开发出集成热交换、淋洗、除臭、除雾、分离、催化氧化处理技术的耦合工艺，发挥个工艺的优势，突破不同工艺应用局限，形成对蒸汽吹扫废气进行有效处理的方法与系统。
发明内容
本发明目的是针对炼化企业停车检修时蒸汽吹扫过程产生的高温高浓度有机废气排放问题，提供一种热交换、淋洗、除臭、除雾、膜分离、催化氧化处理技术进行相应优化与改进，并进行耦合后，形成的针对炼化企业废气处理方法与系统，对废气进行高效就地处理。首先避免高温高压废气直排的安全隐患，去除废气中的恶臭物质，同时对废气中的有价值污染物进行分离回收以及深度净化，最终使尾气达标排放，保证炼化企业安全生产要求。本发明的系统具有可移动式设计，克服大型固定式废气处理装置建设成本高，开机率低，重复投资的弊端，实现对此类废气的集约化、高效处理，具有推广应用价值。
根据本发明的一个方面，提供了一种炼化企业停车检修废气处理方法，包括如下步骤：
S1.对废气进行热交换处理，以使废气冷却；
S2.对所述进行了热交换处理后的废气进行淋洗处理，以去除其中的酸性气体；
S3.对所述进行了淋洗处理后的废气进行除臭处理，以去除其中的恶臭气体；
S4.对所述进行了除臭处理的废气进行除雾处理，以去除其中的雾滴；
S5.对所述进行了除雾处理的废气进行分离处理，以去除其中的有机物；
S6.对所述进行了分离处理的废气进行催化氧化处理，以去除其中的残余有机物，得到净化后的气体。
在未处理之前，废气的温度一般是高于100℃的。根据本发明的一些实施例，所述步骤S1中利用冷凝介质对废气进行热交换处理，以对所述废气进行初步冷却，使冷却后的废气温度＜90℃。所述冷凝介质可以为水、空气、氟利昂和乙二醇水溶液等本领域常用的冷凝介质。
根据本发明的优选实施例，所述步骤S2中利用含有碱的淋洗液对所述进行了热交换处理后的废气进行淋洗处理，以去除其中的酸性气体并对所述废气进行进一步冷却。
根据本发明的具体实施例，对于所述碱没有特别的限定，选择能与废气中的酸性气体中和的碱即可；例如可包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢纳、氢氧化钙、氢氧化钾中的至少一种。优选地，所述淋洗液的pH值为8-10。
根据本发明的一些实施方式，所述喷淋液的温度为低于20℃，其与废气接触进行质量和能量交换，一方面可对废气进行进一步降温，使废气的温度降低至≤60℃，使其中的水蒸气冷凝、部分有机物液化；另一方面，含碱的淋洗液与废气中的酸性气体发生化学反应，进而被去除，淋洗处理后废气的pH值为6-9。
废气中还含有一些恶臭气体，所述恶臭气体包括硫化氢、硫醇和硫醚中的至少一种。
根据本发明的优选实施方式，所述步骤S3中利用除臭剂对所述淋洗处理后的废气进行除臭处理，以去除其中的恶臭气体。
根据本发明的具体实施方式，对于所述除臭剂没有特别的限定，选择能除去废气中的恶臭气体的除臭剂即可，例如可包括植物液、工程微生物培养液、或者碱性无机溶液除臭剂等。
根据本发明的一些实施方式，所述除臭剂与废气接触，一方面对其中的恶臭气体进行生物降解等处理，去除有机物，另一方面对废气进行进一步降温，使废气的温度降低至不高于40℃。
经过上述处理的废气中会夹带有细小液体雾滴，通过对所述废气进行除雾处理，以去除其中的雾滴。
根据本发明的一些实施例，对于所述除雾处理没有特别的限定，优选通过利用除雾丝网进行所述除雾处理，所述除雾丝网的孔径为10目到500目，采用的亲水性材料的接触角为0°到60°，优选0°到30°。夹带在气相中的细小液体雾滴，经过除雾丝网时，雾滴碰到除雾丝网上，被粘附或吸附下来，经过反复多次吸附雾滴，极小的雾滴附聚、聚结成为大的液滴，液滴在重力的作用下，沿着编织丝网丝与丝的交叉点向下运动，由于编织网采用具备较强亲水性的材料制备，因此吸附水滴的能力强，同时继续吸附气体中夹带的雾滴，长大的雾滴流到除雾器的底部，以靠液滴自身的重力跌落下来。
根据本发明的优选实施例，所述步骤S5中通过膜分离处理所述进行了除雾处理的废气，使废气中的有机物分离出来。
根据本发明的一些实施例，所述膜的过滤通量1.0-2.0m3/h；优选所述膜为以硅橡胶材质或嵌段共聚物材质作为功能层的有机气体分离膜。
