溴甲烷气体回收装置的制作方法

专利名称：溴甲烷气体回收装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气体回收装置，特别是涉及一种溴甲烷气体回收装置。
背景技术：
在国际贸易中，各国为保护本国的资源，对有的进口商品实行强制的检疫制度。木质包装熏蒸(消毒)就是为了防止有害病虫危害进口国森林资源所采取的一种强制措施。 因此，含有木质包装的出口货物，就必须在出运前对木质包装物进行除害处理，熏蒸(消毒)是除害处理中的一种方式。目前的原木一般都用溴甲烷作为熏蒸剂。溴甲烷对人是有毒的。人中毒后，主要表现为迟缓的神经性麻醉。高浓度的溴甲烷气体会损伤人的肺部并引起有关的循环衰竭。 所以在溴甲烷的实际熏蒸中，应特别注意不要吸入任何浓度的溴甲烷气体。所以对原木熏蒸后的溴甲烷必须进行回收，才能保证达到环保要求。溴甲烷的化学性质稳定，不易被酸碱物质所分解，但它能大量溶解于酒精、丙酮、 乙醚、二硫化碳等有机溶剂中；在油类、脂肪、染料和醋等物质中的溶解度也较高。现有溴甲烷的回收现状一)国外提出和研究了一些在熏蒸过程中回收溴甲烷的技术所谓回收是把熏蒸过程中的溴甲烷进行收集和贮藏。由于技术和经济上的原因， 目前只有三种回收方法已经商业应用活性碳吸附法、冷凝法和反应性液体吸收法等。此外，还有一些方法正在积极研究之中。如果，确定密封(是在实际熏蒸处理过程中确保熏蒸场所不会发生泄漏)和回收作为减少溴甲烷散发至大气的方法，需要规定溴甲烷的散发最大允许量或浓度，这样就必须考虑回收设备应该具备的有效规格。通过回收的溴甲烷可能在特定场合中仍排放到大气，也可以在熏蒸装置中循环使用或被销毁。1)活性碳吸附法活性碳能吸附较多的溴甲烷。根据活性炭的型号和吸附条件，吸附率可达10 30% (含量)。在熏蒸操作时，将填充活性碳的容器安装在溴甲烷气体排放的出口管道中。当熏蒸处理的最后阶段，含有溴甲烷和空气的混合气体通过活性碳层，将溴甲烷吸附。吸附率主要决定于游离活性碳量。吸附速率则与气体中溴甲烷浓度、气体流速、活性碳性能和温度有关。在低负荷下，回收率可以达到或接近100%。活性炭达到吸附极限后，需要进行吸附剂的再生处理。处理方法可以将活性炭用热气流(过热蒸汽、热氮气或烟道气)脱吸处理或去特殊设备中进行600 900°C高温的分解处理。上述处理过程中，必须十分注意避免溴甲烷有毒气体的任意散逸。虽然，对溴甲烷的活性炭吸附方法进行了许多研究，但是，全世界只有很少熏蒸装置中采用了这种方法来回收溴甲烷。最初，在比利时有30立方米的熏蒸室采用此法，现在已不再使用了。在荷兰有5个30立方米熏蒸装置采用活性炭吸附法回收溴甲烷。每一吸附床中充填70公斤活性炭。熏蒸操作中溴甲烷使用量为30克/立方米，回收率达到40 50%，活性炭使用周期40次。最后，吸附溴甲烷的废活性炭用锻烧分解处理。在泰国也有一个30立方米用于熏蒸出口到日本的芦笋熏蒸室，它的溴甲烷吸附床层充填72公斤活性炭，可以在30分钟内，将熏蒸溴甲烷浓度降至5ppm。最后将吸附溴甲烷的活性炭用卫生磷灰土处理。英国Rentokil开发了一个活性炭吸附体系用于熏蒸泡，密封严密的塑料蓬可用来熏蒸小的构筑物。10公斤的活性炭层可以吸附1. 5公斤溴甲烷(相当于5次熏蒸的使用量)。活性炭吸附床层采用吹热空气的方法。最后解吸的溴甲烷直接散发到大气。使用这种方法是为了保证熏蒸人员的安全操作，而不是作为避免溴甲烷散发的回收方法。