CN205032055U - 一种放空气中回收甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物装置 - Google Patents

一种放空气中回收甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型属于吸附分离工程技术领域，涉及一种化工类有毒气体的回收处理装置，具体涉为一种放空气中回收甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物的装置。该装置包括吸附塔、吸附副塔、换热器、气液分离器一、冷却器一、加热器、气液分离器二、冷却器二、管道和设置在各条管道上的程控阀门，原料气经换热器、冷却器、气液分离器分离其中液态甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物后由原料气出口进入吸附塔进行吸附分离，冷吹气来至经冷却分离后的一部分原料气，冷吹气出气经加热器加热后作为热吹气用于吸附塔或吸附副塔内吸附剂再生等等。本实用新型投资少、结构简单、自动化程度高、运行成本低、使用寿命长、安全环保节能，原料气经处理后可以直接排放，不会对环境造成污染和资源浪费。

Description

一种放空气中回收甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物装置
技术领域
本实用新型属于吸附分离工程技术领域，涉及一种化工类有毒气体的回收处理装置，具体涉为一种放空气中回收甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物装置。
背景技术
甲苯、二甲苯等芳烃有机物是重要的化工原料，也是燃料的重要组成部分，同时许多化工合成、医药农化、涂层涂布、印刷等企业生产过程中也需要用到甲苯、二甲苯等芳烃有机物作为溶剂使用。由于甲苯、二甲苯等芳烃有机物的挥发性较强，在化工厂、染布厂和涂布厂等大量使用甲苯、二甲苯等芳烃有机物的场所，空气中含有大量的甲苯、二甲苯等芳烃有机物；以甲苯、二甲苯等芳烃有机物作为原料的化工生产过程中，未完全反应的甲苯、二甲苯等芳烃有机物随放空气体排出。针对上述各种放空气，其中甲苯、二甲苯等芳烃有机物含量从几百ppm到上万ppm不等，若不对其中的甲苯、二甲苯等芳烃有机物进行有效回收，既造成了甲苯、二甲苯等芳烃有机物的损耗，又对环境造成严重污染，还会危害操作人员的身体健康。
目前放空气中甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物的回收处理常用的方法有冷凝法、燃烧法、吸收法、吸附法和膜分离法等。中国专利公开CN101683570A公告了一种甲苯回收处理装置，主要靠逐级深度冷却对甲苯进行冷却分离，运行过程中冷冻能耗较高，而且冷冻分离后的放空气不能达到相应的排放标准，直接放空仍然会造成环境污染和材料浪费，同时原料气中含甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物浓度较低时不适用；燃烧法通过催化剂辅助原料气燃烧后再放空，很容易因为燃烧不充分造成环境污染，同时燃烧过程中产生CO2放入空气中也会对大气层造成破坏，低浓度的原料气不适用；吸收法采用相应的试剂对原料气中的甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物进行化学反应，整个过程不可逆，不能进行有效回收甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物，同时甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物的吸收率只能在90%左右，吸收不完全，排空仍然存在环境污染；中国专利公开CN101077850A公告了一种回收甲苯的方法，即采用常压吸附，蒸汽解吸再生的方式，因为常压状态工作，造成相应吸附及冷却设备较大，占地广，投资较大，同时由于采用蒸汽再生，回收甲苯、二甲苯等液体中含有水等其他杂质，回收液还需要静置分层甚至精馏等处理后才可利用，甲苯、二甲苯等回收率低，只能达到85%左右；膜分离法利用气体组份在中空纤维膜上渗透速率的差异实现混合气体的分离，压力为气体渗透的动力，因此需要较大的压差，膜前需要加到较高的压力，膜后没有压力，能量损失较大，运行能耗较高，同时混合气体中的每种组份均可渗透，放空气不能达标排放，而且膜的使用寿命很短，更换成本很高。综上所述目前常用的放空气中甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物回收装置普遍存在着诸如投资大、占地广、使用条件苛刻、回收率低、运行成本高、排放指标不合格、自动化程度低、使用寿命短等缺陷。
