CN211753941U - 一种处理VOCs的装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种处理VOCs的装置，所述装置包括依次连通的VOCs入口和气体增压设备，所述气体增压设备的出口用于与催化裂化装置的再生器余热回收***连通。本公开的方案能够利用现有的催化裂化装置实现对不同压力及组成来源的VOCs气体同时进行回收利用，可处理的VOCs气体来源较广泛，还可以利用现有装置的再生器和能量回收***回收VOCs气体治理过程中的热量，并且可以根据催化裂化装置的运行情况灵活选择VOCs气体的进料位置，处理方法高效简单、投资和运行成本低。

Description

一种处理VOCs的装置

技术领域

本公开涉及石油化工行业中VOCs处理领域，具体地，涉及一种处理VOCs的装置。

背景技术

自从1972年斯德哥尔摩人类环境会议以来，人们对于环境的问题愈来愈关心了，环境与环境保护己成为当代科学研究的一个重要课题。

随着工业的迅猛发展和城市化进程的加快，世界的空气质量普遍受到了严重威胁。整个大气污染物质体系中，除了烟尘、粉尘、雾、总悬浮颗粒等颗粒性污染物外，气态污染物占重要部分，占全世界每年排人大气的污染物质的75％以上，其中数量较多的依次为CO、SO₂、NOx和碳氢化合物气态。污染物分为无机污染物和有机污染物，其中有机污染物占多数。在美国国家环境保护署(EPA)所列的25种有毒气体排放物清单中，18种是有机物，有机废气中大多含有低浓度的苯、甲苯、苯乙烯、多环芳烃等挥发性有机化合物(VOCs)恶臭物质。

挥发性有机化合物VOCs(Volatile Organic Compounds)是一类重要的空气污染物，通常指沸点50℃～260℃，室温下饱和蒸气压超过133.32Pa的有机化合物，其主要成分为烃类、卤代烃、氮烃、含氧烃、硫烃及低沸点的多环香烃等。油漆、涂料、润油等化学制品在表面涂层的广泛应用，工业废物的焚烧，机动车尾气的排放，新型建材、保温材料及室内装潢材料广泛使用，同时化妆品、除臭剂、杀虫剂、除草剂和品种繁多的洗涤剂应用，导致大量的VOCs排放到大气中。VOCs的成分复杂，具有的特殊气味能导致人体呈现种种不适应，并具有毒性、刺激、致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛对人体健康会造成很大的伤害。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种处理VOCs的装置，该装置能够利用现有装置实现对VOCs的处理及回收，并回收过程中产生的热量。

为实现上述目的，本公开提供一种处理VOCs的装置，所述装置包括依次连通的VOCs入口和气体增压设备，所述气体增压设备的出口用于与催化裂化装置的再生器余热回收***连通。

可选地，所述VOCs入口与所述增压设备之间还设置有VOCs缓冲罐。

可选地，所述增压设备为喷射器、压缩机和气体增压机中的一种或几种。

可选地，所述处理VOCs的装置还包括所述催化裂化装置的再生器和所述再生器余热回收***；所述再生器为并列式两段不完全再生器，所述并列式两段不完全再生器包括并联设置的第一再生器和第二再生器；所述第一再生器和所述第二再生器的顶部烟气出口与所述气体增压设备的出口分别通过烟气混合管道与所述再生器余热回收***连通。

可选地，所述烟气混合管道的管壁上设有通向管道内部的一个或多个第一VOCs喷嘴，所述增压设备的出口通过所述第一VOCs喷嘴与所述烟气混合管道连通；多个所述第一VOCs喷嘴围绕所述烟气混合管道的处于同一管截面的管壁周向间隔分布。

可选地，所述再生器余热回收***沿气体流向依次包括烟气轮机和余热锅炉；以所述烟气轮机的烟气入口作为所述再生器余热回收***的入口，所述烟气轮机的烟气入口与所述气体增压设备的出口连通；所述余热锅炉的烟气出口与所述催化裂化装置的烟气净化***的烟气入口连通。

