CN209997412U - 一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化工气体处理设备技术领域，具体为一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置。该装置包括收集缓冲装置、除尘装置、加压装置和吸附分离装置，其收集缓冲装置、除尘装置、加压装置和吸附分离装置依次串联。来自前工序的乙炔发生器置换废气经本装置净化分离后，回收的乙炔作为产品气返回生产系统再次利用，乙炔回收率99.9%以上；氮气作为产品气2返回生产系统再次利用，回收率≥90%，氮气纯度根据生产需要可达98%~99.99%。本实用新型设计合理、操作简单、自动化程度高、安全可靠，能够广泛应用于乙炔发生器置换废气的生产行业中。

Description

一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置

技术领域

本实用新型属于化工气体处理设备技术领域，具体为一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置。

背景技术

乙炔是一种重要的化工原料，乙炔可用以照明、焊接及切断金属(氧炔焰)，也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维、聚氯乙烯等的基本原料。乙炔生产方法主要有天然气(其主要成分为甲烷)裂解法、烃类裂解法、电石法三种。前两种裂解法制取的乙炔气纯度较低，裂解反应后除了产生少量乙炔气之外，还有大量的其它副产品(如：氢、一氧化碳及其它气体)等，目前，国内工业用的乙炔95％以上都是采用电石法。

氮气是一种无色无味的惰性气体，在工业上常用作保护气体、置换气体以及安全保障气体。氮气的生产工艺主要有深冷空分制氮、变压吸附制氮和膜分离制氮。从含氮的工业废气中回收氮气也是生产氮气的一种有效方式，不但可以减少废气排放，降低生产成本，提高企业的经济效益，还可弥补制氮装置产能不足的问题。

采用电石法生产乙炔工艺中，加料时必须对乙炔发生器加料贮斗进行氮气置换，其中排出的废气组分中乙炔含量在15％以上，余下为氮气和微量氧气等，该置换废气具有以下特点：

(1)、间歇性排放，通常只有在上贮料斗补加电石料的前后特定时间段排放。

(2)、置换废气压力低，通常只有数KPa。

(3)、置换废气中含有一定量的H₂S、PH₃等硫化物、磷化物。

(4)、含有大量氮气，置换废气中除了乙炔气体、微量O₂和硫化物及磷化物外，通常乙炔含量在15％以上，余下均为氮气，具有较高的回收价值。

由于该置换废气压力低且间歇式排放，又含有乙炔、硫、磷等杂质，目前大部分厂家采用的处理方式是将其直接放空，由此不但造成大量的乙炔和氮气资源浪费，而且造成环境污染。因此，对乙炔发生器置换废气的回收利用是十分必要的。

发明内容

本实用新型的发明目的是针对以上技术问题，提供一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置。该装置能够高效的分别回收乙炔发生器置换废气中的乙炔和氮气，乙炔回收率≥99.9％，可作为原料返回生产系统生产VCM或三氯乙烯等化工产品；氮气回收率≥90％，氮气纯度根据生产需要可达到98％～99.99％，可直接返回乙炔发生器重复利用或输出至电石料仓作为干燥保护气，可降低制氮机消耗或弥补制氮机产能不足，提高了工厂的经济效益和社会效益。根据生产需要，还可在吸附分离单元后增加氮气精制单元，将氮气进一步提纯，氮气纯度达到99.99％以上。

为了实现以上发明目的，本实用新型的具体技术方案为：

一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置，该装置包括收集缓冲装置、除尘装置、加压装置和吸附分离装置，其收集缓冲装置、除尘装置、加压装置和吸附分离装置依次串联，其中收集缓冲装置为缓冲气囊或气柜，除尘装置为洗涤除尘器，加压装置为压缩机；吸附分离装置包含回收塔、真空泵及安装在管道上的自动控制阀门；吸附分离装置中的各个回收塔之间通过管道并列连接，回收塔底部通过管道以及管道上的自动控制阀与真空泵连接。

作为优选，在所述缓冲气囊或气柜(或者气囊和气柜联合使用)进口处依次设置有压力联锁和安全联锁自动保护装置。原料气通过自动控制阀与缓冲气囊和/或气柜连接。

作为优选，洗涤除尘器的数量至少为一台。

所述洗涤除尘器的上端的进口与循环水泵进口连接；洗涤除尘器的的顶部出口与压缩机入口连接；洗涤除尘器的下端的进口与缓冲装置的出口连接；洗涤除尘器的底部出口与喷淋水出口连接。在洗涤除尘器内装填一层或一层以上的填料，洗涤除尘装置的液位、洗涤液流量通过设置在循环水泵进口的上水及回水调节阀控制。