废气经过膜组件，其中的有机物透过膜，形成浓缩气体，随后冷凝回用到污油罐作为原料油使用；剩余的气体在膜表面流过，随之离开膜组件，即膜组件渗余侧气体，渗余侧的低浓度废气进入到后续催化氧化处理中。所述渗余测的废气中非甲烷总烃浓度不超过2000mg/m3。
根据本发明的优选实施方式，所述步骤S6中使所述进行了分离处理的废气与催化剂接触，使其中的残余有机物发生氧化反应被去除。
经过膜分离处理后，废气中的水蒸气、有机物含量均较低，不超过2000mg/m3，适宜用催化氧化处理进行去除。
根据本发明的优选实施方式，膜分离处理后的废气经预热达到280-350℃后与催化剂接触，其中的有机物在催化剂的作用下发生氧化反应，转化为二氧化碳和水，得到去除。
根据本发明的具体实施例，所述催化剂包括铂钯类贵金属催化剂。
根据本发明的优选实施方式，氧化反应产生的高温气体含有较高的热能，可以用于对待处理的废气进行预热，以使其达到催化氧化起始温度之后再与催化剂接触并氧化。之后，高温气体被冷却，然后达标排放。
根据本发明的另一个方面，提供了一种炼化企业废气处理系统，包括：
热交换装置，用于对废气进行热交换处理，以使废气冷却；
淋洗装置，用于对所述进行了热交换处理后的废气进行淋洗处理，以去除其中的酸性气体；
除臭装置，用于对所述进行了淋洗处理后的废气进行除臭处理，以去除其中的恶臭气体；
除雾装置，用于对所述进行了除臭处理的废气进行除雾处理，以去除其中的雾滴；
分离装置，用于对所述进行了除雾处理的废气进行分离处理，以去除其中的有机物；
催化氧化装置，用于对所述进行了分离处理的废气进行催化氧化处理，以去除其中的残余有机物，得到净化后的气体。
根据本发明的优选实施例，所述处理系统设置有入口和出口，所述入口通过管线与炼化企业装置的废气出口相连。当炼化企业装置停车检修期间，采用带压蒸汽吹扫设备，废气从出口经由管线进入处理系统，进行一系列的处理。
根据本发明的一些实施例，所述热交换装置设置有废气进口、废气出口、冷凝介质进口和冷凝介质出口，其内部设置有冷凝介质管道，所述冷凝介质管道的两端分别与冷凝介质进口和冷凝介质出口相连，用于流通所述冷凝介质，以与废气进行热交换，对废气进行冷却；其废气进口与所述处理系统的入口相连，用于接收废气。所述冷凝介质可以为水、空气、氟利昂和乙二醇水溶液等本领域常用的冷凝介质。
根据本发明的优选实施方式，所述热交换装置可为本领域常见的冷凝式换热器或板式换热器。
根据本发明的一些实施例，所述淋洗装置包括：
喷淋塔，其上设置有废气进口和废气出口，所述废气进口与所述热交换装置的废气出口相连，用于接收来自于所述热交换装置的废气；
加药装置，用于将碱液加至喷淋塔内，以对废气进行淋洗处理。
根据本发明的具体实施例，所述喷淋塔的废气进口设置于其侧壁的下部，废气出口设置于其侧壁的上部，使废气自下而上流动，与向下的碱液逆向接触。
根据本发明的优选实施例，所述加药装置包括：
碱液罐，其内储存有碱液；
与所述碱液罐相连的加药管，其上设置有加药泵，用于将碱液泵送至喷淋塔；
所述加药管伸入喷淋塔内的部分开有喷药口，用于喷淋碱液以对废气进行碱洗和冷凝处理。
所述喷药口的个数可以为一个或多个。
根据本发明的优选实施方式，所述喷淋塔内设置有pH控制器，通过测定废气的pH值以自动控制加液氢氧化钠、碳酸钠等碱性药剂。
根据本发明的具体实施例，所述喷淋塔内设有液位计和排水口，所述排水口外接液体排出管线，其上设置有阀门；当喷淋塔内的液位达到液位计设定值时，液体排出管线上的阀门开启，将液体排出喷淋塔。所述阀门可手动操作，也可与液位计一起与控制器相连，当达到液位计设定值时，自动开启阀门排出液体。
在喷淋塔内，碱液与废气进行热量、物质交换以及酸碱中和反应继续降低废气的温度、促使废气中的有机物冷凝同时去除酸性气体，此时部分有机物冷凝形成油水混合物进入喷淋塔的底部，经由喷淋塔底部的排水口排出，废气中的酸性气体(如硫化氢、氯化氢)与碱液发生化学反应被去除。
根据本发明的一些实施例，所述除臭装置包括：
除臭塔，其上设置有废气进口和废气出口，所述废气进口与所述淋洗装置的废气出口相连，用于接收来自于所述淋洗装置的废气；
除臭剂投加装置，用于将除臭剂加至除臭塔内，以对废气进行除臭处理。
