CN105031962A - 一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***，是“冷凝+吸附”于一体的集成、高效、低排放浓度回收***，***主要包括：风机、制冷***、换热器A、换热器B、回收罐、回收泵、吸附塔A、吸附塔B、真空泵等。冷凝方法降低混合气温度，使混合气中甲醇蒸气组分达到饱和状态，得到液态甲醇。部分未液化的甲醇混合气通过吸附塔吸附后达标排放，吸附塔穿透后，再生产生的高浓度甲醇蒸气循环回到冷凝单元冷凝。如此循环，连续地将液态甲醇收集到储罐，可直接输送至用户指定位置或装桶，完成甲醇蒸气的治理和回收利用。本发明结合二种回收方法优势，解决了回收后无法直接得到甲醇及尾气不达标等问题，并且克服由于吸附质浓度大，造成的吸附热等问题，提升了安全性能，延长了吸附剂的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及甲醇废气回收技术领域，涉及一种甲醇废气回收***，特别涉及到一种“冷凝+吸附”集成、高效、低排放浓度的高效甲醇废气回收方法及其装置。
背景技术
槽罐车或汽车槽车装车放空等过程中，会排放出大量的甲醇和空气的混合气体。该混合气体若直接排放到大气中，不仅带来环境污染和火灾隐患，而且还能造成能源浪费。随着我国对环境问题的越来越重视，有机气体的排放标准越来越严格。对槽罐车或汽车槽车装车放空气进行回收，显得尤为必要。回收后再排放，不仅能够保护环境、降低安全隐患，而且得到的甲醇也可再次被利用。
根据本发明技术特点检索了国内外数据库，发现有关甲醇废气回收的专利较少。例如，中国专利CN102527073A描述了一种吸附-冷凝复合式油气回收装置来回收油气，主要涉及理论是先通过吸附罐对油气进行吸附，再用冷凝法处理吸附罐再生的气体。该发明不足之处在于：该方法主要利用吸附法处理油气，会产生大量吸附热，设备运行存在安全问题。专利CN104096452A提供了一种冷却油预吸收吸附法油气回收工艺，主要是利用吸收塔吸收油气中的碳氢化合物，吸收剂的挥发气和未被吸收的油气输送至含活性炭吸收塔中进一步处理。该发明不足之处在于：该方法所用到的吸收剂开发难度大、成本高，不适用于甲醇废气回收，且吸收塔占地较大按照不方便。经检索，目前还没有采用“冷凝+吸附”集成、高效、低排放浓度回收甲醇废气的技术，此装置可以做成撬装式结构，便于安装使用。
发明内容
本发明为解决甲醇废气回收***中回收后无法直接得到甲醇及尾气不达标等问题，开发出一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***，采用“冷凝+吸附”于一体的集成、高效、低排放浓度回收***。冷凝方法降低混合气温度，使混合气中甲醇蒸气组分达到饱和状态，得到液态甲醇。部分未液化的甲醇混合气通过吸附塔吸附后达标排放，富集后的高浓度甲醇蒸气循环回到冷凝单元冷凝。如此循环，连续地将液态甲醇收集到储罐，可直接输送至用户指定位置或装桶，完成对装车过程中甲醇蒸气的治理和回收利用。
(1)本发明的技术方案如下：
一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***包括：风机、流量计、制冷***(换热器、冷媒罐、冷媒泵、制冷压缩机等)、压力传感器、温度传感器、换热器A、换热器B、球阀、液位计、回收罐、回收泵、吸附塔A、吸附塔B、真空泵、自吸式浓度取气口、控制***、数据采集处理气体分析工作站、控制阀、阻火器以及管道等配件。
①所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的风机为变频防爆风机，根据来气压力大小，通过压力传感器来变频控制风机。
②所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的流量计主要是记录气体的体积流量和累积体积流量。
③所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的制冷***包括：换热器、冷媒罐、冷媒泵、制冷压缩机。
进一步，所述的制冷压缩机为变频制冷压缩机，其由换热器B内温度变频控制。
④所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的甲醇废气冷凝过程主要在换热器A和换热器B内进行，换热器A主要对从换热器B出来的尾气冷量再利用，对甲醇废气来气进行预冷，换热器B主要对从换热器A出来的甲醇废气进行深度制冷。
