一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺及其装置的制造方法
【专利摘要】一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺及其装置，属于化工及石化技术领域。它通过直接分段式吸收，利用蒸发吸收热量，低浓度气体进入低浓度吸收塔制成稀液，稀液进入高浓度吸收塔进行再喷淋吸收，制成高浓度的吸收液。通过采用上述技术，与现有工艺相比，本发明节省了塔前冷却器、冷凝器及分离罐，其节能效果显著，循环水耗量降低90%，无需低温水，且吸收液浓度达到49%，极大减轻了后续精馏操作的能耗，具有显著地经济效益和环境效益。通过本工艺能显著减少循环水、低温水的用量，并且能制成更高浓度的吸收液。
【专利说明】
一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺及其装置
技术领域
[0001] 本发明属于化工及石化技术领域，具体涉及一种能减少循环水、低温水的用量，并 且能制成更高浓度的吸收液的含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺及其装置。
【背景技术】
[0002] 采用吸收法对排放尾气中有效组分进行回收是一种常见的化工单元操作，吸收液 的浓度主要取决于尾气浓度，尾气浓度越高则吸收液的平衡浓度越大，吸收液的实际吸收 浓度也越大。
[0003] 在化工生产过程中，会产生各种浓度的高温尾气，常见的工艺为将各种浓度的高 温尾气混合后，进行降温冷凝回收有效组分，然后在进吸收塔吸收、或者是对不同浓度的高 温尾气单独冷凝然后再进吸收塔进行吸收。对于低浓度尾气，采用直接冷凝只能得到低浓 度的回收液，而对于高浓度尾气，采用直接冷凝能得到较高浓度的回收液(与空气湿度也相 关，空气湿度越低，得到的回收液浓度就越高），而后续吸收塔中由于进气有效组分浓度低 (已经过冷凝吸收），因此塔底吸收液浓度就比较低。根据有效组分沸点不同，冷凝段需要消 耗大量循环水、低温水等其他冷媒。传统回收方案冷媒的用量大，回收液浓度不高。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的上述问题，本发明旨在提供一种含不同浓度的高温尾气高 效节能回收工艺及其装置。
[0005] 所述的一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺，其特征在于通过直接分段 式吸收，利用蒸发吸收热量，低浓度气体进入低浓度吸收塔制成稀液，稀液进入高浓度吸收 塔进行再喷淋吸收，制成高浓度的吸收液。
[0006] 所述的一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺，其特征在于具体包括如下 步骤： 1) 将高温尾气按浓度进行分段，从低浓度到高浓度将不同浓度段的高温尾气依次按顺 序进入对应的吸收塔中，用新鲜软水进行吸收； 2) 每个吸收塔与循环栗、换热器连接形成内循环，从吸收塔底部出来的吸收后稀液部 分返回吸收塔形成循环，相邻的高浓度吸收塔中部抽出部分稀液与低浓度吸收塔的吸收后 稀液混合，经换热器换热后，再进入高浓度吸收塔进行喷淋吸收，最后得到高浓度的吸收 液。
[0007] 所述的一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺，其特征在于高温尾气中能 回收的有效组分为极性高，挥发度小、沸点高且在水中互溶或溶解度较大的物质。
[0008] 所述的一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺，其特征在于高温尾气中能 回收的有效组分为胺类、醇类、酮类或酸类。
[0009] 所述的一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺，其特征在于高温尾气中能 回收的有效组分选自甲酰胺、DMAC、乙二醇、丙二醇、乙酸、丙酸、二甲基亚砜或N-甲基吡咯 烧酬。
