CN209049050U - 一种甲醇气回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种甲醇气回收装置，装置包括：通过管道连接的冷凝回路和吸收再生回路。本实用新型能够利用冷凝、吸收技术实现甲醇气体的冷却分凝回收并达标排放，杜绝甲醇气体回收中的二次污染且能达标排放。

Description

一种甲醇气回收装置

技术领域

本发明涉及甲醇气回收处理领域，尤其是一种甲醇气回收装置。

背景技术

甲醇既是一种重要的有机化工原料，也是一种重要的有机溶剂，还是一种优良燃料。近年来甲醇产业在我国得到大力推广，迅速崛起。随着环保意识的增强和可持续发展的要求，甲醇气体回收、治理工作将会受到越来越多的重视。甲醇在生产、装卸和应用过程中会排放出大量甲醇和空气混合气体，该混合气体若直接排放，不仅造成资源损失，更构成了潜在的火灾隐患，同时严重污染了环境，危害职工的身体健康。

据查，名称为“一种甲醇废气回收系统”，专利号为ZL201510465554.3，采用“吸收+吸附”集成回收甲醇及利用水作为吸收剂吸收甲醇废气的技术，其很大层面上解决了甲醇废气回收问题，但是此工艺产生了新的污染源——含甲醇废水，与国家节能减排的政策相左，对于污水处理系统的单位可以再处理，而储运单位就望洋兴叹。

据查，名称为“一种甲醇循环回收系统”，专利号为201520342588.9，采用“冷凝+吸附”组合工艺，充分利用了冷凝法适合甲醇浓度高的工况、吸附法适合甲醇浓度低的工况之特点。其解决了甲醇废气回收问题，也有经济回收价值，但是此工艺产生新的污染物——活性炭固废，而且对于最新标准要求50mg/m³却是鞭长莫及。

目前为止，市场上尚未有成熟的可满足甲醇气回收并没有二次污染且能达标排放的装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种甲醇气回收装置，能够利用冷凝、吸收技术实现甲醇气体的冷却分凝回收并达标排放，杜绝甲醇气体回收中的二次污染且能达标排放。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种甲醇气回收装置，其包括：通过管道连接的冷凝回路和吸收再生回路；

冷凝回路包括依序连接的制冷压缩机、高效油分离器、冷凝换热器、节流元件、冷箱换热器和气液分离器，所述气液分离器与制冷压缩机连接；所述冷箱换热器底部开设有出液口；

吸收再生回路包括吸收罐、吸收塔、第一出口切换阀、排空筒、第二出口切换阀和变频风泵；吸收罐和吸收塔通过循环泵连接构成吸收剂循环喷淋回路；变频风泵的出口与冷箱换热器的气路进口相连，冷箱换热器的气路出口与吸收塔底部的进气口相连；吸收塔顶端的出气口通过第一出口切换阀与排空筒相连，同时通过第二出口切换阀与变频风泵的入口相连，变频风泵的入口还与油气入口切换阀相连。

优选的，其中吸收剂循环喷淋回路为通过循环泵将吸收罐中的吸收剂抽到吸收塔的上部喷淋下来再经由填料回落至吸收罐中，使得吸收剂通过循环泵在吸收罐和吸收塔间往复循环的吸收剂循环喷淋回路。

作为优选的，所述吸收塔包括塔体、填充于吸收塔腔体内的填料和位于吸收塔腔体上部的吸收剂喷淋装置；所述吸收罐的腔体为用于盛装液态吸收剂、且内设有螺旋状内盘管的内腔；所述吸收罐和吸收塔通过循环泵连接构成的吸收剂循环喷淋回路中：吸收塔的腔体与位于其下部的吸收罐的腔体连通，吸收罐下部的液体出口与吸收塔上部的喷淋装置的进液口之间设有循环泵。

进一步优选的，其中变频风泵的入口通过第一阻火器与油气入口切换阀相连；变频风泵的出口通过第二阻火器与冷箱换热器的气路进口相连；第一出口切换阀通过第三阻火器与排空筒相连。

