CN101898079B

CN101898079B - 一种储罐逸散含硫恶臭废气处理方法

Info

Publication number: CN101898079B
Application number: CN2009100117616A
Authority: CN
Inventors: 郭兵兵; 刘忠生; 彭德强; 王海波
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: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2029-05-25
Also published as: CN101898079A

Abstract

本发明公开了一种储罐逸散含硫恶臭废气处理方法，在废气入口管道压力控制器的作用下，启动装置风机，在风机提供动力下废气采用鼓泡塔净化硫化氢和有机硫化物，然后经过初步冷凝除去废气中水分，再进一步冷凝回收废气中烃类组分，最后净化气排放；其中鼓泡塔为逆流脉冲鼓泡吸收塔，气相通过吸收塔的喷嘴分散后与吸收剂在鼓泡吸收区接触氧化、吸收其中的含硫化合物，鼓泡吸收塔的喷嘴为鼓泡脉冲阀结构。本发明方法流程简单，处理效率高，可以用于各种生产过程中产生的硫化物及硫化物和烃类混合气体的净化处理，特别适用于炼油企业加工装置、污油罐、含硫污水罐、粗柴油罐、粗汽油罐等储罐逸散废气的净化处理。

Description

一种储罐逸散含硫恶臭废气处理方法

技术领域

本发明涉及化工储罐逸散的含硫恶臭废气处理的方法，特别是含硫化氢、甲硫醇等有机硫化物和烃类等有害组分的恶臭废气的处理方法。

背景技术

炼油厂含各种储罐如含硫污水罐、油品中间罐等是重要的恶臭气体散发源，散发的恶臭气体中含有较高浓度的挥发性烃类、硫化氢、有机硫化物、氨等污染物，职工长期活动在被这些物质污染的环境中，可能引发呼吸***、消化***、生殖***等疾病，也可能引发机体病变和致癌；在污染严重时，还会使人产生头晕、喉疼、恶心、呕吐等急性中毒症状。

这些废气组分复杂，不但造成造成周边环境的恶臭污染、对人体健康造成威胁，而且造成巨大的烃类损失。因此这类废气的治理也越来越迫切。

传统的废气治理方法如吸附法、焚烧法、催化燃烧法、冷凝法、吸收法等并不能很好的对这类废气进行治理。现有的吸附法所用的吸附剂存在着安全隐患，如吸附剂引起的自燃问题，在实际应用中发生过类似事件。焚烧法存在能耗高、经济性差的缺点。催化燃烧法虽然能耗降低，但废气组分复杂，催化剂容易中毒失效。冷凝法和吸收法仅仅能去除此类废气中的部分组分。

CN01127539.1介绍了一种净化硫化氢的方法，CN1133568A介绍了一种吸收方法去除硫化氢的方法。CN91110451.8介绍了一种烃类加工过程中的溶剂回收方法。这些方法均仅能去除硫化氢或烃类，不能同时净化。

《石油化工环境保护》杂志2005年28卷第4期介绍了采用吸收法净化含硫污水罐废气的治理方法。该方法采用二级吸收法处理酸性水罐废气，吸收剂为碱性溶液。将数个含硫污水罐和碱渣罐通过喷射泵引出来的尾气先与碱液在文丘里混合器里混合吸收，在碱液罐中进行气液分离，然后经过一级碱液吸收塔和二级除臭剂吸收塔吸收处理，最后汇集到除臭剂罐气液分离后进烟囱排放。但该工艺仅可以将吸收的硫化物氧化转化，但没有脱除烃类的能力。

《硫磷设计与粉体工程》2004年第6期介绍了采用固体吸附剂吸附净化含硫污水罐的废气。该方法采用铁型吸附剂对该废气进行处理，取得了一定的效果。但该法仅仅将硫化氢净化，其它污染物并没有净化，而且吸附剂还存在安全问题。

