TWI624301B

TWI624301B - 廢氣回收系統

Info

Publication number: TWI624301B
Application number: TW105110834A
Authority: TW
Inventors: 邱慶福; 盧信吉
Original assignee: 中鼎工程股份有限公司
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2018-05-21
Also published as: TW201735986A

Abstract

本發明提供一種可防止特殊廢氣逆流的廢氣回收系統，包含：一隔離裝置，及一回收裝置，主要利用該隔離裝置的槽體與進氣管的截面積比值控制，同時達成順向流體流動壓降微小與逆向流體流動阻力提昇數倍的目的。此外，利用液體自淨單元可將自相分離槽排出的液體淨化後回收至該相分離槽循環再利用。

Description

廢氣回收系統

本發明是有關於一種用於回收從工業排放之廢氣的廢氣回收系統，特別是指一種可防止特殊氣體逆流的廢氣回收系統。

從工業排放的廢氣，例如煉油石化廠產生的廢氣，經排出後會送到地面燃燒塔處理；而排放量大時，則排入高架燃燒塔。此種處理方式不僅降低了空氣的品質也浪費了寶貴的能源，而在環保意識抬頭及能源再生的積極發展推動下，目前國內外的工廠無不推行節能減碳儘量將本來要送到地面燃燒塔或高架燃燒塔的廢氣回收，做為工廠燃料氣用，以達成能源回收再利用，及零排放的目標。

煉油廠排放的廢氣大致可分成酸性廢氣(特殊性質氣體)與碳氫廢氣(一般性質氣體)兩大類，一般是將這兩類廢氣經由個別獨立的管線收集後，同時流向廢氣燃燒塔，並在廢氣燃燒塔中混合，其後經燃燒由廢氣燃燒塔高空排放。

傳統的廢氣回收系統中，對於不同性質氣體(例如酸性廢氣與碳氫廢氣)回收，並沒有逆流防止裝置。因此，當系統操作異常時，特殊性質氣體(例如酸性廢氣)可能逆流至上游一般性質氣體(例如碳氫廢氣)的管線或裝置，導致一般性質氣體的管線或裝置被腐蝕破壞。

為了防止前述氣體逆流的問題，若採用傳統的單向閥或逆止閥，做為防止氣體逆流的防逆裝置，然而，因為單向閥或逆止閥在長時間使用後，氣密性不佳，對於連續性生產工廠，不易安排停車檢修保養。前述的單向閥或或逆止閥，並不適用於隔離兩種氣體做回收。

另外，傳統上在液封槽外部常用U型溢流配管，以固定液封高度。本發明不採用此外部U型溢流管，故液封高度可彈性調整。

因此，本發明之目的，即在提供一種可防止特殊廢氣逆流的廢氣回收系統。

於是，本發明的廢氣回收系統，用於從工業排出之廢氣的回收，該廢氣包含一般性質氣體及特殊性質氣體。該一般性質氣體。如碳氫廢氣；該特殊性質氣體，如酸性廢氣。該廢氣回收系統，包含：一隔離裝置，及一回收裝置。

該隔離裝置具有一槽體，及一容置於該槽體內的液體，該槽體具有一貫通該槽體上部的進氣口、一連通該進氣口並深入至該液體內的進氣管，及一位於該槽體上部的出氣口，該一般性質氣體(例如碳氫廢氣)自該進氣管進入該槽體的液體內，且其中，該槽體的截面積與該進氣管的截面積比值介於3.5~500，該液體的高度介於300~6000mm，且該進氣管於該液體內的長度介於60~300mm。

該回收裝置分別與該隔離裝置的出氣口及該特殊性質氣體(例如酸性廢氣)連通，可以壓縮進入該回收裝置的廢氣，並將壓縮後的液體與氣體進行相分離，其中，該液體包含輕液相及重液相，而將該輕液體(如油相)、該重液體(如水相)及氣體分別對外排出。

本發明之功效在於：利用在一般性質氣體(例如碳氫廢氣)排出口與回收裝置之間設置一隔離裝置，利用該隔離裝置之槽體與進氣管的截面積比例控制，達成順向流體流動壓降與逆向流體流動阻力可同時達到一預定之設計值，而可有效防止特殊性質氣體(例如酸性廢氣)逆流至一般性質氣體(例如碳氫廢氣)管線的問題。