发明内容
本实用新型的发明目的是针对以上技术问题，尤其是现有放空气中甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物回收技术的缺点，提供一种工艺简单、安全性高、分离效果好、产品回收率高、设备投资省、运行维护费用低、自动化程度高、能适应各种操作工况的一种放空气中回收甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物装置。
本实用新型的具体技术方案为：
一种放空气中回收甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物的装置，包括吸附塔、吸附副塔、换热器、气液分离器一、冷却器一、加热器、冷却器二、气液分离器二、管道和设置在各条管道上的程控阀门，所述原料气通过原料气进口和管道与换热器连接，换热器与冷却器一连接，冷却器一与气液分离器一连接，气液分离器一与换热器连接，换热器分别与吸附塔和吸附副塔连接，吸附塔和吸附副塔均与加热器连接，吸附塔和吸附副塔均与冷却器二连接，冷却器二与气液分离器二连接。
所述吸附塔底部有原料气进气口、冷吹气进气口、热吹气出气口；吸附塔顶部有放空气出气口、冷吹气出气口、热吹气进气口。
所述的放空气中回收甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物的装置，所述吸附副塔底部有冷吹气进气口、热吹气出气口；吸附副塔的顶部有冷吹气出气口、热吹气进气口。
所述的吸附塔≥2台，吸附塔之间是并联连接关系，吸附副塔≥1，当吸附副塔≥2台时，吸附副塔之间也是并联连接关系。
所述吸附塔和吸附副塔内都装满活性炭和/或活性炭纤维吸附剂。
所述的气液分离器一、冷却器一、气液分离器二和冷却器二均与收集回收液的装置连接。
该装置还包括蒸汽装置，蒸汽装置与加热器连接。
吸附塔通过管道和阀门与放空装置连接。
该装置还包括冷却水装置，冷却器一和冷却器二与冷却水装置连接。
所述的气液分离器一与换热器连接。
本装置中有至少2台轮流实现吸附、热吹、冷吹等步骤吸附塔，1台轮流实行冷吹、热吹等步骤的吸附副塔，若干台冷却器，加热器，气液分离器，以及相应的管道和连接在管道上的程控阀门连接构成，原料气通过管道进入换热器、冷却器和气液分离器，分离其中液态甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物后由换热器底部的原料气出口进入吸附塔进行吸附分离，其中所述冷吹气来至经冷却分离后的一部分原料气，冷吹气出气经加热器加热后作为热吹气用于吸附塔或吸附副塔内吸附剂再生，所述热吹气出气经冷却器、气液分离器冷却分离其中液态甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物后返回原料气再次吸附，分离冷却出来的液态甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物没有其他杂质带入，无需再次净化处理即可回收利用；经净化分离后的放空气达到国家相应环保标准可以直接排空。
所述吸附工作压力为0.05MPa-1.5MPa，工作温度为10℃-50℃。
含有甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物的原料放空气在0.05-1.5MPa压力下进入回收甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物装置，经换热器与冷却分离完成后的气体进行换热，可有效的回收冷却气体中的冷量，节约能量消耗，换热后的气体进入冷却器进行冷却，将气体冷却到约10℃左右，其中一部分甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物被冷却成液相，进入气液分离器分离掉其中的液态甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物后，再经换热器与原料气换热到约20℃温度下，通过预先设定好的程序控制系统自动进入到那些已经再生好的吸附塔中，经过装填在吸附塔中的活性炭和/或活性炭纤维进行分离。