一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝及其裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝及其裝置，屬于化工及石化技術(shù)領(lǐng)域。它通過(guò)直接分段式吸收，利用蒸發(fā)吸收熱量，低濃度氣體進(jìn)入低濃度吸收塔制成稀液，稀液進(jìn)入高濃度吸收塔進(jìn)行再?lài)娏芪眨瞥筛邼舛鹊奈找?。通過(guò)采用上述技術(shù)，與現(xiàn)有工藝相比，本發(fā)明節(jié)省了塔前冷卻器、冷凝器及分離罐，其節(jié)能效果顯著，循環(huán)水耗量降低90%，無(wú)需低溫水，且吸收液濃度達(dá)到49%，極大減輕了后續(xù)精餾操作的能耗，具有顯著地經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。通過(guò)本工藝能顯著減少循環(huán)水、低溫水的用量，并且能制成更高濃度的吸收液。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝及其裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于化工及石化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能減少循環(huán)水、低溫水的用量，并 且能制成更高濃度的吸收液的含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 采用吸收法對(duì)排放尾氣中有效組分進(jìn)行回收是一種常見(jiàn)的化工單元操作，吸收液 的濃度主要取決于尾氣濃度，尾氣濃度越高則吸收液的平衡濃度越大，吸收液的實(shí)際吸收 濃度也越大。
[0003] 在化工生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生各種濃度的高溫尾氣，常見(jiàn)的工藝為將各種濃度的高 溫尾氣混合后，進(jìn)行降溫冷凝回收有效組分，然后在進(jìn)吸收塔吸收、或者是對(duì)不同濃度的高 溫尾氣單獨(dú)冷凝然后再進(jìn)吸收塔進(jìn)行吸收。對(duì)于低濃度尾氣，采用直接冷凝只能得到低濃 度的回收液，而對(duì)于高濃度尾氣，采用直接冷凝能得到較高濃度的回收液(與空氣濕度也相 關(guān)，空氣濕度越低，得到的回收液濃度就越高），而后續(xù)吸收塔中由于進(jìn)氣有效組分濃度低 (已經(jīng)過(guò)冷凝吸收），因此塔底吸收液濃度就比較低。根據(jù)有效組分沸點(diǎn)不同，冷凝段需要消 耗大量循環(huán)水、低溫水等其他冷媒。傳統(tǒng)回收方案冷媒的用量大，回收液濃度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種含不同濃度的高溫尾氣高 效節(jié)能回收工藝及其裝置。
[0005] 所述的一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝，其特征在于通過(guò)直接分段 式吸收，利用蒸發(fā)吸收熱量，低濃度氣體進(jìn)入低濃度吸收塔制成稀液，稀液進(jìn)入高濃度吸收 塔進(jìn)行再?lài)娏芪眨瞥筛邼舛鹊奈找骸?br>[0006] 所述的一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝，其特征在于具體包括如下 步驟： 1) 將高溫尾氣按濃度進(jìn)行分段，從低濃度到高濃度將不同濃度段的高溫尾氣依次按順 序進(jìn)入對(duì)應(yīng)的吸收塔中，用新鮮軟水進(jìn)行吸收； 2) 每個(gè)吸收塔與循環(huán)栗、換熱器連接形成內(nèi)循環(huán)，從吸收塔底部出來(lái)的吸收后稀液部 分返回吸收塔形成循環(huán)，相鄰的高濃度吸收塔中部抽出部分稀液與低濃度吸收塔的吸收后 稀液混合，經(jīng)換熱器換熱后，再進(jìn)入高濃度吸收塔進(jìn)行噴淋吸收，最后得到高濃度的吸收 液。
[0007] 所述的一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝，其特征在于高溫尾氣中能 回收的有效組分為極性高，揮發(fā)度小、沸點(diǎn)高且在水中互溶或溶解度較大的物質(zhì)。