2‧‧‧隔離裝置

21‧‧‧槽體

211‧‧‧進氣口

212‧‧‧進氣管

213‧‧‧出氣口

22‧‧‧液體

3‧‧‧回收裝置

31‧‧‧壓縮單元

311‧‧‧第一管路

312‧‧‧第二管路

313‧‧‧第三管路

32‧‧‧相分離槽

321‧‧‧排液口

322‧‧‧排氣口

4‧‧‧後端回收處理裝置

5‧‧‧液體循環泵

6‧‧‧液體自淨單元

61‧‧‧自淨槽

611‧‧‧入液口

612‧‧‧排氣口

613‧‧‧排液口

101‧‧‧管線

102‧‧‧管線

L‧‧‧長度

H‧‧‧高度

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明該廢氣回收系統的一第一實施例；圖2輔助說明該第一實施例的隔離裝置；圖3輔助說明該第一實施例中，該隔離裝置的槽體為臥式的態樣；圖4是本發明該廢氣回收系統的一第二實施例。

本發明該廢氣回收系統是用於從工業排出之廢氣的回收，該工業排出之廢氣以兩類表示，一種為一般性質氣體，如碳氫氣體；一種是特殊性質氣體，如酸性氣體。這兩類廢氣經由個別獨立的管線101、102(101表示收集一般性質氣體的管線，102表示收集特殊性質氣體的管線)後，進入本發明該廢氣回收系統。

配合參閱圖1及圖2，本發明該廢氣回收系統的一第一實施例，包含：一隔離裝置2、回收裝置3，及一後端回收處理裝置4。

該隔離裝置2具有一槽體21，及一容置於該槽體21內的液體22，該槽體21具有一位於該槽體21頂部的進氣口211、一連通該進氣口211並深入至該液體22內的進氣管212，及一位於該槽體 21上部的出氣口213，該碳氫廢氣收集管線101的氣體排出口與該進氣管212連通，令該碳氫廢氣並自該進氣管212進入該槽體21的液體22內，並控制令該槽體21的截面積與該進氣管212的截面積比值介於3.5~500、該液體的高度介於300~6000mm，且該進氣管於該液體內的長度介於60~300mm。較佳地，該槽體21的截面積與該進氣管212的截面積比值介於15~500；更佳地，該槽體21的截面積與該進氣管212的截面積比值介於26~500。進一步地，該進氣管212於該液體內的較佳長度介於60~200mm；更佳地，該進氣管212於該液體內的長度介於60~100mm。

要說明是，前述該進氣管212於該液體內的長度選擇，考慮系統性因素：如場地空間大小，廢氣流量的大小，廢氣壓力的大小等，系統設計可有不同的選擇，如廢氣壓力足或來源為全量式安全閥排放，則進氣管212於該液體內的長度可選擇60~300mm；若廢氣壓力較低或來源為低升程式安全閥排放，則該進氣管212於該液體內的長度選擇60~200mm較佳；若廢氣壓力來源為低壓儲槽或管線排放，則該進氣管212於該液體內的長度選擇60~100mm更佳。

此外，考慮系統可能發生的最大逆流壓力、兩種廢氣回收設定的先後差異性及廠區空間大小，來決定該隔離裝置2的槽體21截面積與該進氣管212的截面積比值；如特殊性質廢氣可能發生的最大逆流壓力大於一般性質廢氣最小壓力為該隔離裝置2的該槽體21中之該進氣管212於該液體內長度所產生液壓的N倍；則該隔離裝置2的槽體21的截面積與該進氣管212的截面積最小比值為N，依此選取適當的該槽體21與該進氣管212的截面積比值。

要說明的是，圖2中該槽體21是以直立式為例做說明，但是該槽體21也可以是如圖3所示之臥式的槽體21，其形狀並不須特別加以限制，只要能藉由控制該槽體21與該進氣管212的截面積比值於預定範圍即可。較佳地，當該槽體21為直立式，則其高度不小於2500mm，當該槽體21為臥式，則其長度不小於1000mm，且該液體22的高度(H)介於300~6000mm。更佳地，該直立式的槽體21高度不小於2800mm，該臥式的槽體21長度不小於1000mm。且該隔離裝置2的順向流動的壓降介於60至300mm H₂O；又更佳地，該進氣管212於該液體22內的長度(L)介於60~140mm，且該隔離裝置2的逆向流體流動阻力為順向流動的壓降的26~500倍。此外，要說明的是，該進氣管212自該液體22的液面向上至該進氣口211的垂直高度也須要夠高，如此，方可提供夠大的液壓。

