CN112107957A - 一种丁醇气体回收装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种丁醇气体回收装置，包括吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ，废气总进气管分别连接至吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ的底部，所述吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ的底部还分别与混合气分支管线相连接，三个混合气分支管线均连接至冷凝器，所述冷凝器的底部与储液罐连接；本发明还公开了丁醇气体回收方法。本发明解决了丁醇气体的回收，不仅能将储运场所产生的丁醇气体以液体形式回收，且回收后的丁醇气体能满足各类大气污染物排放标准对丁醇气体的排放要求。

Description

一种丁醇气体回收装置和方法
技术领域
本发明涉及丁醇回收技术领域，尤其涉及一种丁醇气体回收装置和方法。
背景技术
丁醇主要用于制造邻苯二甲酸、脂肪族二元酸及磷酸的正丁酯类增塑剂，它们广泛用于各种塑料和橡胶制品中，也是有机合成中制丁醛、丁酸、丁胺和乳酸丁酯等的原料。丁醇具有刺激和麻醉作用，属易燃易爆化学品。炼油化工企业和化工品装卸码头在丁醇的储运场所会产生大量的丁醇气相，若不进行回收处理，会对环境造成污染，危害作业人员健康，并有一定火灾隐患。
炼油化工企业和化工品装卸码头等丁醇液体装车、装船及丁醇储罐呼吸储运场所，所产生的丁醇气体的回收方法，包括丁醇在装车、装船及储罐呼吸过程中所产生的丁醇气体的回收。现有的丁醇回收技术均用于将丁醇从含丁醇的混合溶液中分离并提纯，而无法用于将丁醇气体进行回收后达标排放。
专利号CN201310675710.X公开了一种1，4-丁二醇装置的正丁醇回收装置，包括脱水塔、汽提塔或者第一精馏塔、丁醇塔、第二精馏塔、悬液分离器和层析器。该发明的汽提塔对脱水塔塔顶气体进行一次汽提，使塔顶气体中携带的正丁醇得到提取，从而提高正丁醇回收率。悬液分离器可提高油相和水相的分离度，降低能耗。精馏塔对丁醇塔塔釜出来的产品进行精馏，使产品纯度得到提高。该装置用于1，4-丁二醇装置产生的废液中正丁醇的回收，而非丁醇的储运场所产生的丁醇气体的回收。
专利号CN201220459555.9公开了一种叔丁醇的回收装置，包括一效蒸发器，所述一效蒸发器底部与分离器相连接，所述分离器底部与二效蒸发器顶部相连接，所述二效分离器底部与三效蒸发器顶部相连接，所述三效蒸发器底部与三效分离器相连接，所述三效分离器与一冷凝器相连接；该装置能够能量梯级利用，前级降膜蒸发器蒸发出来的叔丁醇作为下一级蒸发器的热源，同时对第一级降膜蒸发器蒸发出来的大量蒸汽通过机械压缩升温，作为本级蒸发器热源，能量充分利用，适用于处理量大的叔丁醇回收。该装置用于将叔丁醇从叔丁醇、环己酮肟、水的混合溶液中分离出来，也非用于丁醇的储运场所产生的丁醇气体的回收。
另外，专利号CN201320337171.4、CN201320887885.2、CN201420739751.0等所公开的各类丁醇回收装置，均为从各类溶液中对丁醇进行分离提纯，也不能适用于丁醇的储运场所产生的丁醇气体的回收。
发明内容
为解决上述丁醇回收难的技术问题，本发明公开了一种丁醇气体回收装置和方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种丁醇气体回收装置，包括吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ，废气总进气管分别连接至吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ的底部，所述吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ的底部还分别与混合气分支管线相连接，三个混合气分支管线均连接至冷凝器，所述冷凝器的底部与储液罐连接。