进一步，换热器B内甲醇废气的温度≤3℃。
进一步，在换热器A、换热器B内得到的液态甲醇由于位差自流至回收罐中。
⑤所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的吸附塔包括：吸附塔A和吸附塔B，吸附塔A、吸附塔B可由控制阀切换工作，保证***的连续性。
进一步，所述的吸附塔高度为1m～10m，直径为0.5m～2.5m。
进一步，所述的吸附塔主体上布置了温度传感器、压力传感器。
进一步，所述的吸附塔A、吸附塔B内吸附剂可选：活性炭、硅胶、疏水硅胶、AdsFOV-Ⅱ、沸石、复合吸附剂等。
⑥所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的真空泵为干式变频真空泵，其由吸附塔A、吸附塔B内压力变频控制。
⑦所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的回收泵为变频防爆回收泵，其由回收罐液位变频控制。
甲醇废气通过上述***可以实现甲醇废气浓度＜50mg/m3达标排放(如《石油化学工业污染物排放标准》GB31571-2015要求尾气甲醇浓度＜50mg/m3)。
(2)一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***中各设备连接描述如下：
①现场来气(来自槽罐车或汽车槽车装车放空等过程产生的甲醇-空气混合气，气体流量为200Nm3/h～1500Nm3/h，气体温度为常温(环境温度))的集气管道与换热器A进气口连接。
②换热器A出气口与换热器B进气口连接，换热器B出气口与换热器A换热管道进口连接，换热器A换热管道出口与吸附塔A、吸附塔B底部进气口连接。
③吸附塔A、吸附塔B顶部出气口与尾气放空管道连接。
④吸附塔A、吸附塔B底部管线与真空泵进气口连接，真空泵出气口与来气集气管线连接。
⑤制冷***与换热器B连接。
⑥换热器A、换热器B出液口与回收罐进液口连接。
⑦回收罐出液口与回收泵进口连接。
⑧氮气进气管线与吸附塔A、吸附塔B顶部管线连接。
(3)一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的回收方法
①制冷***开启，现场甲醇废气来气在变频风机作用下进入进气管，经过阻火器、压力传感器、自吸式浓度取气口、控制阀、流量计进入换热器A，甲醇混合气体在换热器A内预冷，预冷过程会产生少量的液态甲醇，预冷后的甲醇混合气体进入换热器B进行深冷处理，深冷过程大量甲醇蒸气达到饱和状态，大部分甲醇混合气体中甲醇组分液化成为液态甲醇。从换热器B出来的含少量甲醇的混合气体进入换热器A换热管道与甲醇废气来气进行换热，从换热器A换热管道出来的含少量甲醇的混合气体经过控制阀，进入吸附塔A(或吸附塔B)底部进气口，混合气体中的少量甲醇组分在吸附塔A(或吸附塔B)内被吸附处理，处理后的尾气(空气)从吸附塔A(或吸附塔B)顶部经过自吸式浓度取气口、控制阀、流量计、阻火器进入放空管后达标排入大气。
②当由于吸附塔A(或吸附塔B)吸附穿透后，打开吸附塔B(或吸附塔A)与换热器A连接的控制阀，打开吸附塔B(或吸附塔A)与放空管线连接的控制阀，关闭吸附塔A(或吸附塔B)与换热器A连接的控制阀，关闭吸附塔A(或吸附塔B)与放空管线连接的控制阀，即切换到吸附塔B(或吸附塔A)进行吸附。同时，打开吸附塔A(或吸附塔B)与真空泵连接的控制阀，启动真空泵，使吸附塔A(或吸附塔B)解吸到设定时间(10～60min，具体解吸时间根据调试时再调整、确定。)，解吸出的气体送至来气集气管中继续被处理。另外在真空泵运行最后5～10min时，打开吸附塔A(或吸附塔B)与氮气管连接的控制阀，通入氮气促进解吸。真空泵停止工作后，关闭吸附塔A(或吸附塔B)与真空泵连接的控制阀，继续通入氮气直到吸附塔A(或吸附塔B)内压力为常压后，关闭吸附塔A(或吸附塔B)与氮气管连接的控制阀。
(4)本发明的技术效果在于：
①本发明采用“冷凝+吸附”于一体的集成、高效、低排放浓度回收***，结合二种回收方法优势，解决了回收后无法直接得到甲醇及尾气不达标等问题，并且克服由于吸附质浓度大，造成的吸附热等问题，提升了安全性能，延长了吸附剂的寿命。
②本发明针对冷凝后尾气的冷量进行再利用，用于甲醇废气来气的预冷，提升了能量使用效率，降低了能耗。
③本发明采用二个吸附塔，可由控制阀切换工作，保证了***的连续性。
④本发明多处采用变频设备，进一步有效降低了能耗。