优选的，制冷压缩机为防爆制冷压缩机，变频风泵为防爆变频风泵，输油泵和循环泵为防爆离心泵。优选的，吸收塔中的填料为散堆填料或规整填料。

进一步优选的，该装置还包括甲醇回收储罐；冷箱换热器底部的出液口连接有回油管，甲醇回收储罐的入口通过视镜与冷箱换热器底部的回油管连通，甲醇回收储罐的出口连接有输油泵；输油泵和甲醇回收储罐上的第二液位控制器连锁。

优选的，吸收罐的腔体内还设有第一液位控制器。

优选的，吸收罐腔体内的螺旋状内盘管为可引入饱和蒸汽或热水的不锈钢螺旋状内盘管。

更为优选的，吸收塔中的填料为不锈钢高效波纹规整填料。本发明中吸收塔中的填料优选规整填料，尤其是不锈钢高效波纹规整填料，用途是让吸收剂与气体充分接触，提高吸收效率，规整填料比散堆填料效果更好。

优选的，冷箱换热器内并排设置有第一冷场、第二冷场、第三冷场和第四冷场，第一冷场、第二冷场、第三冷场和第四冷场底部均对应开有与换热通道连通的出液口；第一冷场、第二冷场、第三冷场和第四冷场温度依次降低。

本发明的有益效果为：(1)本发明通过冷凝回路、吸收再生回路回收并净化甲醇气体，最终甲醇气体浓度低于50mg/m³的要求，完全达标排放；(2)本发明吸收剂解析出的甲醇气体经过内盘管通入饱和蒸汽或热水加热脱离，进入冷凝前端的变频风泵的入口，进入下一次回收循环，进行再次处理，杜绝了机组在运行中的二次污染；(3)本发明结构紧凑，占地面积小，机组接通后即可按照预先设定全自动运行，无需专人监管；(4)进一步，本发明采用阻火器防止火焰窜入下个环节或阻止火焰在管道间蔓延，使装置更加安全可靠；(5)进一步，本发明机械运动部件均为防爆型，整套装置与排放的尾气都符合防火防爆安全标准；(6)进一步，本发明冷凝换热箱中设置有不同的冷场，能够对油气进行渐变降温，降低了结霜现象，更有效地冷凝甲醇气体，并可以对冷凝后的气体进行回温处理，进入吸收循环；(7)进一步，本发明吸收塔内设置有填料，尤其是不锈钢波纹规整填料，一方面气体与吸收剂接触面积大可充分接触，另一方面填料表面润湿性能强，吸收效率高；(8)进一步，基于本发明提供的结构基础上，冷凝处理后的气体进一步经填充于吸收塔腔体内的填料与循环往复喷淋下的吸收剂充分接触以对气体中的甲醇进行吸收处理，即吸收剂通过循环泵在吸收罐和吸收塔间往复循环并通过喷淋过程经填料与气体中的甲醇充分接触，从而更好地实现吸收剂对气体中剩余甲醇的充分吸收，吸收效果更好且节约用水，并有效避免了新的污染源如含甲醇废水的产生，节能环保。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图。

图2为本发明的甲醇气处理流程示意图。

其中，101、制冷压缩机；102、高效油分离器；103、冷凝换热器；104、节流元件；105、冷箱换热器；106、气液分离器；201、视镜；202、甲醇回收储罐；203、输油泵；301、吸收罐；302、循环泵；303、吸收塔；401、变频风泵；402、第二阻火器；403、第一出口切换阀；404、排空筒；405、第二出口切换阀；406、第三阻火器；407、第一阻火器；408、进口切换阀。

具体实施方式

实施例1：本实施例的一种甲醇气回收装置包括冷凝回路、吸收再生回路，所述冷凝回路包括依序连接的制冷压缩机101、高效油分离器102、冷凝换热器103、节流元件104、冷箱换热器105和气液分离器106，气液分离器106还与制冷压缩机101连接，形成封闭的制冷循环系统。所述冷箱换热器105底部开设有出液口。