作为本发明的进一步优选，饱和蒸汽通过三个分支蒸汽管线分别连接至吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ的顶部；所述吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ的顶部还分别连接第二分支废气管线，三个第二分支废气管线均与废气总进气管相连通；空气通过三个分支空气管线分别连接至吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ的底部，所述吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ的顶部还分别与三个排空分支管线相连接。
作为本发明的进一步优选，在三个第一分支废气管线上分别设置有一级进气电动阀Ⅰ、一级进气电动阀Ⅱ和一级进气电动阀Ⅲ。
作为本发明的进一步优选，在三个第二分支废气管线上分别设置有二级进气电动阀Ⅰ、二级进气电动阀Ⅱ和二级进气电动阀Ⅲ。
作为本发明的进一步优选，在三个分支空气管线上分别设置吹扫电动阀Ⅰ、吹扫电动阀Ⅱ和吹扫电动阀Ⅲ。
作为本发明的进一步优选，在三个分支蒸汽管线上分别设置有蒸汽电动阀Ⅰ、蒸汽电动阀Ⅱ和蒸汽电动阀Ⅲ。
作为本发明的进一步优选，在三个排空分支管线上分别设置有排空电动阀Ⅰ、排空电动阀Ⅱ和排空电动阀Ⅲ。
一种丁醇气体回收方法，采用上述丁醇气体回收装置，包括如下步骤：
(1)一级吸附过程；
(2)二级吸附过程；
(3)再生过程。
进一步地，在吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ三个中的其中两个吸附罐中，分别进行一级吸附过程和二级吸附过程，在另外一个吸附罐中进行再生过程；其中，再生过程的步骤包括：脱附、静置排水和降温干燥。
进一步地，若吸附罐Ⅰ中进行一级吸附过程，吸附罐Ⅱ中进行二级吸附过程，吸附罐Ⅲ中进行再生过程，其中：
一级吸附、二级吸附过程：
含丁醇的废气依次通过总进气管道、第一分支废气管线经一级进气电动阀Ⅰ进入吸附罐Ⅰ中，废气在吸附罐Ⅰ中完成一级吸附过程后，再通过第二分支管线再经二级进气电动阀Ⅰ、一级进气电动阀Ⅱ进入吸附罐Ⅱ，在吸附罐Ⅱ中进行二级吸附过程，二级吸附后，吸附罐Ⅱ中达标的气体通过排空分支管线上的排空电动阀Ⅱ排入大气。
进一步地，若吸附罐Ⅰ中进行一级吸附过程，吸附罐Ⅱ中进行二级吸附过程，吸附罐Ⅲ中进行再生过程，再生过程包括：
脱附：关闭一级进气电动阀Ⅲ、二级进气电动阀Ⅲ，开启脱附电动阀Ⅲ、蒸汽电动阀Ⅲ，饱和蒸汽以吸附气流相反的方向(从上到下)吹扫吸附罐Ⅲ的吸附床层，吹扫出的蒸汽和含丁醇废气混合气体经脱附电动阀Ⅲ抵达冷凝器中，混合气体在冷凝器中冷凝为水与丁醇的混合液，混合液流入储液罐中进行储存；
静置排水：待蒸汽吹扫过程结束后，吸附罐Ⅲ的吸附床层仍在向冷凝器中排入水蒸汽的冷凝水，静置一段时间，使其将水排净；
降温干燥：静置排水过程结束后，由于活性炭颗粒上的温度较高，湿度较大，无法进行吸附操作，需采用充足的新鲜空气对床层进行充分吹扫，开启扫风机，新鲜空气过滤加压后，经吹扫电动阀Ⅲ进入吸附罐Ⅲ中，空气穿过活性炭颗粒床层完成降温干燥，空气经吸附罐Ⅲ顶部的排空分支管线上的排空电动阀Ⅲ排空。
本发明的有益效果是，通过设置三个吸附罐用于进行一级吸附、二级吸附和再生过程，在其中两个吸附罐中进行一级吸附、二级吸附过程，另外一个吸附罐中进行再生过程，再生过程通过脱附、静置排水和降温干燥三个工序；解决了丁醇气体的回收，不仅能够将储运场所产生的丁醇气体以液体形式进行回收，而且经回收后的丁醇气体还能够满足各类大气污染物排放标准对丁醇气体的排放要求。
