一种治理熄焦塔废气的方法及装置与流程

本发明属于节能环保技术领域，具体为一种治理熄焦塔废气的方法及装置。

背景技术：

多数焦化企业都采用传统的湿法熄焦技术，即通过喷水的方式使高温状态的红焦降温并熄灭。在此过程中，产生大量的水蒸气及夹带含酚、氰、氨、硫化物、焦粉的废水、废气，如果不加处理，污染物可漂移扩散至数里外，不仅造成严重的环境污染，同时也构成严重的水、热能浪费。干熄焦技术通过氮气熄焦，热能发电回收，除尘器收尘，但也具有造价高，只能回收粉尘，对细微颗粒物和气态污染物无法回收的缺点。为了减少熄焦污染，各焦化厂对湿法熄焦工艺改进进行了多方面的探讨和尝试，如增高熄焦塔体；将直排式熄焦塔改为密封式熄焦塔，塔顶增加换热器回收热量等。但由于熄焦过程是一个周期断续过程，每隔数分钟或十几分钟熄焦一次，每次熄焦时间只有1～3分钟，熄焦时，红焦温度很快降低，无法提供持续稳定的热源。

技术实现要素：

本发明的技术目的是设计一种环保节能且实施成本低的治理熄焦塔废气的方法及装置，其技术方案为：

一种治理熄焦塔废气的方法，其特征在于：

熄焦过程中，利用引风机将熄焦废气引入喷雾吸收塔，使废气与塔内喷洒的冷却吸收液接触，通过吸收液吸收熄焦废气中的热量及污染物；

所述喷雾吸收塔的喷雾系统与其浆液池连接，使吸收液在塔内构成循环，在两次熄焦过程的间隙中，继续运行引风机和塔内喷雾系统，将塔外空气引入喷雾吸收塔，利用雾滴的高效传热特性通过空气给吸收液降温。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

设置一用于蓄热的高温池和一低温池，所述高温池的进水口与喷雾吸收塔浆液池的出水口连接，高温池出水口与换热器的热源管路进口连接，换热器热源管路的出口与低温池进水口连接，所述低温池的出水口通过输送泵与喷雾吸收塔内的吸收池相连；在两次熄焦过程的间隙中，将喷雾吸收塔浆液池内的液体向高温池输送，然后再将低温池内液体向喷雾吸收塔内输送，使低温池内液体通过喷雾系统回流至浆液池内。

将喷雾吸收塔反应区分隔出多个顺次连接的喷雾吸收段，使每个喷雾吸收段对应一个单独的浆液池单元，监测高温池和每个浆液池单元的温度；各浆液池单元分别与高温池连接，浆液池单元与高温池的连接管路上设有自动控制阀门，通过控制系统控制各阀门的通断，向高温池内输送合适温度的吸收液，保持高温池内的液体温度稳定。

或者，将喷雾吸收塔反应区分隔出多个顺次连接的喷雾吸收段，使每个喷雾吸收段对应一个单独的浆液池单元，监测每个浆液池单元的温度；各浆液池单元分别与高温池连接，浆液池单元与高温池的连接管路上设有自动控制阀门，当浆液池单元内液体的温度达到预设值时，控制其阀门打开，向高温池内排入升温的吸收液，温度低于预设值的浆液池单元，其阀门处于关闭状态。

采用气提工艺处理喷雾吸收塔浆液池排出的液体，将气提排出的废气输送到储气设备、废气治理系统或送到焦炉中焚烧；将气提排出的颗粒物排入脱酚池或过滤系统；利用吸收液中吸收的熄焦废气中的焦粉，作为吸附苯、酚类的载体和氧化法脱苯、酚的催化剂，将经过气提的吸收液排入加入氧化剂的脱酚池，去除吸收液中吸收的苯、酚类；将所述脱酚池排出的液体通过滤网过滤焦粉后，通过喷雾系统回流至喷雾吸收塔。