吸收再生回路包括吸收罐301、吸收塔303、第一出口切换阀403、排空筒404、第二出口切换阀405和变频风泵401；吸收罐301和吸收塔303通过循环泵302连接构成吸收剂循环喷淋回路；变频风泵401的出口与冷箱换热器105的气路进口相连，冷箱换热器105的气路出口与吸收塔303底部的进气口相连；吸收塔303顶端的出气口通过第一出口切换阀403与排空筒404相连，同时吸收塔303顶端的出气口通过第二出口切换阀405与变频风泵401的入口相连，变频风泵401的入口还与油气入口切换阀408相连。

其中吸收剂循环喷淋回路为通过循环泵302将吸收罐301中的吸收剂抽到吸收塔303的上部喷淋下来再经由填料回落至吸收罐301中，使得吸收剂通过循环泵302在吸收罐301和吸收塔303间往复循环的吸收剂循环喷淋回路。

本实施例中制冷压缩机101采用防爆制冷压缩机，变频风泵401采用防爆变频风泵，输油泵203和循环泵302均采用防爆离心泵。

本实施例中吸收罐301的腔体用于盛装液态吸收剂，其内设有螺旋状内盘管。所述螺旋状内盘管为可引入饱和蒸汽或热水的内盘管，其可通过接口引入饱和蒸汽或热水间接对吸收罐和/或吸收塔中的吸收剂进行加热解析。本实施例中吸收剂为水；内盘管采用螺旋状不锈钢内盘管。

本实施例中吸收塔303包括塔体、填充于吸收塔腔体内的填料和位于吸收塔腔体上部的吸收剂喷淋装置。

上述吸收罐301和吸收塔303通过循环泵302连接构成的吸收剂循环喷淋回路中：吸收塔303的腔体与位于其下部的吸收罐301的腔体连通，吸收罐301下部的液体出口与吸收塔303上部的喷淋装置的进液口之间设有循环泵302。

本实施例中内盘管中只有在吸收再生步骤时才会通过引入饱和蒸汽或热水用于间接蒸发解析吸收剂，平时吸收处理步骤时内盘管中蒸汽或热水会低位排空不起作用。吸收剂喷淋装置为螺旋喷头或槽式分布器等能起到均匀喷淋作用的装置，其将经循环泵抽入到吸收塔上部的进液口中的吸收剂均匀喷洒在填料层上端面。本实施例中吸收罐301内位于内盘管外部的腔体内盛装有作为吸收剂的水约占吸收罐容积的85％左右，循环泵302将吸收罐301中的吸收剂抽到吸收塔303上部喷淋下来，吸收剂通过喷淋过程经填料与输入吸收塔中的甲醇气体充分接触，对气体中的甲醇进行充分吸收；同时喷淋下来的吸收剂经由填料回落至吸收罐中，使得吸收剂通过循环泵在吸收罐和吸收塔间往复循环构成吸收剂循环喷淋回路。

吸收塔中的填料为散堆填料或规整填料。本实施例吸收塔中的填料为不锈钢高效波纹规整填料，其用途是让吸收剂与气体充分接触，提高吸收效率。当然也可选择采用鲍尔环、拉西环、阶梯环等散堆填料，规整填料尤其是不锈钢高效波纹规整填料比散堆填料效果更好。

冷箱换热器105内并排设置有第一冷场、第二冷场、第三冷场和第四冷场，第一冷场、第二冷场、第三冷场和第四冷场底部均对应开有与冷箱换热器内的换热通道连通的出液口；第一冷场、第二冷场、第三冷场和第四冷场温度依次降低。

