CN203540321U

CN203540321U - 气体中HCl和挥发性有机物回收装置

Info

Publication number: CN203540321U
Application number: CN201320660778.6U
Authority: CN
Inventors: 侯学杰; 孙永琳
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2023-10-25

Abstract

本实用新型公开了一种气体中HCl和挥发性有机物回收装置，按气体流动方向依次包括一级过滤捕集区、水洗涤区、二级过滤捕集区、碱液洗涤区、气体吸入和压力提升区、低温凝结回收区；其中过滤捕集区内设置纤维层过滤捕集介质，水洗涤区和碱液洗涤区设置气液接触的填料，低温凝结回收区设置制冷系统。本实用新型装置可以完成盐酸雾、HCl气体的有效去除，以及挥发性有机物蒸汽的高效回收，并且可以回收强酸溶液，减少用水量和用碱量，使气体中HCl和挥发性有机物浓度达标排放。

Description

气体中HCl和挥发性有机物回收装置

技术领域

本实用新型涉及气体中HCl和挥发性有机物回收装置，尤其涉及气体中含有盐酸雾、HCl气体和挥发性有机物蒸汽的回收装置。

背景技术

很多工业生产过程排放气体中，含有酸雾、酸气和挥发性有机物蒸汽。例如以四氯化钛、甲苯、己烷为生产原料，合成聚丙烯催化剂过程排放的工艺废气中，盐酸雾浓度≥1.5×10⁴mg·m^-3、HCl气体浓度≥1.0×10³mg·m^-3，甲苯浓度≥3.0×10³mg·m^-3，己烷浓度≥7.0×10⁴mg·m^-3。GB16297《大气污染物综合排放标准》规定， HCl排放标准100mg·m^-3，甲苯排放标准40mg·m^-3，非甲烷总烃排放标准120mg·m^-3。显然，合成聚丙烯催化剂过程排放的工艺废气，盐酸雾、HCl气体、甲苯和己烷的排放浓度均严重超标，需要达标处理。

盐酸雾的粒径分布，一般为0.01μm～11.0μm。气体中只要含高浓度HCl，必然同时有盐酸雾和气态HCl存在，一般含HCl的气体中，HCl在盐酸雾中和气态中质量比为4:1。

采用一次水洗的方法处理含盐酸雾和气态HCl的气体，只有约70%～80%的去除率。特别是对含高浓度HCl的气体水洗处理，大部分HCl被水吸收，还有相当部分HCl形成盐酸雾，并残留部分气态HCl于气体中，因此需要至少采用三级的水洗工艺去除HCl，而处理后的气体中，仍不能保证HCl浓度达标排放，水的消耗量大，产生的酸性水量大。

采用碱洗方法处理含盐酸雾和气态HCl的气体，去除率高于水洗工艺，但对含高浓度HCl的气体处理，也需至少设置两级碱洗工艺。直接使用碱液对高浓度HCl进行碱洗，需要消耗大量的碱液，产生碱性含盐废水。

采用电除尘、丝网捕沫、旋风分离等方法处理含HCl气体，只能去除粒径偏大的盐酸雾，小粒径的盐酸雾和气态HCl仍未被去除，处理后的气体中HCl浓度仍很高，高浓度的HCl易吸收空气中气态水蒸气二次产生盐酸雾。

由于采用上述技术对气体中的HCl处理，处理后的气体中HCl浓度仍很高，具有强腐蚀性。因此，对气体中含有的挥发性有机物蒸汽的回收装置，必须采用能防止盐酸腐蚀的材料，设备使用寿命达到10年以上的耐盐酸腐蚀金属材料唯有哈氏合金B2和B3，其原材料价格极其昂贵，400元·kg^-1左右。

由于含高浓度HCl的去除，没有能达到标准排放的有效结果，并且气体中HCl的强腐蚀性，必须采用极高成本材料制成的挥发性有机物蒸汽回收装置，因此，对气体中含有盐酸雾、HCl气体的去除和挥发性有机物蒸汽的回收，尚未有可行的技术。

挥发性有机物蒸汽的回收和处理方法主要分为低温凝结法、吸附法、吸收法、膜分离法等。低温凝结法是回收挥发性有机物蒸汽的有效方法。挥发性有机物蒸汽压与温度成正比关系。降低温度，就会降低蒸汽压，过饱和蒸汽就会凝结为液体。利用机械制冷，降低含挥发性有机物蒸汽的气体至一定温度，就能使挥发性有机物蒸汽全部凝结，达到回收目的，而处理后气体达标排放。

实用新型内容

本实用新型提供一种气体中HCl和挥发性有机物回收装置。本实用新型装置可以完成盐酸雾、HCl气体的有效去除，以及挥发性有机物蒸汽的高效回收，并且可以回收强酸溶液，减少用水量和用碱量，使气体中HCl和挥发性有机物浓度达标排放。

