CN105056713A - 一种甲醇废气回收*** - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种“吸收+吸附”集成的高效甲醇废气回收方法及其装置。针对甲醇废气回收过程中能源消耗大、回收率低等问题，开发出一种集吸收和吸附于一体的高效、集成回收设备，并提出了直接利用水作为吸收剂吸收甲醇废气。该甲醇废气回收方法有效克服吸附剂吸附热，延长吸附剂使用寿命，安全性好，解决了尾气排放浓度不达标的关键问题，并利用水吸收甲醇废气，能耗较低。另外，通过数据处理和气体分析工作站在线分析以及自动控制设备，控制集气、吸收、吸附及解吸操作。

Description

一种甲醇废气回收***

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“吸收+吸附”集成的高效甲醇废气回收方法及其装置。

背景技术

甲醇装车放空气时，会排放出大量的甲醇和空气混合气体。该混合气体若直接排放到大气中，不仅造成环境污染和能源浪费，还可能带来火灾隐患，给人民生命财产安全带来隐患。采取甲醇废气回收后，95％以上的甲醇被回收，大大降低了甲醇外逸，很好地改善了装车场所的作业环境，并克服了甲醇排放带来的安全隐患。并且回收后的甲醇可直接输送给用户或装桶，经济效益显著。

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CN200910075020.4提到利用吸收法回收维生素C生产过程中甲醇废气，吸收剂为水、醇类化合物的混配物，该发明不足之处在于：该方法回收后的尾气含甲醇浓度高；中国专利CN102380288A提到了一种吸收—吸附集成技术的油气回收方法及装置，该发明不足之处在于：该方法所用到的油气吸收剂开发难度大、成本高，不适用于甲醇废气回收。经检索，目前还没有用“吸收+吸附”集成回收甲醇及利用水作为吸收剂吸收甲醇废气的技术。

发明内容

本发明为解决甲醇废气回收***中能源消耗大、回收率低等问题，开发出一种集吸收和吸附于一体的高效、集成回收设备，并提出了直接利用水吸收甲醇废气。

(1)本发明的技术方案如下：

甲醇废气“吸收+吸附”回收***包括：风机、吸收塔、变频防爆水泵、吸附塔A、吸附塔B、真空泵、控制***、数据采集处理及气体分析工作站以及流量计、液位计、压力传感器、温度传感器、阀门、阻火器以及管道等配件。

①所述的甲醇废气“吸收+吸附”回收***的风机为变频防爆风机，根据进气压力大小，通过压力传感器来变频调节风机转速，从而控制风机引风量，一般设定进气压力不低于-500Pa(表压)。

②所述的甲醇废气“吸收+吸附”回收***的吸收塔主体内可布置管式分布器、槽式分布器或管槽式分布器，吸收塔主体上沿吸收塔高度方向布置了液位计、若干个温度传感器和压力传感器。

进一步，所述的吸收塔高度根据处理量而定，一般为1～15m，直径为0.5～2m。

进一步，所述的吸收塔内的吸收剂为水。

进一步，所述的水温度＜35℃，流量为1～10t/h，喷淋密度为0.32～50.96m³/(m²·h)。

进一步，所述的液位计的液位来控制变频防爆水泵的流量，从而使保证喷淋有效适中。

进一步，所述的吸收设备吸收率为70％～90％。

③所述的甲醇废气“吸收+吸附”回收***的吸附塔A、B主体上沿吸附塔A、B高度方向布置了若干个温度传感器和压力传感器。

进一步，所述的吸附塔A、B高度为1～10m，直径为0.5～2.5m。

进一步，所述的吸附塔A、B直径由式(1)确定，所述的吸附塔A、B高度由式(2)确定：

$D=\sqrt{\frac{4Q}{\mathrm{\π}v}}---\left(1\right)$

$H=\frac{1.8188{\mathrm{QC}}_{in}\mathrm{\τ}\mathrm{\η}}{{\mathrm{\ρD}}^{2}q}---\left(2\right)$