根据本发明的具体实施例，所述除臭塔的废气进口设置于其侧壁的下部，废气出口设置于其侧壁的上部，使废气自下而上流动，与向下的除臭剂逆向接触。
根据本发明的优选实施例，所述除臭剂投加装置包括：
除臭剂储罐，其内储存有除臭剂；
与所述除臭剂储罐相连的除臭管，其上设置有除臭泵，用于将除臭剂泵送至除臭塔内；
所述除臭管伸入除臭塔内的部分开有喷药口，用于喷淋除臭剂以对废气进行除臭和冷凝处理。
所述喷药口的个数可以为一个或多个。
在除臭塔内，除臭剂与废气进行热量交换以继续降低废气的温度，部分有机物冷凝形成油水混合物进入除臭塔的底部，经由除臭塔底部的排水口排出，同时对硫醇、硫醚、硫化氢等恶臭气体进行生物降解处理以将其去除。
根据本发明的一些实施例，所述除雾装置包括：
除雾塔，其上设置有废气进口和废气出口，所述废气进口与所述除臭装置的废气出口相连，用于接收来自于所述除臭装置的废气；
设置于所述除雾塔内的除雾丝网，用于拦截并去除废气中的雾滴。
根据本发明的具体实施例，所述除雾丝网的材质为接触角为0°到60°，优选0°到30°的亲水性材料，优选为不锈钢、PP、有机编织物，或者有涂层的金属隔网；所述除雾丝网的孔径优选为10目到500目。
夹带在气相中的细小液体雾滴，经过除雾丝网时，雾滴碰到除雾丝网上，被粘附或吸附下来，经过反复多次吸附雾滴，极小的雾滴附聚、聚结成为大的液滴，液滴在重力的作用下，沿着编织丝网丝与丝的交叉点向下运动，由于编织网采用具备较强亲水性的材料制备，因此吸附水滴的能力强，同时继续吸附气体中夹带的雾滴，长大的雾滴流到除雾器的底部，以靠液滴自身的重力跌落下来，实际上，在吸收过程中，由于整个除雾器的内部充满了吸附下来的雾滴，增强了单独金属的吸附能力，使得正常工作时，除雾率大幅度提高，能够将极小的雾滴有效地吸附与脱出下来。
根据本发明的具体实施例，所述除雾装置通过定期蒸汽反洗进行维护。
根据本发明的优选实施方式，所述分离装置包括膜组件，其上设置有废气进口和废气出口，所述废气进口与所述除雾装置的废气出口相连，用于接收来自于所述除雾装置的废气。
根据本发明的一些实施例，所述膜的过滤通量1.0-2.0m3/h；优选所述膜为以硅橡胶材质或嵌段共聚物材质作为功能层的有机气体分离膜。
所述膜组件只允许有机物气体通过。废气经过膜组件，其中的有机物透过膜，透过膜之后的组件空间称为渗透测，渗透测与真空泵相连，渗透测真空度要求高于0.08MPa，渗透测气体经由膜组件上的回收气出口进入冷凝机组，随后冷凝回用到污油罐作为原料油使用；剩余的气体在膜表面流过，随之离开膜组件，为膜组件渗余侧气体，渗余侧的低浓度废气进入到后续催化氧化装置中。
根据本发明的一些实施方式，所述催化氧化装置包括：
预热室，用于对待处理的废气进行预热处理；
与所述预热室相连的反应室，其内设有催化剂，用于对废气进行氧化处理。
根据本发明的优选实施方式，所述预热室上设置有废气进口和废气出口，预热介质进口和预热介质出口，其内部设有预热管道，所述预热管道的两端分别与预热介质进口和预热介质出口相连，用于流通所述预热介质，以与待处理的废气进行热交换，对废气进行预热；其废气进口与所述除雾装置的出口相连，用于接收废气。
根据本发明的优选实施方式，所述反应室上设置有废气进口和废气出口，其废气进口与所述预热室的废气出口相连，用于接收预热后的废气，其废气出口与所述预热室的预热介质进口相连，用于将反应后得到的高温气体送入预热介质管道以与预热室内的废气进行热交换，对废气进行预热。热交换后的高温气体温度降低，可达到气体排放标准，由预热介质出口排出。
根据本发明的优选实施方式，所述处理系统还包括位于所述除雾装置和分离装置之间的压缩机，压缩机用于提供气体动力，使气体在各个装置之间流动，保证废气经过前三个装置，并以一定压力进入到后续的装置中；同时，经过前三个装置处理后，废气中的水汽、酸性气体、恶臭气体和重油组分等基本被去除，将压缩机设置在除雾装置之后，也可以避免上述杂质对压缩机的影响。
根据本发明的一些实施方式，所述处理系统还包括冷凝机组，其进口与所述膜组件的回收气出口相连，用于接收来自于所述膜组件的有机物气体，对其进行通过冷凝处理，部分气体冷凝，得到液体和气体；气体回流到处理系统的前端再次处理；在所述冷凝机组的底部设有液体出口，用于排出所述冷凝得到的液体，液体可排放到回收池中，回用到污油罐作为原料油使用。
