本發(fā)明涉及VOCs廢氣回收技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種冷凝吸收的VOCs廢氣回收系統(tǒng)，特別涉及到一種用柴油做吸收劑的二級(jí)吸收、三步冷凝的高度集成和高度節(jié)能的高效VOCs廢氣回收裝置及方法。
背景技術(shù)：
石油煉化過(guò)程中會(huì)排放出大量的VOCs廢氣。該氣體若直接排放到大氣中，不僅造成環(huán)境污染和能源浪費(fèi)，還給人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)隱患。VOCs對(duì)人體有很多直接的危害，對(duì)人體的影響主要為氣味、感官、黏膜刺激和其他系統(tǒng)毒性導(dǎo)致的病態(tài)及基因毒性和致癌性。大多數(shù)VOCs帶有惡臭等刺激性氣味，當(dāng)在環(huán)境中達(dá)到一定濃度時(shí)，短時(shí)間內(nèi)可使人感到頭痛、惡心、嘔吐，嚴(yán)重時(shí)會(huì)抽搐、昏迷，并可能造成記憶力衰退，傷害人的肝臟、腎臟、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)。部分VOCs已被列為致癌物，特別是苯、甲苯及甲醛，會(huì)對(duì)人體造成很大的傷害。苯類(lèi)化合物會(huì)損害人的中樞神經(jīng)，造成神經(jīng)系統(tǒng)障礙，也會(huì)危及血液和造血器官，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)有出血癥狀或感染敗血癥。鹵代烴物質(zhì)能引起神經(jīng)衰弱征候群及血小板減少、肝功能下降、肝脾腫大等病變，還可能導(dǎo)致癌癥。采用二級(jí)吸收、三步冷凝的VOCs廢氣回收處理方法回收后，97％以上的VOCs被回收，大大降低了VOCs的排放量，很好的改善了工作環(huán)境，甚至大氣環(huán)境，減少了對(duì)人類(lèi)造成的危害。
傳統(tǒng)上末端控制VOCs排放的方法有兩大類(lèi)：銷(xiāo)毀法和回收法，其中銷(xiāo)毀法又包括生物法、等離子法、光催化法、燃燒法；回收法包括吸收法、吸附法、冷凝法和膜法。傳統(tǒng)方法雖然原理簡(jiǎn)單，實(shí)施容易，但都具有一定的缺陷和局限性。吸附法對(duì)于吸附劑具有較大的選擇性和依賴性，且大多數(shù)吸附劑在多次長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)逐步失去活性，因此必須每三到五年更換一次，而且處理設(shè)備龐大，吸附劑再生和運(yùn)行的費(fèi)用高。催化燃燒法雖然燃燒溫度低，能量消耗少，但是催化劑的費(fèi)用高，具有一定的壽命，而且VOCs成分復(fù)雜且燃燒溫度各不相同，通入空氣量過(guò)多導(dǎo)致燃料消耗大，同時(shí)降低爐溫造成燃燒不充分，極易對(duì)環(huán)境造成二次污染。目前已公開(kāi)的專利如CN00123973.2有機(jī)廢氣凈化裝置，CN01274679.7有機(jī)廢氣凈化處理系統(tǒng)，CN02284062.1有機(jī)廢氣凈化處理設(shè)備，上述方法大都為吸附法。CN200920075323.1有機(jī)廢氣熱氧化裝置，CN200910138879.5有機(jī)廢氣處理裝置采用的方法為燃燒法。這些專利與本方法相比存在一定的差異，在原理、設(shè)備及流程上都存在較大差異并且存在一定的不足，能源消耗大，回收率低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決VOCs廢氣回收系統(tǒng)中能源消耗大、回收率低問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出一種集二級(jí)吸收、三步冷凝于一體的高效集成、高度節(jié)能的回收裝置和方法，并提出了利用柴油吸收VOCs廢氣。
(1)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置，其包括：引風(fēng)機(jī)、預(yù)吸收塔、主吸收塔、吸收泵、回收泵、冷凝機(jī)組、預(yù)換熱器、一級(jí)換熱器、二級(jí)換熱器、液位計(jì)、球閥、壓力傳感器、溫度傳感器以及管道配件。
①所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的引風(fēng)機(jī)為變頻防爆風(fēng)機(jī)，根據(jù)進(jìn)氣壓力大小，通過(guò)壓力傳感器來(lái)變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制風(fēng)機(jī)引風(fēng)量，一般設(shè)定進(jìn)氣壓力不低于-500Pa(表壓)。
