CN112892158B - 一种含二氧化碳、含氯有机物尾气综合处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含二氧化碳、含氯有机物尾气综合处理工艺,尾气依次经过进气冷却器、进气缓冲罐、一级吸收前塔、一级吸收后塔、二级进气缓冲罐、二级吸收塔、变压吸附器、气体缓冲罐及RTO或RCO后排出。所述的一级精馏精制塔、二级精馏(或汽提)精制分离塔的作用是对从吸收塔出来的吸收有有机物的溶剂进行解析精制,使其回到吸收塔继续使用。本发明通过吸收法、吸附法和RCO(或RTO)连用,处理并回收含二氧化碳尾气中的有机物,包括含氯有机物,实现尾气中大量二氧化碳排出并达标排放的工艺。
Description
技术领域
本发明属于环保领域,涉及工业尾气处理技术,尤其是一种含二氧化碳、含氯有机物尾气综合处理工艺。
背景技术
固体填料形式的变压吸附、膜法分离、液体溶剂吸附、催化氧化和焚烧系统处理尾气技术已经较为广泛地使用在工业尾气处理上,尤其含有机物尾气处理领域。目前单一技术或工艺实现排放目标比较困难,且国家在气体排放指标方面越来越严格,使得实现回收利用和痕量排放成为趋势。
使用硅胶、分子筛、粉末类活性炭、氧化铝等组合形式的变压吸附,已经在氯碱、石油化工行业的尾气处理中使用较多。但是此技术对尾气含有二氧化碳的工艺有不利影响,具体为吸附介质发生二氧化碳的吸附、解析循环,最终增大系统二氧化碳总量,形成前端系统无法正常运行;常规变压吸附对低分子烷烃(甲烷、乙烷等)没有什么吸附效果,造成尾气中此类物质VOCs较高,尾气不能达标;同时固体吸附介质的损耗和周期性更换也是另外一个环保问题。
使用液相吸附、解析在国内外也有一些,其中CN100379484C专利指出使用单一硅酮溶剂吸附含VCM尾气,通过较低温度填料塔内吸附,吸附液传送到较高温度解析塔内解析,解析后吸附液回到吸附塔,如此循环可以达到尾气中10ppmVCM(氯乙烯)含量。此法不足之处是:吸附塔没有进气流量稳定装置,吸附剂进入吸收塔流量没有与进气流量形成相关,这会降低吸附效果,尾气质量保证性不强;解析塔进塔流量和所述载气流量没有控制,不利于充分解析,进而影响吸附效果;再有其描述的尾气中氯乙烯去除效果小于10PPM(折合约27.9mg/NM3),这高于现行国家标准10mg/NM3;最后是其描述的单一吸附溶剂对低分子烷烃(甲烷、乙烷等)没有什么明显效果,因此尾气中相关物质的VOCs很高。
国内许多企业、意大利泰诺公司和塞斯公司使用DOP作为吸附剂回收氯碱行业聚合尾气,这种方法适合较大量气体吸附,绝大多数有机物可以回收,从而减少排放。但DOP吸附法缺点是:不能将尾气中有机物实现痕量排放,也就是其吸附不能满足目前严格的排放标准,如不满足氯乙烯、总烃和非甲烷总烃最新排放标准。
目前RTO或RCO技术已经较为广泛使用处理有机物尾气,RTO在800℃-1000℃下分解有机物成CO2和H2O,RCO在催化剂作用下于400℃-600℃下分解有机物成CO2和H2O,但是在含氯有机物组分存在时,都会有二噁英产生问题,RTO技术本身还需要考虑氮氧化物达标难题和HCL吸附回收问题,RCO涉及催化剂种类选择和较昂贵的费用。因此这两张种方式在含氯有机物尾气回收处理上有些拙荆见肘,同时单独使用任何一种方法总投资、耗能、运行成本均较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处,提供一种回收含二氧化碳有机物尾气(包括含氯有机物尾气)中大量有机物后达标排放且排出系统中大量二氧化碳的技术方法,适合各种尾气量、多种浓度、多组分有机物尾气的回收处理后达标排放。本技术实现了尾气中有机物有效回收,包括含氯有机物气体回收,消除了含氯物质在RTO或RCO系统会产生二噁英的不利影响,同时排出了系统中大量二氧化碳,防止二氧化碳在系统中大量循环造成的系统换热不利等影响。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是:
一种含二氧化碳、含氯有机物尾气综合处理工艺方法,