可选地，所述气体增压设备的出口还用于与所述催化裂化装置的再生器连通。

可选地，所述处理VOCs的装置还包括所述再生器，所述再生器的下部设有主风入口和燃烧油气入口；所述气体增压设备的出口与所述主风入口和/或所述燃烧油气入口连通。

可选地，所述主风入口依次通过辅助燃烧室和主风管线与大气连通，所述气体增压设备的出口通过所述主风管线与所述再生器连通；并且/或者，所述再生器的下部设有通向再生器内部的一个或多个第二VOCs喷嘴，以形成为所述燃烧油气入口；所述气体增压设备的出口通过所述第二VOCs喷嘴与所述再生器连通；多个所述第二VOCs喷嘴围绕所述再生器的处于同一截面的器壁周向间隔分布。

可选地，所述再生器为并列式两段不完全再生器，所述并列式两段不完全再生器包括并联设置的第一再生器和第二再生器；所述气体增压设备的出口与所述第二再生器连通。

本公开的方案能够利用现有的催化裂化装置实现对不同压力及组成来源的VOCs气体同时进行回收利用，可处理的VOCs气体来源较广泛，还可以利用现有装置的再生器和能量回收***回收VOCs气体治理过程中的热量，并且可以根据催化裂化装置的运行情况灵活选择VOCs气体的进料位置，处理方法高效简单、投资和运行成本低。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。

在附图中：

图1是本公开的处理VOCs的装置的一种具体实施方式的流程示意图。

附图标记说明

1.缓冲罐 2.增压设备 3.第二再生器

4.第一再生器 5.外取热器 6.第一再生器密相内取热器

7.第一再生器稀相内取热器 8.第二再生器密相内取热器

9.第二再生器稀相内取热器 10.辅助燃烧室 11.烟气混合烟道

12.烟气轮机 13.余热锅炉 14.烟气净化***

15.第二VOCs喷嘴 16.VOCs分配器 17.第一VOCs喷嘴 18.烟囱

21.上游VOCs管线 22.缓冲罐出口管线 23.增压后VOCs管线

24.主风管线 25.主风和VOCs混合管线 26.第一再生器出口烟气管线

27.第二再生器出口烟气管线 28.混合燃烧后烟气管线

29.回收热量后烟气管线 30.净化后烟气管线

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指装置在正常使用状态下的上和下，具体可参考图1的图面方向。“内、外”是指针对装置本身的轮廓而言的。

如图1所示，本公开提供一种处理VOCs的装置，装置包括依次连通的VOCs入口和气体增压设备2，气体增压设备2的出口用于与催化裂化装置的再生器余热回收***连通。

本公开的方案能够利用现有的催化裂化装置实现对不同压力及组成来源的VOCs气体同时进行回收利用，可处理的VOCs气体来源较广泛，还可以利用现有装置的再生器和能量回收***回收VOCs气体治理过程中的热量，并且可以根据催化裂化装置的运行情况灵活选择VOCs气体的进料位置，处理方法高效简单、投资和运行成本低。

根据本公开，为了保证进入增压设备2中的VOCs气体具有平稳的流量，在本公开的一种具体实施方式中，在增压设备2之前，可以将VOCs气体送入缓冲罐1中进行缓冲，使得进入增压设备2的气体具有平稳的流量，从而确保***运行的稳定性。

根据本公开，气体增压设备2的种类没有限制，可以为本领域常用的设备，在本公开的一种具体实施方式中，所采用的气体增压设备2可以为增压喷射器、压缩机和气体增压机中的一种或几种，优选地可以为增压喷射器和压缩机中的一种或两种。

在根据本公开的一种具体实施方式中，处理VOCs的装置还可以包括现有催化裂化装置中的再生器以及其下游的再生器余热回收***，以利用现有装置实现对VOCs气体的处理和回收。在该实施方式中，催化裂化装置再生器进一步优选为并列式两段不完全再生器，包括并联设置的第一再生器4和第二再生器3，在第一再生器4中进行贫氧燃烧，第二再生器3通过主风管线24引入空气，在第二再生器3中进行富氧燃烧，以对催化剂表面的焦炭进行焚烧再生，再生过程中产生的烟气通过再生器顶部烟气出口并入烟气混合管道11，通过烟气混合管道11进入再生器余热回收***。