本实用新型气体中HCl和挥发性有机物回收装置，按气体流动方向依次包括一级过滤捕集区、水洗涤区、二级过滤捕集区、碱液洗涤区、气体吸入和压力提升区、低温凝结回收区；其中过滤捕集区内设置纤维层过滤捕集介质，水洗涤区和碱液洗涤区设置气液接触的填料，低温凝结回收区设置制冷系统。

本实用新型中，一级过滤捕集区内设置纤维层过滤捕集介质，能有效分离出0.01μm及以上的盐酸雾，可以去除盐酸雾99%以上，从气体中分离出来的盐酸雾形成盐酸溶液回收，减少水洗过程80%以上负荷。

本实用新型中，水洗涤区内设置气液接触的填料和循环洗涤系统。气液两相在填料段逆流接触。循环洗涤系统中，洗涤后的水以一定的回流比与新鲜水混合进行循环洗涤，并排出部分洗涤水。洗涤水用于吸收HCl气体，同时可以降低气体温度，吸收气体中的70%以上的HCl气体，另有20%以上HCl形成盐酸雾，减少气体中HCl至少90%。

本实用新型中，二级过滤捕集区内设置纤维层过滤捕集介质。水洗后的气体中主要含有少量的盐酸雾、少量的气态HCl和挥发性有机物蒸汽，二级过滤捕集区可以去除水洗涤区排出气体中新形成的盐酸雾99%以上，处理后气体中HCl浓度≤50mg·m^-3。

本实用新型中，过滤捕集区气体通过纤维层过滤捕集介质的流速小于0.1 m/s，

本实用新型中，碱液洗涤区内设置气液接触的填料和循环碱洗系统。气液两相在填料段逆流接触。对二次过滤捕集后的气体进行碱洗，利用酸碱中和反应去除二级过滤捕集区排出气体中HCl 达90%以上，处理后气体中HCl≤5mg·m^-3。碱洗过程针对HCl浓度已达标排放的气体进一步处理，碱液用量极少，碱洗后HCl浓度≤5mg·m^-3，腐蚀性极弱，有利于后续挥发性有机物蒸汽回收装置的材料配置和正常运行。

本实用新型中，由于气体在流经前述各气体处理单元时，会有压力损失，因此设置了该气体吸入和压力提升区，设置高压鼓风机设备，气体吸入负压力≤－8kPa，气体提升后压力≥3kPa。

本实用新型中，低温凝结回收区内设置2～3级渐次降温的机械制冷系统，机械制冷温度为－40℃～－110℃。设置冷媒与气体间接换热的换热器，用于对气体降温和凝结挥发性有机物蒸汽。设置凝结液收集箱，收集挥发性有机物蒸汽凝结液。气体通过与低温冷媒的间接换热降温，挥发性有机物蒸汽凝结为液体，靠自身重力流向凝结液收集箱。气体经过上述处理过程，完成HCl的去除和挥发性有机物蒸汽回收，尾气达标排放。

本实用新型可以将大量排放污染物盐酸雾回收为强酸溶液；洗涤后的洗涤水可以一定的回流比重复使用，减少新鲜水使用量和酸性水的排放量；碱洗过程只对≤50mg·m^－3的HCl进行中和处理，用碱量极少；碱洗后气体，HCl浓度≤5mg·m^－3，腐蚀性极弱，可以采用常规的防腐材料设备进行气体中挥发性有机物回收；采用低温凝结回收技术回收挥发性有机物蒸汽，直接得到液体回收物。本实用新型设备规模小，占地面积小，生产成本低，运行成本低，维护费用低，自动化程度高。

附图说明

图1为本实用新型的结构流程示意图。

其中：1-待处理气体，2-一级过滤捕集区，3-水洗涤区，4-二级过滤捕集区，5-碱液洗涤区，6-气体吸入和压力提升区，7-低温凝结回收区，8-盐酸溶液，9-新鲜水，10-洗涤水，11-排出部分洗涤水，12-碱液，13-凝结液，14-尾气。

具体实施方式

本实用新型装置的流程如图1所示，按气体流动方向依次包括一级过滤捕集区2、洗涤水洗涤区3、二级过滤捕集区4、碱液洗涤区5、气体吸入和压力提升区6、低温凝结回收区7。其中两个过滤捕集区内均设置纤维层过滤捕集介质，水洗涤区设置气液接触的填料和循环洗涤系统，碱液洗涤区设置气液接触的填料和循环碱洗系统，气体吸入和压力提升区设置高压鼓风机设备，低温凝结回收区设置2～3级渐次降温的机械制冷系统，并设置冷媒与气体间接换热的换热器和凝结液收集箱。

