CN103272400B - 多种液体有机化工原料挥发气的智能集中收集处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环保领域的大气污染排放控制。本发明多种液体有机化工原料挥发气的智能集中收集处理方法，收集石油化工行业多种液体有机化工原料挥发气；根据特性分类，其中低凝点的品种进入直通通道；水溶性品种和有机酸品种进入水相吸收通道；凝点高且不溶或微溶于水品种进入冷凝通道；经过三个通道后的挥发气集中进入吸附装置进行吸附处理，脱附后的气液混合物送入到冷凝器，冷却温度35～40℃下凝结回收，并进行气液分离，将上述气液分离出来的液体送去废液回收罐暂时存储；分出来的达到环保要求贫气直接排空。该方法解决了多种液体有机化工原料挥发气挥发造成的空气污染，使得挥发气的排放达到环保大气污染排放控制标准要求。
Description
技术领域
本发明属于环保领域的大气污染排放控制。
背景技术
随着国家对环保事业的越来越重视，近几年环保局连续出台了各种大气污染排放控制的法规标准等。对于转运或者使用等过程中挥发的有机蒸汽，如：糠醛、丙醇、辛醇、乙二醇、邻甲苯胺、三丙二醇、苯胺、柴油、乙醇、丙酮、丁酮、乙酸、异丙醇、甲醇、丙烯酸、石脑油、汽油、甲基叔、纯苯、甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、壬烯、混合二甲苯、醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丁醇等等，现在所使用的方法，大多数是对单一有机物料的蒸发排放收集控制。有针对多种物料的，但使用的方法单一，致使收集控制排放的效果不佳，回收效率低，能耗高，安全性差，常常排放不能达标。
发明内容
本方法目的是克服上述不足，提供一种多种液体有机化工原料挥发气的智能集中收集处理方法，将有机蒸汽收集的多种方法融于一体，并针对物料的综合分析，降低设备成本、能耗、回收处理成本，提高回收效果以及简约装置结构，使得有机挥发气的收集回收智能化，达到更有效，更合理，更安全，排放更洁净。
本发明为实现目的所采用的技术方案是：多种液体有机化工原料挥发气的智能集中收集处理方法，包括：
(1)收集石油化工业行业多种液体有机化工原料挥发气；
(2)将上述多种液体有机化工原料挥发气根据特性分类，分为低凝点品种、水溶性品种、有机酸品种、凝点高且不溶或微溶于水品种，再根据品种通过对应处理通道收集处理：其中低凝点的品种进入直通通道；水溶性品种和有机酸品种进入水相吸收通道；凝点高且不溶或微溶于水品种进入冷凝通道；
(3)经过三个通道后的挥发气集中进入吸附装置进行吸附处理，吸附装置采用活性碳吸附器，用0.3MPa过饱和蒸汽将直通通道中吸附装置内吸附的挥发气脱附，脱附后的气液混合物送入到冷凝器，冷却温度35～40℃下凝结回收，并进行气液分离，将上述气液分离出来的液体送去废液回收罐暂时存储；
(4)将上述分离出来的贫气再进入冷凝通道中的冷凝装置后，再次进入到吸附装置，按步骤(3)进行处理，分离出来的液体去废液回收罐暂时存储，分出来的达到环保要求贫气直接排空；
(5)将暂时存储的回收废液，按环保要求排放处理；
(6)其中设置事故通道，防止各通道出现故障造成挥发气无法排放。
所述吸附装置采用0.3MPa氮气将吸附装置内吸附剂活性炭进行吹扫，活性炭再生；吹扫出来的气液混合液送入到冷凝器中凝结回收，并进行气液分离。
所述水相吸收通道中设置吸收装置，吸收装置内装有鲍威尔环填料，配比的吸收剂采用自来水或弱碱性水作为吸收剂，吸收装置吸收后的废液排放到废料处理装置中，贫气进入吸附装置中进行吸附处理。
所述冷凝通道中设置有冷凝装置，冷凝温度设置根据多种液体有机化工原料的凝点进行对应设置；冷凝后的凝结液体送入废液回收装置，贫气进入吸附装置吸附处理。
所述吸附装置的脱附采用0.3MPa过饱和蒸汽吹入吸附装置中，将吸附在吸附装置中的挥发性有机化合物吹出，含有挥发性有机化合物随着蒸汽一起进入冷凝器冷却进行冷凝冷却，然后，用0.3MPa氮气吹干吸附装置，等待进入下一个吸附周期。
所述吸附装置至少包括2个吸附器，其中，至少1个进行吸附操作，另外的吸附器进行脱附操作，吸附器是装有活性碳的吸附器。
