CN112403200A - 含苯乙烯废气的处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种苯乙烯废气回收工艺，具体涉及一种含苯乙烯废气的处理工艺。所述含苯乙烯废气的处理工艺，步骤如下：含苯乙烯废气由吸收塔塔底进入，与塔顶的进入的吸收剂逆流接触，在接触过程中苯乙烯由气相进入吸收剂中，吸收后的液相一部分作为循环吸收剂返回吸收塔塔顶，另一部分作为回收液相进行回收利用，吸收后的气相进入冷凝器冷凝；经过冷凝器冷凝的气相进入闪蒸罐，经过闪蒸后，闪蒸罐液相返回吸收塔塔顶作为吸收剂，气相进入吸附装置进行吸附，然后达标排放。本发明的含苯乙烯废气的处理工艺，避免了吸附和再生过程中高浓度苯乙烯的聚合问题，提高了装置的安全性，实现了尾气中苯乙烯的回用，提高了处理工艺的经济性。

Description

含苯乙烯废气的处理工艺
技术领域
本发明涉及一种苯乙烯废气回收工艺，具体涉及一种含苯乙烯废气的处理工艺。
背景技术
苯乙烯又名乙烯基苯，为无色至黄色透明的油状液体，二级易燃液体，其蒸气遇高温或氧化剂，有燃烧爆炸的危险。苯乙烯主要用于合成橡胶和塑料，苯乙烯的均聚物聚苯乙烯(PS)，被广泛应用于注塑、挤出及泡沫制品等领域，是五大通用热塑性合成树脂之一；苯乙烯还可与其他单体发生共聚反应，用来制造具有多种用途的工程塑料，此外，苯乙烯还是易咳嗪、胃长宁等药物的原料。
苯乙烯也是典型的恶臭污染物质，不仅严重污染环境，使空气质量下降，还可经各种途径，如呼吸道、皮肤和胃肠道等，进入人体，对人体健康造成极大的危害。苯乙烯会对眼睛及上呼吸道产生强烈刺激作用，使人出现流泪、流涕、咳嗽、打喷嚏等不适感，严重的甚至导致急性中毒，产生头晕、头痛、乏力等症状。
国家最新颁发的GB-1571《石油化学工业污染物排放标准》中规定，废气中苯乙烯排放限值为50mg/m3。然而目前国内对苯乙烯废气的有效治理大多处于实验室研究阶段，有效的处理方法见诸报道的很少，由于这些方法存在一定的适用范围和局限性，因此很难全面适用于炼化企业苯乙烯在装车、装船及储罐呼吸产生的苯乙烯废气处理。
专利CN2015201857939涉及一种苯乙烯回收系统，通过设置冷凝器来对尾气进行液化以便对苯乙烯进行分离，液化后的尾气收集在脱气收集槽中，待收集到一定的量后再将液化尾气通入油水分离器中，实现苯乙烯与水分离，并实现苯乙烯的提纯，分离后的苯乙烯被通入收集罐中进行储存。该实用新型涉及的苯乙烯处理系统，专门用于回收脱气釜内流出的尾气中的苯乙烯，适用范围有限，且流程较为复杂。
专利CN2012100287229公开了一种由改性海泡石吸附苯乙烯废气的方法，吸附塔中的改性海泡石在0～80℃可吸附含有苯乙烯的恶臭废气，吸附饱和的改性海泡石在150～350℃原位脱附苯乙烯，高浓度的苯乙烯冷凝回收，海泡石再生后循环利用。但该方法改性泡石的制备较为复杂，且其脱附温度较高，易发生苯乙烯的聚合，存在安全隐患。
专利CN105344224A公开了一种苯乙烯废气处理方法，将苯乙烯废气与高锰酸钾的碱性溶液进行逆流接触，在接触过程中苯乙烯与高锰酸钾的碱性溶液发生氧化反应，反应完成后消耗掉苯乙烯的废气排入大气中，该工艺可实现废气中苯乙烯的脱除，但是高锰酸钾的碱性溶液还原后生成的MnO2等固体物质没有很好的处理工艺。
专利CN203556260U公开了一种废水或废气中易挥发有机溶剂的回收装置，主要由吸收塔和闪蒸罐组成，其中闪蒸罐配备真空泵。废气经过吸收塔吸收后进入闪蒸罐，在负压下操作，而后经过冷凝实现废气的净化处理。该专利为实用新型专利，经过吸收后，吸收塔塔顶和塔底物流均要进入闪蒸罐，闪蒸罐负荷较大；经过冷凝后的废气要回到吸收塔的风机进行循环处理，在相同的规模下，装置的实际处理量较小。
专利CN109304084A公开了一种罐区及装车物料中含有苯乙烯的有机废气回收方法。该工艺主要由吸收系统、吸附系统和催化氧化系统组成。入口废气的浓度范围为30～50g/m3，可采用柴油、乙苯或石脑油作为吸收剂，采用活性炭作为吸附系统的吸附剂，吸附饱和后采用真空再生，若吸附后的苯乙烯浓度大于5g/m3，则经风机补入空气稀释后进入所述催化氧化系统。采用吸收、吸附和催化氧化的组合工艺，可以合理控制苯乙烯的浓度，避免现有技术中存在的自燃等安全问题。该技术主要针对废气中高含量苯乙烯的处理工艺，对于30g/m3以下浓度的废气处理工艺未有明显提示。该技术采用催化氧化装置，该装置需要连续运行。装车为非连续过程，不装车的时候，需要额外的燃料保证催化氧化装置的连续运转。催化氧化装置温度较高，相应的能耗较高。