根据本发明的优选实施方式，所述处理系统还包括油水分离器，其进口分别与所述喷淋塔的排水口、除臭塔的排水口相连，用于对来自于喷淋塔、除臭塔和催化氧化装置的油水混合物进行分离处理。
根据本发明的具体实施例，所述系统采用撬装式设计，可以通过汽车进行运输。
本发明炼化企业停车检修废气处理系统的工作过程和工作原理如下：
炼化企业装置检修过程中，蒸汽吹扫废气通过管线进入废气处理系统的入口；废气首先经由热交换装置的废气进口进入热交换装置进行冷却，在此将废气温度降低到90℃以下；随后初步冷却的废气进入淋洗装置的喷淋塔进行处理，在喷淋塔中碱液与废气逆向接触，进行热量、物质交换以及酸碱中和反应继续降低温度、促使有机物冷凝同时通过化学反应去除酸性气体，此时部分有机物冷凝形成油水混合物进入喷淋塔的底部，经由喷淋塔底部开有的排水口排出，废气中的酸性气体(如硫化氢、氯化氢)与碱液发生化学反应被去除；随后，废气进入到除臭塔中，采用生物除臭剂对硫醇、硫醚、硫化氢等恶臭气体进行接触和生物降解处理，同时还进一步进行热量交换降低废气温度，部分有机物冷凝形成油水混合物进入除臭塔的底部，经由除臭塔底部的排水口排出；随后废气进入除雾装置，夹带在气相中的细小液体雾滴，经过除雾丝网时，雾滴碰到除雾丝网上，被粘附或吸附下来，经过反复多次吸附雾滴，极小的雾滴附聚、聚结成为大的液滴，液滴在重力的作用下，沿着编织丝网丝与丝的交叉点向下运动，流到除雾器的底部，并收集排出装置；除雾后的气体不含液滴，进入压缩机增压；随后进入到膜组件之中，膜组件渗余侧(不过膜侧)为正压或微正压操作，透过侧(透过膜的一侧)通过真空泵提供真空，有机气体优先透过膜从而与气相主体分离，渗透侧气体有机物浓度提高，由真空泵出口进入冷凝装置，而渗余侧气体浓度降低后流出膜组件，进入催化氧化装置；首先在预热室内预热到催化起燃温度之后，进入到反应室，然后在反应室内经催化剂催化发生氧化反应，参与有机物转化为二氧化碳和水，得到去除；氧化反应产生的高温气体进入预热室对废气进行预热，之后排出；膜组件渗透气和并进入冷凝机组，冷凝后得到液体和气体，气体回流到处理系统的入口再次处理，液体可排放到回收池中，回用到污油罐作为原料油使用。
本发明系统不含有高压、放热过程，因此安全系数和防爆等级高。同时工艺路线考虑了废气高温、蒸汽含量大、恶臭气体含量高、重组分含量较高的特点，适用于炼厂罐区及工业装置停车检修蒸汽吹扫废气的就地处理工况。该工艺和成套装置克服炼化企业针对蒸汽吹扫尾气设计大型固定式废气处理装置建设成本高，开机率低，重复投资的弊端。
本发明系统结构简单、撬装式可移动设计、安装维护方便，可以通过汽车牵引。对不同种类的炼化装置吹扫尾气具有较强的适用性。能够实现炼化企业蒸汽吹扫尾气这类原本无组织排放的废气进行就地回收和处理。解决吹扫过程中尾气排放治理的难题，具有应用前景。
附图说明
图1为本发明炼化企业停车检修废气处理方法的流程图；
图2为本发明炼化企业停车检修废气处理系统的结构图；
图3为本发明对比例1和实施例3的处理结果对比图；
附图标记说明：1-热交换装置，2-压缩机，3-喷淋塔，4a、4b-循环水泵，5a-碱液罐，5b-除臭剂储罐，6a-加药泵，6b-除臭泵，7-除臭塔，8-除雾装置，9-膜组件，10-真空泵，11-冷凝机组，12-补新风风机，13-催化氧化装置，14-油水分离器。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步详细说明：
如图2所示，本发明的炼化企业停车检修废气处理系统包括热交换装置、淋洗装置、除臭装置、除雾装置、分离装置和催化氧化装置。
热交换装置1设置有废气进口、废气出口、冷凝介质进口和冷凝介质出口，其内部设置有冷凝介质管道，所述冷凝介质管道的两端分别与冷凝介质进口和冷凝介质出口相连，用于流通所述冷凝介质，以与废气进行热交换，对废气进行冷却；其废气进口与所述处理系统的入口相连，用于接收废气。
淋洗装置包括喷淋塔3和加药装置，喷淋塔3设置有废气进口和废气出口，所述废气进口与所述热交换装置的废气出口相连，用于接收来自于所述热交换装置的废气；加药装置包括碱液罐5a和加药管，加药管上设置有加药泵6a，加药管伸入喷淋塔的部分开有多个喷药口，用于喷淋碱液以对废气进行碱洗和冷凝处理，喷淋塔3的废气进口设置于其侧壁的下部，废气出口设置于其侧壁的上部，使废气自下而上流动，与向下的碱液逆向接触。