一种治理熄焦塔废气的装置，包括喷雾吸收塔，所述喷雾吸收塔内自下向上设有浆液池、喷雾系统和除雾器，其特征在于：

所述装置还设有一低温池和一用于蓄热的高温池，所述高温池的进水口与喷雾吸收塔浆液池的出水口连接，高温池出水口与换热器的热源管路进口连接，换热器热源管路的出口与低温池进水口连接，所述低温池的出水口与喷雾吸收塔内的喷雾系统连接；所述喷雾吸收塔的气体入口与熄焦设备的废气排出口连接，喷雾吸收塔通过引风机将所述废气或空气引入喷雾吸收塔内，喷雾吸收塔的浆液池通过管路与塔内的喷雾系统连接。

进一步的，所述喷雾吸收塔通过隔板将其反应区划分为多个顺次连接的喷雾吸收段，每个喷雾吸收段对应一个单独的浆液池单元，各浆液池单元与高温池单独连接，连接二者的管路上设有自动控制阀门，所述自动控制阀门与控制系统连接，所述装置针对各浆液池单元分别设有监测其温度的温度传感器，所述温度传感器与控制系统连接。

所述装置设有吸收液净化系统，所述吸收液净化系统包括气提设备、脱酚池和回流集液池。所述喷雾吸收塔的浆液池与气提设备的进水口连接，所述气提设备的废气排出口通过气体输出管路连接至焦炉，或与储气设备或废气治理设备连接，气提设备的出水口和颗粒物排出口分别与所述脱酚池连接。所述脱酚池设有氧化剂添加口，脱酚池通过其底部的出水口与所述回流集液池连通，脱酚池出水口处设有焦粉滤网，位于回流集液池上部的出水口通过输送管路与喷雾吸收塔连接。

有益效果：

本发明在喷雾吸收塔中处理熄焦废气，在吸收其污染物的同时，可使熄焦废气中的热量蓄集在吸收液中，通过将废气与空气交替引入吸收塔，并结合塔内吸收液的循环，在熄焦间隙时给吸收液散热，使吸收液的蓄热和散热均可在本发明装置内完成，且节省时间。本发明进一步结合高温池与低温池的设计，构建吸收液在塔外的循环系统，通过换热器回收废气中的余热，通过控制浆液池内吸收液的排放，即可实现控制热量稳定输出的目的。本发明不同于现有技术直接用换热器冷却烟气，而是利用雾滴的高效传热特性，利用雾滴传热蓄热和传热冷却,极大节省了投资成本。本发明规划合理，环保节能，投资及运行维护成本低，且具有操作方便，易于实施的优点。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例二的结构示意图；

图3为本发明实施例二的结构示意图；

图4为本发明实施例三的结构示意图。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案和技术原理，下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例一：

如图1所示的一种治理熄焦塔废气的装置，包括喷雾吸收塔和塔外吸收液净化系统16。

所述喷雾吸收塔内自下向上设有浆液池6、喷雾系统和除雾器23，塔身中部设有气体入口3，塔身顶部在除雾器23的上方设有净化气体出口2，所述净化气体出口2处设有引风机1，喷雾吸收塔的气体入口3与熄焦设备的废气排出口连接，喷雾吸收塔通过所述引风机1将熄焦废气或空气引入喷雾吸收塔内。

所述喷雾吸收塔位于浆液池6和除雾器23之间的反应区，通过顶端和底端交替开口的隔板分割出四个顺次连接的喷雾吸收段，且每个喷雾吸收段对应一个单独的浆液池单元。熄焦废气在反应区内不断变向，每个隔板的末端（即烟气拐弯处）设有迎向气流的弧形挡板4，用于粗除雾。

所述喷雾系统由分布在各喷雾吸收段内的喷嘴、连接喷嘴的管路及泵机构成。所述喷雾系统与浆液池6连接，喷嘴喷出的吸收液在浆液池中聚集后，通过管路再回到喷雾系统中喷洒，使吸收液在塔内构成循环。