虽然， 活性炭处理系统提供了最迅速减少溴甲烷散发的可能性，但通常仅考虑用于熏蒸物品或构筑物的小装置。同时为了保护操作人员的安全，只允许处理低浓度的溴甲烷。对面粉厂等大构筑物和种植谷物土壤等大围场的熏蒸，则要求充装有吨量级的活性炭吸附床层。1994 年，在德国一面粉厂进行了用活性炭回收和再循环溴甲烷的试验。最后活性炭达到吸附限度时，将废吸附剂清除，以便用适当方法进行处理或再生。如果没有这种可能的话，必须按有关运输和贮存有毒物品的规章制度执行。2)冷凝/活性炭吸附法在美国California的一个处理系统，首先使用冷凝方法回收溴甲烷，然后再用活性炭脱除残留的微量溴甲烷，回收的溴甲烷可直接再循环使用。3)反应性液体吸附法胺类是典型的反应性液体，它与溴甲烷反应得到非挥发性的甲基化合物。1982年， 前苏联曾经报道了采用有机胺和碱，处理观立方米运输容器熏蒸时的残余溴甲烷。但是， MBTOC现在不掌握该装置的近况。Mord-kovich等人在1985年也报道了使用亚硫酸钠水溶液作为中和剂，以乙二胺和碳酸钠混合物作为溴甲烷吸附剂，但是也不清楚这一方法是否已达到实际使用。4)沸石吸附法使用沸石吸附剂脱除空气流中的CFC已经商业应用，将这一方法用于溴甲烷回收和再循环的开发工作也取得了进展。虽然沸石比活性炭贵，但它有更高的吸附能力，特别是在低浓度情况下。在某些特殊应用中，沸石能够加工成非常狭窄的孔径尺寸分布。由于特定的孔径尺寸范围就有可能进行选择胜吸附，避免在回收的溴甲烷中被其它挥发性化合物污染的任何潜在问题。1994年该工艺进行了中试，以讨论技术的可行性。实验结果表明溴甲烷回收率达到90%以上。熏蒸樱桃后回收再循环的溴甲烷，经分析未发现樱桃释放的其它挥发性化合物。然而，试验还需要进行大量吸附解吸周期的循环验证。圣地亚哥港当局宣布决定在1995年初建立装置，在2100立方米的检疫室中使用沸石吸附剂，以减少溴甲烷散发量。二)开发中的回收技术1)新型固体吸附剂日本开发了一种新的吸附剂MBAC，它是活性炭与特定物质(胺类)的混合物，比单纯的活性炭有更高的吸附能力。该混合物可加工成粉状，当加入到包装材料中，能回收熏蒸物品中慢慢解吸出来的溴甲烷。日本溴甲烷工业协会正在进行评价试验，但是至今还没有废吸附剂的具体处理方法。[0022]2)采用冷冻和冷凝的分离方法用这种方法可以在分装纯溴甲烷的装置中回收能直接使用的溴甲烷。但是，由于熏蒸室排出气体中的溴甲烷浓度低，加上沸点又低，采用冷冻和冷凝的方法在熏蒸过程中回收溴甲烷显得太复杂，成本也很高。3)臭氧处理/活性炭吸附法美国California开发了一种臭氧处理与活性炭吸附相结合的溴甲烷回收处理方法。首先将熏蒸室出来的气体流，用臭氧氧化直接破坏溴甲烷，然后通过活性炭层进一步脱除未反应的溴甲烷。这一方法在中试验装置中进行了试验，并且很决建立了商业性处理装置，溴甲烷回收率要求达到90%。该法会产生臭氧氧化的溴甲烷碎片并污染活性炭，现在还不清楚处理它们是否存在困难。三)再生与再循环①冷凝/活性炭吸附法位于LOS Angeles的装置使用冷凝/活性炭吸附法将溴甲烷进行再生和再循环。 该装置原有两个真空室，用回收和再循环装置进行了翻新改造。熏蒸操作完成后剩余的溴甲烷，用经洗涤净化的空气稀释。稀释的混合气通过容器冷却后排除，在容器中采用液氮冷却，混合物中大部分溴甲烷被冷凝回收。