所述多种液体有机化工原料挥发气包括下述气体中的任意种：糠醛、丙二醇、辛醇、乙二醇、邻甲苯胺、三丙二醇、苯胺、柴油、乙醇、丙酮、丁酮、乙酸、异丙醇、甲醇、丙烯酸、石脑油、汽油、甲基叔、纯苯、甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、壬烯、混合二甲苯、醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丁醇等。
从列举出来的物料中，挥发出有机蒸汽，可以看出有醇类、有机酸、酯类、苯类、醛酮类、醚类以及燃油类；从列举出的品种的沸点来看，分布很广，从20℃到316℃；从列举出的品种的聚合性来看，总共有5种是可聚合的，在收集处理时，是需要考虑的重要因素；从列举出的品种的金属腐蚀性角度来看，两种有机酸都有较强的腐蚀性；从列举出的品种的反应性，潜在的反应是酸和醇的酯化反应。但此反应属于可逆反应，温和甚至缓慢。再加上收集的是稀薄的挥发蒸汽，所以收集过程中两种潜在反应物的混合完全没有危险性；从列举品种的沸点来看：糠醛、丙二醇、辛醇、乙二醇、邻甲苯胺、三丙二醇分布在167℃～316℃，气体挥发量很小，可以不考虑其挥发蒸汽的收集处理。
本发明对于收集方案进行了合理规划收集处理：考虑的回收因素有沸点、反应性、腐蚀性、聚合性以及凝固点等。
①：有机酸：由于有机酸的腐蚀性，为了尽力减少其对设备的腐蚀，使其尽快被中和是最佳的方案。由于有机酸在弱碱性溶液里有非常高的溶解度而且溶解后立即被中和，所以让二种有机酸(乙酸、丙烯酸)首选通过以碳酸钠溶液为吸收剂的吸收装置。经过吸收通道中得吸收装置后的尾气已经含有的酸气很少，通过直通通道中活性炭吸附设备后排放。
②：水溶性品种：一般场地有废水集中处理，考虑几个水溶性品种，丙酮，甲醇，丁酮，乙醇，异丙醇，丙烯酸以及乙二醇等，都经过吸收装置吸收。这里可以和①用同一个吸收装置。几种物料的混合，包括有机酸和弱碱性溶剂的反应，不会明显影响吸收率。而循环吸收后的有机物水溶液可以直接送往仓储区的污水处理厂集中处理。由于无需被有资质的专业废液处理，这为业主节约了一笔可观的后续处理费用。
③：凝点较高且非水溶性或微溶品种：有石脑油，甲基叔丁基醚，纯苯，甲苯，对二甲苯，邻二甲苯，苯乙烯，壬烯，辛醇，汽油，柴油，混合二甲苯，醋酸乙烯酯，丙烯酸甲酯，丁醇，邻甲苯胺，糠醛等。
沸点分布20℃～200℃。如果考虑对其进行吸收，吸收液必须是油溶性的，例如贫汽油、柴油等。而这些吸收液价格昂贵，而且吸收后的富液会影响改变吸收液的组成。富液必须在炼油厂进行蒸馏后才能实现商品特性。而这对于业主来说是一系列的问题，来回的巨额运费，吸收液的使用费，吸收液返回炼油厂的加工费等等。所以，这里设计吸收非常不具备经济性。如果后续的吸附装置足够大，可以考虑直接送往吸收通道中吸附装置进行吸附。但是考虑到夏天气温高的季节里，蒸汽浓度很高，如果直接进行吸附会出现吸附切换频繁的状况。这不但增加了脱附的能耗，而且会一定程度上缩短活性炭的寿命。所以这里为非水溶性品种设计冷凝通道，冷凝温度+10℃～-45℃。对不同的蒸汽选择不同的冷凝温度，可以使超过70％的有机蒸汽液化。这样大大减轻了后续的吸附装置的负荷。
④可聚合的品种：醋酸乙烯酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸，苯乙烯，壬烯等。
在高温高压情况下的聚合反应是剧烈的，而聚合又是放热反应。如果高浓度的蒸汽进入吸附通道，吸附热会诱发聚合。虽然由于温度和压力原因，这里的反应不会十分剧烈，但是为了在安全方面的万无一失，必须尽力降低进入吸附器的蒸汽浓度。从另一方面考虑，如果在吸附器内聚合反应过多，会过快消耗活性炭的寿命。所以，这类物料先进入冷凝通道，而且在凝固点以上尽量降低冷凝温度。
通过以上分析将所有物料按化学性质分为3种工艺回收处理，即：直通通道(低凝点的品种)、水相吸收通道(水溶性+有机酸品种)、冷凝通道(凝点较高而且不溶或微溶于水的品种)。***进行智能选择出最适合最有效的回收流程进行运作。实现高效率的收集控制，低能耗，工作更安全可靠，排放更洁净等特点。
本发明处理方法与同类技术相比具有显著的优点和效果：
1)开机进入智能选择工艺的程序，操作工只要输入本次将要处理的物料(一种或多种)的名称，***即可选出最佳的处理工艺方案。