[0008] 所述的一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝，其特征在于高溫尾氣中能 回收的有效組分為胺類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)或酸類(lèi)。
[0009] 所述的一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝，其特征在于高溫尾氣中能 回收的有效組分選自甲酰胺、DMAC、乙二醇、丙二醇、乙酸、丙酸、二甲基亞砜或N-甲基吡咯 燒酬。
[0010] 所述的一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝，其特征在于吸收后稀液從 吸收塔的中上部返回至吸收塔。
[0011] 所述的含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收裝置，其特征在于包括多個(gè)吸收塔， 按順序從左到右每個(gè)吸收塔處理的尾氣濃度逐漸升高，每個(gè)吸收塔底部分別連接循環(huán)栗和 換熱器，相鄰兩個(gè)吸收塔之間設(shè)有混合液儲(chǔ)罐，混合液儲(chǔ)罐與吸收塔之間設(shè)有換熱器，高溫 尾氣按濃度大小從吸收塔下部進(jìn)入，新鮮軟水從吸收塔上部進(jìn)入，換熱器出料口分為兩路， 一路返回至吸收塔內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)，另一路流入混合液儲(chǔ)罐，從第二個(gè)吸收塔開(kāi)始，每個(gè)吸收 塔中部設(shè)置出液口，出液口抽出的吸收液送至混合液儲(chǔ)罐，與前一個(gè)換熱器出料口的吸收 液混合，進(jìn)入被抽出吸收液的吸收塔中上部再?lài)娏?，處理后的尾氣從吸收塔頂部排出?br>[0012] 所述的含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收裝置，其特征在于換熱器出料口的吸 收液從吸收塔的中上部進(jìn)入吸收塔。
[0013] 所述的含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收裝置，其特征在于最后一個(gè)吸收塔上 部為塔板結(jié)構(gòu)，下部為填料結(jié)構(gòu)，上層新鮮水吸收為塔板吸收，其余回流液及循環(huán)液為填料 吸收。
[0014] 通過(guò)采用上述技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下： 1) 本發(fā)明提供的工藝，利用新鮮水噴淋汽化來(lái)降低進(jìn)料氣的溫度，低濃度換熱器、高濃 度換熱器及混合液換熱器主要作用為穩(wěn)定吸收塔的溫度分布，移走剩余熱量，僅用循環(huán)水 即可。循環(huán)水用量與進(jìn)氣濕度相關(guān)。進(jìn)氣濕度越大循環(huán)水使用量越大，以40°C時(shí)70%相對(duì)濕 度進(jìn)料計(jì)算，本工藝可節(jié)省約90%的循環(huán)水，無(wú)需低溫水； 2) 本發(fā)明的高濃度吸收塔上層新鮮水吸收為塔板吸收、其余回流液及循環(huán)液為填料吸 收，既保證了吸收效率又減少了能耗； 3) 本發(fā)明通過(guò)對(duì)吸收組分、現(xiàn)有流程的分析，提出了直接分段式吸收法，高效節(jié)能回收 含不同濃度的高溫尾氣中的有效組分，使最后一個(gè)高濃度吸收塔要處理更高濃度的尾氣， 與現(xiàn)有工藝相比，本發(fā)明節(jié)省了塔前冷卻器、冷凝器及分離罐，其節(jié)能效果顯著，循環(huán)水耗 量降低90%，無(wú)需低溫水，且吸收液濃度達(dá)到49%，極大減輕了后續(xù)精餾操作的能耗，具有顯 著地經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中：1-低濃度吸收塔，2-低濃度循環(huán)栗，3-低濃度換熱器，4-混合液儲(chǔ)罐，5-混合 液循環(huán)栗，6-高濃度吸收塔，7-高濃度換熱器，8-高濃度循環(huán)栗，9-混合液換熱器。