排出的混合气中残存的溴甲烷，在通过活性炭层时被吸附。设计的装置要求98%的溴甲烷被回收和循环使用。过程中用计算机控制。装置于 1993年末建成。但是由于熏蒸室没有稳定操作使用，仅进行大约30次回收周期，还没有获得投资成本和操作成本，计算出操作效率。②活性炭吸附法通过加热，将吸附在活性炭上的溴甲烷循环使用，在技术上是可能的。传统做法是将热空气通过活性炭层或改变压力(温度和压力交替吸附)，用循环空气从活性炭中提出被吸附的溴甲烷。它以高浓度的空气混合物而获得再生，可作为熏蒸剂直接使用。由于系统损失，需要补充溴甲烷以达到适宜的熏蒸浓度。中试研究验证了技术上的可行性。可供直接再循环使用的溴甲烷回收率达95%。因为这一方法中再循环的溴甲烷存在其它气体杂质，基于产品质量和规章制度两方面的考虑，对农产品熏蒸还没有进行示范试验。 在德国，一面粉厂已装备了基于活性炭温度交替吸附的再循环体系。这种循环体系可补加溴甲烷以提高浓度，还可以冷凝，缩小了装置尺寸。在某些工艺中，使用氮气作为解吸气体，以避免溴甲烷与空气混合物的爆炸可能性。用温度/压力交替吸附的解吸再循环，能够用电阻器进行加热，避免使用过多的稀释空气。上述两种工艺已成功地应用于回收CFC-11。从面粉厂熏蒸操作中，回收溴甲烷的样板装置，已于1994年9月投入使用。面粉厂熏蒸空间达35000立方米。熏蒸后剩余溴甲烷回收率达97%，其中93. 5%再循环。③沸石法采用沸石法吸附剂回收溴甲烷的方法已在前面叙述过。初步试验表明，再循环率可达96%以上。事实上，再循环方法是非常复杂的，而且装置建设费用很高，可以与熏蒸装置的建设费用相等，甚至更高。再循环操作中能源消耗很大，操作费用十分昂贵。而且再循环操作还有很多技术问题，难度较大，实施起来往往难以解决。因此，在许多熏蒸设施中溴甲烷再循环还没有普遍采用。
实用新型内容本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种环保、经济的溴甲烷气体的回收装置。本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是一种溴甲烷气体的回收装置，包括吸收塔和精馏塔，所述吸收塔顶部设有吸收剂乙二醇供给系统，所述吸收剂乙二醇供给系统包括依次连接的吸收剂原料罐、吸收剂进料泵和吸收剂冷却器，所述吸收剂冷却器的出口与所述吸收塔的顶部连接；所述吸收塔的塔底通过依次连接的缓冲罐、精馏塔进料泵和吸收液预热器与所述精馏塔的中部连接；所述精馏塔的塔顶设有回流系统，所述回流系统包括依次连接的冷凝器、回流罐和回流泵，所述回流泵的出液口上并联有回流管线和产品采出管线，所述回流管线和所述产品采出管线上分别设有流量计，所述冷凝器与所述精馏塔的塔顶连接。所述精馏塔与所述吸收剂原料罐之间设有吸收剂乙二醇循环系统，所述吸收剂乙二醇循环系统包括依次连接的精馏塔釜液泵、吸收剂预冷器和吸收剂储罐，所述精馏塔釜液泵与所述精馏塔的塔底连接，所述吸收剂储罐与所述原料罐连接。所述精馏塔釜液泵经精馏塔耦合预热器与所述精馏塔的塔底连接，所述精馏塔耦合预热器串接在所述精馏塔进料泵和所述吸收液预热器之间。所述吸收塔和所述精馏塔均为填料塔。本实用新型具有的优点和积极效果是采用乙二醇作为吸收剂对溴甲烷进行常压吸收，采用精馏塔对吸收液进行加压分离，回收溴甲烷，获得高纯度的乙二醇循环使用，操作条件易于实现，便于采用PLC控制；吸收剂乙二醇对溴甲烷的溶解性好，对溴甲烷吸收效果好，并且价格便宜，能循环使用，溴甲烷回收率高，生产成本低；吸收剂乙二醇化学性质稳定、不易分解、无二次污染，环保；进一步采用出精馏塔底的乙二醇高温液体与进精馏塔前的吸收液进行换热，合理地耦合了装置内的能量，减小了装置的规模，降低了装置的能量消