本发明填补了国内尚未有气相丁醇回收工艺的空白，不仅能够实现丁醇气体的有效回收，具有一定经济效益，而且能够做到含丁醇废气处理后的达标排放，符合国家最新环保标准，具备良好的环保效益。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中的吸附罐Ⅰ结构示意图；
图3为本发明中的吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ结构示意图。
其中，1-吸附罐Ⅰ；2-吸附罐Ⅱ；3-吸附罐Ⅲ；4-一级进气电动阀Ⅰ；5-一级进气电动阀Ⅱ；6-一级进气电动阀Ⅲ；7-二级进气电动阀Ⅰ；8-二级进气电动阀Ⅱ；9-二级进气电动阀Ⅲ；10-脱附电动阀Ⅰ；11-脱附电动阀Ⅱ；12-脱附电动阀Ⅲ；13-排空电动阀Ⅰ；14-排空电动阀Ⅱ；15-排空电动阀Ⅲ；16-蒸汽电动阀Ⅰ；17-蒸汽电动阀Ⅱ；18-蒸汽电动阀Ⅲ；19-吹扫电动阀Ⅰ；20-吹扫电动阀Ⅱ；21-吹扫电动阀Ⅲ；22-吹扫风机；23-冷凝器；24-储液罐。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，一种丁醇气体回收装置，包括吸附罐Ⅰ1、吸附罐Ⅱ2和吸附罐Ⅲ3，废气总进气管分别通过第一分支废气管线分别连接至吸附罐Ⅰ1、吸附罐Ⅱ2和吸附罐Ⅲ3的底部，吸附罐Ⅰ1、吸附罐Ⅱ2和吸附罐Ⅲ3的底部还分别与混合气分支管线相连接，三个混合气分支管线均连接至冷凝器23，三个混合气分支管线上分别设置有脱附电动阀Ⅰ、脱附电动阀Ⅱ和脱附电动阀Ⅲ；冷凝器23的底部与储液罐24连接；饱和蒸汽通过三个分支蒸汽管线分别连接至吸附罐Ⅰ1、吸附罐Ⅱ2和吸附罐Ⅲ3的顶部；吸附罐Ⅰ1、吸附罐Ⅱ2和吸附罐Ⅲ3的顶部还分别连接第二分支废气管线，三个第二分支废气管线均与废气总进气管相连通；空气通过三个分支空气管线分别连接至吸附罐Ⅰ1、吸附罐Ⅱ2和吸附罐Ⅲ3的底部，吸附罐Ⅰ1、吸附罐Ⅱ2和吸附罐Ⅲ3的顶部还分别与三个排空分支管线相连接。
特别的，在三个第一分支废气管线上分别设置有一级进气电动阀Ⅰ4、一级进气电动阀Ⅱ5和一级进气电动阀Ⅲ6。
特别的，在三个第二分支废气管线上分别设置有二级进气电动阀Ⅰ7、二级进气电动阀Ⅱ8和二级进气电动阀Ⅲ9。
特别的，在三个分支空气管线上分别设置吹扫电动阀Ⅰ19、吹扫电动阀Ⅱ20和吹扫电动阀Ⅲ21。
特别的，在三个分支蒸汽管线上分别设置有蒸汽电动阀Ⅰ16、蒸汽电动阀Ⅱ17和蒸汽电动阀Ⅲ18。
特别的，在三个排空分支管线上分别设置有排空电动阀Ⅰ13、排空电动阀Ⅱ14和排空电动阀Ⅲ15。
一种丁醇气体回收方法，采用上述丁醇气体回收装置，包括如下步骤：
(1)一级吸附过程；
(2)二级吸附过程；
(3)再生过程。
特别的，在吸附罐Ⅰ1、吸附罐Ⅱ2和吸附罐Ⅲ3三个中的其中两个吸附罐中，分别进行一级吸附过程和二级吸附过程，含丁醇废气通过两个吸附罐中的两级颗粒活性炭床层吸附后达标排空，在另外一个吸附罐中进行再生过程；其中，再生过程的步骤包括：脱附、静置排水和降温干燥，吸附了丁醇的活性炭床层经再生过程后将丁醇以水溶液形式进行回收。
实施例1
以吸附罐Ⅰ1中进行一级吸附过程，吸附罐Ⅱ2中进行二级吸附过程，吸附罐Ⅲ3中进行再生过程为例。
其中，吸附罐Ⅰ1、吸附罐Ⅱ2和吸附罐Ⅲ3中内分别装填颗粒活性炭，其比表面积不小于800㎡/g。
一级吸附、二级吸附过程：
含丁醇的废气依次通过总进气管道、第一分支废气管线经一级进气电动阀Ⅰ4进入吸附罐Ⅰ1中，废气在吸附罐Ⅰ1中完成一级吸附过程后，再通过第二分支管线再经二级进气电动阀Ⅰ7、一级进气电动阀Ⅱ5进入吸附罐Ⅱ2，在吸附罐Ⅱ2中进行二级吸附过程，二级吸附后，吸附罐Ⅱ2中达标的气体通过排空分支管线上的排空电动阀Ⅱ14排入大气；