②所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的預(yù)吸收塔的主體內(nèi)可布置管式分布器、槽式分布器或管槽式分布器，預(yù)吸收塔主體上沿吸收塔高度方向布置了液位計(jì)、溫度傳感器和壓力傳感器。
進(jìn)一步，所述的預(yù)吸收塔高度根據(jù)處理量而定，一般為1～17m，直徑為0.5～2.5m。
進(jìn)一步，所述的預(yù)吸收塔內(nèi)的吸收劑為柴油，其流量為100～200m3/h。
進(jìn)一步，所述的預(yù)吸收塔內(nèi)填料層的高度為5～9m。
進(jìn)一步，所述的預(yù)吸收塔內(nèi)VOCs的溫度為25～35℃，流量為2000～5000m3/h，濃度為200～500g/m3。
進(jìn)一步，所述的液位計(jì)的液位來(lái)控制柴油的流量，從而使保證噴淋有效適中。
③所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的主吸收塔為規(guī)整填料吸收塔，其主體內(nèi)可布置管式分布器、槽式分布器或管槽式分布器，主吸收塔主體上沿吸收塔高度方向布置了液位計(jì)、溫度傳感器和壓力傳感器。
進(jìn)一步，所述的主吸收塔高度根據(jù)處理量而定，一般為1～15m，直徑為0.5～2.5m。
進(jìn)一步，所述的主吸收塔內(nèi)的吸收劑為冷柴油，其流量為150～250m3/h。
進(jìn)一步，所述的主吸收塔內(nèi)填料層的高度為5～8m。
進(jìn)一步，所述的液位計(jì)的液位來(lái)控制柴油流量，從而使保證噴淋有效適中。
進(jìn)一步，所述的主吸收塔吸收率97％以上。
④所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的回收泵為油氣回收泵。
⑤所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的吸收泵為單吸離心泵。
⑥所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的冷凝機(jī)組為制冷壓縮冷凝機(jī)組。
進(jìn)一步，所述的制冷壓縮冷凝機(jī)組由制冷壓縮機(jī)、油分離器、冷凝器組成。
⑦所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的一級(jí)換熱器為管式換熱器。
進(jìn)一步，所述的一級(jí)換熱器將柴油溫度降到5～18℃。
⑧所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的二級(jí)換熱器為管式換熱器。
進(jìn)一步，所述的換熱器將柴油溫度降到5～10℃。
⑨所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的預(yù)換熱器為管式換熱器。
進(jìn)一步，所述的換熱器將柴油溫度降到-20～-30℃。
利用基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置可以實(shí)現(xiàn)99％以上的回收率。
(2)基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的回收方法為：
①現(xiàn)場(chǎng)來(lái)氣(來(lái)自石油煉化過(guò)程產(chǎn)生的VOCs氣體流量為2000～5000m3/h，溫度為20～40℃，濃度為200～500g/m3)利用引風(fēng)機(jī)引到集氣管道，從預(yù)吸收塔下部氣體進(jìn)口進(jìn)入預(yù)吸收塔，VOCs在預(yù)吸收塔內(nèi)自下而上流動(dòng)。同時(shí)，經(jīng)冷卻的吸收劑從預(yù)吸收塔頂部噴淋，自上而下與VOCs在預(yù)吸收塔內(nèi)逆流接觸進(jìn)行吸收。
②從預(yù)吸收塔頂部出來(lái)的VOCs經(jīng)管道到達(dá)主吸收塔下部的氣體進(jìn)口，從該進(jìn)口進(jìn)入主吸收塔，VOCs氣體在主吸收塔內(nèi)自下而上流動(dòng)。同時(shí)，經(jīng)冷凝機(jī)組冷卻的吸收劑從主吸收塔頂部噴淋，自上而下與VOCs氣體在主吸收塔內(nèi)逆流接觸進(jìn)行吸收，大部分的VOCs被吸收劑吸收。
③從主吸收塔頂部出來(lái)的VOCs經(jīng)過(guò)一級(jí)換熱器與貧吸收劑換熱后去催化氧化裝置。從主吸收塔底部出來(lái)的富吸收劑經(jīng)吸收泵到達(dá)二級(jí)換熱器，與貧吸收劑換熱后到達(dá)預(yù)吸收塔，在預(yù)吸收塔內(nèi)進(jìn)行預(yù)吸收后，從預(yù)吸收塔出來(lái)的富吸收劑從塔底流出經(jīng)回收泵流向柴油罐區(qū)。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于：