尾气先进入一级吸收组、一级精馏精制系统,一级吸收组、一级精馏精制系统包括一级吸收前塔、一级吸收后塔、一级精馏精制塔,一级吸收前塔及一级吸收后塔吸收尾气中的有机物,一级精馏精制塔对吸收有有机物的吸收溶剂进行一级解析精制,精制后的溶剂回到一级吸收前塔及一级吸收后塔继续吸收使用,一级精馏精制系统出来的一部分溶剂由单独管线送到二级精制系统进行进一步精制;
一级吸收后塔出来的尾气由管道进入二级吸收、精馏或汽提精制分离系统,二级吸收、精馏或汽提精制分离系统包括二级吸收塔、二级精馏或汽提精制分离塔,二级吸收塔对一级吸收组、一级精馏精制系统出来尾气进行进一步吸收,二级精馏或汽提精制分离塔对一级精馏精制塔送来的吸收溶剂进行负压条件下的精馏或汽提精制,分离溶剂中有机物,精制后的溶剂由泵送到二级吸收塔使用;
二级吸收塔出来尾气由管道进入PSA与RTO或RCO连用系统,通过PSA对尾气进行吸附,吸附后的尾气进入RTO或RCO后排放。
而且,所述吸收溶剂为邻苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、硅氧烷类,或n-甲基吡咯烷酮一种或或两种以上组合使用。
而且,所述的一级吸收组、一级精馏精制系统还包括进气冷却器、进气缓冲罐及多个换热器,尾气依次通过进气冷却器,进气缓冲罐、一级吸收前塔、一级吸收后塔后进入二级吸收、精馏或汽提精制分离系统,进入一级吸收前塔的溶剂为混合溶剂,来自一级吸收后塔的塔底输出及二级吸收塔的塔底输出,从一级吸收前塔底排出的溶剂通过两次换热后进入一级精馏精制塔;从一级精馏精制塔的塔底排出的溶剂分成两路,一路经过两次换热后进入一级吸收后塔,另一路进入二级精馏或汽提精制分离塔。
而且,从一级吸收前塔底排出的溶剂先与从一级精馏精制塔底排出的溶剂换热后再与蒸汽换热,被加热至80℃以上进入一级精馏精制塔。
而且,从一级精馏精制塔的塔底排出的溶剂先与从一级吸收前塔底排出的溶剂换热后再与冷冻水换热,被降温至12℃以下进入一级吸收后塔。
优选的,所述进气冷却器使进入系统的尾气温度降至20℃以下;
优选的,所述一级吸收前塔吸收溶剂流量和气体流量比值控制在1:50以内;
优选的,所述一级吸收后塔吸收溶剂流量和气体流量比值控制在1:40以内;
优选的,所述一级精馏精制塔顶部负压在76mmHg~120mmHg之间;
优选的,所述一级吸收前塔、一级吸收后塔或一级精馏精制塔内均设置3段以上拉西环或鲍尔环不锈钢或陶瓷填料,溶剂在填料段平均停留时间大于180秒。
而且,所述的二级吸收、精馏或汽提精制分离系统还包括二级进气缓冲罐、换热器,从一级吸收后塔出来的尾气先通过二级进气缓冲罐再进入二级吸收塔,二级精馏或汽提精制分离塔的塔底排出的溶剂经过换热降温后进入二级吸收塔,二级吸收塔的底部排出的溶剂进入一级吸收前塔,二级精馏或汽提精制分离塔。
优选的,所述二级吸收塔吸收溶剂流量和气体流量比值控制在1:100以内;
优选的,所述二级精馏/或汽提精制塔顶部负压在76mmHg~120mmHg之间;
优选的,所述二级吸收塔内设置3段以上拉西环或鲍尔环不锈钢或陶瓷填料,溶剂在填料段平均停留时间大于300秒;
优选的,所述二级精馏/或汽提精制塔采用大孔筛板塔,筛板上铺设一定高度的拉西环或鲍尔环填料,溶剂在塔平均停留时间大于450秒;
优选的,所述二级精馏/或汽提精制塔内吸收溶剂流量与底部进入蒸汽维持在1m3/hr:0.1T/hr~1m3/hr:0.3T/hr;
优选的,二级精馏/或汽提精制塔顶部冷却分离器为立式列管换热器,其使用低于7℃的冷冻水冷凝回收气体中水分;
优选的,所述换热器使用7℃以下冷冻水冷却吸收溶剂,进二级吸收塔前溶剂温度降低到10℃以下。
而且,所述的PSA+RTO或RCO连用系统包括两个变压吸附器、气体缓冲罐及RTO或RCO,变压吸附器运行时气体从底部进入,顶部排出去向气体缓冲罐,再生时再生气体顶部进入,底部排出去向负压系统,变压吸附器内使用的介质为椰壳或果壳活性炭;再生使用蒸汽换热器加热,再生气选择氮气,在再生后期加热氮气以1~2个变压吸附器体积量进入其中,氮气温度控制在50℃以上。
一种含二氧化碳、含氯有机物尾气综合处理工艺装置,包括依次连接的一级吸收组、一级精馏精制系统、二级吸收、精馏/或汽提精制分离系统、PSA+RTO或RCO系统;