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并 不僅限于此： 如圖1所示，本發(fā)明的含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收裝置，包括多個(gè)吸收塔，按 順序從左到右每個(gè)吸收塔處理的尾氣濃度逐漸升高，最后一個(gè)吸收塔上部為塔板結(jié)構(gòu)，下 部為填料結(jié)構(gòu)，上層新鮮水吸收為塔板吸收，其余回流液及循環(huán)液為填料吸收;每個(gè)吸收塔 底部分別連接循環(huán)栗和換熱器，相鄰兩個(gè)吸收塔之間設(shè)有混合液儲(chǔ)罐，混合液儲(chǔ)罐與吸收 塔之間設(shè)有換熱器，高溫尾氣按濃度大小從吸收塔下部進(jìn)入，新鮮軟水從吸收塔上部進(jìn)入， 換熱器出料口分為兩路，一路返回至吸收塔內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)，另一路流入混合液儲(chǔ)罐，從第二 個(gè)吸收塔開(kāi)始，每個(gè)吸收塔中部設(shè)置出液口，出液口抽出的吸收液送至混合液儲(chǔ)罐，與前一 個(gè)換熱器出料口的吸收液混合，進(jìn)入被抽出吸收液的吸收塔中上部再?lài)娏埽幚砗蟮奈矚?從吸收塔頂部排出。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中處理的是兩種不同濃度的尾氣，分為低濃度尾氣和高 濃度尾氣，因此也有兩個(gè)吸收塔，低濃度吸收塔1和高濃度吸收塔6,低濃度吸收塔1底部出 口依次連接低濃度循環(huán)栗2和低濃度換熱器3，低濃度換熱器3出液口分為兩路，一路返回低 濃度吸收塔1中上部并形成內(nèi)循環(huán)，高濃度吸收塔6底部出口依次連接高濃度循環(huán)栗8和高 濃度換熱器7并形成內(nèi)循環(huán)，低濃度吸收塔1 和高濃度吸收塔6之間設(shè)有混合液儲(chǔ)罐4，混合液儲(chǔ)罐4出液口通過(guò)混合液循環(huán)栗5連接 高濃度吸收塔6，混合液儲(chǔ)罐4有兩個(gè)進(jìn)液口，其中一個(gè)進(jìn)液口連接低濃度換熱器3的另一路 出液口，另一個(gè)進(jìn)液口連接高濃度吸收塔6中部出液口，低濃度吸收塔1底部設(shè)有低濃度尾 氣進(jìn)口，頂部設(shè)有新鮮軟水進(jìn)口和處理后低濃度尾氣排放口，高濃度吸收塔6底部設(shè)有高濃 度尾氣進(jìn)口，頂部設(shè)有新鮮軟水進(jìn)口和處理后高濃度尾氣排放口，兩個(gè)吸收塔的循環(huán)液進(jìn) 口都設(shè)置在吸收塔中上部，與位于新鮮軟水進(jìn)口，一方面能避免吸收液中的廢氣被氣體帶 出，另一方面能增加氣體吸收量，提高其濃度，低濃度吸收塔1底部出來(lái)的部分吸收液與高 濃度吸收塔6中部抽出的吸收液在混合液儲(chǔ)罐4中混合后，由混合液循環(huán)栗5栗入混合液換 熱器9換熱后，又返回至高濃度吸收塔6中，噴淋吸收，進(jìn)一步增加氣體廢氣中的有效成分吸 收量，從而得到高濃度的吸收液，兩個(gè)吸收塔塔頂排放氣中有效成分達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例提供的工藝，有效組分以二甲基乙酰胺(DMAC)為例，用新鮮水對(duì)兩 種濃度的DMAC尾氣進(jìn)行吸收，高濃度尾氣中DMAC含量為0.568%，溫度為85 °C，流量105000 m3/h，低濃度尾氣中DMAC含量為0.117%，溫度為140°C，流量58700 m3/h。
[0020] 本發(fā)明提供的工藝，采用如圖1所示工藝，低濃度尾氣進(jìn)入低濃度吸收塔1，高濃度 尾氣進(jìn)入高濃度吸收塔6,排放氣中DMAC達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，排放液DMAC濃度理論最高可達(dá)到 60%多，考慮經(jīng)濟(jì)、吸收塔效率等問(wèn)題，本工藝最佳吸收液濃度為30%~50%左右。
[0021] 本發(fā)明提供的工藝，利用新鮮水噴淋汽化來(lái)降低進(jìn)料氣的溫度，低濃度換熱器、高 濃度換熱器及混合液換熱器主要作用為穩(wěn)定吸收塔的溫度分布，移走剩余熱量，僅用循環(huán) 水即可。循環(huán)水用量與進(jìn)氣濕度相關(guān)。進(jìn)氣濕度越大循環(huán)水使用量越大，以40°C時(shí)70%相對(duì) 濕度進(jìn)料計(jì)算，本工藝可節(jié)省約90%的循環(huán)水，無(wú)需低溫水。