上述方法并不能有效脱除排放气中的挥发烃类物质，这一方面造成一定的环境污染，另一方面浪费了宝贵资源。对于烃类气体的处理方法，传统的挥发烃类回收技术主要包括三种类型：一是冷凝法回收，采用两级或三级机械制冷深度冷凝，将大部分挥发烃冷凝回收；二是吸收法回收，采用各种适宜的溶剂吸收挥发烃；三是吸附回收，采用各种适宜的固体吸附剂如活性炭吸附挥发烃，然后再生。三种类型的技术各有其优点和不足，在这三种技术的基础上，又有各种改进工艺产生，在吸附技术方面，主要在工艺和吸附剂两方面有所发展。

CN01100559.9采用传统冷凝法进行烃类回收，该发明采用预冷-深冷两级冷凝后，冷凝温度达-70℃，然后，经过活性炭吸附后排出。该方法可以使排放气烃类浓度达标。

CN03254728.5和CN03254729.3分别提出了一种吸附法油气回收的装置，采用活性炭做为吸附剂，真空解吸后的烃类作为液化气或柴油吸收。以活性炭或活性炭纤维为吸附剂，其优点是吸附量较大，吸附效率较高，排放尾气容易达到环保指标要求。但其不足在于运行过程中很难控制吸附温升，特别是吸附浓度较高的油气时，活性炭床层温度很高，有明显的安全隐患。

CN200410023944.7叙述了一种油气回收装置，进口安装有流量计，出口安装有浓度计，为单塔。该专利虽然进口有补气安全措施，但仍然不可避免床层内局部过热，引发炭自燃发生危险。

CN02805902.6提出活性炭吸附废气蒸汽解吸并回收的一种方法。该专利针对浓度较高的烃类废气净化时，同样存在上述的吸附热过高引发的危险安全问题。

上述这些油气回收方法仅适用于纯烃类挥发组分的回收和净化，对于炼油企业油品储罐、污油罐等逸散的含高浓度硫化氢和烃类废气并不适合，如冷凝法处理含硫化氢废气时，存在腐蚀问题，活性炭吸附法中，活性炭本身也容易吸附硫化氢，一般的抽真空技术无法对活性炭进行较好的再生。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种化工储罐逸散含硫及烃类恶臭废气的净化方法，用于各种生产过程中产生的硫化物及硫化物和烃类混合气体的净化处理，特别适用于炼油企业加工装置、污油罐、含硫污水罐、粗柴油罐、粗汽油罐等储罐逸散废气的净化处理。

本发明储罐逸散含硫恶臭废气处理方法包括如下内容：在风机提供动力下废气采用鼓泡塔净化硫化氢和有机硫化物，然后经过初步冷凝除去废气中水分，再进一步冷凝回收废气中烃类组分，最后净化气排放。风机设置在鼓泡吸收塔废气出口管路上，风机的启动由设置在鼓泡吸收塔废气入口上的压力控制器控制。

本发明化工储罐逸散含硫及烃类的恶臭废气的净化方法中，风机的启动与废气入口管道上的压力感应器相关联。当压力高时，风机转速增加，处理量增加，压力低时，风机转速减少，处理量减少。吸收塔通过适宜的喷嘴结构使气相在液相中均匀分散，大大提高了气液接触效果，提高了吸收率和操作弹性，减小了设备规模，节省了占地。

本发明化工储罐逸散含硫及烃类的恶臭废气的净化方法中，吸收剂为碱性溶液，吸收剂中同时可以含有氧化剂，碱性溶液选自含有NaOH、KOH、K₂CO₃、Na₂CO₃、NaHCO₃、KHCO₃中的一种或几种的溶液，碱性物质浓度为0.5％～50％(重量)，优选1％～30％。氧化剂选自NaClO、H₂O₂、ClO₂、磺化酞菁钴、铁盐、KMnO₄等之中的一种或几种，氧化剂浓度为0～30％(重量)，优选0.5％～20％，最优选1％～10％。