先经冷却分离部分甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物后，可有效减小吸附装置的负荷，减小投资成本。原料气中的甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物杂质组分被吸附在活性炭和/或活性炭纤维中，使放空气得到有效净化，净化后的放空气可以达到国家环保标准排放；一个吸附塔吸附结束后，吸附副塔冷吹出口气通过用蒸汽加热到100-160℃冷吹出口气对该吸附塔进行热吹，被吸附的甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物等杂质从活性炭和/或活性炭纤维中解吸出来，同时实现活性炭的再生，解吸出来的甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物进入冷却器二冷却到约10℃，再进入气液分离器二分离液态甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物可直接回收利用，未被冷却的甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物再生气返回原料气中再次进行吸附分离；一个吸附塔热吹结束后，由于该塔内的活性炭和/或活性炭纤维温度较高，不利于下一次吸附，需要用一少部分冷却分离后的原料气来对该塔进行冷吹，冷吹出口气体用于吸附副塔的热吹气源，冷吹出口气体温度在30-40℃即可结束，准备进入下一次吸附过程。整个过程由至少2台吸附塔和一台吸附副塔循环工作，时间上均匀错开，全部切换过程由预先设置好的程序系统自动控制，保证装置连续、稳定、安全的运行。
本实用新型的积极效果体现在：
（一）、对原料气的压力、组分适用范围更广。
（二）、甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物的回收利用率高达99%以上，吸附床层的再生彻底，重复利用率高，使用寿命长，运行成本低，既节约了能源也简化了工艺，并且不采用蒸汽再生。
（三）、回收的甲苯和/或二甲苯等芳烃有机物纯度高，不需要再次处理即可循环利用，经过本实用新型回收装置处理后的放空气能满足国家相关气体排放标准。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
其中：1——吸附塔、2——吸附副塔、3——换热器、4——气液分离器一、5——冷却器一、6——加热器、7——管道、8——气液分离器二、9——冷却器二。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明，但不限制本发明的范围。
实施例1：
如图1所示，放空气中回收甲苯和/或二甲苯装置由2台轮流实现吸附、冷吹、热吹再生功能的吸附塔，1台吸附副塔，1台换热器，两台冷却器，两台气液分离器，1台加热器、程控阀及管道连接构成。
原料气进口通过管道与换热器连接，换热器与冷却器一连接，冷却器一与气液分离器一连接，气液分离器一与换热器连接，换热器分别与2台吸附塔和吸附副塔连接，2台吸附塔和吸附副塔均与加热器连接，吸附塔和吸附副塔均与冷却器二连接，冷却器二与气液分离器二连接。
所述吸附塔底部有原料气进气口、冷吹气进气口、热吹气出气口；吸附塔顶部有放空气出气口、冷吹气出气口、热吹气进气口。
所述的放空气中回收甲苯和/或二甲苯的装置，所述吸附副塔底部有冷吹气进气口、热吹气出气口；吸附副塔顶部有冷吹气出气口、热吹气进气口。
2台吸附塔和吸附副塔内都装满活性炭吸附剂。
气液分离器一、冷却器一、气液分离器二和冷却器二均与收集回收液的装置连接。该装置还包括蒸汽装置，蒸汽装置与加热器连接。吸附塔通过管道和阀门与放空装置连接。该装置还包括冷却水装置，冷却器一和冷却器二与冷却水装置连接，所述的气液分离器二与换热器连接。放空气中回收甲苯和/或二甲苯装置还设置了控制系统装置，控制系统装置与其连接后实现其自动化控制，热吹气出气经冷却器二、气液分离器二分离的液态甲苯和/或二甲苯可自动回收，且无需再处理，可直接循环利用；热吹气出气经冷却器二、气液分离器二分离后，未被冷却的气体返回原料气继续吸附分离，装置闭路循环，节能环保。
原料放空气流量约4500Nm3/h，吸附压力0.55MPa，原料放空气组成如下：
组分 O2 N2 甲苯 合计
含量（V%） ～2.8 ～95.8 ～1.40 100