所述的一级吸收组、一级精馏精制系统包括进气冷却器、进气缓冲罐、一级吸收前塔、一级吸收后塔、一级精馏精制塔及多个换热器;
所述的二级吸收、精馏或汽提精制分离系统包括二级进气缓冲罐、二级吸收塔、二级精馏或汽提精制分离塔、换热器及冷却分离器;
所述的PSA+RTO或RCO系统包括两个变压吸附器、气体缓冲罐及RTO或RCO;
进气冷却器的进口连接尾气排放系统、出口通过管线连接进气缓冲罐的进口,进气缓冲罐的出口连接一级吸收前塔的底部进气口,一级吸收前塔的顶部出气口通过管线连接一级吸收后塔的底部进气口,一级吸收后塔的顶部出气口通过管线连接二级进气缓冲罐的进气口,二级进气缓冲罐的出气口通过管线连接二级吸收塔的底部进气口,二级吸收塔的顶部出气口通过管线连接变压吸附器的底部进气口,变压吸附器的顶部出气管线通过气体缓冲罐连接RTO或RCO系统;
一级吸收前塔的塔底溶剂出口通过管线连接二号换热器的第一进口,二号换热器的第一出口通过管线连接三号换热器的第一进口,三号换热器的第一出口通过管线连接一级精馏精制塔的顶部溶剂进口,一级精馏精制塔的底部溶剂出口连接一级精馏精制塔底泵的进口,一级精馏精制塔底泵的出口管线分成两路,一路连接至二级精馏或汽提精制分离塔的顶部溶剂进口,另一路连接二号换热器的第二进口;二号换热器的第二出口连接一号换热器的第一进口,一号换热器的第一出口通过管线连接至一级吸收后塔的顶部溶剂进口;一级吸收后塔的底部溶剂出口管线通过一级吸收后塔底泵与二级吸收塔底泵出口管线汇合后连接至一级吸收前塔的顶部溶剂进口;所述二级精馏或汽提精制分离塔的底部溶剂出口管线通过泵连接四号换热器的第一进口,四号换热器的第一出口通过管线连接至二级吸收塔的顶部溶剂进口;二级吸收塔的底部溶剂出口管线连接二级吸收塔底泵的进口;
所述一号换热器的第二进口连接冷冻水输入管线,第二出口连接冷冻水回水管线;所述三号换热器的第二进口连接蒸汽输入管线,第二出口连接蒸汽凝液输出管线;所述四号换热器的第二进口连接冷冻水输入管线,第二出口连接冷冻水回水管线;
所述一级精馏精制塔及二级精馏或汽提精制分离塔顶部均连接真空系统,二级精馏或汽提精制分离塔的顶部出口管线连接冷却分离器的进口,冷却分离器的出口连接分离缓冲罐的进口,分离缓冲罐的出口分成两股,一股至二级精馏或汽提精制分离塔底,一股连接至废水罐;
所述变压吸附器的顶部再生气进口连接五号换热器的第一出口,五号换热器的第一进口连接氮气输入管线,五号换热器的第二进口连接蒸汽输入管线,五号换热器的第二出口连接蒸汽凝液排出管线;变压吸附器的底部再生气出口通过管线连接至真空系统。
本发明的优点和积极效果是:
本发明工艺可以实现系统二氧化碳排放、有机物最大量回收和尾气达标排放。此方法即去除系统二氧化碳从而确保了生产系统换热器效率不降低,又可以回收有机物和环保达标排放。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
一种含二氧化碳、含氯有机物尾气综合处理工艺系统,包括依次连接的一级吸收组、一级精馏精制系统、二级吸收、精馏(或汽提)精制分离系统、三级PSA+RTO或RCO系统。
1)、首先是一级吸收组、一级精馏精制系统,主要完成尾气中大部分可吸收有机物尾气(包括含氯有机物尾气)的吸收,同时对吸收有有机物的吸收溶剂进行一级解析精制并回到吸收塔继续吸收使用。一级精馏精制系统出来的一部分溶剂由单独管线送到二级精制系统进行进一步精制,从而实现溶剂更进一步精制目的,以便溶剂对有机物有效地二级吸收。
2)、一级系统出来尾气由管道进入二级吸收、精馏(或汽提)精制分离系统,主要是对一级出来尾气进行进一步吸收,实现有机物尾气超低含量排出,同时在此单元使用负压操作精馏塔或汽提塔对一级精制送来的吸附剂进行负压条件下的精馏或汽提精制,使得溶剂中有机物最大程度分离出来,洁净的溶剂由泵送到二级吸收塔使用,实现尾气中有机物含量继续降低。
3)、二级吸收之后尾气由管道进入PSA+RTO或RCO连用系统,主要是对二级吸收出来尾气通过PSA系统再进行吸附,并实现对非低沸点(>-30℃)有机物的痕量排出。此系统可实现二氧化碳先于有机物更早的饱和吸附,因此在有机物饱和吸附前二氧化碳大量排出。