本实施例提供的甲醇气回收方法包括如下步骤：

(1)低温冷凝步骤：变频风泵401将甲醇气体通入冷箱换热器105中，经包括制冷压缩机101、冷凝换热器103的冷凝回路的分级循环冷却，使冷箱换热器105中的甲醇气体冷却至-75℃左右，99％以上的甲醇气体冷却为液态，由冷箱换热器105底部的出液口回收，冷凝处理后位于冷箱换热器的气路出口的甲醇气体浓度较低，为近净甲醇气体，甲醇含量不足400mg/m³；

(2)吸收处理步骤：第二出口切换阀405关闭，第一出口切换阀403打开，将冷凝处理后的近净甲醇气体输入到吸收塔303中，经填充于吸收塔腔体内的填料与循环往复喷淋下的吸收剂充分接触以对气体中的甲醇进行吸收处理，99.9％以上的甲醇气体被净化，吸收处理后的气体甲醇含量低于50mg/m³，达标并可安全排入到大气中；

(3)吸收再生步骤：当吸收剂吸收饱和后，第二出口切换阀405打开，第一出口切换阀403关闭，同时利用分子活性随温度升高而增强的的特性，向吸收罐301腔体内的内盘管中通入饱和蒸汽或热水间接对吸收剂进行加热解析，将吸收在吸收剂内的甲醇脱附解析出来，通过第二出口切换阀405回到冷凝前端，进而通过变频风泵401进入下一个低温冷凝步骤，同时吸收剂恢复到原始状态。

上述步骤(1)所述的甲醇气体通入冷箱换热器中，依次经过第一冷场、第二冷场、第三冷场、第四冷场与制冷剂及冷甲醇气体进行换热处理，最终得到-75±3℃的甲醇气体；然后-75±3℃的甲醇气体依次经过第四冷场、第三冷场、第二冷场、第一冷场回温处理，然后通过冷箱换热器的气路出口输入到吸收塔中进行吸收处理；第一冷场为回热冷场其处理温度为25±3℃，第二冷场的处理温度为4±3℃，第三冷场的处理温度为-25±3℃，第四冷场的处理温度为-75±3℃。各冷场中均分别包括进气通道和回气通道，冷箱换热器的气路进口依次与第一至第四冷场的各进气通道、第四至第一冷场的各回气通道、冷箱换热器的气路出口依次连通构成换热通道。具体为：第一至第四冷场的进气通道依次连通，第四至第一冷场的回气通道依次连通，第四冷场的进气通道与第四冷场的回气通道连通，第一冷场的进气通道与冷箱换热器的气路进口连通，第一冷场的回气通道与冷箱换热器的气路出口连通。各冷场的进气通道和回气通道纵向平行设置。所述第二、第三和第四冷场中还包括与各自进气通道和回气通道平行设置的制冷剂管路。

上述冷甲醇气体是指冷箱换热器中处于回温处理中的甲醇气体，其较换热处理中的甲醇气体温度低。也即：换热处理后得到的-75±3℃的甲醇气体正依次经过第四冷场、第三冷场、第二冷场、第一冷场以输向冷箱换热器气路出口的、处于回温处理中的甲醇气体。

上述步骤(2)中经填充于吸收塔腔体内的填料与循环往复喷淋下的吸收剂充分接触以对气体中的甲醇进行吸收处理的步骤具体包括：通过循环泵将吸收罐中的吸收剂抽到吸收塔的上部喷淋下来再经由填料回落至吸收罐中，使得吸收剂通过循环泵在吸收罐和吸收塔间往复循环；将冷凝处理后的甲醇气体输入到吸收塔303中，经由填充于吸收塔腔体内的填料与喷淋下的吸收剂充分接触对气体中的甲醇进行吸收处理。

实施例2：与实施例1结构基本相同，相同之处不再累述，所不同的是：

本实施例中变频风泵401的入口通过第一阻火器407与油气入口切换阀408相连，且变频风泵401的入口通过第一阻火器407与第二出口切换阀(405)相连；变频风泵401的出口通过第二阻火器402与冷箱换热器105的气路进口相连；第一出口切换阀403通过第三阻火器406与排空筒404相连。阻火器设计在变频风泵前后端及排空筒前端，用于防止火焰窜入下个环节或阻止火焰在管道间蔓延。