除上述专利公开的含苯乙烯废气处理方法之外，目前苯乙烯废气的处理方法主要有冷凝法和吸附法。冷凝法可直接回收液态苯乙烯，但冷凝法达到环保标准需要降到很低的温度，能耗较高，且装置配置复杂，维护困难。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种含苯乙烯废气的处理工艺，能够处理丁苯装置尾气、码头装船以及储罐呼吸等多种场所产生的含苯乙烯废气，避免了吸附和再生过程中高浓度苯乙烯的聚合问题，提高了装置的安全性，实现了尾气中苯乙烯的回用，提高了处理工艺的经济性。
本发明所述的含苯乙烯废气的处理工艺，将含苯乙烯废气依次经吸收塔吸收、冷凝器冷凝、闪蒸罐闪蒸、吸附装置吸附后达标排放。
作为一种优选方案，所述含苯乙烯废气的处理工艺，步骤如下：
(1)含苯乙烯废气由吸收塔塔底进入，与塔顶的进入的吸收剂逆流接触，在接触过程中苯乙烯由气相进入吸收剂中，吸收后的液相一部分作为循环吸收剂返回吸收塔塔顶，另一部分作为回收液相进行回收利用，吸收后的气相进入冷凝器冷凝；
(2)经过冷凝器冷凝的气相进入闪蒸罐，经过闪蒸后，闪蒸罐液相返回吸收塔塔顶作为吸收剂，气相进入吸附装置进行吸附，然后达标排放。
吸收塔的吸收剂为甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙二醇中的一种。
优选地，吸收塔的吸收剂为乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯中的一种。塔顶进入的吸收剂包括新鲜吸收剂、循环吸收剂和闪蒸罐液相。
吸收塔内温度为-10～90℃，压力为0～10atm。
优选地，吸收塔内温度为10～40℃，压力为3～6atm。
吸收塔内的吸收剂与含苯乙烯废气的质量体积比为0.17～1:1kg/cum。
吸收塔为填料塔或板式塔，塔板数为2～20。
优选地，吸收塔塔板数为5～12。
吸收塔塔底的液相70～90％作为循环吸收剂返回吸收塔塔顶，10～30％作为回收液相进行回收利用。
冷凝器的冷凝温度为-50～0℃，冷凝压力为0～10atm。
优选地，冷凝器的冷凝温度为-30～-10℃，冷凝压力为0～5atm。
吸附装置的吸附剂为活性炭、X型分子筛、5A型分子筛或硅藻土。
优选地，吸附装置的吸附剂为活性炭或X型分子筛。
吸附装置的吸附温度为0～90℃，吸附压力为0～6atm，吸附空速为0～8h-1。
优选地，吸附装置的吸附温度为30～60℃，吸附压力为1～3atm，吸附空速为1～4h-1。
采用本发明的设备布置顺序，可实现苯乙烯废气的净化处理。如果调整设备布置顺序则不能实现苯乙烯废气的净化处理。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
(1)本发明的苯乙烯废气处理工艺包括吸收、冷凝和吸附工艺，先通过吸收回收废气中90～95％的苯乙烯，再经过冷凝回收废气中4～10％的苯乙烯，最后通过吸附将废气中的吸收剂和剩余的部分苯乙烯进行吸附，从而将尾气中的有机废气含量控制在排放标准以下，以满足正常排放；
(2)本发明的处理工艺可最大程度地将废气中的苯乙烯进行回收利用，同时避免吸附工艺中苯乙烯的聚合，保证装置的平稳、完全运行。
附图说明
图1为本发明苯乙烯废气处理工艺的装置流程图；
图中：1、吸收塔；2、冷凝器；3、闪蒸罐；4、吸附装置；5、含苯乙烯废气；6、循环吸收剂；7、闪蒸罐液相；8、新鲜吸收剂；9、回收液相。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于此。
实施例1
四个5000m3的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m3/h，其中的苯乙烯含量为6000ppm，其余为空气。
以邻二甲苯作为吸收剂，采用填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔顶吸收剂的流量为800kg/h，控制冷凝器的温度为-20℃，压力为3.1atm，而后进入闪蒸罐闪蒸，塔顶气相进入吸附装置，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为3h-1，吸收塔塔底液相90％返回吸收塔作为吸收剂，吸收塔塔底液相10％回收利用。气相和液相中苯乙烯含量的变化如表1所示。
表1气相和液相中有机物的含量
Figure BDA0002172984990000041