本发明化工储罐逸散含硫及烃类的恶臭废气的净化方法中，冷凝除水蒸汽和冷凝回收烃类可以采用现有的冷凝技术，冷凝除水蒸汽的冷凝温度为0～10℃，冷凝回收烃类的冷凝温度为-75～-55℃。

本发明化工储罐逸散含硫及烃类的恶臭废气的净化方法中，冷凝除水蒸汽和冷凝回收烃类的操作压力为0～100KPaG(G表示表压)。

本发明化工储罐逸散含硫及烃类的恶臭废气的净化方法中，采用逆流脉冲鼓泡吸收塔，气相通过吸收塔的喷嘴分散后与吸收剂在鼓泡吸收区接触氧化、吸收其中的含硫化合物。鼓泡吸收塔的喷嘴为鼓泡脉冲阀结构，鼓泡脉冲阀包括下部穿过鼓泡吸收区塔板的圆形通筒、重球和重球限位帽，圆形通筒顶部活动放置密封重球，重球限位帽设置在重球上方，重球限位帽与重球顶部设置适宜空间，重球可以在圆形通筒上端开口和重球限位帽之间自由活动，重球限位帽与圆形通筒固定连接，重球限位帽开设筛孔，吸收剂通过设置在鼓泡吸收区塔板上的降液管向下流动。

本发明方法逆流脉冲鼓泡吸收塔中可以设置1～5级鼓泡吸收区，每级鼓泡吸收区的液层高度可以为100～1000mm，优选200～600mm，吸收塔入口液气体积比为50～500L/m³，操作温度可以在环境温度下进行。

本发明方法通过采用适宜的工艺组合，以及主要设备结构的优化设计，提高了废气处理效率，降低了操作费用。特别是使用专门设计的脉冲鼓泡吸收塔，该吸收塔通过适宜的喷嘴结构将废气均匀地分散在吸收剂中，大大提高了气液接触效果，提高了吸收率和操作弹性，减小了设备规模，节省了占地。

附图说明

图1为本发明一种工艺流程图。

图2为本发明方法使用的一种具体结构脉冲鼓泡塔的装配图。

图3为鼓泡吸收区塔盘组件结构示意图。

图4为鼓泡吸收区淋液盘结构示意图。

图5为淋液盘的溅板分配器结构示意图。

其中：1为出气口，2为上端封头，3为除雾器，4为液相分配器，5为鼓泡吸收区塔盘组件，6为淋液盘，7为液封槽，8为降液管，9为筒体，10为气相分配器，11为进气口，12为下封头，13为出液口，5-1为鼓泡吸收区塔板，5-2为鼓泡脉冲阀圆形通筒，5-3为重球，5-4为重球限位帽，6-1为圆筒形围堰，6-2为淋液塔板，6-3为溅板分配器，6-3-1为拉杆，6-3-2为上部溅板，6-3-3为中间溅板，6-3-4为下部溅板。

具体实施方式

当化工储罐内废气压力达到一定值时，通过压力感应器a启动风机c，在风机提供动力下，废气通过鼓泡吸收塔经过风机进入除水冷凝器d脱水，脱水后的废气进入烃回收冷凝器e，在冷凝器e，大量烃类变为液体，由底部回收。吸收剂通过碱液泵g打入吸收塔，吸收硫化物后进入碱液储罐f，循环吸收。