本实用新型中，含有盐酸雾、气态HCl和挥发性有机物蒸汽的待处理气体1首先进入一级过滤捕集区2内进行盐酸雾过滤捕集处理，回收大量盐酸溶液8。去除了盐酸雾的气体进入水洗涤区3洗涤，洗涤水10以一定的回流比与新鲜水9一道进行循环洗涤，排出部分洗涤水11。水洗后气体进入二级过滤捕集区4再次进行过滤捕集，回收产生的盐酸溶液8。二级过滤捕集后的气体进入碱液洗涤区5进行洗涤，碱液12循环使用。在气体吸入和压力提升区6对碱洗后气体进行吸气和提压，气体吸入负压力≤－8kPa，气体提升后压力≥3kPa。然后进入低温凝结回收区7，挥发性有机物蒸汽气体通过与低温冷媒的间接换热降温，挥发性有机物蒸汽凝结为液体13，靠自身重力流向凝结液收集箱。气体经过上述处理过程，完成HCl的去除和挥发性有机物蒸汽回收，尾气14达标排放。

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步说明。

以合成聚丙烯催化剂过程排放含有盐酸雾浓度≥1.5×10⁴mg·m^-3、气态HCl浓度≥1.0×10³mg·m^-3、甲苯浓度≥3.0×10³mg·m^-3、己烷浓度≥7.0×10⁴mg·m^-3的工艺废气中，进行盐酸雾、气态HCl去除和甲苯及己烷回收。

参见图1，先接通挥发性有机物蒸汽低温凝结回收区7的机械制冷系统电源，在制冷系统的温度达到－70℃以下并稳定后，接通气体吸入和压力提升区6的鼓风机电源，待处理气体1进入一级过滤捕集区2，进行盐酸雾过滤捕集处理，去除盐酸雾99%以上，回收大量盐酸溶液8。去除了盐酸雾的气体主要含有气态HCl、甲苯和己烷，进入水洗涤区3洗涤，洗涤水10以一定的回流比与新鲜水9混合进行循环洗涤，排出部分洗涤水11。采用洗涤水洗涤，可以降低气体温度，吸收气体中气态HCl 70％以上，另有20%以上HCl形成盐酸雾，水洗过程去除气态HCl 90％以上。水洗后含有少量盐酸雾、少量气态HCL、甲苯和己烷的气体，进入二级过滤捕集区4，再进行盐酸雾过滤捕集处理，去除水洗过程形成的盐酸雾99%以上，回收盐酸溶液8，出口气体中主要含有浓度≤50mg·m^-3的HCl、甲苯和己烷。在二级过滤捕集区4去除了盐酸雾的气体进入碱液洗涤区5进行碱液洗涤，利用酸碱中和反应，去除气态HCl 90％以上，碱液12循环使用，当pH值近于7.5时更换，出口气体中含有浓度≤5mg·m^-3的HCl、甲苯和己烷。碱液洗涤区5出口气体进入气体吸入和压力提升区6，利用吸入负压≤－8kPa、提升压力≥3kPa的鼓风机，对碱洗后气体进行吸气和提压，出口气体进入低温凝结回收区7回收挥发性有机物蒸汽，低温凝结回收区7设置2～3级渐次降温的机械制冷系统，设置冷媒与气体间接换热的换热器，气体通过与低温冷媒的间接换热降温，换热后气体温度－70℃左右，挥发性有机物蒸汽凝结为液体13，靠自身重力流向凝结液收集箱，尾气14达标排放。

Claims

1.一种气体中HCl和挥发性有机物回收装置，按气体流动方向依次包括一级过滤捕集区、水洗涤区、二级过滤捕集区、碱液洗涤区、气体吸入和压力提升区、低温凝结回收区；其中过滤捕集区内设置纤维层过滤捕集介质，水洗涤区和碱液洗涤区设置气液接触的填料，低温凝结回收区设置制冷系统。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：水洗涤区内设置气液接触的填料，气液两相在填料段逆流接触。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：水洗涤区内设置循环洗涤系统，洗涤后的水以一定的回流比与新鲜水混合进行循环洗涤，并排出部分洗涤水。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：过滤捕集区气体通过纤维层过滤捕集介质的流速小于0.1 m/s。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：碱液洗涤区内设置气液接触的填料，气液两相在填料段逆流接触。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：碱液洗涤区内设置循环碱洗系统，对二次过滤捕集后的气体进行循环碱洗。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：气体吸入和压力提升区设置高压鼓风机设备，使气体吸入负压力≤－8kPa，气体提升后压力≥3kPa。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：低温凝结回收区设置2～3级渐次降温的机械制冷系统，机械制冷温度为－40℃～－110℃。

9.根据权利要求1或8所述的装置，其特征在于：低温凝结回收区设置冷媒与气体间接换热的换热器，用于对气体降温和凝结挥发性有机物蒸汽。

10.根据权利要求1或8所述的装置，其特征在于：低温凝结回收区设置凝结液收集箱，收集挥发性有机物蒸汽凝结液。