沥青烟气处理方法及设备与流程

本发明属于碳纤维材料生产工艺中沥青浸渍工艺过程中的废气处理技术领域，尤其涉及一种沥青烟气处理方法及设备。

背景技术：

碳纤维生产工艺过程中，当煤质沥青在180-300摄氏度的温度下加入碳纤维反应釜中时，沥青迅速融化并挥发出大量的黄褐色烟雾，黄褐色烟雾主要成分为沥青焦油，蒽、菲、芘、、3，4-苯并芘等多环芳烃类有机废气，未经处理直接排放会对环境造成极大危害。

为了对沥青浸渍工艺过程中产生的废气进行净化处理，目前采用的方法为燃烧法，即将沥青烟中含有的可燃物质在一定温度下与空气接触并燃烧，存在运行费用高和安全性隐患大的问题。

为解决燃烧法的成本和安全问题，吸收净化方法和吸附净化方法进入人们的视野，吸收净化方法将烟气中气态污染物转移到吸收剂，从而达到净化烟气的目的，吸附净化方法是用吸附滤料达到分离目的一种操作方法。但是上述两种方法均存在净化不彻底的问题，除此之外，沥青烟气从高温缓慢降低至低温状态下冷凝的焦油、蒽、菲、芘、物质会对管道造成堵塞并出现“跑冒滴漏”现象。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷和问题，提供一种沥青烟气处理方法及设备。本发明采用以下技术方案实现：

提供一种沥青烟气处理方法，该方法包括：

冷凝：沥青烟气经冷凝单元冷凝，形成液态焦油、液态大分子芳香烃类有机物及一级过滤烟气；

溶剂吸收：一级过滤烟气排送至吸收单元，吸收单元将一级过滤烟气中的焦油及大分子芳香烃类有机物进行溶剂吸收分离，形成二级过滤烟气；

物理吸附：二级过滤烟气进入吸附单元，吸附单元将二级过滤烟气中的大分子芳香烃类有机物和小分子有机物完全吸附，形成三级过滤烟气；

过滤除尘：三级过滤烟气流经过滤单元，过滤单元将三级过滤烟气中的颗粒状苯并芘危害物去除。

进一步的，所述冷凝为多级冷凝：沥青烟气依次进入一级冷凝器和二级冷凝器，所述一级冷凝器分离出沥青烟气中的大部分液滴，所述二级冷凝器去除沥青烟气中10微米以上的雾滴，经过两次冷凝将沥青烟气中大部分污染物冷凝形成液态焦油和液态大分子芳香烃类有机物并输出一级过滤烟气；捕集器收集所述冷凝形成的液态焦油和液态大分子芳香烃类有机物。

进一步的，所述吸收单元的吸收装置为洗油吸收塔，所述洗油吸收塔以不锈钢鲍尔环作为填料层，所述填料层上方和下方均设置喷头以喷洒洗油，所述一级过滤烟气在所述洗油吸收塔内自底部向上流动与洗油形成逆流接触进行溶剂吸收分离。

进一步的，所述吸附单元的吸附装置为活性炭吸附器，活性炭吸附器完全吸附所述二级过滤烟气中的大分子芳香烃类有机物和小分子有机物；所述过滤 单元的过滤装置为hepa高效过滤器，hepa高效过滤器去除所述三级过滤烟气中的剩余的颗粒状苯并芘危害物。

进一步的，所述过滤除尘过程之后，还包括：所述三级过滤烟气经过过滤除尘处理后所形成的合格沥青烟气由抽气风机抽出并排入烟囱，进入大气。

提供一种沥青烟气处理设备，包括：通过管道依次连接的冷凝单元、吸收单元、吸附单元和过滤单元；

所述冷凝单元将沥青烟气进行冷凝处理，形成液态焦油、液态大分子芳香烃类有机物及一级过滤烟气；

所述吸收单元用于将所述一级过滤烟气中的焦油及大分子芳香烃类有机物进行溶剂吸收分离，形成二级过滤烟气；

所述吸附单元通过物理吸附方式，将所述二级过滤烟气中的大分子芳香烃类有机物和小分子有机物完全吸附，形成三级过滤烟气；

所述过滤单元用于将所述三级过滤烟气中的颗粒状苯并芘危害物去除。

进一步的，所述冷凝单元包括：依次连接的一级冷凝器和二级冷凝器，所述一级冷凝器分离出沥青烟气中的大部分液滴，所述二级冷凝器去除沥青烟气中10微米以上的雾滴；所述一级冷凝器和所述二级冷凝器为竖直安装的管式换热器，沥青烟气走管式换热器的管内，冷凝水走管式换热器管间；所述一级冷凝器和所述二级冷凝器下方均设置捕集器以收集冷凝形成的液态焦油和液态大分子芳香烃类有机物。