本发明方法使用的脉冲鼓泡吸收塔的一种具体结构包括筒体、气相分配器、液相分配器、降液管和至少一个鼓泡吸收区，为了达到适宜的吸收率，鼓泡吸收区一般设置为2～5层，气相分配器设置在筒体下部，液相分配器设置在筒体上部，鼓泡吸收区设置在气相分配器和气相分配器之间，鼓泡吸收区底部为塔盘组件，塔盘组件包括鼓泡吸收区塔板和分布设置在鼓泡吸收区塔板上的喷嘴，喷嘴为鼓泡脉冲阀结构，鼓泡脉冲阀结构包括下部穿过鼓泡吸收区塔板的圆形通筒、重球和重球限位帽，圆形通筒顶部活动放置密封重球，重球限位帽设置在重球上方，重球限位帽与重球顶部设置适宜空间，重球可以在圆形通筒上端开口和重球限位帽之间自由活动，重球限位帽与圆形通筒固定连接，重球限位帽开设筛孔，降液管为通过鼓泡吸收区塔板的通筒结构。重球适宜采用耐腐蚀的钢球。

鼓泡塔中，在至少一个鼓泡吸收区(即鼓泡吸收区层)下面设置喷淋段，在鼓泡吸收区下面设置淋液盘，降液管将鼓泡吸收区上的液体导入淋液盘，淋液盘将液体分散与向上流动的气相接触。淋液盘的结构包括淋液塔板、圆筒形围堰和溅板分配器，圆筒形围堰分布设置在淋液塔板上，圆筒形围堰内部的淋液塔板设置开口，开口下方吊挂溅板分配器，圆筒形围堰上端具有V形齿槽。溅板分配器由至少一块溅板及拉杆构成，拉杆将溅板分配器吊挂在淋液塔板下部，溅板上开设筛孔。

降液管上端开口高度按照鼓泡吸收区需要控制的液位高度确定，上端开口开设V形齿槽，降液管下端设置液封槽。

鼓泡塔上部设置进液口和出气口，下部设置进气口和出液口，气相分配器与进气口相通，液相分配器与进液口相通。液相分配器由环形管、接管和法兰构成；环形管下表面开设若干小孔。气相分配器由集合管、若干根支管和法兰构成；支管下表面开设若干小孔。

溅板分配器可以为多层筛板结构，若干层溅板自上而下其直径递减，并用拉杆将若干层溅板连接在一起。液封槽由筒体和圆形底板构成，液封槽的筒体上沿开设若干个V型齿槽。

重球限位帽开设的筛孔直径为φ1～φ5mm，优选直径为φ3mm，开孔率10％～50％，优选为30％。降液管呈筒状，降液管上沿开设若干个V型齿槽，齿槽间无过渡段，齿槽夹角30°～120°，优选60°，齿高3mm～20mm，优选10mm。淋液盘圆筒形围堰上沿开设若干个V型齿槽，齿槽间无过渡段，齿槽夹角30°～120°，优选60°，齿高3mm～10mm，优选5mm。溅板分配器为多层筛板结构，溅板上开设筛孔，筛孔直径为φ5mm，开孔率20％～50％，优选为30％。若干层筛板自上而下其直径递减，并用拉杆将若干层溅板连接在一起。液封槽由筒体和圆形底板构成。液封槽的筒体上沿开设若干个V型齿槽，齿槽间无过渡段，齿槽夹角30°～120°，优选60°，齿高3mm～20mm，优选10mm。液封槽焊接在淋液盘上，并高于淋液盘一定高度，使液封槽上部形成齿形堰板。

本发明的鼓泡塔在工作时，液相通过入口进入到设置在筒体上部的液相分配器，从环形管下表面开设的若干小孔喷洒到床层；气相自塔底部进口进入到气相分配器，从集合管支管下表面开设若干小孔的分布到塔内。降液管高出鼓泡吸收区塔板一定高度，液相在鼓泡吸收区塔板上形成液层，降液管上沿开设若干个V型齿槽，使整个床层液相均匀流动。气相穿过溅板分配器，进入鼓泡脉冲阀，在重球限位帽处生成气泡，分散到鼓泡吸收区塔板上的液层里，由于重球限位帽上设有筛孔，使重球处于不稳定的气流中，重球会连续不断地开启与关闭，气相形成脉动流，在鼓泡吸收区塔板上生成均匀且不聚并的气泡，气液两相在此实现鼓泡接触，进行传质与反应。当气量(压)降低时，脉冲阀自动关闭，给气相提供聚集的时间，当气量(压)达到设置数值时，脉冲阀自动打开，因此，可操作的范围很宽。