[0022] 本發(fā)明提供的工藝，考慮到塔板壓降、填料潤(rùn)濕率、吸收液濃度等要素，高濃度吸 收塔6上層新鮮水吸收為塔板吸收、其余回流液及循環(huán)液為填料吸收，既保證了吸收效率又 減少了能耗。
[0023] 本發(fā)明提供的工藝，如不同濃度尾氣數(shù)量較多，例如三種濃度差別較大的尾氣，可 增加一個(gè)中濃度吸收塔，附屬設(shè)備和低濃度吸收塔1 一樣，形成中濃度稀液后，進(jìn)入高濃度 吸收塔6適當(dāng)進(jìn)料位置。形成的稀液或中稀液等均應(yīng)進(jìn)入高濃度吸收塔6的適當(dāng)位置，以此 形成高濃度吸收液。
[0024] 實(shí)施例1 吸收組分為二甲基乙酰胺(DMAC)，用新鮮水對(duì)兩種濃度的DMAC尾氣進(jìn)行吸收，兩種尾 氣組成如下：
傳統(tǒng)工藝先對(duì)尾氣II冷凝至35°C，冷凝液中DMAC含量約為39%(尾氣II中約80%的DMAC 被冷凝至液體），需消耗循環(huán)水312t/h，低溫水130t/h;尾氣I冷凝至35°C，冷凝液中DMAC含 量約為15%(尾氣II中約66%的DMAC被冷凝至液體），需消耗循環(huán)水300t/h，低溫水40t/h。冷 凝后的尾氣I和尾氣II混合后進(jìn)入吸收塔，吸收液濃度約為10%左右，總的冷凝吸收液濃度 在28%左右，總循環(huán)水用量612t/h，低溫水170t/h。
[0025]采用直接分段式吸收工藝，尾氣I在低濃度吸收塔降溫噴淋吸收，塔底得到5%左右 的DMAC稀液，塔頂氣體達(dá)標(biāo)排放，尾氣n進(jìn)入高濃度吸收塔進(jìn)行降溫噴淋吸收，中部回流液 與低濃度吸收塔塔底的DMAC稀液混合后返回中上部，塔底得到49%的DMAC吸收液，塔頂氣 體達(dá)標(biāo)排放。循環(huán)水用量60t/h左右，無(wú)需低溫水。
[0026]高濃度吸收塔要處理更高濃度的尾氣，因此塔高較原工藝高，但新工藝節(jié)省了塔 前冷卻器、冷凝器及分離罐，總的設(shè)備投資基本與原工藝相當(dāng)。本工藝節(jié)能效果顯著，循環(huán) 水耗量降低90%，無(wú)需低溫水，且吸收液濃度達(dá)到49%，極大減輕了后續(xù)精餾操作的能耗，具 有顯著地經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
[0027] 實(shí)施例2 吸收組分為乙二醇(EG)，用新鮮水對(duì)兩種濃度的EG尾氣進(jìn)行吸收，兩種尾氣組成如下：
由于EG沸點(diǎn)較高，因此冷凝只需循環(huán)水即可，冷卻至40°C，冷凝液中EG含量約為38.5% (尾氣I中約93%的EG被冷凝至液體），需消耗循環(huán)水40t/h，；尾氣II冷凝至40°C，冷凝液中EG 含量約為51%(尾氣II中約95%的EG被冷凝至液體），需消耗循環(huán)水60t/h。冷凝后的尾氣I和 尾氣n混合后進(jìn)入吸收塔，吸收液濃度在5%以下，因EG沸點(diǎn)高，冷凝回收率高，不應(yīng)與回收 液混合，這樣得到的EG含量在46%左右，總循環(huán)水用量100t/h。
[0028] 采用直接分段式吸收工藝，尾氣I在低濃度吸收塔降溫噴淋吸收，塔底得到10%左 右的EG稀液，塔頂氣體達(dá)標(biāo)排放，尾氣n進(jìn)入高濃度吸收塔進(jìn)行降溫噴淋吸收，中部回流液 與低濃度吸收塔塔底的EG稀液混合后返回中上部，塔底得到62%的EG吸收液，塔頂氣體達(dá) 標(biāo)排放。循環(huán)水用量4t/h左右。
[0029] 實(shí)施例3 吸收組分為丙酸，用新鮮水對(duì)兩種濃度的丙酸尾氣進(jìn)行吸收，兩種尾氣組成如下：
對(duì)尾氣I冷凝至30°C，冷凝液中DMAC含量約為36.4%(尾氣II中約77%的丙酸被冷凝至液 體），需消耗循環(huán)水330t/h，低溫水240t/h;尾氣II冷凝至30 °C，冷凝液中DMAC含量約為 17.4%(尾氣II中約72%的丙酸被冷凝至液體），需消耗循環(huán)水287t/h，低溫水330t/h。冷凝后 的尾氣I和尾氣n混合后進(jìn)入吸收塔，吸收液濃度約為8%左右，總的冷凝吸收液濃度在27% 左右，總循環(huán)水用量612t/h，低溫水170t/h。
[0030]采用直接分段式吸收工藝，尾氣I在低濃度吸收塔降溫噴淋吸收，塔底得到8%左右 的丙酸稀液，塔頂氣體達(dá)標(biāo)排放，尾氣n進(jìn)入高濃度吸收塔進(jìn)行降溫噴淋吸收，中部回流液 與低濃度吸收塔塔底的丙酸稀液混合后返回中上部，塔底得到47.6%的丙酸吸收液，塔頂氣 體達(dá)標(biāo)排放。循環(huán)水用量lt/h左右，無(wú)需低溫水。