在本公开的一种具体实施方式中，经过气体增压设备2增压的VOCs气体与第一再生器4和第二再生器3的顶部烟气出口分别通过该烟气混合管道11与催化裂化装置的再生器余热回收***连通，使得VOCs气体随混合烟气一起进入余热回收***，在烟气轮机12中输出电能后，在下游的余热锅炉13中进行燃烧处理，最终随着烟气进入催化裂化装置的烟气净化***14净化后通过烟囱18排入大气，从而实现对VOCs气体的利用和净化处理，无需额外设置VOCs处理和回收利用的装置，节省了设备投资。

在根据本公开的一种具体实施方式中，烟气混合管道11的管壁上可以设有通向管道内部的一个或多个第一VOCs喷嘴17，增压设备2的出口通过第一VOCs喷嘴17与烟气混合管道11连通，从而使得增压后的VOCs气体能够通过该喷嘴进入到现有催化裂化装置中的再生器余热回收***中进行利用和燃烧处理。在具有多个第一VOCs喷嘴17的情况下，该喷嘴可以围绕烟气混合管道11的处于同一管截面的管壁周向间隔分布，即多个喷嘴可以在同一个垂直于管道轴向的平面上绕圆周均匀分布，以通过喷嘴的开闭合理控制进入再生器余热回收***的VOCs气体的流量。

在根据本公开的一种具体实施方式中，再生器余热回收***沿气体流向依次包括烟气轮机12和余热锅炉13，气体在烟气轮机12中做功产生电能回收利用部分热能后，进入余热锅炉13进行焚烧处理并进一步回收热能。在该实施方式中，以烟气轮机12的烟气入口作为再生器余热回收***的入口，烟气轮机12的烟气入口通过烟气混合管道11与气体增压设备2的出口连通，以将VOCs气体引入***进行利用和处理。而余热锅炉13的烟气出口则与催化裂化装置的烟气净化***14的烟气入口连通，将余热锅炉13中燃烧的尾气进行净化处理后通过烟囱18排入大气，可以充分利用VOCs气体携带的能量，并利用现有装置实现对VOCs气体的利用和净化处理。

根据本公开，气体增压设备2的出口还可以与催化裂化装置的再生器连通，以使增压后的VOCs气体在再生器中进行燃烧后，随烟气进入后续的处理净化***，实现对VOCs气体的回收利用。该实施方式中，对再生器的种类没有限制，VOCs气体引入再生器的具体方式和部位也没有特别要求。

在根据本公开的一种具体实施方式中，处理VOCs的装置包括催化裂化装置的再生器，再生器的下部设有主风入口和燃烧油气入口，通过主风入口引入空气，在再生器中进行燃烧，以对催化剂表面的焦炭进行焚烧再生，并通过燃烧油气入口对燃烧温度进行调节，气体增压设备2的出口可以同时与主风入口和燃烧油气入口连通，或者单独与其中的一个入口连通。进一步地，在再生器为并列式两段不完全再生器的实施方式中，气体增压设备2的出口可以与第二再生器3的主风入口和/或燃烧油气入口连通，以使增压后的VOCs气体经主风入口进入并列式两段不完全再生器的第二再生器3。

在根据本公开的一种具体实施方式中，气体增压设备2的出口与主风入口连通，以使增压后的VOCs气体经主风入口进入再生器。进一步地，主风入口依次通过辅助燃烧室10和主风管线24与大气连通，空气经主风机压缩后通过主风管线24输送进辅助燃烧室10中进行预热后，通过主风入口进入再生器对催化剂进行再生，气体增压设备2的出口通过主风管线24与再生器连通，使得增压后的VOCs气体随着主风进入再生器，充分利用现有装置实现对有害气体的处理。