除臭装置包括除臭塔7和除臭剂投加装置，除臭塔7设置有废气进口和废气出口，所述废气进口与所述淋洗装置的废气出口相连，用于接收来自于所述淋洗装置的废气；除臭剂投加装置包括除臭剂储罐5b和除臭管，除臭管上设置有除臭泵6b，其伸入除臭塔的部分开有多个喷药口，用于喷淋除臭剂以对废气进行除臭和冷凝处理；除臭塔的废气进口设置于其侧壁的下部，废气出口设置于其侧壁的上部，使废气自下而上流动，与向下的除臭剂逆向接触。
除雾装置8包括除雾塔和除雾丝网，除雾塔上设置有废气进口和废气出口，所述废气进口与所述除臭装置的废气出口相连，用于接收来自于所述除臭装置的废气。
分离装置包括膜组件9，其上设置有废气进口、废气出口和回收气出口，所述废气进口与所述除雾装置的废气出口相连，用于接收来自于所述除雾装置的废气。
催化氧化装置13包括预热室和与其相连的反应室，反应室内设有催化剂，用于对废气内的有机物进行氧化处理，使其发生氧化反应而去除；预热室上设置有废气进口和废气出口，预热介质进口和预热介质出口，其内部设有预热管道，所述预热管道的两端分别与预热介质进口和预热介质出口相连，用于流通所述预热介质，以与待处理的废气进行热交换，对废气进行预热；其废气进口与所述除雾装置的出口相连，用于接收废气；反应室上设置有废气进口和废气出口，其废气进口与所述预热室的废气出口相连，用于接收预热后的废气，其废气出口与所述预热室的预热介质进口相连，用于将反应后得到的高温气体送入预热介质管道以与预热室内的废气进行热交换，对废气进行预热。
本发明还包括与催化氧化装置的入口相连的补新风风机12，用来补充进入催化氧化装置所需空气，来气之中很可能没有氧气，因此需要补充空气氧化。
冷凝机组11的进口与膜组件9的回收气出口相连，用于接收来自于所述膜组件的有机物气体；冷凝机组11的底部设有液体出口，用于排出所述冷凝得到的液体。
油水分离器14的进口分别与所述喷淋塔3的排水口、除臭塔7的排水口相连，用于对来自于喷淋塔、除臭塔和催化氧化装置的油水混合物进行分离处理。
炼化企业装置检修过程中，蒸汽吹扫废气通过管线进入废气处理系统的入口；废气首先经由热交换装置1的废气进口进入热交换装置1进行冷却，在此将废气温度降低到90℃以下；随后初步冷却的废气经由鼓风机进入淋洗装置的喷淋塔3进行处理，在喷淋塔3中来自加药装置的碱液与废气逆向接触，进行热量、物质交换以及酸碱中和反应继续降低温度、促使有机物冷凝同时去除酸性气体，此时部分有机物冷凝形成油水混合物进入喷淋塔的底部，经由喷淋塔底部开有的排水口排出，废气中的酸性气体(如硫化氢、氯化氢)与碱液发生化学反应被去除；随后，废气进入到除臭塔7中，采用来自除臭剂投加装置的生物除臭剂对硫醇、硫醚、硫化氢等恶臭气体进行接触和生物降解处理，同时还进一步进行热量交换降低废气温度，部分有机物冷凝形成油水混合物进入除臭塔的底部，经由除臭塔底部的排水口排出；随后废气进入除雾装置8，夹带在气相中的细小液体雾滴，经过除雾丝网时，雾滴碰到除雾丝网上，被粘附或吸附下来，经过反复多次吸附雾滴，极小的雾滴附聚、聚结成为大的液滴，液滴在重力的作用下，沿着编织丝网丝与丝的交叉点向下运动，流到除雾器的底部，并收集排出装置；除雾后的气体不含液滴，进入压缩机增压；随后进入到膜组件9之中，膜组件渗余侧(不过膜侧)为正压或微正压操作，透过侧(透过膜的一侧)通过真空泵提供真空，有机气体优先透过膜从而与气相主体分离，渗透侧气体有机物浓度提高，由真空泵10出口进入冷凝机组11，而渗余侧气体浓度降低后流出膜组件，进入催化氧化装置13；首先在预热室内预热到催化起燃温度之后，进入到反应室，然后在反应室内经催化剂催化发生氧化反应，参与有机物转化为二氧化碳和水，得到去除；氧化反应产生的高温气体进入预热室对废气进行预热，之后排出；膜组件渗透气和并进入冷凝机组11，冷凝后得到液体和气体，气体回流到处理系统的入口再次处理，液体可排放到回收池中，回用到污油罐作为原料油使用。
实施例1