該回收裝置3包含一壓縮單元31、一連通該隔離裝置2的出氣口213與該壓縮單元31的第一管路311、一連通該酸性廢氣收集的管線102與該壓縮單元31的第二管路312，及一與該壓縮單元31連接的相分離槽32，且該相分離槽32具有一個排液口321及一個排氣口322。其中，該壓縮單元31可壓縮氣體形成一混合液體，該相分離槽32可接收自該壓縮單元31壓縮後排出的該混合液體，再將該混合液體進行氣、液相分離後分別自該相分離槽32的排液口321及排氣口322排出。

詳細的說，該第一、二管路311、312於連接該壓縮單元31之前，會先匯整成單一的第三管路313，再藉由該第三管路313與該壓縮單元31連通，讓該第一、二管路311、312的廢氣藉由該第三管路313進入該壓縮單元31。其中，該壓縮單元31可以是液體噴射壓縮系統(Liquid ejector compression system)、液封環式壓縮機(Liquid Ring Compressor)等可用以壓縮氣體的裝置，並不須特別加以限制，而該相分離槽32則為習知的三相分離槽。於本實施例中該壓縮單元31是以液體噴射壓縮系統做說明。該液體噴射壓縮系統是利用高壓液體噴射器(Ejector)抽氣進行氣體壓縮，將自該第三管路313流入之廢氣壓縮成一含液體及氣相的混合液體後，再將該混合液體送進該相分離槽32，該相分離槽32可將該混合液體進行氣相、輕液相、重液相分離後，將氣體自該排氣口322排出；而釋放出氣體後的重液相則由該排液口321排出。詳細的說，前述該相分離槽32，以水為壓縮液體為例，經過該高壓液體噴射器(該壓縮單元31)的氣體會被壓縮而形成一包含油相(輕液相)、水相(重液相)及氣相的混合液體進入該相分離槽32，而釋放出氣體的水相(重液相)則會自該排液口321排出。前述壓縮液體並不以水為限，可視實際製程需求而為鹼水，或是胺液。由於該液體噴射壓縮系統31及該相分離槽32的分離原理及相關結構為本技術領域者所知悉，且非為本發明之重點，因此不再多加贅述。較佳地，該壓縮單元31是在壓力範圍為2至8kg/cm²g的壓力條件下操作，該相分離槽32的操作壓力介於0至10Kg/cm²g。

該後端回收處理裝置4與該相分離槽32的排氣口322連通，用於分離並純化該相分離槽32排出之氣體，以供後續回收再利用。詳細的說，由於自該相分離槽31分離排出的氣體為混合酸性氣體及碳氫氣體，因此，該後端回收處理裝置4可進一步將酸性氣體及碳氫氣體進行分離，得到可供燃料使用的碳氫燃料氣體。該後端回收處理裝置4可為一般之氣體洗滌塔(Gas scrubber)，其細部結構及分離原理為習知，因此，不再多加說明。

本發明該廢氣回收系統利用該隔離裝置2的該槽體21與該進氣管212的截面積比值控制，因此，可同時控制讓順向流動的壓降維持在一較小的變化範圍(介於60至300mm H₂O)，並同時倍數提昇逆向流體流動阻力，因此，該碳氫氣體進入該隔離裝置2後可維持入氣的平穩性，而當因系統操作異常，該第三管路313內的氣體經由該第一管路311而回衝至該槽體21時，則因為逆向流體流動阻力較大，因此，可有效防止氣體逆流回碳氫氣體的管線或裝置，而可避免管線或裝置被酸性氣體腐蝕及破壞的問題。此外，該順向流動的壓降及逆向流體流動阻力還可進一步利用該進氣管212於該液體22內的長度(L)調整，讓逆向流體流動阻力可達到順向流動壓降的3.5~500倍。

另外，本發明因為不採用外部U型溢流管，故液封高度可彈性調整，且發揮倍數防止逆流效果，即在本發明該槽體21與該進氣管212的截面積比值介於3.5~500的條件下，當液封加高1mm，逆向流動阻力可增加3.5~500倍。