2)由于***对不同物料量身定做不同的工艺和参数，使得对相应挥发蒸汽的回收过程高效节能。
3)由于在末端排放前设置吸附床，使得尾气排放更洁净，更容易达标。
4)***软件设置升级空间。当排放区的物料品种有所增加时，对***升级，可以纳入所增加的品种的挥发气的收集处理。
多种液体有机化工原料挥发气的智能集中收集，采用复合的工艺处理通道，致使收集多种液体有机化工原料挥发气集成到一个回收***上，该方法解决了多种液体有机化工原料挥发气挥发造成的空气污染，使得挥发气的排放达到环保大气污染排放控制标准要求。该方法广泛适用于回收从石油化工行业生产及仓储周转等多种液体挥发性的有机化合物。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
多种液体有机化工原料挥发气的智能集中收集处理方法，采用如图1所示的工艺流程，包括：
(1)收集石油化工业行业多种液体有机化工原料挥发气，如一个化工区域(一个综合化工仓储库，或化工仓储码头，或综合化工厂)的挥发气体集中到一个废气收集回收站；本实例中拟转运28种物料挥发的化工尾气：糠醛、丙二醇、辛醇、乙二醇、邻甲苯胺、三丙二醇、苯胺、柴油、乙醇、丙酮、丁酮、乙酸、异丙醇、甲醇、丙烯酸、石脑油、汽油、甲基叔、纯苯、甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、壬烯、混合二甲苯、醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丁醇；
(2)将上述多种液体有机化工原料挥发气根据特性分类如下：
1#：低凝点的品种，如：糠醛、丙二醇、辛醇、乙二醇、邻甲苯胺、三丙二醇、苯胺、柴油，采用“直通通道”，经直通通道直接进入吸附装置；
2#：水溶性品种+有机酸，如：乙醇、丙酮、丁酮、乙酸、异丙醇、甲醇、丙烯酸，采用水相吸收通道。先进入水相吸收通道，再进入吸附装置；
3#：凝点较高而且不溶或微溶于水，如：石脑油、汽油、甲基叔、纯苯、甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、壬烯、混合二甲苯、醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丁醇，采用冷凝通道，先进入冷凝通道(冷凝装置)，再进入吸附装置；
当发车为物料1#时，***进行智能选择出最适合最有效的回收流程进行运作，即直通通道。发车有机化合物时产生的挥发气经直通通道进入吸附装置进行吸附，在此处设置了2个吸附器，内部放置活性炭作为吸附剂。当吸附器1进行吸附时，如放空管上VOCs浓度分析仪，检测排放尾气达到设定值，切换到吸附器2进行吸附，而此时吸附器1用0.3MPa过热蒸汽脱附操作。从活性炭中脱附出来的气液混合物进入到冷凝设备(管壳式冷凝器等)进行冷凝回收。分离出的液体进到废液回收设备中暂时存储，未回收的贫气进入到冷凝通道中循环后，进入到正在吸附的吸附器2中吸附后。蒸汽脱附后的吸附器1，通过氮气吹扫吸附器及管路，进行活性炭再生，再生后的吸附器1待机，等待吸附器2饱和后进行切换，完成1次有机蒸汽回收操作。
如发车为物料2#时，***进行智能选择出最适合最有效的回收流程进行运作，即吸收通道。发车有机化合物时产生的挥发气进入水相吸收通道。因物料中有水溶性+有机酸，这里采用弱碱性溶剂作为吸收剂，考虑到发车物料中有机酸的腐蚀性，为了尽力减少其对设备的腐蚀，使其尽快被中和回收。有机蒸汽进入到吸收通道中得吸收装置中，通过吸收液喷淋及鲍尔环填料，使有机蒸汽同吸收剂进行充分接触，达到回收的目的。未经吸收的有机贫蒸汽再进入到直通通道和吸附装置，进行吸附、蒸汽脱附、冷凝回收、氮气吹扫工艺，达到回收发车时产生有机蒸汽的目的。
如发车为物料3#时，***进行智能选择出最适合最有效的回收流程进行运作，即冷凝通道+直通通道。发车有机化合物时产生的挥发气进入冷凝通道。由于3#物料的凝点分布较广，特别是这13个品种中有的具有较高的凝固温度，如果冷凝温度控制不好，会使得有机蒸汽在通道里凝结，造成流通不畅，冷凝效率下降甚至将通道堵塞。所以针对不同的物料，要设置不同的冷凝温度。在自动运行程序设计温度设置界面，可以方便的针对不同的物料设置合适的冷凝温度，进行回收。未经冷凝的有机贫蒸汽再进入到直通通道(吸附装置)，进行吸附、蒸汽脱附、冷凝回收、氮气吹扫工艺，达到回收发车时产生有机蒸汽的目的。