式中：

D——活性炭的填充直径，m；

Q——甲醇—空气混合气的进气流量，m³/s(STP)；

ν——固定床吸附器的空塔气速，一般取0.1～0.3m/s；

H——活性炭的填充高度，m；

C_in——进料中甲醇气体摩尔分数，mol/mol；

τ——活性炭吸附时间，s；

η——甲醇气体(质量)回收率，％；

ρ——活性炭填充密度，kg/m³；

q——活性炭吸附容量，g(甲醇气体)/g(炭)。

进一步，一般吸附塔高度直径比H/D＝2～4，如果H/D超过应适当调整H、D值。

进一步，所述的吸附塔A、B内填装的吸附剂为活性炭、硅胶、疏水硅胶、树脂、沸石、AdsFOV-Ⅱ、复合吸附剂吸附剂。

④所述的甲醇废气“吸收+吸附”回收***的真空泵为干式真空泵。

进一步，所述的干式真空泵真空度在85kPa以上。

⑤所述的甲醇废气“吸收+吸附”回收***的控制***是对整个回收***的动力设备进行自动控制，以适时进行集气、吸收、吸附及解吸操作。

⑥所述的甲醇废气“吸收+吸附”回收***的数据采集处理及气体分析工作站是通过在线监测取气口、吸收塔内、吸附塔内、排气口的废气浓度等数据来确定吸收、吸附、解吸操作。

甲醇废气通过上述甲醇废气“吸收+吸附”回收***，可以实现甲醇废气达标排放(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)甲醇废气“吸收+吸附”回收***的回收方法为：

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100～1500Nm³/h，气体温度为常温(环境温度)，混合气体甲醇浓度为0.05～500g/m³)利用风机引到集气管道，经过阻火器、压力传感器、温度传感器、控制阀、流量计，从吸收塔主体下的混合气进口进入吸收塔。该混合气体在吸收塔中自下而上流动。同时，纯净水通过控制阀、流量计到规整填料吸收塔顶部，大部分(70％～90％)的甲醇蒸气被水所吸收。

②从吸收塔顶部出来的含少量甲醇蒸气(一般小于70g/m³)和少量水蒸气(一般小于50g/m³)的尾气经过压力传感器、温度传感器、自吸式浓度取气口、控制阀，再通入吸附塔A(或B)主体下的混合气进口而被吸附塔A(或B)吸附回收处理。从吸附塔A(或B)顶部出来的混合气经过温度传感器、压力传感器、自吸式浓度取气口、控制阀、阻火器，进入尾气放空管线达标排入大气。

③当从吸附塔A(或B)顶部出来的的尾气在自吸式浓度取气口采集的甲醇浓度(如尾气浓度＞50mg/m³)不满足要求时，通过自动控制***将吸附塔A(或B)主体上下部连接的控制阀关闭，打开吸附塔B(或A)主体上下部连接的控制阀。

④吸收塔内吸收甲醇废气后的水通过变频防爆水泵送至业主进行水处理。

⑤当吸附塔A(或B)停止吸附工作时，通过自动控制***打开吸附塔A(或B)与真空泵连接的控制阀、启动真空泵，使吸附甲醇后的吸附剂解吸到设定时间(20～60min，具体解吸时间根据调试时再调整、确定)，在真空泵运行最后5～10min时，打开吸附塔A(或B)与氮气管线连接的控制阀自动通入氮气，促进解吸。真空泵停止工作后，关闭吸附塔A(或B)与真空泵连接的控制阀，继续通入氮气直至吸附塔A(或B)内压力为常压，关闭吸附塔A(或B)与氮气管线连接的控制阀。

本发明的技术效果在于：

(1)本发明采用“吸收+吸附”集成的高效甲醇废气回收方法，利用两种方法优势的同时，有效克服吸附剂吸附热，延长吸附剂使用寿命，安全性好。解决了尾气排放浓度不达标的关键问题。

(2)本发明利用水吸收甲醇废气，能耗较低。

(3)本发明吸附塔设为两个，可以进行自动切换吸附，保证回收的连续性。

(4)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、吸收、吸附及解吸操作，并利用自动控制***控制集气、吸收、吸附及解吸操作。

附图说明

附图1甲醇废气“吸收+吸附”回收工艺流程图

附图标记列示如下：

1、38—阻火器，2、8、12、19、21、31—压力传感器，3、9、17、22、32—温度传感器，4、5、11、13、15、23、24、25、27、28、34、35、36—控制阀，41、43—球阀，6—风机，7—变频防爆水泵，20—真空泵，10、16—流量计，42—液位计，18、29、30、37—自吸式浓度取气口，14—吸收塔，26、33—吸附塔，39—控制***，40—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900Nm³/h，气体温度为常温(环境温度)，混合气体甲醇浓度为100g/m³)被回收后，要求尾气浓度＜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)甲醇废气“吸收+吸附”回收***包括：风机6，吸收塔14，变频防爆水泵7，吸附塔A26、B33，真空泵20，控制***39，数据采集处理及气体分析工作站40，流量计10、16，液位计42，温度传感器3、9、17、22、32，控制阀4、5、11、13、15、23、24、25、27、28、34、35、36，阻火器1、38，球阀41、43，压力传感器2、8、12、19、21、31以及管道等配件。