作为优选，在循环水泵进口处设置了上水调节阀及回水调节阀。

作为优选，所述回收塔的数量为3～8台，每台的规格相同。回收塔内由氧化铝、活性炭、硅胶、分子筛等吸附剂填料组成复合床层。

回收塔的进口与压缩机的出口连接。作为优选，各个回收塔的塔进口与塔出口处均设置了自动控制阀，自动控制阀与控制系统相连接。

作为优选，所述真空泵的数量为1～4台，每台的规格相同。

当产品气中氮气的纯度要求比较高时，可增加一套氮气精制装置与吸附分离装置串联连接。

一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的方法，该方法采用了以上所述从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置，具体方法为：原料气(置换废气)先进入缓冲气囊或气柜存贮，然后通过洗涤除尘器除掉粉尘，再经过压缩机加压后进入吸附分离装置，在吸附分离装置内，原料气中含有的乙炔等组份被吸附存留在回收塔内，未被吸附的氮气则排出回收塔。从而实现氮气与乙炔等组份的分离。回收塔吸附饱和后，通过降压和抽真空的方式将吸留在塔内的吸附乙炔等组份脱附出来可直接输出至界外相关工序回收利用，从回收塔排出的产品氮气可直接输出至界外相关工序回收利用。

所述置换废气的压力为0.1-10KPa。

所述置换废气中乙炔的回收率≥99.9％

所述置换废气中氮气的回收率≥90％，氮气纯度可达98％～99.99％。

本实用新型的积极效果体现在：

(一)、本装置对乙炔发生器置换废气的压力、组份和流量的要求低，适用范围广。

(二)、该装置自动化程度高、操作弹性大、使用寿命长、安全程度高。

(三)、利用本装置能够高效分别回收乙炔发生器置换废气中的乙炔和氮气，乙炔回收率≥99.9％，氮气回收率≥90％，氮气纯度可达98％～99.99％；回收乙炔气体可返回转化工序回收利用；回收氮气可返回乙炔发生器重复利用或输出至电石料仓作为干燥保护气，可降低制氮机消耗或弥补制氮机产能不足；通过本装置提高了工厂的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本实用新型中从乙炔发生器置换废气回收装置的结构示意图；

其中：1——控制阀；2——缓冲罐；3——自动调节系统；4——循环水泵；5——除尘器；6——压缩机；7——回收塔；8——真空泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，但不限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置，该装置包括收集缓冲装置、除尘装置、加压装置和吸附分离装置，其收集缓冲装置、除尘装置、加压装置和吸附分离装置依次串联，其中收集缓冲装置包含缓冲气囊或气柜，除尘装置为洗涤除尘器，加压装置为压缩机；吸附分离装置包含回收塔、真空泵及安装在管道上的自动控制阀门；吸附分离装置中的各个回收塔之间通过管道并列连接，回收塔底部通过管道以及管道上的自动控制阀与真空泵连接。

作为优选，在所述缓冲气囊或气柜进口处依次设置有压力联锁和安全联锁自动保护装置。原料气通过自动控制阀与缓冲气囊或气柜连接。

作为优选，洗涤除尘器的数量至少为一台。

所述洗涤除尘器的上端的进口与循环水泵进口连接；洗涤除尘器的的顶部出口与压缩机入口连接；洗涤除尘器的下端的进口与缓冲装置的出口连接；洗涤除尘器的底部出口与喷淋水出口连接。在洗涤除尘器内装填一层或一层以上的填料，洗涤除尘装置的液位、洗涤液流量通过设置在循环水泵进口的上水及回水调节阀控制。

作为优选，在循环水泵进口处设置了上水调节阀及回水调节阀。

作为优选，所述回收塔的数量为3～8台，每台的规格相同。回收塔内由氧化铝、活性炭、硅胶、分子筛等吸附剂填料组成复合床层。

回收塔的进口与压缩机的出口连接。作为优选，各个回收塔的塔进口与塔出口处均设置了自动控制阀，自动控制阀与控制系统相连接。

作为优选，所述真空泵的数量为1～4台，每台的规格相同。

一种乙炔发生器置换废气回收方法，该方法采用了以上所述从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置。该方法包括收集缓冲单元Ⅰ、除尘单元Ⅱ、加压单元Ⅲ和吸附分离单元Ⅳ。

置换废气首先经过收集缓冲单元Ⅰ收集缓冲后，进入除尘单元Ⅱ除掉置换废气中的电石粉尘，进入加压单元Ⅲ升压后，再经过吸附分离单元Ⅳ吸附其中的乙炔等气体，最终可使乙炔和氮气达到有效的分离回收。

a.收集缓冲单元

收集缓冲单元包括缓冲气囊或气柜、相关工艺管道及安装于管道上的自动控制阀组成。其中原料气通过自动控制阀与缓冲气囊和/或气柜连接，缓冲气囊或气柜出口通过管道连接至除尘单元Ⅱ。