液相自降液管自流至液封槽，液封槽的筒体上沿高于淋液盘，且筒体上沿开设若干个V型齿槽，液相均匀分布到淋液盘上。液相均匀分布到各个溅板分配器上，液相在重力作用下坠落至溅板上，形成喷溅流，与自下而上的气相形成逆流喷淋接触，实现传质与反应。上述结构将鼓泡和喷淋两种气液接触传质手段有机地结合在一个设备中，同时充分利用了设备空间，提高了设备的使用性能。

本发明方法使用的脉冲鼓泡塔根据气液传质与反应工艺特点，设置若干内构件，工作时，液相通过入口进入到设置在筒体上部的液相分配器，喷洒到床层；气相自塔底部进口进入到气相分配器，分布到塔内。降液管高出塔板一定高度，液相在鼓泡吸收区塔板上形成液层；鼓泡吸收区塔板上安装了若干个鼓泡脉冲阀，鼓泡吸收区塔板与淋液塔板间形成气室，随着鼓泡脉冲阀的开启与关闭，该气室内压力产生规则性波动，气相形成脉动流，使得气相在鼓泡吸收区塔板上的液层中生成的气泡均匀且不聚并；气液两相在此实现鼓泡接触，进行传质与反应。液相自降液管自流至液封槽，液封槽的筒体上沿高于淋液塔板，液相均匀分布到淋液塔板上，淋液塔板上设置圆筒形围堰及相应数量的溅板分配器；液相流入围堰在重力作用下坠落至溅板上，形成喷溅流，与自下而上的气相形成逆流喷淋接触，实现传质与反应。至此完成一个床层的鼓泡-喷淋接触过程。上述传质结构(实现鼓泡的结构和实现喷淋的结构)制成立式多级串联结构，气液两相反复实现鼓泡-喷淋接触过程，实现液相与气相完成自上而下的逆流“鼓泡-喷淋”接触反应。该脉冲鼓泡塔有利于将气相压力转化气相分散的动力，同时在同一个传质设备中将两种气液接触方式有机结合、气液接触效率高。

实施例1

某企业污油罐呼吸气含硫化氢1000mg/m³，含烃类20v％(体积分数)，流量为100Nm³/h左右。采用三级脉冲鼓泡吸收塔，包括三个鼓泡吸收区和三个喷淋吸收区，吸收塔内构件按具体实施方式中优选数据确定。鼓泡吸收区液相层厚度为350mm，喷淋段高度为250mm。吸收剂为5％NaOH溶液，液气比为100L/m³，操作温度为25℃。吸收后的废气经过冷凝脱水和冷凝回收烃后，脱水冷凝器冷却温度2℃，回收烃冷凝器冷凝温度-75℃，少量不凝气直接排空。

经吸收冷凝处理后，污油罐呼吸气硫化氢净化率100％，烃类回收率达96％(质量)，每年回收烃类300吨左右，吸收塔尾气为常压，尾气浓度和排放速度均符合《储油库大气污染物排放标准》(GB20950-2007)油气排放标准。

实施例2

某企业含硫污水罐呼吸气含硫化氢1000mg/m³，甲硫醇200mg/m³，二甲二硫50mg/m³，烃类10v％，流量为150Nm³/h左右。采用三级脉冲鼓泡吸收塔，包括三个鼓泡吸收区和三个喷淋吸收区，吸收塔内构件按具体实施方式中优选数据确定。鼓泡吸收区液相层厚度为350mm，喷淋段高度为250mm。吸收剂为含5％NaOH、10％NaClO、5％磺化酞菁钴的溶液，液气比为50L/m³，操作温度为25℃。吸收后的废气经过冷凝脱水和冷凝回收烃后，脱水冷凝器冷却温度2℃，回收烃冷凝器冷凝温度-75℃，冷凝器操作压力50kPaG，最后少量不凝气直接排空。