在本实施例中，原料气来至甲苯与空气氧化反应制苯甲酸的放空尾气，约4500Nm3/h含有甲苯的放空尾气在0.55MPa、40℃进入换热器，首先经换热器与冷却分离后的气体进行热量交换，之后进入冷却器将放空尾气冷却到约10℃、再经气液分离器分离掉其中一部分的液态甲苯后，再与来至外界的放空尾气换热到约20℃后通过气动程控阀进入到其中一台已经再生好的吸附塔中，经过装填在吸附塔中的活性炭进行分离，放空尾气中的甲苯等杂质组分被吸附在活性炭中，经吸附分离后的放空气达到国家排放标准后直接放空；一台吸附塔吸附结束后，被吸附的甲苯等杂质通过被蒸汽加热到约160℃的来至吸附副塔的冷吹出口气从活性炭中解吸出来，同时实现活性炭的再生，热吹出口气进入冷却器二冷却到约10℃，大部分的甲苯被冷却成液态，经气液分离器二分离出其中的甲苯等液态直接回收利用，未被冷却的甲苯气体随热吹气返回原料气再次进行吸附分离；热吹结束后的吸附塔，通过一小部分冷却分离后的放空尾气对该塔进行冷吹，冷吹出口的气体进入加热器，通过蒸汽加热后用于吸附副塔的热吹再生。吸附塔的循环操作过程为：A（吸附）-H（热吹）-C（冷吹），吸附副塔的循环操作过程为：C（冷吹）-H（热吹），各吸附塔内的循环操作过程相同，但是时间上均匀错开。
本实施例中，对甲苯的回收率≥99%，经过本实施例净化后的放空气中甲苯的含量达到国家排放标准；本实施例在运行过程中只需要消耗少量的冷冻水和少量的蒸汽，运行成本较低；同时本实施例在运行过程中所有程控阀门的开关均由控制系统根据现场检测的温度、流量、压力等参数进行计算后自动控制，无需人为干预，自动化程度极高，且整个过程十分安全可靠。
实施例仅仅为了清楚说明本发明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于本所属的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以作出不同形式的变化或改动，由此引伸出的显而易见的变化或变动均处于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种放空气中回收甲苯和/或二甲苯芳烃有机物的装置，包括吸附塔、吸附副塔、换热器、气液分离器一、冷却器一、加热器、冷却器二、气液分离器二、管道和设置在各条管道上的程控阀门，其特征在于：所述原料气通过原料气进口和管道与换热器连接，换热器与冷却器一连接，冷却器一与气液分离器一连接，气液分离器一与换热器连接，换热器分别与吸附塔和吸附副塔连接，吸附塔和吸附副塔均与加热器连接，冷却器二与气液分离器二连接，换热器和吸附塔均与气液分离器二连接。
2.根据权利要求1所述的放空气中回收甲苯和/或二甲苯芳烃有机物的装置，其特征在于：所述的吸附塔≥2台，吸附副塔≥1。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的放空气中回收甲苯和/或二甲苯芳烃有机物的装置，其特征在于：所述吸附塔底部设置有原料气进气口、冷吹气进气口、热吹气出气口；吸附塔顶部有放空气出气口、冷吹气出气口、热吹气进气口。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的放空气中回收甲苯和/或二甲苯芳烃有机物的装置，其特征在于：所述吸附副塔底部设置有冷吹气进气口、热吹气出气口；吸附副塔顶部有冷吹气出气口、热吹气进气口。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的放空气中回收甲苯和/或二甲苯芳烃有机物的装置，其特征在于：所述吸附塔和吸附副塔内均装满活性炭和/或活性炭纤维吸附剂。
6.根据权利要求1所述的放空气中回收甲苯和/或二甲苯芳烃有机物的装置，其特征在于：所述的气液分离器一、冷却器一、气液分离器二和冷却器二均与收集回收液的装置连接。
7.根据权利要求1所述的放空气中回收甲苯和/或二甲苯芳烃有机物的装置，其特征在于：该装置还包括蒸汽装置，蒸汽装置与加热器连接。
8.根据权利要求1所述的放空气中回收甲苯和/或二甲苯芳烃有机物的装置，其特征在于：吸附塔通过管道和阀门与放空装置连接。
9.根据权利要求1所述的放空气中回收甲苯和/或二甲苯芳烃有机物的装置，其特征在于：该装置还包括冷却水装置，冷却器一和冷却器二与冷却水装置连接。
10.根据权利要求1所述的放空气中回收甲苯和/或二甲苯芳烃有机物的装置，其特征在于：所述的气液分离器一与换热器连接。
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