进一步的，所述吸收单元包括：洗油吸收塔、洗油储罐和洗油泵；所述洗油吸收塔以不锈钢鲍尔环作为填料层，所述填料层上方和下方均设置喷头以向下喷洒洗油，让洗油与所述一级过滤烟气逆流接触进行吸收；洗油储罐设置在 所述洗油吸收塔底部，洗油泵将洗油从所述洗油储罐底部自下而上进行输送以形成循环。

进一步的，所述吸附单元包括：活性炭吸附器，活性炭吸附器采用活性炭罐和支撑床的组合方式，支撑床设置在活性炭罐底部，支撑床的支撑层上放置进行物理吸附的柱状煤质活性炭；所述过滤单元包括：hepa高效过滤器，用于去除所述三级过滤烟气中的剩余的颗粒状苯并芘危害物。

进一步的，所述的沥青烟气处理设备，还包括：连接在过滤单元出气侧的抽气风机和烟囱，所述三级过滤烟气经过过滤除尘处理后所形成的合格沥青烟气由抽气风机抽出并排入烟囱，进入大气。

有益效果：通过采用冷凝、吸收、吸附、过滤的分级式处理方法，对成分复杂的沥青烟气进行多级筛选净化，使得沥青废气各项指标低于现有处理方式所得到的各项指标，实现彻底的无害化处理；适用于间歇式生产和连续性生产工况，从而降低运行成本；通过采用快速冷凝处理方式，彻底根除管道的堵塞和“跑冒滴漏”现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明沥青烟气处理方法的流程示意图；

图2是本发明沥青烟气处理设备的结构示意图；

图3是本发明洗油吸收塔的内部结构示意图；

图4是本发明活性炭吸附器的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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作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。

在一些说明性的实施例中，如图1所示，本发明提供一种沥青烟气处理方法，包括：

101：冷凝。沥青烟气经冷凝单元冷凝，形成液态焦油、液态大分子芳香烃类有机物及一级过滤烟气。

其中，冷凝的过程为多级冷凝：首先，沥青烟气进入一级冷凝器，大部分液滴从沥青烟气中自然分离，被位于一级冷凝器下方的捕集器所捕集；之后，沥青烟气再经过二级冷凝器再次冷凝，二级冷凝器去除沥青烟气中10微米以上的雾滴，雾滴被位于二级冷凝器下方的捕集器所捕集。经过两次冷凝将沥青烟气中大部分污染物冷凝形成液态焦油和液态大分子芳香烃类有机物并输出一级过滤烟气。

一级冷凝器和二级冷凝器为竖直安装的管式换热器，沥青烟气走管式换热器的管内，冷凝水走管式换热器管间，确保污染物既能达到充分的冷凝又能保证冷凝物从冷凝管中容易流出。通过快速冷凝方式，解决了沥青烟气温度缓慢降低过程中管道的堵塞和“跑冒滴漏”问题，冷凝器一年清理一次即可，减少成本的投入。

102：溶剂吸收。自冷凝单元排出来的一级过滤烟气进入吸收单元，吸收单元采用溶剂吸收分离方式，将一级过滤烟气中的焦油及大分子芳香烃类有机物进行吸收并形成二级过滤烟气。

其中，吸收单元的吸收装置为洗油吸收塔，一级过滤烟气进入洗油吸收塔后自底部向上流动，洗油至上而下，与一级过滤烟气形成逆流接触。洗油吸收塔中部设置填料层，填料层采用不锈钢鲍尔环，填料层上方和下方均设置喷头以喷洒洗油，让一级过滤烟气和洗油充分接触进行吸收，从而将一级过滤烟气中的焦油及大分子芳香烃类有机物进行吸收并形成二级过滤烟气。

103：物理吸附。将吸收单元输出的二级过滤烟气输送至吸附单元，吸附单元将二级过滤烟气中的大分子芳香烃类有机物和小分子有机物完全吸附，形成三级过滤烟气。

其中，吸附单元的吸附装置为活性炭吸附器，活性炭吸附器采用活性炭罐和支撑床的组合方式，通过放置支撑床的支撑层上的柱状煤质活性炭进行物理吸附，从而将将二级过滤烟气中的大分子芳香烃类有机物和小分子有机物完全吸附。

104：过滤除尘。将吸附单元输出的三级过滤烟气输送至过滤单元，过滤单元将三级过滤烟气中的颗粒状苯并芘危害物去除。过滤单元的过滤装置为hepa高效过滤器，hepa高效过滤器半年一换。