经吸收冷凝处理后，污油罐呼吸气硫化氢和甲硫醇净化率100％，二甲二硫净化率99％，烃类回收率97％。尾气排放速度均符合净化气体符合现行国家排放标准。

Claims

1.一种储罐逸散含硫恶臭废气处理方法，包括如下内容：在风机提供动力下废气采用鼓泡塔净化硫化氢和有机硫化物，然后经过初步冷凝除去废气中水分，再进一步冷凝回收废气中烃类组分，最后净化气排放；其中鼓泡塔为逆流脉冲鼓泡吸收塔，气相通过吸收塔的喷嘴分散后与吸收剂在鼓泡吸收区接触氧化、吸收其中的含硫化合物，鼓泡吸收塔的喷嘴为鼓泡脉冲阀结构，鼓泡脉冲阀包括下部穿过鼓泡吸收区塔板的圆形通筒、重球和重球限位帽，圆形通筒顶部活动放置密封重球，重球限位帽设置在重球上方，重球限位帽与重球顶部设置适宜空间，重球可以在圆形通筒上端开口和重球限位帽之间自由活动，重球限位帽与圆形通筒固定连接，重球限位帽开设筛孔，吸收剂通过设置在鼓泡吸收区塔板上的降液管向下流动；

鼓泡塔中，在至少一个鼓泡吸收区下面设置喷淋段，在鼓泡吸收区下面设置淋液盘，降液管将鼓泡吸收区上的液体导入淋液盘，淋液盘将液体分散与向上流动的气相接触；淋液盘的结构包括淋液塔板、圆筒形围堰和溅板分配器，圆筒形围堰分布设置在淋液塔板上，圆筒形围堰内部的淋液塔板设置开口，开口下方吊挂溅板分配器，圆筒形围堰上端具有V形齿槽；溅板分配器由至少一块溅板及拉杆构成，拉杆将溅板分配器吊挂在淋液塔板下部，溅板上开设筛孔。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：吸收剂为碱性溶液，碱性溶液含有NaOH、KOH、K₂CO₃、Na₂CO₃、NaHCO₃、KHCO₃中的一种或几种的溶液，碱性物质重量浓度为0.5％～50％。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：吸收剂中含有氧化剂，氧化剂选自NaClO、H₂O₂、ClO₂、磺化酞菁钴、铁盐和KMnO₄之中的一种或几种，氧化剂重量浓度为0～30％。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于：吸收剂中碱性物质浓度为1％～30％，氧化剂浓度为0.5％～20％。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：冷凝除水分的冷凝温度为0～10℃，冷凝回收烃类的冷凝温度为-75～-55℃。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：脉冲鼓泡吸收塔中鼓泡吸收区的液层高度为100～1000mm，吸收塔入口液气体积比为50～500L/m³。

7.按照权利要求1或6所述的方法，其特征在于：脉冲鼓泡吸收塔包括筒体、气相分配器、液相分配器、降液管和至少一个鼓泡吸收区，气相分配器设置在筒体下部，液相分配器设置在筒体上部，鼓泡吸收区设置在气相分配器和气相分配器之间，鼓泡吸收区底部为塔盘组件，塔盘组件包括鼓泡吸收区塔板和分布设置在鼓泡吸收区塔板上的喷嘴。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：鼓泡吸收区设置为2～5层。

9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：降液管上端开口高度按照鼓泡吸收区需要控制的液位高度确定，上端开口开设V形齿槽，降液管下端设置液封槽。

10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：风机设置在鼓泡吸收塔废气出口管路上，风机的启动由设置在鼓泡吸收塔废气入口上的压力控制器控制。