以上所举实例来说明回收多种液体有机化工原料挥发气的智能集中收集处理方法，但是实际上，该方法不仅限于所举实例所提到的应用，它也可以应用在石油、化工生产厂等排放出来的多种液体有机化工原料挥发气的回收，虽然，上述行业设备中排放出来的挥发气种类可能各不相同，但是其回收原理和方法是相同的。***可处理的物料数量不受限制。但是，不可以有在常温常压下剧烈反应、剧烈聚合的或剧烈放热性溶解的物料。当吸附床接近穿透，尾气的有机气体浓度增加，在尾气排放口的有机气体探测器给出信号。停止吸附并开始脱附。本方法用0.3MPa饱和蒸汽脱附，脱附的混合气体经过冷凝后送往废液储罐等等专业机构处理。
以上描述是对本发明的解释，不是对本发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。
Claims (7)
1.多种液体有机化工原料挥发气的智能集中收集处理方法，其特征在于：它包括：
(1)收集石油化工行业多种液体有机化工原料挥发气；
(2)将上述多种液体有机化工原料挥发气根据特性分类，分为低凝点品种、水溶性品种、有机酸品种、凝点高且不溶或微溶于水品种，再根据品种通过对应处理通道收集处理：其中低凝点的品种进入直通通道；水溶性品种和有机酸品种进入水相吸收通道，水相吸收通道中设置吸收装置；凝点高且不溶或微溶于水品种进入冷凝通道，冷凝通道中设置有冷凝装置；
(3)经过三个通道后的挥发气集中进入吸附装置进行吸附处理，吸附装置采用活性碳吸附器，用0.3MPa过饱和蒸汽将直通通道中吸附装置内吸附的挥发气脱附，脱附后气液混合物送入到冷凝器，冷却温度35～40℃下凝结回收，并进行气液分离，将上述气液分离出来的液体送去废液回收暂时存储；
(4)将上述分离出来的贫气再进入冷凝通道中的冷凝装置后，再次进入到吸附装置，按步骤(3)进行处理，分离出来的液体去废液回收罐暂时存储，分出来的达到环保要求贫气直接排空；
(5)将暂时存储的回收废液，按环保要求排放处理；
(6)其中设置事故通道，防止各通道出现故障造成挥发气无法排放。
2.如权利要求1所述的多种液体有机化工原料挥发气的智能集中收集处理方法，其特征在于：所述吸附装置采用0.3MPa氮气将吸附装置内吸附剂活性炭进行吹扫，活性炭再生；吹扫出来的气液混合液送入到冷凝器中凝结回收，并进行气液分离。
3.如权利要求1所述的多种液体有机化工原料挥发气的智能集中收集处理方法，其特征在于：所述水相吸收通道中设置吸收装置，吸收装置内装有鲍威尔环填料，配比的吸收剂采用自来水或弱碱性水作为吸收剂，吸收装置吸收后的废液排放到废料处理装置中，贫气进入吸附装置中进行吸附处理。
4.如权利要求1所述的多种液体有机化工原料挥发气的智能集中收集处理方法，其特征在于：所述冷凝通道中设置有冷凝装置，冷凝温度设置根据多种液体有机化工原料的凝点进行对应设置；冷凝后的凝结液体送入废液回收装置，贫气进入吸附装置吸附处理。
5.如权利要求1所述的多种液体有机化工原料挥发气的智能集中收集处理方法，其特征在于：所述吸附装置的脱附采用0.3MPa过饱和蒸汽吹入吸附装置中，将吸附在吸附装置中的挥发性有机化合物吹出，含有挥发性有机化合物随着蒸汽一起进入冷凝器进行冷凝冷却，然后，用0.3MPa氮气吹干吸附装置，等待进入下一个吸附周期。
6.如权利要求1所述的多种液体有机化工原料挥发气的智能集中收集处理方法，其特征在于：所述吸附装置至少包括2个吸附器，其中，至少1个进行吸附操作，另外的吸附器进行脱附操作，吸附器是装有活性碳的吸附器。
7.如权利要求1所述的多种液体有机化工原料挥发气的智能集中收集处理方法，其特征在于：多种液体有机化工原料挥发气包括下述气体中的任意种：糠醛、丙二醇、辛醇、乙二醇、邻甲苯胺、三丙二醇、苯胺、柴油、乙醇、丙酮、丁酮、乙酸、异丙醇、甲醇、丙烯酸、石脑油、汽油、甲基叔、纯苯、甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、壬烯、混合二甲苯、醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丁醇。
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