所述的一级吸收组、一级精馏精制系统包括进气冷却器1、进气缓冲罐2、一级吸收前塔3、一级吸收后塔4、一级精馏精制塔8及多个换热器。
所述的二级吸收、精馏(或汽提)精制分离系统包括二级进气缓冲罐9、二级吸收塔10、二级精馏(或汽提)精制分离塔13、换热器及冷却分离器。
所述的PSA+RTO或RCO系统包括两个变压吸附器15、气体缓冲罐16及RTO或RCO17。
进气冷却器的进口连接尾气排放系统、出口通过管线连接进气缓冲罐的进口,进气缓冲罐的出口连接一级吸收前塔的底部进气口,一级吸收前塔的顶部出气口通过管线连接一级吸收后塔的底部进气口,一级吸收后塔的顶部出气口通过管线连接二级进气缓冲罐的进气口,二级进气缓冲罐的出气口通过管线连接二级吸收塔的底部进气口,二级吸收塔的顶部出气口通过管线连接变压吸附器的底部进气口,变压吸附器的顶部出气管线通过气体缓冲罐连接RTO或RCO系统。
尾气依次经过进气冷却器、进气缓冲罐、一级吸收前塔、一级吸收后塔、二级进气缓冲罐、二级吸收塔、变压吸附器、气体缓冲罐及RTO或RCO后排出。
所述的一级精馏精制塔、二级精馏(或汽提)精制分离塔的作用是:对从吸收塔出来的吸收有有机物的溶剂进行解析精制,使其回到吸收塔继续使用。
一级吸收前塔的塔底溶剂出口通过管线连接二号换热器6的第一进口,二号换热器的第一出口通过管线连接三号换热器的第一进口,三号换热器7的第一出口通过管线连接一级精馏精制塔的顶部溶剂进口,一级精馏精制塔的底部溶剂出口连接一级精馏精制塔底泵的进口,一级精馏精制塔底泵的出口管线分成两路,一路连接至二级精馏(或汽提)精制分离塔的顶部溶剂进口,另一路连接二号换热器的第二进口。二号换热器的第二出口连接一号换热器5的第一进口,一号换热器的第一出口通过管线连接至一级吸收后塔的顶部溶剂进口。一级吸收后塔的底部溶剂出口管线通过一级吸收后塔底泵与二级吸收塔底泵出口管线汇合后连接至一级吸收前塔的顶部溶剂进口。所述二级精馏(或汽提)精制分离塔的底部溶剂出口管线通过泵连接四号换热器11的第一进口,四号换热器的第一出口通过管线连接至二级吸收塔的顶部溶剂进口。二级吸收塔的底部溶剂出口管线连接二级吸收塔底泵的进口。
所述一号换热器的第二进口连接冷冻水输入管线,第二出口连接冷冻水回水管线。
所述三号换热器的第二进口连接蒸汽输入管线,第二出口连接蒸汽凝液输出管线。
所述四号换热器的第二进口连接冷冻水输入管线,第二出口连接冷冻水回水管线。
所述一级精馏精制塔及二级精馏(或汽提)精制分离塔顶部均连接真空系统,二级精馏(或汽提)精制分离塔的顶部出口管线连接冷却分离器14的进口,冷却分离器的出口连接分离缓冲罐12的进口,分离缓冲罐的出口分成两股,一股至二级精馏(或汽提)精制分离塔底,一股连接至废水罐。
所述变压吸附器的顶部再生气进口连接五号换热器18的第一出口,五号换热器的第一进口连接氮气输入管线,五号换热器的第二进口连接蒸汽输入管线,五号换热器的第二出口连接蒸汽凝液排出管线。变压吸附器的底部再生气出口通过管线连接至真空系统。
所述一级吸收组、一级精馏精制系统的吸收工艺包含主要设施:进气冷却器,冷却进气气体温度,使得气体达到20℃以下,同时可以将其中含有微量水汽冷凝下来;进气缓冲罐,缓冲工艺来的气体;进气调节阀,调节进一级系统气体流量,确保进入一级吸收系统流量稳定,一级吸收前塔吸收溶剂流量(m3/hr)和气体流量(Nm3/hr)比值控制在1:50以内;一级吸收前塔,为主要吸收有机物塔,吸收溶剂从顶部进入,溶剂主要来自吸收后塔塔底输送泵,其吸收溶剂流量还包括由泵从二级吸附塔送来的吸收有微量有机物的吸收溶剂,总流量维持一个稳定值,气体从底部进入,塔顶部有控制尾气排出的压力调节阀,前塔底部液位由调节阀控制;一级吸收后塔,目的是将前塔出来尾气进一步吸收有机物,吸收溶剂从顶部进入,进塔流量维持一个稳定值,一级吸收后塔吸收溶剂流量(m3/hr)和塔进入气体流量(Nm3/hr)比值控制在1:40以内,溶剂来自一级精制塔底泵,且经过冷冻水换热降温到12℃以下,前塔来的气体从塔底部进入,塔顶部有控制塔压力的调节阀,一级吸收后塔底溶剂输送泵向前塔输送吸收溶剂。