再生过程包括：
脱附：关闭一级进气电动阀Ⅲ6、二级进气电动阀Ⅲ9，开启脱附电动阀Ⅲ、蒸汽电动阀Ⅲ18，饱和蒸汽以吸附气流相反的方向(从上到下)吹扫吸附罐Ⅲ3的吸附床层，饱和蒸汽压力为0.2MPa，吹扫出的蒸汽和含丁醇废气混合气体经脱附电动阀Ⅲ抵达冷凝器23中，混合气体在冷凝器23中冷凝为水与丁醇的混合液，混合液流入储液罐24中进行储存；
静置排水：待蒸汽吹扫过程结束后，吸附罐Ⅲ3的吸附床层仍在向冷凝器23中排入水蒸汽的冷凝水，静置一段时间，使其将水排净；
降温干燥：静置排水过程结束后，由于活性炭颗粒上的温度较高，湿度较大，无法进行吸附操作，需采用充足的新鲜空气对床层进行充分吹扫，开启吹扫风机22，新鲜空气过滤加压后，经吹扫电动阀Ⅲ21进入吸附罐Ⅲ3中，空气穿过活性炭颗粒床层完成降温干燥，空气经吸附罐Ⅲ3顶部的排空分支管线上的排空电动阀Ⅲ15排空。
其中，表1为各吸附罐的运行时序表，一级吸附的时间为TA，二级吸附的时间为TB，再生时间为TC，再生过程的脱附时间为TT，静置排水时间为TJ，降温干燥时间为TG，TC＝TT+TJ+TG，各个阶段的时间列于表2中。
表1实施例1中三个吸附罐运行时序表
Figure BDA0002099114340000061
注：表中各符号代表的意义是，A—一级吸附过程，B—二级吸附过程，C—再生过程。
表2实施例1中各阶段时间表
Figure BDA0002099114340000062
实施例2
与实施1的区别在于：
(1)吸附罐Ⅰ1、吸附罐Ⅱ2和吸附罐Ⅲ3中内分别装填颗粒活性炭，其比表面积不小于1300㎡/g。
(2)再生过程中使用的饱和蒸汽压力为：0.4MPa。
其中，表3为各吸附罐的运行时序表，一级吸附的时间为TA，二级吸附的时间为TB，再生时间为TC，再生过程的脱附时间为TT，静置排水时间为TJ，降温干燥时间为TG，TC＝TT+TJ+TG，各个阶段的时间列于表4中。
表3实施例2中三个吸附罐运行时序表
Figure BDA0002099114340000063
注：表中各符号代表的意义是，A—一级吸附过程，B—二级吸附过程，C—再生过程。
表4实施例2中各阶段时间表
Figure BDA0002099114340000064
实施例3
与实施1的区别在于：
吸附罐Ⅰ1、吸附罐Ⅱ2和吸附罐Ⅲ3中内分别装填颗粒活性炭，其比表面积不小于600㎡/g。
其中，表5为各吸附罐的运行时序表，一级吸附的时间为TA，二级吸附的时间为TB，再生时间为TC，再生过程的脱附时间为TT，静置排水时间为TJ，降温干燥时间为TG，TC＝TT+TJ+TG，各个阶段的时间列于表6中。
表5实施例3中三个吸附罐运行时序表
Figure BDA0002099114340000071
注：表中各符号代表的意义是，A—一级吸附过程，B—二级吸附过程，C—再生过程。
表6实施例3中各阶段时间表
Figure BDA0002099114340000072
综上，实施例1中废气经吸附处理后的丁醇浓度不高于120mg/m3；实施例2中废气经吸附处理后的丁醇浓度不高于60mg/m3；实施例3中废气经吸附处理后的丁醇浓度不高于150mg/m3。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种丁醇气体回收装置，其特征在于，包括吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ，废气总进气管分别连接至吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ的底部，所述吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ的底部还分别与混合气分支管线相连接，三个混合气分支管线均连接至冷凝器，所述冷凝器的底部与储液罐连接。