处理炼化厂原油罐区停车大检修，采用低压蒸汽高温蒸煮并吹扫，其尾气组成水蒸气28％Vol，氮气70％Vol，烃类物质2％Vol。烃类物质中主要包含烷烃、环烷烃、芳香烃、烯烃以及少量卤代烃和硫化物类物质。气体流量总流量为500m3/h，蒸汽吹扫废气经过炼化企业的临时风冷冷却装置，随后通过临时管线与本专利所述装置连接，本装置采用喷淋碱洗冷却+生物除臭+除雾+膜分离+催化氧化处理技术进行相应优化与改进，工艺装置的设备列表如下所述：
风冷单元：配有风冷换热器一套，用于蒸汽吹扫尾气的初步冷却，冷却后蒸汽温度＜90℃。
喷淋单元：该装置配有循环喷淋泵一台，用于蒸汽吹扫尾气的深度冷却，塔内设置温度控制器，当冷却水温升高时自动换水，冷却后废气温度＜60℃。
除臭单元：该装置配有循环喷淋泵一台，pH控制器一套，用于废气的臭味去除，塔内设置PH控制器，自动控制液碱的投加及除臭液的投加。
废气进入喷淋和除臭单元，利用气体与液体间的接触，而将气体中的颗粒污染物(漆雾、粉尘等)传送到液体中，然后再将清洁气体与被污染的液体分离，达到清净空气的目的。在喷淋的过程中，能有效降低气体温度，同时喷淋塔内设置pH控制器，自动控制加液碱，且能有效分离喷淋液带下来的油分。
表1、喷淋塔参数
序号 名称 参数
1 处理风量 500m<sup>3</sup>/h
2 数量 2套
3 工作方式 连续运行
4 外形尺寸 D700*2200
5 喷淋密度 19.08m<sup>3</sup>/m<sup>2</sup>·h
6 材质 SS304
7 其他 配套循环水泵、水箱等
除雾装置：夹带在气相中的细小液体雾滴，经过除雾器的丝网时，雾滴碰到除雾丝网上，被粘附或吸附下来，经过反复多次吸附雾滴，极小的雾滴附聚、聚结成为大的液滴，液滴在重力的作用下，沿着编织丝网丝与丝的交叉点向下运动，由于编织网采用具备较强亲水性的材料制备，因此吸附水滴的能力强，同时继续吸附气体中夹带的雾滴，长大的雾滴流到除雾器的底部，以靠液滴自身的重力跌落下来，实际上，在吸收过程中，由于整个除雾器的内部充满了吸附下来的雾滴，增强了单独金属的吸附能力，使得正常工作时，除雾率大幅度提高，能够将极小的雾滴有效地吸附与脱出下来。尾气不存在液滴，运行维护方法为蒸汽反洗。
膜处理单元：膜组件为自制卷式采用凹凸槽石墨密封方式。最高使用温度60℃，最大使用压力为1.0Mpa，采用聚四氟材料凹凸密封。
表2、膜组件参数
Figure BDA0001982082960000111
膜的浓端，配备一个1.0Mpa的压力传感器，在透过端，配备一个常压/真空传感器，两端的压力值都用仪表显示。随时监控膜两侧跨膜压差。膜组件对水蒸气、有机物具有浓缩分离效果，膜组件尾气VOCs指标低于2000mg/m3。
催化氧化单元：
催化氧化装置包括预热室、反应室，其中预热室利用氧化反应后废气的热量为待反应废气预热，反应室内填充催化剂和导流器，可以使经过预热的废气均匀的与催化剂接触，废气中的有机物在经催化剂的催化作用，发生氧化反应，氧化产生的高温气体再流经换热器，用于预热后续进入的有机废气。采用贵金属催化剂，具有较好的机械强度、化学稳定性和热稳定性，净化效率高达98％。尾气可直接排放(80mg/m3)。
表3、催化氧化单元参数
Figure BDA0001982082960000112
Figure BDA0001982082960000121
装置不同操作条件见下表4，而工艺处理结果见表5：
表4、装置操作条件
名称 温度 压力 流量
装置入口 110～140℃ 表压0.5～1.2MPa 500m<sup>3</sup>/h
热交换装置出口 ＜90℃ 表压1.0～40KPa 400m<sup>3</sup>/h
喷淋碱洗后 ＜65℃ 表压0.2～40KPa 350m<sup>3</sup>/h
喷淋除臭后 ＜60℃ 表压0.2～40KPa 350m<sup>3</sup>/h
膜透过侧 ＜40℃ 绝压0.1～0.05KPa 40Nm<sup>3</sup>/h
膜渗余侧 ＜40℃ 0.1～10Kpa 310m<sup>3</sup>/h
系统出口 ＜40℃ 0.1～10Kpa 320Nm<sup>3</sup>/h
表5、工艺处理结果(工艺各处气体浓度)
组分 进气 喷淋碱洗后 喷淋除臭后 膜渗余侧 排气