所述一级吸收组、一级精馏精制系统还包含有设施和其之间连接管线:一号换热器,进一级吸收塔前溶剂与冷冻水换热器,冷冻水温度一般小于15℃;二号换热器,吸收前塔来的溶剂和一级精制出来的去后塔溶剂换热,主要是节能目的;三号换热器,进一级精制塔加热器,将预热后溶剂加热到80℃以上,以便利于溶剂在塔中精制,加热使用低压蒸汽进行,溶剂温度受蒸汽阀门开度连锁控制;一级精馏精制系统,包括顶部抽负压控制、精制塔、底部溶剂输送泵,在负压、高温下完成溶剂精制,顶部压力由压力调节阀控制,设计顶部负压在76mmHg到120mmHg(绝对压力)之间操作,精制后溶剂由底部溶剂输送泵经换热降温送到一级吸收后塔。
而且,一级吸收组、一级精馏精制系统包含的一级吸收前塔和后塔,溶剂进入塔顶处采用计算最优的均匀分布的若干螺旋喷头或喷管,在塔顶气体出口处设置有挡水堰,回收和回流气体夹带的溶剂微滴;在底部溶剂液相中有浸没的盘式气体旋流器,气体从几组均匀分布的抛物线式通道中喷出,与溶剂充分接触;塔中间设置3段以上拉西环或鲍尔环不锈钢或陶瓷填料,以实现溶剂与气体充分接触,溶剂在填料段平均停留时间不小于180秒。
而且,一级精馏精制塔,溶剂进入塔顶处采用计算最优的均匀分布的若干螺旋喷头或喷管,塔中间设置3段以上拉西环或鲍尔环不锈钢或陶瓷填料,溶剂在填料段平均停留时间不小于180秒。
所述二级吸收、精馏(或汽提)精制分离系统包括以下设施和之间连接管线:进气缓冲罐,缓冲一级系统来的气体;二级吸收塔进气调节阀,调节进二级系统气体流量,确保进入二级吸收系统流量稳定,二级吸收塔吸收溶剂流量(m3/hr)和气体流量(Nm3/hr)比值控制在1:100以内;二级吸收塔,吸收溶剂从塔顶部进入,溶剂来自二级精馏(或汽提)精制塔底输送泵,流量维持一个稳定值,气体从底部进入,塔顶部有控制尾气排出的压力调节阀,塔底部液位由调节阀控制;二级精馏(或汽提)精制塔,包括顶部抽负压控制、精制塔(精馏塔或汽提塔)、底部溶剂输送泵、顶部冷却分离器及其分离缓冲罐,在负压、高温下完成溶剂精制,顶部压力由压力调节阀控制,设计顶部负压在76mmHg到120mmHg(绝对压力)之间操作,精制后溶剂由底部溶剂输送泵经换热降温送到二级吸收塔。
而且,二级吸收、精馏(或汽提)精制分离系统包含二级吸收塔,溶剂进入塔顶处采用计算最优的均匀分布的若干螺旋喷头或喷管,在塔顶气体出口处设置有挡水堰,回收和回流气体夹带的溶剂微滴,在底部溶剂液相中有浸没的盘式气体旋流器,气体从几组均匀分布的抛物线式通道中喷出,与溶剂充分接触,塔中间设置3段以上拉西环或鲍尔环不锈钢或陶瓷填料,以实现溶剂与气体充分接触,溶剂在填料段平均停留时间不小于300秒;二级精馏(或汽提)精制分离塔,溶剂进入塔顶处采用计算最优的均匀分布的若干螺旋喷头或喷管,塔采用大孔筛板塔,筛板上铺设一定高度的拉西环或鲍尔环填料,溶剂在塔平均停留时间不小于450秒,塔底部低压蒸汽从底部喷管进入;二级精馏(或汽提)精制分离塔顶部冷却分离器及其分离缓冲罐;四号换热器,二级精馏(或汽提)精制分离塔底部热溶剂需要使用冷冻水降温后去二级吸收塔。
而且,进塔吸收溶剂流量与底部进入蒸汽维持在1m3/hr:0.1T/hr到1m3/hr:0.3T/hr控制。二级精馏(或汽提)精制分离塔顶部冷却分离器为立式列管换热器,其使用低于7℃的冷冻水冷凝回收气体中水分。四号换热器使用7℃以下冷冻水冷却吸收溶剂,要求进二级吸收塔前溶剂温度降低到10℃以下。
而且,吸收溶剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)、硅氧烷类,或n-甲基吡咯烷酮,系统根据来气体组分,可以选择一种或几种组合使用。
所述的PSA+RTO或RCO连用系统包括:第一变压吸附器和第二变压吸附器,两个变压吸附器交替使用,一个运行,一个再生,运行时气体从底部进入,顶部排出去向气体缓冲罐,再生时再生气体顶部进入,底部排出去向生产负压系统,变压吸附器里面可以使用介质较多,优先选择使用椰壳或果壳活性炭;变压吸附器使用一系列控制的开关阀门,以此来完成运行、再生控制,PSA后高沸点有机物含量达到国家标准,如氯乙烯达到10mg/NM3以下,再生气使用蒸汽通过换热器加热;RTO或RCO,连续运行,主要是对前端剩余的低沸点有机物(如甲烷、乙烷、乙烯)和一氧化碳进行一定温度下氧化处理并达标排放,当尾气流量和有机物浓度较低时,优选RCO设备。