本实施例中吸收罐301的腔体内还设有第一液位控制器，以用于监控液态吸收剂的水位。

本实施例中该装置还包括甲醇回收储罐202，冷箱换热器105底部开设的出液口与甲醇回收储罐201连接。具体为：冷箱换热器105底部的出液口连接有回油管；甲醇回收储罐202的入口通过视镜201与冷箱换热器105底部的回油管连通，甲醇回收储罐202的出口连接有输油泵203。

本实施例中输油泵203和甲醇回收储罐202上的第二液位控制器连锁。其中输油泵203通过PLC芯片与甲醇回收储罐202上的第二液位控制器电路连接，本实施例中PLC选用西门子S7-1200或S7-300，当然也可以根据需要灵活选用其他型号。

在上述结构基础上，本实施例中通过冷箱换热器105冷凝后的甲醇液通过底部的回油管经视镜201，流入甲醇回收储罐202，再通过输油泵203送至用户储罐；经视镜201可直观地看到通过的甲醇液的冷凝效果；输油泵203和甲醇回收储罐202上的第二液位控制器连锁，以实时将收集到的甲醇输送出去，也即：甲醇回收储罐202收集满时上液位给出信号启动输油泵，甲醇回收储罐202空罐时下液位给出信号关闭输油泵。

实施例3：本实施例的甲醇气回收装置，处理量为400m³/h，其结构与实施例2相同，主要配置为：一级制冷压缩机选用CSR170Ex(台湾复盛)防爆螺杆压缩机，二级制冷压缩机选用4GE-23(德国Bitzer)活塞压缩机，冷凝换热器为VLV442(南京都乐)，冷箱换热器ZB400(南京都乐)，防爆变频风泵选用FSR100(丰源机械)，吸收塔XST400×4500(南京都乐)为不锈钢材质，吸收罐XSG4000(南京都乐)为不锈钢材质，输油泵及循环泵为YG25/YG40(凯泉)，防爆燃型阻火器FA-E-100(德国PROTEGO)，电器元件为施耐德，控制系统为西门子S7-1200。本实施例总耗电为60.9kW，外形尺寸为12000×2550×6700mm。甲醇气体详细数据见表1：

表1甲醇气体详细数据

如图2给出的甲醇气体吸收处理流程所示的各测试点中，1对应进气入口处，2对应第一冷场进气通道的出口处，3对应第二冷场进气通道的出口处，4对应第三冷场进气通道的出口处，5对应第四冷场回气通道的出口处，6对应吸收塔顶端出气口处，分别与表1中的6个测试点一一对应，体现不同环节的处理结果。

由上图可见，位于对应测试点1的进气入口处的待处理气体中，含有80％的空气、2％的水和18％的甲醇(其中％为摩尔百分比)，此时甲醇浓度为281.94g/m³；经冷箱换热器105低温冷凝处理后，99％以上的甲醇气体冷却为液态可由冷箱换热器底部的出液口回收，冷凝处理后位于冷箱换热器的第四冷场回气通道的出口(对应测试点5)的气体中，含有99.997％的空气、0.001％的水和0.002％的甲醇，此时甲醇浓度降低为0.35g/m³，甲醇气体浓度较低，为洁净甲醇气体，甲醇含量不足400mg/m³；进而气体进入吸收塔中经填料与循环往复喷淋下的吸收剂充分接触对气体中的甲醇进行吸收处理后，位于对应测试点6的吸收塔顶端出气口处的气体中，含有97.999％的空气、2％的水和0.001％的甲醇，此时气体中甲醇浓度进一步降低为0.023g/m³，99.9％以上的甲醇气体被净化，吸收处理后的气体甲醇含量低于50mg/m³，达标并可安全排入到大气中。