在根据本公开的另一种具体实施方式中，气体增压设备2的出口与燃烧油气入口连通，以使增压后的VOCs气体经燃烧油气入口进入再生器。进一步地，再生器的下部可以设有通向再生器内部的一个或多个第二VOCs喷嘴15，以形成为燃烧油气入口，气体增压设备2的出口通过第二VOCs喷嘴15与再生器连通，增压后的VOCs气体随着燃烧油气进入再生器中进行燃烧处理，并且为了控制进入再生器的VOCs气体的流量，多个第二VOCs喷嘴15围绕再生器的处于同一截面的器壁周向间隔分布，通过控制喷嘴的开闭来控制进入再生器的VOCs气体的流量。

在根据本公开的第三种具体实施方式中，气体增压设备2的出口同时与主风入口和燃烧油气入口连通。

上述三种实施方式均可以利用催化裂化装置第二再生器3下部密相床层设置的第二再生器密相内取热器8和上部稀相床层设置的第二再生器稀相内取热器9、第一再生器4下部密相床层设置的第一再生器密相内取热器6和上部稀相床层设置的第一再生器稀相内取热器7，以及设置于第一再生器4外部的外取热器5，对VOCs气体在再生器中燃烧过程中的热量进行回收，以充分回收热量，节约能源。同时，还可以将VOCs气体进入再生器燃烧产生的热量通过外取热器5或高温取热炉发生3.8Mpa(g)的蒸汽，增加了催化裂化装置的蒸汽产量，降低了装置能耗。

在根据本公开的一种具体实施方式中，所用催化裂化装置的再生器可以为并列式两段不完全再生器，包括并联设置的第一再生器4和第二再生器3，气体增压设备2的出口可以与第二再生器3连通，例如通过第二再生器3的主风入口和/或燃烧油气入口连通。增压后的VOCs气体可以进入第二再生器3中进行燃烧处理，并随着再生器烟气进入装置的余热回收***和烟气净化***14，以充分利用现有装置实现对有害气体的处理和净化。

下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。

实施例

如图1所示，本实施例的处理VOCs的装置包括依次相连的缓冲罐1、增压喷射器2，增压喷射器2的出口同时与第二再生器3的主风管线24、第二再生器3的燃烧油气喷嘴以及第一再生器4和第二再生器3出口处的烟气混合管道11连通，增压后的VOCs气体分成三部分，第一部分经主风管线24进入第二再生器3，第二部分经第二VOCs喷嘴15进入第二再生器3，两部分VOCs气体在再生器燃烧处理后中随再生烟气一起排入烟气混合管道11，并与第三部分VOCs气体混合后依次进入烟气轮机12、余热锅炉13、烟气净化***14和烟囱18，在再生器、余热回收***和烟气净化***14中实现对VOCs气体的处理和净化。

如图1所示，上游VOCs原料气包括脱硫装置尾气、碱渣罐尾气、焦化装置LPG脱硫醇尾气和污油罐区尾气，VOCs中硫化物含量16～95000mg/m³，氨含量0.3～12mg/m³，混合后VOCs总流量471.2kg/h(含硫和氮)。由于上游VOCs压力为常压，VOCs缓冲罐1常压操作或微负压操作，VOCs缓冲罐1出口的VOCs气体通过增压喷射器2增压至0.55MPa(g)后，通过VOCs喷嘴21送入第二再生器3，在高温、高氧环境下充分燃烧，释放出的热量通过外取热器5、烟气轮机12和余热锅炉13回收，VOCs燃烧后的烟气回收热量后通过烟气净化***14脱硫、脱硝、除尘，净化烟气通过烟囱18排放。

采用上述VOCs处理方法，正常连续运转时，VOCs的脱除率99％以上，VOCs充分燃烧后可以发生约5000kg/h的3.8MPa(g)、400℃蒸汽，净化烟气中VOCs基本检测不出来且污染物含量符合相关环保要求。