要再說明的是，因為該隔離裝置2為設置在碳氫氣體管線與該回收裝置3之間，而酸性氣體則為直接與該回收裝置3連接，因此，當利用本發明該廢氣回收系統進行廢氣回收處理時，酸性廢氣與碳氫廢氣會有先、後進氣順序，而可優先處理酸性廢氣。

參閱圖4，本發明該廢氣回收系統的一第二實施例與第一實施例的結構大致雷同，不同處在於該第二實施例還進一步包含與該相分離槽32連接的一液體循環泵5，及一液體自淨單元6。

詳細的說，該液體循環泵5分別與該相分離槽32的排液口321及該壓縮單元31連接，其中，自該相分離槽32的排液口321排出的該重液相可再藉由該液體循環泵5提供至該壓縮單元31循環使用。該液體自淨單元6具有一自淨槽61，該自淨槽61具有一入液口611、一排氣口612，及排液口613。該自淨槽61的入液口611與該相分離槽32的排液口321連通並接收自該相分離槽32排出的該重液相，該自淨槽61則可進行壓力調整，將溶解在該重液相(液體)中的氣體釋放並自該排氣口612排出；而釋放出氣體後淨化的液體則由該排液口613排出並經泵加壓再引入該相分離槽32循環利用，而可進一步節省補充液及廢液處理的費用。而該自淨槽61的排氣口612排出之氣體則回收至該管線313進入回收裝置3再利用，達到廢氣完全回收處理。

綜上所述，本發明該廢氣回收系統利用在碳氫廢氣與該回收裝置3之間設置該隔離裝置2，利用該隔離裝置2之該槽體21與該進氣管212的截面積比值控制，而可同時達成順向流體流動壓降固定與逆向流體流動阻力提昇的目的，而可有效防止酸性廢氣逆流至碳氫廢氣管線的問題；此外，還可利用該液體自淨單元6，將自該相分離槽32排出的液體淨化後提供至該相分離槽32循環使用，還可進一步達成節省補充液及廢液處理的費用，故確實可達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims

一種廢氣回收系統，用於回收從工業排出之廢氣，該廢氣包含一般性質氣體，如碳氫廢氣，及特殊性質氣體，如酸性廢氣，該廢氣回收系統，包含：一隔離裝置，具有一槽體，及一容置於該槽體內的液體，該槽體具有一貫通該槽體上部的進氣口、一連通該進氣口並深入至該液體內的進氣管，及一位於該槽體上部的出氣口，該一般性質氣體自該進氣管進入該槽體的液體內，且其中，該槽體的截面積與該進氣管的截面積比值介於15~500，該液體的高度介於300~6000mm，且該進氣管於該液體內的長度介於60~300mm；及一回收裝置，分別與該隔離裝置的出氣口及該特殊性質氣體連通，可以壓縮進入該回收裝置的廢氣，並將壓縮後的液體與氣體進行相分離，而將液體及氣體分別排出，並將排出後的氣體回收再利用。
如請求項第1項所述的廢氣回收系統，其中，該回收裝置包含一壓縮單元，及一相分離槽，該壓縮單元可壓縮進入的廢氣形成一混合液體，該相分離槽可接收自該壓縮單元壓縮後得到的該混合液體，再將該混合液體進行氣相、輕液相，及重液相的分離後分別排出。
如請求項第2項所述的廢氣回收系統，還包含一液體循環泵，接收自該相分離槽排出之重液相，並將其引入該壓縮單元再使用。
如請求項第2項所述的廢氣回收系統，還包含一液體自淨單元，接收自該相分離槽排出之該重液相並將其淨化後，再引入該相分離槽再使用。
如請求項第1項所述的廢氣回收系統，還包含一與該回收裝置連通的後端回收處理裝置，可將自該回收裝置排出的氣體分離純化，得到可回收利用的燃料氣體。
如請求項第1項所述的廢氣回收系統，其中，該進氣管於該液體內的長度介於60~200mm。
如請求項第1項所述的廢氣回收系統，其中，該隔離裝置的順向流動的壓降介於60至300mm H₂O，且逆向流體流動阻力為順向流動的壓降的3.5~500倍。
如請求項第2項所述的廢氣回收系統，其中，該壓縮單元是在壓力範圍為2至8kg/cm²g的壓力條件下操作。
如請求項第2項所述的廢氣回收系統，其中，該相分離槽的操作壓力介於0至10Kg/cm²g。