2.如权利要求1所述的一种丁醇气体回收装置，其特征在于，饱和蒸汽通过三个分支蒸汽管线分别连接至吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ的顶部；所述吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ的顶部还分别连接第二分支废气管线，三个第二分支废气管线均与废气总进气管相连通；空气通过三个分支空气管线分别连接至吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ的底部，所述吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ的顶部还分别与三个排空分支管线相连接。
3.如权利要求1所述的一种丁醇气体回收装置，其特征在于，在三个第一分支废气管线上分别设置有一级进气电动阀Ⅰ、一级进气电动阀Ⅱ和一级进气电动阀Ⅲ。
4.如权利要求1所述的一种丁醇气体回收装置，其特征在于，在三个第二分支废气管线上分别设置有二级进气电动阀Ⅰ、二级进气电动阀Ⅱ和二级进气电动阀Ⅲ。
5.如权利要求1所述的一种丁醇气体回收装置，其特征在于，在三个分支空气管线上分别设置吹扫电动阀Ⅰ、吹扫电动阀Ⅱ和吹扫电动阀Ⅲ。
6.如权利要求1所述的一种丁醇气体回收装置，其特征在于，在三个分支蒸汽管线上分别设置有蒸汽电动阀Ⅰ、蒸汽电动阀Ⅱ和蒸汽电动阀Ⅲ。
7.如权利要求1所述的一种丁醇气体回收装置，其特征在于，在三个排空分支管线上分别设置有排空电动阀Ⅰ、排空电动阀Ⅱ和排空电动阀Ⅲ。
8.一种丁醇气体回收方法，采用如权利要求1-7任一所述的丁醇气体回收装置，其特征在于，包括如下步骤：
(1)一级吸附过程；
(2)二级吸附过程；
(3)再生过程。
9.如权利要求8所述的一种丁醇气体回收方法，其特征在于，在吸附罐Ⅰ、吸附罐Ⅱ和吸附罐Ⅲ三个中的其中两个吸附罐中，分别进行一级吸附过程和二级吸附过程，在另外一个吸附罐中进行再生过程；其中，再生过程的步骤包括：脱附、静置排水和降温干燥。
10.如权利要求9所述的一种丁醇气体回收方法，其特征在于，若吸附罐Ⅰ中进行一级吸附过程，吸附罐Ⅱ中进行二级吸附过程，吸附罐Ⅲ中进行再生过程，其中：
一级吸附、二级吸附过程：
含丁醇的废气依次通过总进气管道、第一分支废气管线经一级进气电动阀Ⅰ进入吸附罐Ⅰ中，废气在吸附罐Ⅰ中完成一级吸附过程后，再通过第二分支管线再经二级进气电动阀Ⅰ、一级进气电动阀Ⅱ进入吸附罐Ⅱ，在吸附罐Ⅱ中进行二级吸附过程，二级吸附后，吸附罐Ⅱ中达标的气体通过排空分支管线上的排空电动阀Ⅱ排入大气。
11.如权利要求9所述的一种丁醇气体回收方法，其特征在于，若吸附罐Ⅰ中进行一级吸附过程，吸附罐Ⅱ中进行二级吸附过程，吸附罐Ⅲ中进行再生过程，再生过程包括：
脱附：关闭一级进气电动阀Ⅲ、二级进气电动阀Ⅲ，开启脱附电动阀Ⅲ、蒸汽电动阀Ⅲ，饱和蒸汽以吸附气流相反的方向(从上到下)吹扫吸附罐Ⅲ的吸附床层，吹扫出的蒸汽和含丁醇废气混合气体经脱附电动阀Ⅲ抵达冷凝器中，混合气体在冷凝器中冷凝为水与丁醇的混合液，混合液流入储液罐中进行储存；
静置排水：待蒸汽吹扫过程结束后，吸附罐Ⅲ的吸附床层仍在向冷凝器中排入水蒸汽的冷凝水，静置一段时间，使其将水排净；
降温干燥：静置排水过程结束后，由于活性炭颗粒上的温度较高，湿度较大，无法进行吸附操作，需采用充足的新鲜空气对床层进行充分吹扫，开启扫风机，新鲜空气过滤加压后，经吹扫电动阀Ⅲ进入吸附罐Ⅲ中，空气穿过活性炭颗粒床层完成降温干燥，空气经吸附罐Ⅲ顶部的排空分支管线上的排空电动阀Ⅲ排空。
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