⑤本发明的回收过程中浓度、温度、流量和压力均进行在线采集，通过数据采集处理和气体分析工作站在线分析，来指导何时进行集气、冷凝、吸附及解吸操作，并利用自动控制***控制集气、冷凝、吸附及解吸操作。
附图说明
附图1一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***工艺流程图
附图标记列示如下：
1、47—阻火器，2、27、36—压力传感器，3、20、35、40—自吸式浓度取气口，4、5、14、16、26、29、30、32、34、38、39、42、43、44—控制阀，6—风机，7、46—流量计，8—制冷***，9、12、21、28、37—温度传感器，10—换热器A，11、17—换热器，13—冷媒罐，15—冷媒泵，18—制冷压缩机，19—换热器B，22、24—球阀，23—液位计，25—回收罐，31—吸附塔A，33—回收泵，41—吸附塔B，45—真空泵，48—控制***，49—数据采集处理气体分析工作站。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明的实施例做进一步说明，但本发明不受实施例的限制：
现场甲醇废气来气(来自槽罐车或汽车槽车装车放空等过程产生的甲醇-空气混合气，气体流量为800Nm3/h，气体温度为常温(环境温度))被回收后，要求得到液态甲醇，且尾气浓度＜50mg/m3，利用本发明技术方案对其进行回收，利用附图1进行说明。
(1)一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***包括：风机6，流量计7、46，制冷***8(换热器11、17，冷媒罐13，冷媒泵15，制冷压缩机18等)，压力传感器2、27、36，温度传感器9、12、21、28、37，换热器A10，换热器B19，球阀22、24，液位计23，回收罐25，回收泵33，吸附塔A31，吸附塔B41，真空泵45，自吸式浓度取气口3、20、35、40，控制***48，数据采集处理气体分析工作站49，控制阀4、5、14、16、26、29、30、32、34、38、39、42、43、44，阻火器1、47以及管道等配件。
①所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的风机6为变频防爆风机，根据来气压力大小，通过压力传感器来变频控制风机6。
②所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的流量计7、46主要是记录气体的体积流量和累积体积流量。
③所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的制冷***8包括：换热器11、17、冷媒罐13、冷媒泵15、制冷压缩机18。
进一步，所述的制冷压缩机18为变频制冷压缩机，其由换热器B19内温度变频控制。
④所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的甲醇废气冷凝过程主要在换热器A10和换热器B19内进行，换热器A10主要对从换热器B19出来的尾气冷量再利用，对甲醇废气来气进行预冷，换热器B19主要对从换热器A10出来的甲醇废气进行深度制冷。
进一步，换热器B19内甲醇废气的温度≤3℃。
进一步，在换热器A10、换热器B19内得到的液态甲醇由于位差自流至回收罐25中。
⑤所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的吸附塔包括：吸附塔A31和吸附塔B41，吸附塔A31、吸附塔B41可由控制阀切换工作，保证***的连续性。
进一步，所述的吸附塔A31、吸附塔B41高度均为6m，直径均为1.5m。
进一步，所述的吸附塔A31、吸附塔B41主体上布置了温度传感器28、37和压力传感器27、36。
进一步，所述的吸附塔A31、吸附塔B41内吸附剂为AdsFOV-Ⅱ。
⑥所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的真空泵45为干式变频真空泵，其由吸附塔A31、吸附塔B41内压力变频控制。
⑦所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的回收泵33为变频防爆回收泵，其由回收罐25液位变频控制。
甲醇废气通过上述***可以实现甲醇废气浓度＜50mg/m3达标排放(如《石油化学工业污染物排放标准》GB31571-2015要求尾气甲醇浓度＜50mg/m3)。