以上实施列对本发明不构成限定，相关工作人员在不偏离本发明技术思想的范围内，所进行的多样变化和修改，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种甲醇气回收装置，其特征在于，包括：通过管道连接的冷凝回路和吸收再生回路；

冷凝回路包括依序连接的制冷压缩机(101)、高效油分离器(102)、冷凝换热器(103)、节流元件(104)、冷箱换热器(105)和气液分离器(106)，所述气液分离器(106)与制冷压缩机(101)连接；所述冷箱换热器(105)底部开设有出液口；

吸收再生回路包括吸收罐(301)、吸收塔(303)、第一出口切换阀(403)、排空筒(404)、第二出口切换阀(405)和变频风泵(401)；吸收罐(301)和吸收塔(303)通过循环泵(302)连接构成吸收剂循环喷淋回路；变频风泵(401)的出口与冷箱换热器(105)的气路进口相连，冷箱换热器(105)的气路出口与吸收塔(303)底部的进气口相连；吸收塔(303)顶端的出气口通过第一出口切换阀(403)与排空筒(404)相连，同时通过第二出口切换阀(405)与变频风泵(401)的入口相连，变频风泵(401)的入口还与油气入口切换阀(408)相连。

2.如权利要求1所述的甲醇气回收装置，其特征在于，其中吸收剂循环喷淋回路为通过循环泵(302)将吸收罐(301)中的吸收剂抽到吸收塔(303)的上部喷淋下来再经由填料回落至吸收罐(301)中，使得吸收剂通过循环泵(302)在吸收罐(301)和吸收塔(303)间往复循环的吸收剂循环喷淋回路。

3.如权利要求1所述的甲醇气回收装置，其特征在于，所述吸收塔(303)包括塔体、填充于吸收塔腔体内的填料和位于吸收塔腔体上部的吸收剂喷淋装置；所述吸收罐(301)的腔体为用于盛装液态吸收剂、且内设有螺旋状内盘管的内腔；所述吸收罐(301)和吸收塔(303)通过循环泵(302)连接构成的吸收剂循环喷淋回路中：吸收塔(303)的腔体与位于其下部的吸收罐(301)的腔体连通，吸收罐(301)下部的液体出口与吸收塔(303)上部的喷淋装置的进液口之间设有循环泵(302)。

4.如权利要求1所述的甲醇气回收装置，其特征在于，变频风泵(401)的入口通过第一阻火器(407)与油气入口切换阀(408)相连，且通过第一阻火器(407)与第二出口切换阀(405)相连；变频风泵(401)的出口通过第二阻火器(402)与冷箱换热器(105)的气路进口相连；第一出口切换阀(403)通过第三阻火器(406)与排空筒(404)相连。

5.如权利要求1所述的甲醇气回收装置，其特征在于，制冷压缩机(101)为防爆制冷压缩机，变频风泵(401)为防爆变频风泵，输油泵(203)和循环泵(302)为防爆离心泵；吸收塔中的填料为散堆填料或规整填料。

6.如权利要求1所述的甲醇气回收装置，其特征在于，该装置还包括甲醇回收储罐(202)；冷箱换热器(105)底部的出液口连接有回油管，甲醇回收储罐(202)的入口通过视镜(201)与冷箱换热器(105)底部的回油管连通，甲醇回收储罐(202)的出口连接有输油泵(203)；输油泵(203)和甲醇回收储罐(202)上的第二液位控制器连锁；

吸收罐(301)的腔体内还设有第一液位控制器；吸收罐腔体内的螺旋状内盘管为可引入饱和蒸汽或热水的不锈钢螺旋状内盘管；吸收塔中的填料为不锈钢高效波纹规整填料。

7.如权利要求1所述的甲醇气回收装置，其特征在于，冷箱换热器(105)内并排设置有第一冷场、第二冷场、第三冷场和第四冷场，第一冷场、第二冷场、第三冷场和第四冷场底部均对应开有与换热通道连通的出液口；第一冷场、第二冷场、第三冷场和第四冷场温度依次降低。