由表1可知，经过处理后，尾气中的苯乙烯由6000ppm降低到21ppm，苯乙烯的回收率为99.65％，此时邻二甲苯的含量为538ppm，由原料吸收带来的效益约为7534元。经过吸附处理后。尾气中苯乙烯和邻二甲苯的含量为27ppm，满足排放标准。
对比例1
四个5000m3的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m3/h，其中的苯乙烯含量为6000ppm，其余为空气。
以邻二甲苯作为吸收剂，采用填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔顶吸收剂的流量为800kg/h，控制冷凝器的温度为-20℃，压力为3.1atm，而后进入闪蒸罐进行闪蒸，塔顶气相进入吸附装置，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为10h-1，吸收塔塔底液相90％返回吸收塔作为吸收剂，吸收塔塔底液相10％回收利用。气相和液相中苯乙烯含量的变化如表2所示。
表2气相和液相中有机物的含量
Figure BDA0002172984990000051
由表2可知，对比例1和实施例1相比，采用相同的吸附剂，但是由于体积空速太高，导致吸附效果较差，尾气中的苯乙烯含量为18ppm，满足排放标准，但是邻二甲苯的含量太高，超过排放标准，无法直接排放。
实施例2
四个5000m3的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m3/h，其中的苯乙烯含量为2000ppm，其余为空气。
以对二甲苯作为吸收剂，采用填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔顶吸收剂的流量为800kg/h，控制冷凝器的温度为-20℃，压力为3.1atm，而后进入闪蒸罐进行闪蒸，塔顶气相进入吸附装置，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为3h-1，吸收塔塔底液相90％返回吸收塔作为吸收剂，吸收塔塔底液相10％回收利用。气相和液相中苯乙烯含量的变化如表3所示。
表3气相和液相中有机物的含量
Figure BDA0002172984990000052
由表3可知，经过处理后，尾气中的苯乙烯由2000ppm降低到7ppm，苯乙烯的回收率为99.65％，此时对二甲苯的含量为553ppm，经过吸附处理后，尾气中苯乙烯检不出，对二甲苯的含量为24ppm，满足排放标准，由原料吸收带来的效益约6146元/t。
对比例2
四个5000m3的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m3/h，其中的苯乙烯含量为2000ppm，其余为空气。
以对二甲苯作为吸收剂，采用填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔顶吸收剂的流量为400kg/h，控制冷凝器的温度为-20℃，压力为3.1atm，而后进入闪蒸罐进行闪蒸，塔顶气相进入吸附装置，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为3h-1，吸收塔塔底液相90％返回吸收塔作为吸收剂，吸收塔塔底液相10％回收利用。气相和液相中苯乙烯含量的变化如表4所示。
表4气相和液相中有机物的含量
Figure BDA0002172984990000061
由表4可知，对比例2和实施例2相比，在其余工艺条件不变的情况下，降低吸收剂用量，吸收效果变差，吸收塔塔顶气相中苯乙烯的含量由164ppm增加到450ppm，相应的闪蒸罐顶部气相中苯乙烯含量由7ppm增加到140ppm，吸附装置出口气相中苯乙烯含量为35ppm，邻二甲苯含量为750ppm，无法直接排放，同时不具备经济效益。
实施例3
四个5000m3的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m3/h，其中的苯乙烯含量为3000ppm，其余为空气。
以乙苯作为吸收剂，采用填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔顶吸收剂的流量为800kg/h，控制冷凝器的温度为-20℃，压力为3.1atm，而后进入闪蒸罐进行闪蒸，塔顶气相进入吸附装置，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为2h-1，吸收塔塔底液相90％返回吸收塔作为吸收剂，吸收塔塔底液相10％回收利用。气相和液相中苯乙烯含量的变化如表5所示。