[0010] 所述的一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺，其特征在于吸收后稀液从 吸收塔的中上部返回至吸收塔。
[0011] 所述的含不同浓度的高温尾气高效节能回收装置，其特征在于包括多个吸收塔， 按顺序从左到右每个吸收塔处理的尾气浓度逐渐升高，每个吸收塔底部分别连接循环栗和 换热器，相邻两个吸收塔之间设有混合液储罐，混合液储罐与吸收塔之间设有换热器，高温 尾气按浓度大小从吸收塔下部进入，新鲜软水从吸收塔上部进入，换热器出料口分为两路， 一路返回至吸收塔内形成内循环，另一路流入混合液储罐，从第二个吸收塔开始，每个吸收 塔中部设置出液口，出液口抽出的吸收液送至混合液储罐，与前一个换热器出料口的吸收 液混合，进入被抽出吸收液的吸收塔中上部再喷淋，处理后的尾气从吸收塔顶部排出。
[0012] 所述的含不同浓度的高温尾气高效节能回收装置，其特征在于换热器出料口的吸 收液从吸收塔的中上部进入吸收塔。
[0013] 所述的含不同浓度的高温尾气高效节能回收装置，其特征在于最后一个吸收塔上 部为塔板结构，下部为填料结构，上层新鲜水吸收为塔板吸收，其余回流液及循环液为填料 吸收。
[0014] 通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下： 1) 本发明提供的工艺，利用新鲜水喷淋汽化来降低进料气的温度，低浓度换热器、高浓 度换热器及混合液换热器主要作用为稳定吸收塔的温度分布，移走剩余热量，仅用循环水 即可。循环水用量与进气湿度相关。进气湿度越大循环水使用量越大，以40°C时70%相对湿 度进料计算，本工艺可节省约90%的循环水，无需低温水； 2) 本发明的高浓度吸收塔上层新鲜水吸收为塔板吸收、其余回流液及循环液为填料吸 收，既保证了吸收效率又减少了能耗； 3) 本发明通过对吸收组分、现有流程的分析，提出了直接分段式吸收法，高效节能回收 含不同浓度的高温尾气中的有效组分，使最后一个高浓度吸收塔要处理更高浓度的尾气， 与现有工艺相比，本发明节省了塔前冷却器、冷凝器及分离罐，其节能效果显著，循环水耗 量降低90%，无需低温水，且吸收液浓度达到49%，极大减轻了后续精馏操作的能耗，具有显 著地经济效益和环境效益。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明实施例的结构示意图。
[0016]图中：1-低浓度吸收塔，2-低浓度循环栗，3-低浓度换热器，4-混合液储罐，5-混合 液循环栗，6-高浓度吸收塔，7-高浓度换热器，8-高浓度循环栗，9-混合液换热器。
【具体实施方式】
[0017]以下结合说明书附图及实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并 不仅限于此： 如图1所示，本发明的含不同浓度的高温尾气高效节能回收装置，包括多个吸收塔，按 顺序从左到右每个吸收塔处理的尾气浓度逐渐升高，最后一个吸收塔上部为塔板结构，下 部为填料结构，上层新鲜水吸收为塔板吸收，其余回流液及循环液为填料吸收;每个吸收塔 底部分别连接循环栗和换热器，相邻两个吸收塔之间设有混合液储罐，混合液储罐与吸收 塔之间设有换热器，高温尾气按浓度大小从吸收塔下部进入，新鲜软水从吸收塔上部进入， 换热器出料口分为两路，一路返回至吸收塔内形成内循环，另一路流入混合液储罐，从第二 个吸收塔开始，每个吸收塔中部设置出液口，出液口抽出的吸收液送至混合液储罐，与前一 个换热器出料口的吸收液混合，进入被抽出吸收液的吸收塔中上部再喷淋，处理后的尾气 从吸收塔顶部排出。