105：三级过滤烟气经过过滤除尘处理后所形成的合格沥青烟气由抽气风机抽出并排入烟囱，进入大气。

106：进入捕集器的液态焦油和液态大分子芳香烃类有机物，经过半年的存储后运回沥青厂进行提炼再次利用。

107：融入洗油中的焦油及大分子芳香烃类有机物，作为清洗剂继续循环使用，半年后运回沥青厂重新提炼提纯研制洗油和沥青。

108：活性炭吸附器饱和后，将活性炭送至再生厂家进行再生，再生后的活性炭运回继续使用，再生一般采用热蒸汽脱附方法。

在煤质沥青熔融过程中，煤质沥青中的低分子物质挥发出来从而形成沥青烟气，在常温下，沥青烟气中的污染物大部分为固态或液态，其饱和蒸汽压很低，本发明先采取冷凝法，将烟气中的大部分污染物冷凝至液态，对于不凝气中有机物则依次采取吸收、吸附、过滤方法净化处理，进行多级筛选净化，使得净化的更加彻底，最终实现彻底的无害化处理。并且适用于间歇式生产和连续性生产工况，从而降低运行成本。

如图2至4所示，在一些说明性的实施例中，本发明还提供一种沥青烟气处理设备，包括：通过管道依次连接的冷凝单元、吸收单元、吸附单元和过滤单元。冷凝单元将沥青烟气进行冷凝处理，形成液态焦油、液态大分子芳香烃类有机物及一级过滤烟气；吸收单元用于将一级过滤烟气中的焦油及大分子芳香烃类有机物进行溶剂吸收分离，形成二级过滤烟气；吸附单元通过物理吸附方式，将二级过滤烟气中的大分子芳香烃类有机物和小分子有机物完全吸附，形成三级过滤烟气；过滤单元用于将三级过滤烟气中的颗粒状苯并芘危害物去除。

在一些说明性的实施例中，冷凝单元采用多级冷凝方式，包括：依次连接的一级冷凝器201和二级冷凝器202，以及设置一级冷凝器201和所述二级冷凝器202下方的捕集器203，沥青烟气依次进入一级冷凝器201和二级冷凝器202，一级冷凝器201分离出沥青烟气中的大部分液滴，二级冷凝器202去除沥青烟 气中10微米以上的雾滴，捕集器203用于收集冷凝形成的液态焦油和液态大分子芳香烃类有机物，经过半年的存储后运回沥青厂进行提炼再次利用。

一级冷凝器201和二级冷凝器202为竖直安装的管式换热器，沥青烟气走管式换热器的管内，冷凝水走管式换热器管间，确保污染物既能达到充分的冷凝又能保证冷凝物从冷凝管中容易流出，通过快速冷凝方式，解决了沥青烟气温度缓慢降低过程中管道的堵塞和“跑冒滴漏”问题。一级冷凝器201和二级冷凝器202的下端口采用快装式接口，便于对冷凝器进行维护。

在一些说明性的实施例中，吸收单元包括：洗油吸收塔204、洗油储罐303和洗油泵205，洗油储罐303设置在洗油吸收塔204底部，洗油泵205将洗油从洗油储罐底部自下而上进行输送以形成循环。洗油储罐303外表面安装洗油液位计304，实时的观测洗油在洗油储罐303内的液位。

洗油吸收塔204中部设置填料层301，填料层301采用不锈钢鲍尔环，填料层301上方和下方均设置喷头302以向下喷洒洗油，即洗油喷淋采用二级花伞喷头设计，每级行程不低于3m，填料层301不低于1m。从而让洗油与一级过滤烟气逆流接触进行吸收一级过滤烟气中的焦油及大分子芳香烃类有机物。一级过滤烟气中的焦油及大分子芳香烃类有机物融入洗油中，作为清洗剂继续循环使用，半年后运回沥青厂重新提炼提纯研制洗油和沥青。

在一些说明性的实施例中，吸附单元包括：活性炭吸附器206，活性炭吸附器206采用活性炭罐401和支撑床402的组合方式，支撑床402设置在活性炭罐401底部。支撑床402的支撑层403上设置细孔不锈钢网格404，在支撑层403上放置柱状煤质活性炭，不锈钢网格404避免活性炭泄漏至后续处理设备。装碳从活性炭罐401顶部的装碳人孔405装入，泄碳从活性炭罐401底部的泄 碳孔排出，活性炭罐401底部还设置排水口406。柱状煤质活性炭将二级过滤烟气中的大分子芳香烃类有机物和小分子有机物完全吸附，活性炭吸附器饱和后，将活性炭送至再生厂家进行再生，再生后运回继续使用，再生一般采用热蒸汽脱附方法。

在一些说明性的实施例中，过滤单元包括：hepa高效过滤器207，用于去除三级过滤烟气中的剩余的颗粒状苯并芘危害物。

在一些说明性的实施例中，沥青烟气处理设备，还包括：连接在过滤单元出气侧的抽气风机208和烟囱209，三级过滤烟气经过过滤除尘处理后所形成的合格沥青烟气由抽气风机208抽出并排入烟囱209，进入大气。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。