b.除尘单元

除尘单元包括洗涤除尘器及相关工艺管道组成。其中洗涤除尘器出口通过管道连接至加压单元Ⅲ。

c.加压单元

加压单元包括压缩机、相关工艺管道及安装于管道上的调节系统组成。其中压缩机出口通过管道连接至变压吸附单元Ⅳ。

d、吸附分离单元

吸附分离单元包括回收塔、真空泵、及安装在管道上的自动控制阀门等组成；其中回收塔入口与压缩机出口通过自动阀及管道连接，回收塔底部通过自动阀与真空泵连接。

来自加压单元Ⅲ的气体通过自动控制阀门进入回收塔，乙炔等气体被装填于回收塔中的吸附剂床层吸附，未被吸附的氮气经设置在净化气总管上的调节系统调节后回收利用；吸附剂上吸附的乙炔等气体经由管道及自动阀连接的真空泵抽出回收利用，同时吸附剂得到再生。

乙炔发生器置换废气压力为0.1-10KPa，经压缩机加压后回收塔工作压力0.05-0.3MPa。

调节阀控制氮气回收采用阀前控制，维持整个系统压力稳定。

实施例1：

利用具体实施方式中记载的一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置，其中吸附分离单元中回收塔的数量为4台，回收塔通过管道和自动控制阀并联连接。

乙炔发生器置换废气压力为0.1-1KPa之间，气量大小约为300Nm³/h，乙炔发生器置换废气组分如下表所示：

表1乙炔发生器置换废气组分表

组成	C<sub>2</sub>H<sub>2</sub>	O<sub>2</sub>	N<sub>2</sub>	合计
					V％	～12.0	≤1.0	其余	100

在本实施例中，原料气来至乙炔发生器置换废气，约300Nm³/h含有乙炔和氮气的置换废气在0.1-1KPa压力进入缓冲气囊，经过缓冲气囊收集缓冲后，进入洗涤除尘器除去原料气中携带的电石粉尘，再进入压缩机加压到约0.1MPa吸附压力，加压后原料气通过自动控制阀分别进入到已经再生好的回收塔中，经过装填在回收塔中的氧化铝、活性炭、硅胶、分子筛等吸附剂进行分离，置换废气中的乙炔等组分被吸附在吸附剂中，未被吸附的氮气从回收塔顶部排出回收利用；一台回收塔吸附结束后，通过自动控制阀将塔内气体降压到另一个抽空解吸完成的回收塔内；降压之后，被吸附的乙炔等气体通过自动控制阀被真空泵从吸附剂中解吸出来回收利用，同时实现吸附剂的再生；抽空结束之后的回收塔，通过另一个回收塔降压气体进行升压，最后再用净化后的氮气进行最终升压至吸附压力，回收塔完成再生过程，可以再次进行吸附操作。回收塔的循环操作过程为：A(吸附)-ED(降压)-V(抽空)-ER(升压)-FR(最终升压)，各回收塔内的循环操作过程相同，但是时间上均匀错开。

经过本实施例净化回收后,乙炔回收率≥99.9％，氮气的回收率≥90％,氮气纯度可达98％以上，根据生产需要，还可在吸附分离单元后增加氮气精制单元，将氮气进一步提纯，氮气纯度达到99.99％以上。本实施例在运行过程中只需要消耗少量的循环水和电，运行成本较低；同时本实施例在运行过程中所有自动控制阀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实用新型所作的举例，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 (7)

1.一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置，该装置包括收集缓冲装置、除尘装置、加压装置和吸附分离装置，其特征在于：收集缓冲装置、除尘装置、加压装置和吸附分离装置依次串联，其中收集缓冲装置包含缓冲气囊或气柜，除尘装置为洗涤除尘器，加压装置为压缩机；吸附分离装置包含回收塔、真空泵及安装在管道上的自动控制阀门；吸附分离装置中的各个回收塔之间通过管道并列连接，回收塔底部通过管道以及管道上的自动控制阀与真空泵连接。

2.根据权利要求1所述一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置，其特征在于：在所述缓冲气囊或气柜进口处依次设置有压力联锁和安全联锁自动保护装置。

3.根据权利要求1所述一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置，其特征在于：所述洗涤除尘器的上端与循环水泵进口连接；洗涤除尘器的顶部与压缩机入口连接；洗涤除尘器的下端与缓冲器出口连接；洗涤除尘器的底部与喷淋水出口连接。

4.根据权利要求3所述一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置，其特征在于：在循环水泵进口处设置了上水调节阀及回水调节阀。

5.根据权利要求1所述一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置，其特征在于：所述回收塔的数量为3~8台。

6.根据权利要求1所述一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置，其特征在于：各个回收塔的塔进口与塔出口处均设置了自动控制阀，自动控制阀与控制系统相连接。

7.根据权利要求1所述一种从乙炔发生器置换废气中分别回收乙炔和氮气的装置，其特征在于：所述真空泵的数量为1~4台。

Images