对比例

***蓄热式热氧化处理(RTO)装置采用旋转式阀门分流，把多个蓄热体紧凑结合为一个燃烧室，内置换热器或热风调节装置，达到治理废气的同时满足供热需求。

采用上述RTO装置对VOCs进行处理，将VOCs气体加热到760℃以上，使VOCs氧化分解成二氧化碳和水。氧化产生的高温气体流经特制的陶瓷蓄热体，使陶瓷体升温而“蓄热”，用于预热后续进入的有机废气，以节省废气升温的燃料消耗。陶瓷蓄热体应分成两个(含两个)以上的区或室，每个蓄热室依次经历蓄热-放热-清扫等程序，周而复始，连续工作。蓄热室“放热”后需要立即引入适量洁净空气对该蓄热室进行清扫，只有清扫完成后才能进入下一轮的“蓄热”程序。

由于RTO装置采用陶瓷蓄热体，导致装置重量大；要求尽可能连续操作；不能彻底净化处理含硫含氮含卤素的有机物；排烟温度高，需后续设置余热锅炉13回收热量，导致一部分热量损失；VOCs脱除率只有95％；VOCs含S、N时烟气需要净化才能达标排放；流程复杂，需要大量增加设备和占地面积，一次性投资费用高。

与本公开相比，RTO处理VOCs脱除率较低，投资高，热量损失大，能耗及操作成本也高，二次污染严重。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种处理VOCs的装置，其特征在于，所述装置包括依次连通的VOCs入口和气体增压设备(2)，所述气体增压设备(2)的出口用于与催化裂化装置的再生器余热回收***连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述VOCs入口与所述增压设备(2)之间还设置有VOCs缓冲罐(1)。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述增压设备(2)为喷射器、压缩机和气体增压机中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理VOCs的装置还包括所述催化裂化装置的再生器和所述再生器余热回收***；所述再生器为并列式两段不完全再生器，所述并列式两段不完全再生器包括并联设置的第一再生器(4)和第二再生器(3)；所述第一再生器(4)和所述第二再生器(3)的顶部烟气出口与所述气体增压设备(2)的出口分别通过烟气混合管道(11)与所述再生器余热回收***连通。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述烟气混合管道(11)的管壁上设有通向管道内部的一个或多个第一VOCs喷嘴(17)，所述增压设备(2)的出口通过所述第一VOCs喷嘴(17)与所述烟气混合管道(11)连通；多个所述第一VOCs喷嘴(17)围绕所述烟气混合管道(11)的处于同一管截面的管壁周向间隔分布。

6.根据权利要求1或4所述的装置，其中，所述再生器余热回收***沿气体流向依次包括烟气轮机(12)和余热锅炉(13)；以所述烟气轮机(12)的烟气入口作为所述再生器余热回收***的入口，所述烟气轮机(12)的烟气入口与所述气体增压设备(2)的出口连通；所述余热锅炉(13)的烟气出口与所述催化裂化装置的烟气净化***(14)的烟气入口连通。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述气体增压设备(2)的出口还用于与所述催化裂化装置的再生器连通。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述处理VOCs的装置还包括所述再生器，所述再生器的下部设有主风入口和燃烧油气入口；所述气体增压设备(2)的出口与所述主风入口和/或所述燃烧油气入口连通。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述主风入口依次通过辅助燃烧室(10)和主风管线(24)与大气连通，所述气体增压设备(2)的出口通过所述主风管线(24)与所述再生器连通；并且/或者，所述再生器的下部设有通向再生器内部的一个或多个第二VOCs喷嘴(15)，以形成为所述燃烧油气入口；所述气体增压设备(2)的出口通过所述第二VOCs喷嘴(15)与所述再生器连通；多个所述第二VOCs喷嘴(15)围绕所述再生器的处于同一截面的器壁周向间隔分布。

10.根据权利要求7～9中任意一项所述的装置，其中，所述再生器为并列式两段不完全再生器，所述并列式两段不完全再生器包括并联设置的第一再生器(4)和第二再生器(3)；所述气体增压设备(2)的出口与所述第二再生器(3)连通。

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