水蒸气 28％Vol 2％Vol 0.5％Vol ＜1000mg/m<sup>3</sup> 2000mg/m<sup>3</sup>
非甲烷总烃 120000mg/m<sup>3</sup> 6000mg/m<sup>3</sup> 5000mg/m<sup>3</sup> 2000mg/m<sup>3</sup> 40mg/m<sup>3</sup>
烷烃 90000mg/m<sup>3</sup> 5000mg/m<sup>3</sup> 4000mg/m<sup>3</sup> 1000mg/m<sup>3</sup> ＜20mg/m<sup>3</sup>
芳烃 10000mg/m<sup>3</sup> 500mg/m<sup>3</sup> 380mg/m<sup>3</sup> 50mg/m<sup>3</sup> ＜5mg/m<sup>3</sup>
卤代烃 3300mg/m<sup>3</sup> 100mg/m<sup>3</sup> 30mg/m<sup>3</sup> 6mg/m<sup>3</sup> 0.5mg/m<sup>3</sup>
酸性气体 500mg/m<sup>3</sup> 5mg/m3 0.5mg/m<sup>3</sup> 0.5mg/m<sup>3</sup> 0.1mg/m<sup>3</sup>
臭味 800 150 5 1 0
实施例2
处理炼油厂原油储罐停车后蒸汽吹扫废气。废气组成(体积分数记)水蒸气52％，氮气40％，非甲烷总烃浓度240000-300000mg/m3。烃类物质中主要包含C9以上有机物，其中含有芳烃、卤代烃等，另外还含有硫化氢、硫醇、硫醚等含硫恶臭气体组分。气体总流量为200Nm3/h。工艺及装置主要包括水冷换热、喷淋碱洗冷却、油水分离、生物除臭、除雾、膜分离、催化氧化处理技术进行相应优化与改进，其中，膜组件进气采用压缩机提供压力，压缩机出口压力0.1～0.5Mpa。催化氧化装置采用电加热作为首次预热热源。各个工艺单元的工艺参数如温度、压力、流量等见下表6，不同单元尾气中的有机物浓度(非甲烷总烃浓度)，在流程不同处理单元处理后的结果见表7：
表6、装置操作条件
名称 温度 压力 流量
装置入口 120℃ 表压0.5～1.5MPa 200m<sup>3</sup>/h
热交换装置出口 ＜90℃ 表压1.0～40KPa 125m<sup>3</sup>/h
喷淋碱洗后 ＜65℃ 表压0.2～40KPa 120m<sup>3</sup>/h
喷淋除臭后 ＜60℃ 表压0.2～40KPa 120m<sup>3</sup>/h
膜透过侧 ＜40℃ 绝压0.1～0.05KPa 10m<sup>3</sup>/h
膜渗余侧 ＜40℃ 0.1～0.5Mpa 110m<sup>3</sup>/h
系统出口 ＜40℃ 0.1～10Kpa 115m<sup>3</sup>/h
表7、工艺流程处理结果(各工段气体组成与浓度)
Figure BDA0001982082960000131
对比例1
处理炼化厂原油罐区停车大检修，采用低压蒸汽高温蒸煮并吹扫，其尾气组成(体积分数记)水蒸气12％，氮气84％，烃类物质浓度150000mg/m3左右。烃类物质中主要包含重质烷烃、环烷烃、芳香烃以及少量卤代烃和硫化物类物质。气体流量总流量为500m3/h，废气采用较为常见的空冷换热+水冷换热+冷凝+活性炭吸附的工艺装置，设备列表以及处理效果如下所述：
风冷单元：配有风冷换热器一套，用于蒸汽吹扫尾气的初步冷却，冷却后蒸汽温度＜90℃，风冷器之后带气液分离罐，可将冷凝水与气相主体分离。
循环冷却水单元：采用水冷换热器一台，进水温度28℃，出水温度35℃，循环水最大用量100t/h，冷却后废气温度＜60℃。
活性炭吸附单元：活性炭吸附床采用蜂窝活性炭，有机废气通过吸附床，与活性炭接触，废气中的有机污染物被活性炭吸附，从而从气流中分离出来，达到净化效果。从活性炭吸附床排出的气流即为尾气。
实施例3
处理炼化厂原油罐区停车大检修，采用低压蒸汽高温蒸煮并吹扫，其尾气组成(体积分数记)水蒸气12％，氮气84％，烃类物质浓度150000mg/m3左右。烃类物质中主要包含重质烷烃、环烷烃、芳香烃以及少量卤代烃和硫化物类物质。气体流量总流量为500m3/h。