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图1为本实用新型的工艺流程示意图。图中1、卸车泵，2、吸收剂原料罐，3、吸收剂进料泵，4、吸收剂储罐，5、吸收剂冷却器，6、吸收剂预冷器，7、吸收塔，8、缓冲罐，9、精馏塔进料泵，10、精馏塔耦合预热器，11、吸收液预热器，12、精馏塔，13、精馏塔再沸器，14、冷凝器，15、回流罐，16、回流泵，17、尾气引风机，18、19、流量计，20、精馏塔釜液泵。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下请参阅图1，一种溴甲烷气体的回收装置，包括吸收塔7和精馏塔12 ；吸收塔7顶部设有吸收剂乙二醇供给系统，吸收剂乙二醇供给系统包括依次连接的吸收剂原料罐2、吸收剂进料泵3和吸收剂冷却器5，吸收剂冷却器5的出口与吸收塔7的顶部连接；吸收塔7的塔底通过依次连接的缓冲罐8、精馏塔进料泵9和吸收液预热器11与精馏塔12的中部连接；精馏塔12的塔顶设有回流系统，回流系统包括依次连接的冷凝器14、回流罐15和回流泵16，回流泵16的出液口上并联有回流管线和产品采出管线，回流管线和产品采出管线上分别设有流量计18、19，冷凝器14与精馏塔12的塔顶连接。为了降低成本，提高工作效率，在精馏塔12与吸收剂原料罐2之间设有吸收剂乙二醇循环系统，吸收剂乙二醇循环系统包括依次连接的精馏塔釜液泵20、吸收剂预冷器6 和吸收剂储罐4，精馏塔釜液泵20与精馏塔12的塔底连接，吸收剂储罐4与原料罐2连接。为了合理地耦合装置内部的能量，降低能耗，精馏塔釜液泵20经精馏塔耦合预热器10与精馏塔12的塔底连接，精馏塔耦合预热器10串接在精馏塔进料泵9和吸收液预热器11之间。本实用新型的工作原理含有溴甲烷的原料气体从塔底进入吸收塔7 ；卸车泵1将吸收剂乙二醇原料抽入吸收剂原料罐2，吸收剂乙二醇从吸收剂原料罐2用吸收剂进料泵3送至吸收剂冷却器5冷却至2 10°C后进吸收塔7的塔顶。因为溴甲烷的沸点低，因此需要将吸收剂乙二醇冷却后再送入吸收塔。含有溴甲烷的上升气流经过吸收剂乙二醇的吸收作用将溴甲烷溶解在吸收剂乙二醇里。吸收塔7塔顶排出气体中溴甲烷含量符合排放标准后经尾气引风机17直接排放， 排空尾气中溴甲烷浓度为0. 02g/m3。吸收了溴甲烷的乙二醇吸收液从吸收塔7底部经由缓冲罐8暂存至一定量，再经精馏塔进料泵9进入精馏塔12，在精馏塔12内加压至绝对压力2 4atm，进行吸收液的加压分离，回收溴甲烷。吸收了溴甲烷的乙二醇吸收液进精馏塔12之前，经过精馏塔耦合预热器10及吸收液预热器11预热至200 210°C后进精馏塔12，精馏塔12底部连接有精馏塔再沸器13。工艺过程中采用了精馏塔底出的乙二醇高温液体和进精馏塔前的吸收液进行换热，合理地耦合了装置内的能量。经精馏后出塔顶的气态溴甲烷经冷凝器14冷凝成液态进入回流罐15，再经回流泵16送出，通过管路上的流量计分配回流和采出比例，使精馏塔内的精馏操作回流比控制在2 5，采出部分进入熏蒸剂储罐备用，到一定量后通过溴甲烷输送泵送入罐装区进行罐装。