(2)一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***中各设备连接描述如下：
①现场来气(来自槽罐车或汽车槽车装车放空等过程产生的甲醇-空气混合气，气体流量为800Nm3/h，气体温度为常温(环境温度))的集气管道与换热器A10进气口连接。
②换热器A10出气口与换热器B19进气口连接，换热器B19出气口与换热器A10换热管道进口连接，换热器A10换热管道出口与吸附塔A31、吸附塔B41底部进气口连接。
③吸附塔A31、吸附塔B41顶部出气口与尾气放空管道连接。
④吸附塔A31、吸附塔B41底部管线与真空泵45进气口连接，真空泵45出气口与来气集气管线连接。
⑤制冷***8与换热器B19连接。
⑥换热器A10、换热器B19出液口与回收罐25进液口连接。
⑦回收罐25出液口与回收泵33进口连接。
⑧氮气进气管线与吸附塔A31、吸附塔B41顶部管线连接。
(3)一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的回收方法为：
①制冷***8开启，现场甲醇废气来气在变频风机6作用下进入进气管，经过阻火器1、压力传感器2、自吸式浓度取气口3、控制阀5、流量计7进入换热器A10，甲醇混合气体在换热器A10内预冷，预冷过程会产生少量的液态甲醇，预冷后的甲醇混合气体进入换热器B19进行深冷处理，深冷过程大量甲醇蒸气达到饱和状态，大部分甲醇混合气体中甲醇组分液化成为液态甲醇。从换热器B19出来的含少量甲醇的混合气体进入换热器A10换热管道与甲醇废气来气进行换热，从换热器A10换热管道出来的含少量甲醇的混合气体经过控制阀32(或42)，进入吸附塔A31(或吸附塔B41)底部进气口，混合气体中的少量甲醇组分在吸附塔A31(或吸附塔B41)内被吸附处理，处理后的尾气(空气)从吸附塔A31(或吸附塔B41)顶部经过自吸式浓度取气口35(或40)、控制阀30(或39)、流量计46、阻火器47进入放空管后达标排入大气。
②当由于吸附塔A31(或吸附塔B41)吸附穿透后，打开吸附塔B41(或吸附塔A31)与换热器A10连接的控制阀42(或32)，打开吸附塔B41(或吸附塔A31)与放空管线连接的控制阀39(或30)，关闭吸附塔A31(或吸附塔B41)与换热器A10连接的控制阀32(或42)，关闭吸附塔A31(或吸附塔B41)与放空管线连接的控制阀30(或39)，即切换到吸附塔B41(或吸附塔A31)进行吸附。同时，打开吸附塔A31(或吸附塔B41)与真空泵45连接的控制阀38(或43)，启动真空泵45，使吸附塔A31(或吸附塔B41)解吸到设定时间(10～60min，具体解吸时间根据调试时再调整、确定。)，解吸出的气体送至来气集气管中继续被处理。另外在真空泵45运行最后5～10min时，打开吸附塔A31(或吸附塔B41)与氮气管连接的控制阀26(或34)，通入氮气促进解吸。真空泵45停止工作后，关闭吸附塔A31(或吸附塔B41)与真空泵45连接的控制阀38(或43)，继续通入氮气直到吸附塔A31(或吸附塔B41)内压力为常压后，关闭吸附塔A31(或吸附塔B41)与氮气管连接的控制阀26(或34)。
Claims (10)
1.一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***，其特征在于：该***由风机(6)、流量计(7、46)、制冷***(8)、压力传感器(2、27、36)、温度传感器(9、12、21、28、37)、换热器A(10)、换热器B(19)、球阀(22、24)、液位计(23)、回收罐(25)、回收泵(33)、吸附塔A(31)、吸附塔B(41)、真空泵(45)、自吸式浓度取气口(3、20、35、40)、控制***(48)、数据采集处理气体分析工作站(49)、控制阀(4、5、14、16、26、29、30、32、34、38、39、42、43、44)、阻火器(1、47)以及管道等配件组成。
2.如权利要求1所述的一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的各设备连接，其特征在于：现场来气的集气管道与换热器A(10)进气口连接，换热器A(10)出气口与换热器B(19)进气口连接，换热器B(19)出气口与换热器A(10)换热管道进口连接，换热器A(10)换热管道出口与吸附塔A(31)、吸附塔B(41)底部进气口连接，吸附塔A(31)、吸附塔B(41)顶部出气口与尾气放空管道连接，吸附塔A(31)、吸附塔B(41)底部管线与真空泵(45)进气口连接，真空泵(45)出气口与来气集气管线连接，制冷***(8)与换热器B(19)连接，换热器A(10)、换热器B(19)出液口与回收罐(25)进液口连接，回收罐(25)出液口与回收泵(33)进口连接，氮气进气管线与吸附塔A(31)、吸附塔B(41)顶部管线连接。