①所述的甲醇废气“吸收+吸附”回收***的风机6为变频防爆风机，风机6根据进气压力大小，通过压力传感器来变频调节风机转速，从而控制风机引风量，设定进气压力不低于-500Pa(表压)。

进一步，所述的风机6流量为：1500Nm³/h。

②所述的甲醇废气“吸收+吸附”回收***的吸收塔14主体内布置管槽式分布器，吸收塔14主体上沿吸收塔高度方向布置了液位计42、温度传感器17和压力传感器12。

进一步，所述的吸收塔高度为7m，直径为0.8m。

进一步，所述的吸收塔14内吸收剂为水。

进一步，所述的水温度为30℃，流量为5t/h，喷淋密度为9.95m³/(m²·h)。

进一步，所述的液位计42的液位来控制变频防爆水泵的流量，从而使保证喷淋有效适中。

进一步，所述的吸收设备吸附率为80％。

③所述的甲醇废气“吸收+吸附”回收***的吸附塔A26、B33主体上沿吸附塔A26、B33高度方向布置了温度传感器22、32和压力传感器21、31。

进一步，所述的吸附塔A26、B33高度为5m，直径为1.5m。

进一步，所述的吸附塔A26、B33内填装的吸附剂为AdsFOV-Ⅱ。

④所述的甲醇废气“吸收+吸附”回收***的真空泵20为变频防爆螺杆真空机组。

进一步，所述的变频防爆螺杆真空机组真空度为95kPa以上。

⑤所述的甲醇废气“吸收+吸附”回收***的控制***39是对整个回收***的动力设备进行自动控制，以适时进行集气、吸收、吸附及解吸操作。

⑥所述的甲醇废气“吸收+吸附”回收***的数据采集处理及气体分析工作站40是通过在线监测取气口、吸收塔内、吸附塔内、排气口的废气浓度等数据来确定吸收、吸附、解吸操作。

(2)甲醇废气“吸收+吸附”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)的集气管道与吸收塔14主体下部的混合气进口连接。

②吸收塔14顶盖的排气口与尾气放空管线及吸附塔A26、吸附塔B33主体下部的混合气进口连接。

③吸附塔A26、吸附塔B33顶盖的排气口与尾气放空管线、氮气入口连接。

④吸附塔A26、吸附塔B33主体下部的混合气进口与真空泵20进口连接。

⑤真空泵20出口与吸收塔14连接。

⑥水与变频防爆水泵16进口连接，变频防爆水泵16出口与吸收塔14连接。

(3)甲醇废气“吸收+吸附”回收***的回收方法为：

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900Nm³/h，气体温度为35℃，混合气体甲醇浓度为100g/m³，混合气体压力200kPa)利用风机6引到集气管道，经过阻火器1、压力传感器2、温度传感器3、控制阀5、压力传感器8、温度传感器9、流量计10，从吸收塔14主体下的混合气进口进入吸收塔14。该混合气体在吸收塔14中自下而上流动。同时，纯净水通过控制阀15、流量计16到规整填料吸收塔14顶部，80％的甲醇蒸气被水所吸收。

②从吸收塔14顶部出来的含少量甲醇蒸气(一般小于70g/m³)和少量水蒸气(一般小于51g/m³)的尾气经过压力传感器12、温度传感器17、自吸式浓度取气口18、控制阀27(或34)，再通入吸附塔A26(或B33)主体下的混合气进口而被吸附塔A26(或B33)吸附回收处理。从吸附塔A26(或B33)顶部出来的混合气经过温度传感器22(或32)、压力传感器21(或31)、自吸式浓度取气口29(或30)、控制阀25(或36)、阻火器38，进入尾气放空管线排入大气。

③当从吸附塔A26(或B33)顶部出来的的尾气在自吸式浓度取气口29(或30)采集的甲醇浓度不满足要求(浓度＜50mg/m³)时，通过自动控制***39将吸附塔A26(或B33)主体上下部连接的控制阀27、25(或34、36)关闭，打开吸附塔B33(或A26)主体上下部连接的控制阀34、36(或27、25)。

④吸收塔14内吸收甲醇废气后的水通过变频防爆水泵7送至业主进行水处理。

⑤当吸附塔A26(或B33)停止吸附工作时，通过自动控制***39打开吸附塔A26(或B33)与真空泵20连接的控制阀28(或35)、启动真空泵20，使吸附甲醇后的吸附剂解吸10min，在真空泵20运行最后5min时，打开吸附塔A26(或B33)与氮气管线连接的控制阀23(或24)自动通入氮气，促进解吸。真空泵20停止工作后，关闭吸附塔A26(或B33)与真空泵20连接的控制阀28(或35)，继续通入氮气直至吸附塔A26(或B33)内压力为常压，关闭吸附塔A26(或B33)与氮气管线连接的控制阀23(或24)。