出冷凝器14的不凝气进入活性炭吸附罐，吸收其中未冷凝的溴甲烷气体，保证达标排放。出精馏塔塔底的乙二醇经精馏塔耦合预热器10冷却，再经吸收剂预冷器6冷却至常温进入吸收剂储罐4以备循环使用。上述吸收塔用于吸收混和气体中的溴甲烷，精馏塔用于回收吸收剂中的溴甲烷。需要说明的是1)为了保证在进行溴甲烷吸收时无水分，在进行操作之前可以用精馏塔对乙二醇进行脱水处理；幻原料气体中溴甲烷的含量可为0. 6 20%; 溴甲烷的回收率在98%以上。本实施例的反应原理溴甲烷在乙二醇中基本互溶，所以选用乙二醇作为吸收剂对尾气中的溴甲烷进行吸收，将达到排放标准的达标气体排出。然后依据乙二醇和溴甲烷的沸点不同，采用加压分离的方法回收吸收液中的溴甲烷。从而得到高纯度的溴甲烷和高纯度的乙二醇，乙二醇可回到吸收部分进行循环利用。上述吸收塔和精馏塔均为填料塔。尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种溴甲烷气体的回收装置，其特征在于，包括吸收塔和精馏塔，所述吸收塔顶部设有吸收剂乙二醇供给系统，所述吸收剂乙二醇供给系统包括依次连接的吸收剂原料罐、吸收剂进料泵和吸收剂冷却器，所述吸收剂冷却器的出口与所述吸收塔的顶部连接；所述吸收塔的塔底通过依次连接的缓冲罐、精馏塔进料泵和吸收液预热器与所述精馏塔的中部连接；所述精馏塔的塔顶设有回流系统，所述回流系统包括依次连接的冷凝器、回流罐和回流泵，所述回流泵的出液口上并联有回流管线和产品采出管线，所述回流管线和所述产品采出管线上分别设有流量计，所述冷凝器与所述精馏塔的塔顶连接。
2.根据权利要求1所述的溴甲烷气体的回收装置，其特征在于，所述精馏塔与所述吸收剂原料罐之间设有吸收剂乙二醇循环系统，所述吸收剂乙二醇循环系统包括依次连接的精馏塔釜液泵、吸收剂预冷器和吸收剂储罐，所述精馏塔釜液泵与所述精馏塔的塔底连接， 所述吸收剂储罐与所述原料罐连接。
3.根据权利要求2所述的溴甲烷气体的回收装置，其特征在于，所述精馏塔釜液泵经精馏塔耦合预热器与所述精馏塔的塔底连接，所述精馏塔耦合预热器串接在所述精馏塔进料泵和所述吸收液预热器之间。
4.根据权利要求1所述的溴甲烷气体的回收装置，其特征在于，所述吸收塔和所述精馏塔均为填料塔。
专利摘要本实用新型公开了一种溴甲烷气体的回收装置，包括吸收塔和精馏塔，所述吸收塔顶部设有吸收剂乙二醇供给系统，所述吸收剂乙二醇供给系统包括依次连接的吸收剂原料罐、吸收剂进料泵和吸收剂冷却器，所述吸收剂冷却器的出口与所述吸收塔的顶部连接；所述吸收塔的塔底通过依次连接的缓冲罐、精馏塔进料泵和吸收液预热器与所述精馏塔的中部连接；所述精馏塔的塔顶设有回流系统，所述回流系统包括依次连接的冷凝器、回流罐和回流泵，所述回流泵的出液口上并联有回流管线和产品采出管线，所述回流管线和所述产品采出管线上分别设有流量计，所述冷凝器与所述精馏塔的塔顶连接。本实用新型用于溴甲烷气体的回收环保、经济。
文档编号C07C19/075GK201990611SQ20112012918
公开日2011年9月28日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者尹东霞, 杨健, 杨阳, 段超, 王玉洁, 翟健豪, 谢伟丽, 郭鑫 申请人:天津天大凯泰化工科技有限公司