表5气相和液相中有机物的含量
Figure BDA0002172984990000071
由表5可知，经过处理后，尾气中的苯乙烯由3000ppm降低到8ppm，苯乙烯的回收率为99.73％，此时邻二甲苯的含量为889ppm经过吸附处理后。尾气中苯乙烯和邻二甲苯的含量为24ppm，满足排放标准，由此带来的经济效益约为6001元/t。
对比例3
四个5000m3的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m3/h，其中的苯乙烯含量为3000ppm，其余为空气。
以苯作为吸收剂，采用填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔顶吸收剂的流量为800kg/h，控制冷凝器的温度为-20℃，压力为3.1atm，而后进入闪蒸罐进行闪蒸，塔顶气相进入吸附装置，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为3h-1，吸收塔塔底液相90％返回吸收塔作为吸收剂，吸收塔塔底液相10％回收利用。气相和液相中苯乙烯含量的变化如表6所示。
表6气相和液相中有机物的含量
Figure BDA0002172984990000072
由表6可知，对比例3和实施例3相比，其余工艺条件不变，以苯作为吸收剂，尾气中的苯乙烯由2000ppm降低到1ppm，苯乙烯的回收率为99.95％，经过吸附处理后，废气中苯乙烯含量满足控制指标，苯含量远超控制指标，还需后续的处理才能满足尾气排放标准，此时不具有经济效益。
对比例4
四个5000m3的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m3/h，其中的苯乙烯含量为3000ppm，其余为空气。
以乙苯作为吸收剂，采用填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔顶吸收剂的流量为800kg/h，控制冷凝器的温度为10℃，压力为3.1atm，而后进入闪蒸罐进行闪蒸，塔顶气相进入吸附装置，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为2h-1，吸收塔塔底液相90％返回吸收塔作为吸收剂，吸收塔塔底液相10％回收利用。气相和液相中苯乙烯含量的变化如表7所示。
表7气相和液相中有机物的含量
Figure BDA0002172984990000081
由表7可知，对比例4和实施例3相比，将冷凝温度提高到10℃，闪蒸罐顶部气相中苯乙烯含量由8ppm增加到39ppm，闪蒸罐顶部气相中乙苯含量由889ppm增加到4000ppm。经过吸附处理后，废气中苯乙烯含量满足控制指标，乙苯含量远超控制指标，还需后续的处理才能满足尾气排放标准，此时不具有经济效益。
实施例4
四个5000m3的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m3/h，其中的苯乙烯含量为3000ppm，其余为空气。
以间二甲苯作为吸收剂，采用填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔顶吸收剂的流量为800kg/h，控制冷凝器的温度为-20℃，压力为3.1atm，而后进入闪蒸罐进行闪蒸，塔顶气相进入吸附装置，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为2h-1，吸收塔塔底液相90％返回吸收塔作为吸收剂，吸收塔塔底液相10％回收利用。气相和液相中苯乙烯含量的变化如表8所示。
表8气相和液相中有机物的含量
Figure BDA0002172984990000091
由表8可知，经过处理后，尾气中的苯乙烯由3000ppm降低到8ppm，苯乙烯的回收率为99.73％，此时间二甲苯的含量为865ppm经过吸附处理后。尾气中苯乙烯和间二甲苯的含量为20ppm，满足排放标准，由此带来的经济效益约为6058元/t。
实施例5
四个5000m3的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m3/h，其中的苯乙烯含量为3000ppm，其余为空气。