(1)本發(fā)明采用基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs有機(jī)廢氣回收方法，兩種方法優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，回收效果穩(wěn)定，安全性好，工藝流程簡(jiǎn)單，易于操作和維修，解決了VOCs有機(jī)廢氣排放濃度不達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵問(wèn)題。
(2)本發(fā)明利用冷卻柴油作為吸收劑吸收VOCs有機(jī)廢氣，來(lái)源方便，價(jià)格便宜，吸收效果好。
(3)本發(fā)明吸收塔設(shè)為兩個(gè)，預(yù)吸收塔吸收少量的VOCs，主吸收塔起重要作用，保證吸收效率高。
(4)本發(fā)明換熱器有三個(gè)，充分利用能源，提高能源的利用率(高度節(jié)能)。
(5)回收過(guò)程中濃度、溫度和壓力均進(jìn)行在線采集，通過(guò)數(shù)據(jù)采集處理和氣體分析工作站在線分析，來(lái)指導(dǎo)何時(shí)進(jìn)行集氣、吸收、冷卻操作，并利用自動(dòng)控制系統(tǒng)控制集氣、吸收、冷卻操作。
附圖說(shuō)明
附圖1基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收工藝流程圖
附圖標(biāo)記列示如下：
1—引風(fēng)機(jī)，2、10—液位計(jì)，3、4、11、12—球閥，5—預(yù)吸收塔，6—回收泵，7、14、20—壓力傳感器，8、15—溫度傳感器，9—吸收泵，13—主吸收塔，16—預(yù)換熱器，17—冷凝機(jī)組，18—二級(jí)換熱器，19—一級(jí)換熱器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明不受實(shí)施例的限制：
現(xiàn)場(chǎng)來(lái)氣(來(lái)自石油煉化過(guò)程產(chǎn)生的VOCs氣體流量為3000m3/h，氣體溫度為環(huán)境溫度，濃度為300g/m3)被回收，回收率達(dá)到97％以上。利用本發(fā)明技術(shù)方案對(duì)其進(jìn)行回收。
利用附圖1進(jìn)行說(shuō)明。
(1)基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置包括：引風(fēng)機(jī)(1)，預(yù)吸收塔(3)，主吸收塔(13)，吸收泵(9)，回收泵(6)，冷凝機(jī)組(17)，預(yù)換熱器(16)，一級(jí)換熱器(19)，二級(jí)換熱器(18)，液位計(jì)(2)、(10)，球閥(3)、(4)、(11)、(12)，壓力傳感器(7)、(14)、(20)，溫度傳感器(8)、(15)以及管道配件。
①所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的引風(fēng)機(jī)(1)為變頻防爆風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)(1)根據(jù)進(jìn)氣壓力大小，通過(guò)壓力傳感器(20)來(lái)變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制風(fēng)機(jī)引風(fēng)量，一般設(shè)定進(jìn)氣壓力不低于-500Pa(表壓)。
②所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的預(yù)吸收塔(5)的主體內(nèi)布置管槽式分布器，預(yù)吸收塔(5)主體上沿吸收塔高度方向布置了液位計(jì)(2)，溫度傳感器(8)和壓力傳感器(7)。
進(jìn)一步，所述的預(yù)吸收塔(5)高度根據(jù)處理量定為7m，直徑為0.8m。
進(jìn)一步，所述的預(yù)吸收塔(5)內(nèi)的吸收劑為柴油，柴油的流量為150m3/h。
進(jìn)一步，所述的預(yù)吸收塔(5)內(nèi)填料層的高度為5m。
進(jìn)一步，所述的預(yù)吸收塔(5)內(nèi)VOCs的溫度為30℃，流量3000m3/h，濃度300g/m3。
進(jìn)一步，所述的液位計(jì)(2)的液位來(lái)控制柴油的流量，從而使保證噴淋有效適中。
③所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的主吸收塔(13)為規(guī)整填料吸收塔，其主體內(nèi)布置管槽式分布器，主吸收塔(13)主體上沿吸收塔高度方向布置了液位計(jì)(10)，溫度傳感器(15)和壓力傳感器(14)。