所述吸收液净化系统包括气提罐20、脱酚池18和回流集液池。所述喷雾吸收塔的各浆液池单元分别与气提罐20的进水口连接，且各自设有电子阀7，由于各浆液池单元内吸收的污染物浓度不同，实际运行中，可通过控制系统将污染物浓度超过预设指标的浆液池单元内的吸收液排入气提罐20。所述气提罐20的废气排出口通过气体输出管路与焦炉、储气设备或废气治理设备连接，气提罐20的出水口和颗粒物排出口分别与所述脱酚池18连接。所述脱酚池18设有氧化剂添加口，所述回流集液池设置在脱酚池18的一侧，脱酚池18通过其底部的出水口与所述回流集液池连通，脱酚池18出水口处设有焦粉滤网17，位于回流集液池上部的出水口19通过输送管路与喷雾吸收塔连接。

利用上述装置治理熄焦塔废气的方法，过程如下：

1）在熄焦塔的熄焦过程中，启动喷雾吸收塔的喷雾系统和所述引风机1，利用所述引风机1将熄焦废气引入喷雾吸收塔，通过喷雾使熄焦废气与塔内的吸收液接触，通过吸收液吸收熄焦废气中的热量及污染物；

2）在两次熄焦过程的间隙中（即一个熄焦过程结束，另一个熄焦过程尚未开始的阶段），持续运行引风机1和塔内喷雾系统，利用引风机1将塔外空气引入喷雾吸收塔，使塔内喷雾与空气接触，通过空气给吸收液降温，当塔内浆液池内浆液的温度达到要求后，再关闭风机1和喷雾系统；

3）将喷雾吸收塔浆液池内的吸收液通过净化泵21排入气提罐20，采用气提工艺处理喷雾吸收塔浆液池6排出的液体，将气提排出的废气（H₂S、HCN等）输送到储气设备、废气治理设备中或可送到焦炉中焚烧；将气提排出的颗粒物排入脱酚池或过滤系统；利用吸收液中吸收的熄焦废气中的焦粉，作为吸附酚类的载体（焦粉可吸附苯、酚等污染物）和氧化法脱酚的催化剂（焦粉可作为双氧水与酚反应的催化剂），将经过气提的吸收液排入加入双氧水或其它氧化剂的脱酚池18，去除吸收液中吸收的酚类；将所述脱酚池18排出的液体通过焦粉滤网17过滤焦粉后，通过喷雾系统回流至喷雾吸收塔。当吸收液内的焦粉无法满足其催化反应的需求时，可另外添加焦粉，经过一定时间后（通常为数百小时），需要更换失活焦粉。

实施例二：

如图2、如图3所示的一种治理熄焦塔废气的装置，包括喷雾吸收塔和塔外吸收液净化系统16。

在实施例一装置的基础上，本实施例装置还包括设置在喷雾吸收塔浆液池下方的高温池14和低温池15（本申请中，所述“高温池”和“低温池”指二者相对而言，并非是对温度参数的限定）。本实施例中，塔外设有做工系统，所述做工系统由换热器8、汽轮机或膨胀机或透平机10等组成，所述汽轮机或膨胀机或透平机10若与发电机9连接，则构成发电系统13。所述高温池14的进水口与所述浆液池6的出水口连接，高温池14出水口与所述换热器8的热源管路进口连接，换热器热源管路的出口与低温池15的进水口连接，所述低温池15的出水口与喷雾吸收塔内的喷雾系统连接。

四个浆液池单元与高温池14分别单独连接，连接浆液池单元和高温池14的管路上设有电子阀7，所述装置针对各浆液池单元分别设有监测其温度的温度传感器，所述电子阀7、温度传感器分别与控制系统连接。本装置实际运行中，由于废气中的热量被逐级吸收，位于后段的浆液池单元内的吸收液温度会低于之前的浆液池单元温度，本实施例中，第一个浆液池单元内的吸收液在吸收废气热量后，其温度升温至90～100℃左右，最后一个浆液池单元内的吸收液温度为＜65℃。