以甲苯作为吸收剂，采用填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔顶吸收剂的流量为1600kg/h，控制冷凝器的温度为-30℃，压力为3.1atm，而后进入闪蒸罐进行闪蒸，塔顶气相进入吸附装置，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为2h-1，吸收塔塔底液相90％返回吸收塔作为吸收剂，吸收塔塔底液相10％回收利用。气相和液相中苯乙烯含量的变化如表9所示。
表9气相和液相中有机物的含量
Figure BDA0002172984990000092
由表9可知，经过处理后，尾气中的苯乙烯由3000ppm降低到5ppm，苯乙烯的回收率为99.83％，此时甲苯的含量为759ppm经过吸附处理后。尾气中苯乙烯和甲苯的含量为20ppm，满足排放标准，由此带来的经济效益约为7058元/t。
实施例6
四个5000m3的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m3/h，其中的苯乙烯含量为3000ppm，其余为空气。
以乙二醇作为吸收剂，采用填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔顶吸收剂的流量为2400kg/h，控制冷凝器的温度为0℃，压力为3.1atm，而后进入闪蒸罐进行闪蒸，塔顶气相进入吸附装置，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为2h-1，吸收塔塔底液相90％返回吸收塔作为吸收剂，吸收塔塔底液相10％回收利用。气相和液相中苯乙烯含量的变化如表10所示。
表10气相和液相中有机物的含量
Figure BDA0002172984990000101
由表10可知，经过处理后，尾气中的苯乙烯由3000ppm降低到5ppm，苯乙烯的回收率为99.83％，此时甲苯的含量为759ppm经过吸附处理后。尾气中苯乙烯和甲苯的含量为20ppm，满足排放标准，由此带来的经济效益约为5058元/t。

Claims (10)

1.一种含苯乙烯废气的处理工艺，其特征在于：含苯乙烯废气(5)依次经吸收塔(1)吸收、冷凝器(2)冷凝、闪蒸罐(3)闪蒸、吸附装置(4)吸附后达标排放。
2.根据权利要求1所述的含苯乙烯废气的处理工艺，其特征在于：步骤如下：
(1)含苯乙烯废气(5)由吸收塔(1)塔底进入，与塔顶的进入的吸收剂逆流接触，在接触过程中苯乙烯由气相进入吸收剂中，吸收后的液相一部分作为循环吸收剂(6)返回吸收塔(1)塔顶，另一部分作为回收液相(9)进行回收利用，吸收后的气相进入冷凝器(2)冷凝；
(2)经过冷凝器(2)冷凝的气相进入闪蒸罐(3)，经过闪蒸后，闪蒸罐液相(7)返回吸收塔(1)塔顶作为吸收剂，气相进入吸附装置(4)进行吸附，然后达标排放。
3.根据权利要求1或2所述的含苯乙烯废气的处理工艺，其特征在于：吸收塔(1)的吸收剂为甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙二醇中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的含苯乙烯废气的处理工艺，其特征在于：吸收塔(1)内温度为-10～90℃，压力为0～10atm。
5.根据权利要求1或2所述的含苯乙烯废气的处理工艺，其特征在于：吸收塔(1)内的吸收剂与含苯乙烯废气(5)的质量体积比为0.17～1:1kg/cum。
6.根据权利要求1或2所述的含苯乙烯废气的处理工艺，其特征在于：吸收塔(1)为填料塔或板式塔，塔板数为2～20。
7.根据权利要求2所述的含苯乙烯废气的处理工艺，其特征在于：吸收塔(1)塔底的液相70～90％作为循环吸收剂(6)返回吸收塔塔顶，10～30％作为回收液相(9)进行回收利用。
8.根据权利要求1或2所述的含苯乙烯废气的处理工艺，其特征在于：冷凝器(2)的冷凝温度为-50～0℃，冷凝压力为0～10atm。
9.根据权利要求1或2所述的含苯乙烯废气的处理工艺，其特征在于：吸附装置(4)的吸附剂为活性炭、X型分子筛、5A型分子筛或硅藻土。
10.根据权利要求1或2所述的含苯乙烯废气的处理工艺，其特征在于：吸附装置(4)的吸附温度为0～90℃，吸附压力为0～6atm，吸附空速为0～8h-1。
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