而且,PSA再生使用蒸汽换热器加热,再生气选择氮气,在再生后期加热氮气以1到2个变压吸附器体积量进入其中,氮气温度控制在50℃以上。
以下是氯碱企业尾气组成,根据其组成和流量按照发明方法设计工艺。
处理尾气条件为:平均流量100Nm3/hr,进气压力≥0.3Mpa.,组分如下:
一种含二氧化碳、含氯有机物尾气综合处理方法,首先按照流程建立:一级吸收组、一级精馏精制系统;二级吸收、二级精馏(或汽提)精制分离系统;PSA+RTO或RCO系统。设施建设好后最有利于系统运行的操作为:
尾气经过足够换热面积的冷却器,使用7℃以下冷冻水将进气温度冷却到20℃以下,并将气体中夹带水分充分冷凝出来;
冷凝冷却后气体进入进气缓冲罐,缓冲罐后有气体流量调节阀,按照100Nm3/hr流量控制尾气进入一级吸收前塔;塔顶压力控制在0.25Mpa.以上,塔底有液位控制阀,液位控制在25%-50%最佳,溶剂自压流向一级精馏精制塔顶部;吸收溶剂进入前塔顶部流量控制在3m3/hr,吸收溶剂是来自一级吸收后塔吸收低含量有机物后的溶剂和二级吸收塔吸收极低含量有机物后的溶剂总和;塔体及填料高度按照停留时间210秒设计;吸收有机物后尾气通过塔顶压力调节阀排向一级吸收后塔,此时由于有机物被吸收气体流量会减少。
一级吸收后塔顶部压力用调节阀控制在0.2Mpa.以上,吸收溶剂来自一级精馏精制塔,其经过冷热溶剂换热器且再经7℃以下冷冻水冷却到小于12℃后进入塔顶,流量控制在2m3/hr;塔体及填料高度按照权利要求停留时间180秒设计。一级精馏精制塔顶部进来溶剂是经过冷热溶剂换热器换热且最后蒸汽加热器加热到80℃以上后进入的,塔顶有负压操作,压力控制在76mmHg到120mmHg(绝对压力);塔底使用泵将2m3/hr精制的溶剂送到一级吸收后塔,将1m3/hr精制的溶剂送到二级精馏(或汽提)精制分离塔进行进一步精制。以上完成后一级系统出口氯乙烯被回收99%以上,含量降低到2000ppm以下。
从一级吸收后塔顶部排放气体进入二级进气缓冲罐,之后经过调节阀控制流量(此时气体流量平均在80Nm3/hr)稳定进入二级吸收塔,二级精馏(或汽提)精制分离塔精制过的来自一级系统的溶剂经过冷冻水冷却换热到12℃以下后进入二级吸收塔顶部,塔顶压力控制在0.15Mpa.以上,尾气从固定管道排向PSA系统,此时尾气中氯乙烯比二级进口含量降低95%,达到100ppm以下。二级精馏(或汽提)精制分离塔是精制来自一级精馏精制塔的加热到80℃的溶剂,塔顶有负压操作,使用控制阀把压力控制在76mmHg到120mmHg(绝对压力);底部使用0.1吨/小时蒸汽从底部进入,对溶剂在塔内进行汽提,并用泵连锁控制液位,将精制好溶剂送到二级吸收塔顶部;精制塔顶部有外置冷却器,使用7℃以下冷冻水作为冷却介质,把回收尾气中的水分冷凝液化储存于分离缓冲罐中,废水定期排向工艺中废水罐。
二级出来尾气进入PSA吸附塔中,设置两个塔,一个吸附运行,一个再生,吸附介质选取椰壳活性炭,气体底部进入,底部排出,顶部压力控制在0.1-0.12Mpa.以上,在运行时,二氧化碳优先达到吸附饱和,即在1小时内达到吸附饱和,而氯乙烯在尾排中浓度随时间延长逐步微小增加,从0到10mg/Nm3需要10小时,因此在10小时周期内二氧化碳大量排出。当运行的一个达到接近氯乙烯吸附要求,开始进行再生,另外再生好的一个进行运行。再生是在负压和热氮气条件下进行。吸附塔首先关闭底部进气阀和顶部排气阀,之后打开底部解析阀门,当其内部压力降到负压后,由顶部进入且被加热器加热到60℃氮气,氮气体积需要达到吸附器体积的2倍体积。此时二级吸收系统出口尾气中,氯乙烯:<2mg/Nm3;非甲烷总烃:<100mg/Nm3;CO2含量:>29%。
PSA出来尾气进入气体缓冲罐中,缓冲罐根据压力向RCO系统输送尾气,罐压力控制在0.05Mpa.以上。
RCO中使用蜂窝陶瓷状为载体Pd-Au双贵金属催化剂体系,催化温度控制在350℃-400℃。这种安装方式床层阻力小,活性高,用低压风机就可以工作,不但耗电少而且噪音低。催化燃烧时,需电加热启动。RCO出口非甲烷总烃:<20mg/Nm3,完全满足排放标准。