所述吸收液净化系统包括气提罐20、脱酚池18和回流集液池。所述喷雾吸收塔的浆液池6与气提罐20的进水口连接，所述气提罐20的废气排出口通过气体输出管路与焦炉、储气设备或废气治理设备连接，气提罐20的出水口和颗粒物排出口分别与所述脱酚池18连接。所述脱酚池18设有氧化剂添加口，所述回流集液池设置在脱酚池18的一侧，脱酚池18通过其底部的出水口与所述回流集液池连通，脱酚池18出水口处设有焦粉滤网17，位于回流集液池上部的出水口19通过输送管路与喷雾吸收塔连接。

利用上述装置治理熄焦塔废气的方法，其过程如下：

1）在熄焦塔的熄焦过程中，启动喷雾吸收塔的喷雾系统和所述引风机1，利用所述引风机1将熄焦废气引入喷雾吸收塔，使熄焦废气与塔内喷洒的冷却吸收液接触，通过吸收液吸收熄焦废气中的热量及污染物；

2）在两次熄焦过程的间隙中，根据温度传感器的检测，通过控制系统将吸收液温度高于65℃的浆液池单元电子阀打开，将该浆液池单元内的吸收液输送至高温池14内，将低温池15内液体通过低温泵22向喷雾吸收塔内输送，使低温池15内液体通过喷雾系统回流至浆液池6内，且引风机1和塔内喷雾系统在熄焦间隙阶段也持续运行，引风机1将塔外空气引入喷雾吸收塔，使塔内喷雾与空气接触，通过空气给吸收液降温；

3）无论在熄焦过程中还是熄焦间隙阶段，所述高温池1通过高温泵持续恒定的向做工系统的换热器8中输送高温吸收液；

4）将喷雾吸收塔浆液池内的吸收液通过净化泵21排入气提罐20，采用气提工艺处理喷雾吸收塔浆液池6排出的液体，将气提排出的废气输送到储气设备、废气治理设备中或可送到焦炉中焚烧；将气提排出的颗粒物排入脱酚池；利用吸收液中吸收的熄焦废气中的焦粉，作为吸附酚类的载体和氧化法脱酚的催化剂，将经过气提的吸收液排入加入双氧水或其它氧化剂的脱酚池18，去除吸收液中吸收的酚类；将所述脱酚池18排出的液体通过焦粉滤网17过滤焦粉后，通过喷雾系统回流至喷雾吸收塔。

上述过程中，高温吸收液在换热器8中与低沸点有机工质（如高分子量流体、等熵流体、R245fa、R152a、R600、M12、R227ea、正丁烷等）换热后被冷，之后排入低温池15，而低温池15内的吸收液可在回流至喷雾吸收塔内后，被塔外空气进一步冷却。有机工质在换热器8内被汽化，推动膨胀机、汽轮机或透平机等旋转输出动力，带动发电机9发电或带动其它设备做工。由于高温池14持续稳定地向发电系统13提供热量，从而可保证发电系统13向外输出均衡的电力，有机工质在冷凝器11内被冷源12换热冷凝后，由工质泵泵入换热器8中继续循环。

实施例三：

如图4所示，在实施例二的基础上，所述换热器8也可为其它用热设备供热。为了使高温池14输出的热量更加稳定，也可通过传感器监控高温池14和各浆液池单元的温度，通过控制系统控制各电子阀的通断，将不同浆液池内不同温度的吸收液在高温池内进行调和，使高温池14内的液体温度维持在一恒定的数值范围内。

为了节省能源，所述引风机1可配置一台大功率风机和一台小功率风机，熄焦过程中，大功率风机和小功率风机同时运行，将熄焦塔内的废气引入，熄焦间隙中，关闭大功率风机，仅通过小功率风机将空气引入。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。