[0031]以上所述的三個(gè)實(shí)施例僅為本發(fā)明的其中三個(gè)例子而已，凡是涉及到極性多種吸 收組分濃度的高溫尾氣吸收，都可以用本發(fā)明工藝進(jìn)行回收處理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝，其特征在于通過(guò)直接分段式吸收， 利用蒸發(fā)吸收熱量，低濃度氣體進(jìn)入低濃度吸收塔制成稀液，稀液進(jìn)入高濃度吸收塔進(jìn)行 再?lài)娏芪?，制成高濃度的吸收液?. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝，其特征在于 具體包括如下步驟： 1) 將高溫尾氣按濃度進(jìn)行分段，從低濃度到高濃度將不同濃度段的高溫尾氣依次按順 序進(jìn)入對(duì)應(yīng)的吸收塔中，用新鮮軟水進(jìn)行吸收； 2) 每個(gè)吸收塔與循環(huán)栗、換熱器連接形成內(nèi)循環(huán)，從吸收塔底部出來(lái)的吸收后稀液部 分返回吸收塔形成循環(huán)，相鄰的高濃度吸收塔中部抽出部分稀液與低濃度吸收塔的吸收后 稀液混合，經(jīng)換熱器換熱后，再進(jìn)入高濃度吸收塔進(jìn)行噴淋吸收，最后得到高濃度的吸收 液。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝，其特征在 于高溫尾氣中能回收的有效組分為極性高，揮發(fā)度小、沸點(diǎn)高且在水中互溶或溶解度較大 的物質(zhì)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝，其特征在于 高溫尾氣中能回收的有效組分為胺類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)或酸類(lèi)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝，其特征在于 高溫尾氣中能回收的有效組分選自甲酰胺、DMAC、乙二醇、丙二醇、乙酸、丙酸、二甲基亞砜 或N-甲基吡咯烷酮。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收工藝，其特征在于 吸收后稀液從吸收塔的中上部返回至吸收塔。7. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收裝置，其特征在于 包括多個(gè)吸收塔，按順序從左到右每個(gè)吸收塔處理的尾氣濃度逐漸升高，每個(gè)吸收塔底部 分別連接循環(huán)栗和換熱器，相鄰兩個(gè)吸收塔之間設(shè)有混合液儲(chǔ)罐，混合液儲(chǔ)罐與吸收塔之 間設(shè)有換熱器，高溫尾氣按濃度大小從吸收塔下部進(jìn)入，新鮮軟水從吸收塔上部進(jìn)入，換熱 器出料口分為兩路，一路返回至吸收塔內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)，另一路流入混合液儲(chǔ)罐，從第二個(gè)吸 收塔開(kāi)始，每個(gè)吸收塔中部設(shè)置出液口，出液口抽出的吸收液送至混合液儲(chǔ)罐，與前一個(gè)換 熱器出料口的吸收液混合，進(jìn)入被抽出吸收液的吸收塔中上部再?lài)娏埽幚砗蟮奈矚鈴奈?收塔頂部排出。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收裝置，其特征在于換熱 器出料口的吸收液從吸收塔的中上部進(jìn)入吸收塔。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的含不同濃度的高溫尾氣高效節(jié)能回收裝置，其特征在于最后 一個(gè)吸收塔上部為塔板結(jié)構(gòu)，下部為填料結(jié)構(gòu)，上層新鮮水吸收為塔板吸收，其余回流液及 循環(huán)液為填料吸收。
【文檔編號(hào)】B01D53/18GK106000012SQ201610610661
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月29日
【發(fā)明人】周小波, 朱志坤, 吳曉軍, 彭發(fā)修
【申請(qǐng)人】浙江省天正設(shè)計(jì)工程有限公司