运行结果:氯乙烯和非甲烷总烃均达到国家标准
一级系统对高含量氯乙烯回收效率99%以上;二级系统对低含量氯乙烯回收效率95%以上;PSA基本排出95%以上二氧化碳。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种含二氧化碳、含氯有机物尾气综合处理工艺方法,其特征在于:
尾气先进入一级吸收组、一级精馏精制系统,一级吸收组、一级精馏精制系统包括一级吸收前塔、一级吸收后塔、一级精馏精制塔,一级吸收前塔及一级吸收后塔吸收尾气中的有机物,一级精馏精制塔对吸收有有机物的吸收溶剂进行一级解析精制,精制后的溶剂回到一级吸收前塔及一级吸收后塔继续吸收使用,一级精馏精制系统出来的一部分溶剂由单独管线送到二级精制系统进行进一步精制;
一级吸收后塔出来的尾气由管道进入二级吸收、精馏或汽提精制分离系统,二级吸收、精馏或汽提精制分离系统包括二级吸收塔、二级精馏或汽提精制分离塔,二级吸收塔对一级吸收组、一级精馏精制系统出来尾气进行进一步吸收,二级精馏或汽提精制分离塔对一级精馏精制塔送来的吸收溶剂进行负压条件下的精馏或汽提精制,分离溶剂中有机物,精制后的溶剂由泵送到二级吸收塔使用;
二级吸收塔出来尾气由管道进入PSA与RTO或RCO连用系统,通过PSA对尾气进行吸附,吸附后的尾气进入RTO或RCO后排放。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述吸收溶剂为邻苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、硅氧烷类,或N-甲基吡咯烷酮一种或两种以上组合使用。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的一级吸收组、一级精馏精制系统还包括进气冷却器、进气缓冲罐及多个换热器,尾气依次通过进气冷却器,进气缓冲罐、一级吸收前塔、一级吸收后塔后进入二级吸收、精馏或汽提精制分离系统,进入一级吸收前塔的溶剂为混合溶剂,来自一级吸收后塔的塔底输出及二级吸收塔的塔底输出,从一级吸收前塔底排出的溶剂通过两次换热后进入一级精馏精制塔;从一级精馏精制塔的塔底排出的溶剂分成两路,一路经过两次换热后进入一级吸收后塔,另一路进入二级精馏或汽提精制分离塔。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:从一级吸收前塔底排出的溶剂先与从一级精馏精制塔底排出的溶剂换热后再与蒸汽换热,被加热至80℃以上进入一级精馏精制塔。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:从一级精馏精制塔的塔底排出的溶剂先与从一级吸收前塔底排出的溶剂换热后再与冷冻水换热,被降温至12℃以下进入一级吸收后塔。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:
所述进气冷却器使进入系统的尾气温度降至20℃以下;
所述一级吸收前塔吸收溶剂流量和气体流量比值控制在1:50以内;
所述一级吸收后塔吸收溶剂流量和气体流量比值控制在1:40以内;
所述一级精馏精制塔顶部负压在76mmHg~120mmHg之间;
所述一级吸收前塔、一级吸收后塔或一级精馏精制塔内均设置3段以上拉西环或鲍尔环的不锈钢或陶瓷填料,溶剂在填料段平均停留时间大于180秒。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的二级吸收、精馏或汽提精制分离系统还包括二级进气缓冲罐、换热器,从一级吸收后塔出来的尾气先通过二级进气缓冲罐再进入二级吸收塔,二级精馏或汽提精制分离塔的塔底排出的溶剂经过换热降温后进入二级吸收塔,二级吸收塔的底部排出的溶剂进入一级吸收前塔,二级精馏或汽提精制分离塔。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:
所述二级吸收塔吸收溶剂流量和气体流量比值控制在1:100以内;