進(jìn)一步，所述的主吸收塔(13)高度根據(jù)處理量而定，一般為7m，直徑為0.8m。
進(jìn)一步，所述的主吸收塔(13)內(nèi)的吸收劑為柴油，柴油的流量為150m3/h。
進(jìn)一步，所述的主吸收塔(13)內(nèi)填料層的高度為5m。
進(jìn)一步，所述的液位計(jì)的液位(10)來(lái)控制柴油流量，從而使保證噴淋有效適中。
進(jìn)一步，所述的主吸收(13)塔吸收率98％。
④所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的回收泵(6)為油氣回收泵。
⑤所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的吸收泵(9)為單吸式離心泵。
⑥所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的冷凝機(jī)組(17)為制冷壓縮冷凝機(jī)組。
進(jìn)一步，所述的制冷壓縮冷凝機(jī)組(17)由制冷壓縮機(jī)、油分離器、冷凝器組成。
⑦所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的一級(jí)換熱器(19)為管式換熱器。
進(jìn)一步，所述的一級(jí)換熱器(19)將柴油溫度降到10℃。
⑧所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的二級(jí)換熱器(18)為管式換熱器。
進(jìn)一步，所述的二級(jí)換熱器將柴油溫度降到5℃。
⑨所述的基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的預(yù)換熱器(16)為管式換熱器。
進(jìn)一步，所述的預(yù)換熱器(16)將柴油溫度降到-30℃。
(2)基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置各設(shè)備連接描述如下：
①現(xiàn)場(chǎng)來(lái)氣(來(lái)自石油煉化過(guò)程產(chǎn)生的VOCs氣體)的集氣管道與預(yù)吸收塔(5)主體下部的混合氣進(jìn)口連接。
②預(yù)吸收塔(5)底部的出口經(jīng)回收泵(6)與柴油罐區(qū)的管道相連接。
③預(yù)吸收塔(5)頂蓋的排氣口與主吸收塔(13)主體下部的混合氣體進(jìn)口連接。
④主吸收塔(13)主體底部的排液口經(jīng)吸收泵(9)與二級(jí)換熱器(18)的進(jìn)液口連接。
⑤二級(jí)換熱器(18)的排液口與預(yù)吸收塔(5)主體上部的液體進(jìn)口連接。
⑥主吸收塔(13)頂蓋的排氣口與一級(jí)換熱器(19)的進(jìn)氣口相連接。
⑦一級(jí)換熱器(19)的排氣口與催化氧化裝置的氣體管道連接。
⑧柴油罐區(qū)來(lái)油的輸油管道來(lái)油依次通過(guò)一級(jí)換熱器(19)，二級(jí)換熱器(18)，預(yù)換熱器(16)，預(yù)換熱器(16)液體出口與主吸收塔(13)主體上部的液體進(jìn)口相連接。
⑨預(yù)換熱器(16)與冷凝機(jī)組(17)相連接。
(3)基于二級(jí)吸收、三步冷凝集成工藝的VOCs回收裝置的回收方法為：
①現(xiàn)場(chǎng)來(lái)氣(來(lái)自石油煉化過(guò)程產(chǎn)生的VOCs氣體流量為3000m3/h，常溫，濃度為300g/m3)利用引風(fēng)機(jī)(1)引到集氣管道，從預(yù)吸收塔(5)下氣體進(jìn)口進(jìn)入預(yù)吸收塔(5)，VOCs氣體在預(yù)吸收塔(5)內(nèi)自下而上流動(dòng)。同時(shí)，經(jīng)冷卻的吸收劑從預(yù)吸收塔(5)頂部噴淋，自上而下與VOCs氣體在預(yù)吸收塔(5)內(nèi)逆流接觸進(jìn)行吸收。
②從預(yù)吸收塔(5)頂部出來(lái)的VOCs氣體經(jīng)管道到達(dá)主吸收塔(13)下的氣體進(jìn)口，從該進(jìn)口進(jìn)入主吸收塔(13)，VOCs氣體在主吸收塔(13)內(nèi)自下而上流動(dòng)；同時(shí)，經(jīng)冷凝機(jī)組(17)冷卻的吸收劑從主吸收塔(13)頂部噴淋，自上而下與VOCs氣體在主吸收塔(13)內(nèi)逆流接觸進(jìn)行吸收，97％以上的VOCs被吸收劑吸收。
③從主吸收塔(13)頂部出來(lái)的VOCs經(jīng)過(guò)一級(jí)換熱器(19)與貧吸收劑換熱后去催化氧化裝置，從主吸收塔(13)底部出來(lái)的富吸收劑經(jīng)吸收泵(9)到達(dá)二級(jí)換熱器(18)，與貧吸收劑換熱后到達(dá)預(yù)吸收塔(5)，從預(yù)吸收塔(5)出來(lái)的富吸收劑從塔底流出經(jīng)回收泵(6)流向柴油罐區(qū)。