Claims (10)

1.一种甲醇废气回收***，其特征在于：该***由风机(6)，吸收塔(14)，水泵(7)，吸附塔A(26)、B(33)，真空泵(20)，控制***(39)，数据采集处理及气体分析工作站(40)，流量计(10)、(16)，液位计(42)，温度传感器(3)、(9)、(17)、(22)、(32)，控制阀(4)、(5)、(11)、(13)、(15)、(23)、(24)、(25)、(27)、(28)、(34)、(35)、(36)，阻火器(1)、(38)，球阀(41)、(43)，压力传感器(2)、(8)、(12)、(19)、(21)、(31)以及管道等配件组成。

2.如权利要求1所述的有机废气吸附回收***的各设备的连接，其特征在于：现场来气的集气管道与吸收塔(14)主体下部的混合气进口连接，吸收塔(14)顶盖的排气口与尾气放空管线及吸附塔A(26)、吸附塔B(33)主体下部的混合气进口连接，吸附塔A(26)、吸附塔B(33)顶盖的排气口与尾气放空管线、氮气入口连接，吸附塔A(26)、吸附塔B(33)主体下部的混合气进口与真空泵(20)进口连接，真空泵(20)出口与吸收塔(14)连接，水与水泵(16)进口连接，水泵(16)出口与吸收塔(14)连接。

3.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，根据进气压力大小，通过压力传感器来变频调节风机转速，从而控制风机引风量，一般设定进气压力不低于-500Pa(表压)。

4.如权利要求1所述的吸收塔(14)，其特征在于：吸附塔(14)主体内可布置管式分布器、槽式分布器或管槽式分布器，吸收塔(14)主体上沿吸收塔高度方向布置了液位计(42)、温度传感器(17)和压力传感器(12)，吸收塔(14)高度根据处理量而定，一般为1～15m，直径为0.5～2m。

5.如权利要求1所述的吸收塔(14)，其特征在于：吸收塔(14)内的吸收剂为水，水温度＜35℃，流量为1～10t/h，喷淋密度为0.32～50.96m³/(m²·h)，吸收塔(14)的水喷淋流量通过液位计(42)的液位来控制变频防爆水泵(7)的流量，从而使保证喷淋有效适中。

6.如权利要求1所述的吸附塔A(26)、B(33)，其特征在于：吸附塔A(26)、B(33)主体上沿吸附塔A(26)、B(33)高度方向布置了温度传感器(22)、(32)和压力传感器(21)、(31)，吸附塔A(26)、B(33)高度为1～10m，直径为0.5～2.5m，吸附塔A(26)、B(33)直径、高度可以通过计算确定。

7.如权利要求1所述的吸附塔A(26)、B(33)，其特征在于：吸附塔A(26)、B(33)内填装的吸附剂为适用于甲醇废气的吸附剂，包括活性炭、硅胶、疏水硅胶、树脂、沸石、AdsFOV-Ⅱ、复合吸附剂吸附剂。

8.如权利要求1所述的真空泵(20)，其特征在于：真空泵(20)为干式真空泵，真空度在85kPa以上。

9.一种甲醇废气回收***的吸附方法，其特征在于：现场来气利用风机6从吸收塔14主体下的混合气进口进入吸收塔14，该混合气体在吸收塔14中自下而上流动，同时，纯净水到规整填料吸收塔14顶部，从吸收塔14顶部出来的含少量甲醇蒸气和少量水蒸气的尾气再通入吸附塔A26(或B33)主体下的混合气进口而被吸附塔A26(或B33)吸附回收处理，从吸附塔A26(或B33)顶部出来的混合气进入尾气放空管线排入大气。

10.一种甲醇废气回收***的解吸方法，其特征在于：吸附塔A26(或B33)停止吸附工作时，通过自动控制***39打开吸附塔A26(或B33)与真空泵20连接的控制阀28(或35)、启动真空泵20，使吸附甲醇后的吸附剂解吸到设定时间(20～60min，具体解吸时间根据调试时再调整、确定)，在真空泵20运行最后5～10min时，打开吸附塔A26(或B33)与氮气管线连接的控制阀23(或24)自动通入氮气，促进解吸。真空泵20停止工作后，关闭吸附塔A26(或B33)与真空泵20连接的控制阀28(或35)，继续通入氮气直至吸附塔A26(或B33)内压力为常压，关闭吸附塔A26(或B33)与氮气管线连接的控制阀23(或24)。