所述二级精馏/或汽提精制塔顶部负压在76mmHg~120mmHg之间;
所述二级吸收塔内设置3段以上拉西环或鲍尔环的不锈钢或陶瓷填料,溶剂在填料段平均停留时间大于300秒;
所述二级精馏/或汽提精制塔采用大孔筛板塔,筛板上铺设一定高度的拉西环或鲍尔环填料,溶剂在塔平均停留时间大于450秒;
所述二级精馏/或汽提精制塔内吸收溶剂流量与底部进入蒸汽维持在1m3/hr:0.1T/hr~1m3/hr:0.3T/hr;
二级精馏/或汽提精制塔顶部冷却分离器为立式列管换热器,其使用低于7℃的冷冻水冷凝回收气体中水分;
所述换热器使用7℃以下冷冻水冷却吸收溶剂,进二级吸收塔前溶剂温度降低到10℃以下。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的PSA+RTO或RCO连用系统包括两个变压吸附器、气体缓冲罐及RTO或RCO,变压吸附器运行时气体从底部进入,顶部排出去向气体缓冲罐,再生时再生气体顶部进入,底部排出去向负压系统,变压吸附器内使用的介质为椰壳或果壳活性炭;再生使用蒸汽换热器加热,再生气选择氮气,在再生后期加热氮气以1~2个变压吸附器体积量进入其中,氮气温度控制在50℃以上。
10.一种实现权利要求1~9任一权利要求所述工艺方法的工艺装置,其特征在于:包括依次连接的一级吸收组、一级精馏精制系统、二级吸收、精馏/或汽提精制分离系统、PSA+RTO或RCO系统;
所述的一级吸收组、一级精馏精制系统包括进气冷却器、进气缓冲罐、一级吸收前塔、一级吸收后塔、一级精馏精制塔及多个换热器;
所述的二级吸收、精馏或汽提精制分离系统包括二级进气缓冲罐、二级吸收塔、二级精馏或汽提精制分离塔、换热器及冷却分离器;
所述的PSA+RTO或RCO系统包括两个变压吸附器、气体缓冲罐及RTO或RCO;
进气冷却器的进口连接尾气排放系统、出口通过管线连接进气缓冲罐的进口,进气缓冲罐的出口连接一级吸收前塔的底部进气口,一级吸收前塔的顶部出气口通过管线连接一级吸收后塔的底部进气口,一级吸收后塔的顶部出气口通过管线连接二级进气缓冲罐的进气口,二级进气缓冲罐的出气口通过管线连接二级吸收塔的底部进气口,二级吸收塔的顶部出气口通过管线连接变压吸附器的底部进气口,变压吸附器的顶部出气管线通过气体缓冲罐连接RTO或RCO系统;
一级吸收前塔的塔底溶剂出口通过管线连接二号换热器的第一进口,二号换热器的第一出口通过管线连接三号换热器的第一进口,三号换热器的第一出口通过管线连接一级精馏精制塔的顶部溶剂进口,一级精馏精制塔的底部溶剂出口连接一级精馏精制塔底泵的进口,一级精馏精制塔底泵的出口管线分成两路,一路连接至二级精馏或汽提精制分离塔的顶部溶剂进口,另一路连接二号换热器的第二进口;二号换热器的第二出口连接一号换热器的第一进口,一号换热器的第一出口通过管线连接至一级吸收后塔的顶部溶剂进口;一级吸收后塔的底部溶剂出口管线通过一级吸收后塔底泵与二级吸收塔底泵出口管线汇合后连接至一级吸收前塔的顶部溶剂进口;所述二级精馏或汽提精制分离塔的底部溶剂出口管线通过泵连接四号换热器的第一进口,四号换热器的第一出口通过管线连接至二级吸收塔的顶部溶剂进口;二级吸收塔的底部溶剂出口管线连接二级吸收塔底泵的进口;
所述一号换热器的第二进口连接冷冻水输入管线,第二出口连接冷冻水回水管线;所述三号换热器的第二进口连接蒸汽输入管线,第二出口连接蒸汽凝液输出管线;所述四号换热器的第二进口连接冷冻水输入管线,第二出口连接冷冻水回水管线;
所述一级精馏精制塔及二级精馏或汽提精制分离塔顶部均连接真空系统,二级精馏或汽提精制分离塔的顶部出口管线连接冷却分离器的进口,冷却分离器的出口连接分离缓冲罐的进口,分离缓冲罐的出口分成两股,一股至二级精馏或汽提精制分离塔底,一股连接至废水罐;
所述变压吸附器的顶部再生气进口连接五号换热器的第一出口,五号换热器的第一进口连接氮气输入管线,五号换热器的第二进口连接蒸汽输入管线,五号换热器的第二出口连接蒸汽凝液排出管线;变压吸附器的底部再生气出口通过管线连接至真空系统。
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