采用图2所示装置进行处理，其中，膜组件进气采用压缩机提供压力，压缩机出口压力0.1Mpa。催化氧化装置采用厂区提供的蒸汽作为首次预热热源。
表8、实施例3装置操作条件
名称 温度 压力 流量
装置入口 105℃ 表压0.5MPa 500m<sup>3</sup>/h
热交换装置出口 ＜80℃ 表压80KPa 425m<sup>3</sup>/h
喷淋碱洗后 ＜55℃ 表压20KPa 420m<sup>3</sup>/h
喷淋除臭后 ＜60℃ 表压20KPa 420m<sup>3</sup>/h
膜透过侧 ＜40℃ 绝压0.1～0.05KPa 50m<sup>3</sup>/h
膜渗余侧 ＜40℃ 0.1～0.2Mpa 360m<sup>3</sup>/h
系统出口 ＜40℃ 0.1～5Kpa 460m<sup>3</sup>/h
对比例1和实施例3的处理结果对比见图3，其中进气浓度表示对比例1和实施例3的进口废气有机物浓度(非甲烷总烃浓度)，对比例1和实施例3的进气浓度相同，尾气浓度一、尾气浓度二分别表示对比例1和实施例3的出口尾气中有机物浓度，去除率一、二分别表示对比例1和实施例3的去除率。
由图3数据可见，空气冷却+循环水冷+冷凝+活性炭吸附的工艺也可以对废气进行一定的处理，但是尾气指标不佳，装置最初开始运行时，处理后的尾气浓度超过150mg/m3，难以满足直接排放的要求，运行一段时间后，由于吸附剂逐渐饱和，尾气指标发生大幅度恶化，达到14000mg/m3，去除率下降到不足92％。而采用本发明实施例3的工艺流程，尾气浓度始终低于80mg/m3，去除率高，且运行效果稳定。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (5)

1.一种炼化企业废气处理方法，包括如下步骤：
S1. 利用热交换装置对废气进行热交换处理，以使废气冷却；
S2. 利用淋洗装置对进行了热交换处理后的废气进行淋洗处理，以去除其中的酸性气体；
S3. 利用除臭装置对进行了淋洗处理后的废气进行除臭处理，以去除其中的恶臭气体；
S4. 利用除雾装置对进行了除臭处理的废气进行除雾处理，以去除其中的雾滴；
S5. 利用分离装置对进行了除雾处理的废气进行膜分离处理，以去除其中的有机物；
S6. 利用催化氧化装置对进行了分离处理的废气进行催化氧化处理，以去除其中的残余有机物，得到净化后的气体；
所述步骤S6中使所述进行了分离处理的废气与催化剂接触，使其中的残余有机物发生氧化反应被去除；
所述步骤S1中利用冷凝介质对废气进行热交换处理；冷却后的废气温度＜90℃；
所述步骤S2中利用含有碱的淋洗液对所述进行了热交换处理后的废气进行淋洗处理，以去除其中的酸性气体并对所述废气进行进一步冷却；淋洗处理后废气的pH值为6-9，温度≤60℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中利用生物除臭剂对所述淋洗处理后的废气进行除臭处理，以去除其中的恶臭气体；所述恶臭气体包括硫化氢、硫醇和硫醚中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淋洗装置包括：
喷淋塔，其上设置有废气进口和废气出口，所述废气进口与所述热交换装置的废气出口相连，用于接收来自于所述热交换装置的废气；
加药装置，用于将碱液泵送至喷淋塔内，以对废气进行淋洗处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述除臭装置包括：
除臭塔，其上设置有废气进口和废气出口，所述废气进口与所述淋洗装置的废气出口相连，用于接收来自于所述淋洗装置的废气；
除臭剂投加装置，用于将除臭剂泵送至除臭塔内，以对废气进行除臭处理。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述分离装置包括膜组件，其上设置有废气进口和废气出口，所述废气进口与所述除雾装置的废气出口相连，用于接收来自于所述除雾装置的废气。
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