3.一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的回收方法，其特征在于：制冷***(8)开启，现场甲醇废气来气在变频风机(6)作用下进入进气管，再进入换热器A(10)后，甲醇混合气体在换热器A(10)内预冷，预冷过程会产生少量的液态甲醇，预冷后的甲醇混合气体进入换热器B(19)进行深冷处理，大部分甲醇混合气体中甲醇组分液化成为液态甲醇，从换热器B(19)出来的含少量甲醇的混合气体进入换热器A(10)换热管道与甲醇废气来气进行换热，从换热器A(10)换热管道出来的含少量甲醇的混合气体进入吸附塔A(31)或吸附塔B(41)底部进气口，混合气体中的少量甲醇组分在吸附塔A(31)或吸附塔B(41)内被吸附处理，处理后的尾气(空气)从吸附塔A(31)或吸附塔B(41)顶部进入放空管后达标排入大气；当由于吸附塔A(31)或吸附塔B(41)吸附穿透后，打开吸附塔B(41)或吸附塔A(31)与换热器A(10)连接的控制阀(42)或控制阀(32)，打开吸附塔B(41)或吸附塔A(31)与放空管线连接的控制阀(39)或控制阀(30)，关闭吸附塔A(31)或吸附塔B(41)与换热器A(10)连接的控制阀(32)或控制阀(42)，关闭吸附塔A(31)或吸附塔B(41)与放空管线连接的控制阀(30)或控制阀(39)，即切换到吸附塔B(41)或吸附塔A(31)进行吸附，同时，打开吸附塔A(31)或吸附塔B(41)与真空泵(45)连接的控制阀(38)或控制阀(43)，启动真空泵(45)，使吸附塔A(31)或吸附塔B(41)解吸到设定时间(10～60min，具体解吸时间根据调试时再调整、确定。)，解吸出的气体送至来气集气管中继续被处理，另外在真空泵(45)运行最后5～10min时，打开吸附塔A(31)或吸附塔B(41)与氮气管连接的控制阀(26)或控制阀(34)，通入氮气促进解吸，真空泵(45)停止工作后，关闭吸附塔A(31)或吸附塔B(41)与真空泵(45)连接的控制阀(38)或控制阀(43)，继续通入氮气直到吸附塔A(31)或吸附塔B(41)内压力为常压后，关闭吸附塔A(31)或吸附塔B(41)与氮气管连接的控制阀(26)或控制阀(34)。
4.如权利要求1所述的风机(6)，其特征在于：风机(6)为变频防爆风机，根据来气压力大小，通过压力传感器来变频控制风机(6)。
5.如权利要求1所述的流量计(7、46)，其特征在于：流量计(7、46)主要是记录气体的体积流量和累积体积流量。
6.如权利要求1所述的制冷***(8)，其特征在于：制冷***(8)包括换热器(11、17)、冷媒罐(13)、冷媒泵(15)、制冷压缩机(18)等，其中制冷压缩机(18)为变频制冷压缩机，其由换热器B(19)内温度变频控制。
7.一种新型冷凝-吸附集成技术的甲醇废气回收***的甲醇废气冷凝过程，其特征在于：冷凝过程主要在换热器A(10)和换热器B(19)内进行，换热器A(10)主要对从换热器B(19)出来的尾气冷量再利用，对甲醇废气来气进行预冷，换热器B(19)主要对从换热器A(10)出来的甲醇废气进行深度制冷，换热器B(19)内甲醇废气的温度≤3℃，在换热器A(10)、换热器B(19)内得到的液态甲醇由于位差自流至回收罐(25)中。
8.如权利要求1所述的吸附塔，其特征在于：吸附塔包括吸附塔A(31)和吸附塔B(41)，吸附塔A(31)、吸附塔B(41)可由控制阀切换工作，保证***的连续性，吸附塔A(31)、吸附塔B(41)高度为1m～10m，直径为0.5m～2.5m，吸附塔A(31)、吸附塔B(41)主体上布置了温度传感器(28、37)和压力传感器(27、36)，吸附塔A(31)、吸附塔B(41)内吸附剂可选：活性炭、硅胶、疏水硅胶、AdsFOV-Ⅱ、沸石、复合吸附剂等。
9.如权利要求1所述的真空泵(45)，其特征在于：真空泵(45)为干式变频真空泵，其由吸附塔A(31)、吸附塔B(41)内压力变频控制。
10.如权利要求1所述的回收泵(33)，其特征在于：回收泵(33)为变频防爆回收泵，其由回收罐(25)液位变频控制。
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