[0018]如图1所示，本发明实施例中处理的是两种不同浓度的尾气，分为低浓度尾气和高 浓度尾气，因此也有两个吸收塔，低浓度吸收塔1和高浓度吸收塔6,低浓度吸收塔1底部出 口依次连接低浓度循环栗2和低浓度换热器3，低浓度换热器3出液口分为两路，一路返回低 浓度吸收塔1中上部并形成内循环，高浓度吸收塔6底部出口依次连接高浓度循环栗8和高 浓度换热器7并形成内循环，低浓度吸收塔1 和高浓度吸收塔6之间设有混合液储罐4，混合液储罐4出液口通过混合液循环栗5连接 高浓度吸收塔6，混合液储罐4有两个进液口，其中一个进液口连接低浓度换热器3的另一路 出液口，另一个进液口连接高浓度吸收塔6中部出液口，低浓度吸收塔1底部设有低浓度尾 气进口，顶部设有新鲜软水进口和处理后低浓度尾气排放口，高浓度吸收塔6底部设有高浓 度尾气进口，顶部设有新鲜软水进口和处理后高浓度尾气排放口，两个吸收塔的循环液进 口都设置在吸收塔中上部，与位于新鲜软水进口，一方面能避免吸收液中的废气被气体带 出，另一方面能增加气体吸收量，提高其浓度，低浓度吸收塔1底部出来的部分吸收液与高 浓度吸收塔6中部抽出的吸收液在混合液储罐4中混合后，由混合液循环栗5栗入混合液换 热器9换热后，又返回至高浓度吸收塔6中，喷淋吸收，进一步增加气体废气中的有效成分吸 收量，从而得到高浓度的吸收液，两个吸收塔塔顶排放气中有效成分达到排放标准。
[0019]本发明实施例提供的工艺，有效组分以二甲基乙酰胺(DMAC)为例，用新鲜水对两 种浓度的DMAC尾气进行吸收，高浓度尾气中DMAC含量为0.568%，温度为85 °C，流量105000 m3/h，低浓度尾气中DMAC含量为0.117%，温度为140°C，流量58700 m3/h。
[0020] 本发明提供的工艺，采用如图1所示工艺，低浓度尾气进入低浓度吸收塔1，高浓度 尾气进入高浓度吸收塔6,排放气中DMAC达到排放标准，排放液DMAC浓度理论最高可达到 60%多，考虑经济、吸收塔效率等问题，本工艺最佳吸收液浓度为30%~50%左右。
[0021] 本发明提供的工艺，利用新鲜水喷淋汽化来降低进料气的温度，低浓度换热器、高 浓度换热器及混合液换热器主要作用为稳定吸收塔的温度分布，移走剩余热量，仅用循环 水即可。循环水用量与进气湿度相关。进气湿度越大循环水使用量越大，以40°C时70%相对 湿度进料计算，本工艺可节省约90%的循环水，无需低温水。
[0022] 本发明提供的工艺，考虑到塔板压降、填料润湿率、吸收液浓度等要素，高浓度吸 收塔6上层新鲜水吸收为塔板吸收、其余回流液及循环液为填料吸收，既保证了吸收效率又 减少了能耗。
[0023] 本发明提供的工艺，如不同浓度尾气数量较多，例如三种浓度差别较大的尾气，可 增加一个中浓度吸收塔，附属设备和低浓度吸收塔1 一样，形成中浓度稀液后，进入高浓度 吸收塔6适当进料位置。形成的稀液或中稀液等均应进入高浓度吸收塔6的适当位置，以此 形成高浓度吸收液。
[0024] 实施例1 吸收组分为二甲基乙酰胺(DMAC)，用新鲜水对两种浓度的DMAC尾气进行吸收，两种尾 气组成如下：
传统工艺先对尾气II冷凝至35°C，冷凝液中DMAC含量约为39%(尾气II中约80%的DMAC 被冷凝至液体），需消耗循环水312t/h，低温水130t/h;尾气I冷凝至35°C，冷凝液中DMAC含 量约为15%(尾气II中约66%的DMAC被冷凝至液体），需消耗循环水300t/h，低温水40t/h。冷 凝后的尾气I和尾气II混合后进入吸收塔，吸收液浓度约为10%左右，总的冷凝吸收液浓度 在28%左右，总循环水用量612t/h，低温水170t/h。
[0025]采用直接分段式吸收工艺，尾气I在低浓度吸收塔降温喷淋吸收，塔底得到5%左右 的DMAC稀液，塔顶气体达标排放，尾气n进入高浓度吸收塔进行降温喷淋吸收，中部回流液 与低浓度吸收塔塔底的DMAC稀液混合后返回中上部，塔底得到49%的DMAC吸收液，塔顶气 体达标排放。循环水用量60t/h左右，无需低温水。
[0026]高浓度吸收塔要处理更高浓度的尾气，因此塔高较原工艺高，但新工艺节省了塔 前冷却器、冷凝器及分离罐，总的设备投资基本与原工艺相当。本工艺节能效果显著，循环 水耗量降低90%，无需低温水，且吸收液浓度达到49%，极大减轻了后续精馏操作的能耗，具 有显著地经济效益和环境效益。
[0027] 实施例2 吸收组分为乙二醇(EG)，用新鲜水对两种浓度的EG尾气进行吸收，两种尾气组成如下：
由于EG沸点较高，因此冷凝只需循环水即可，冷却至40°C，冷凝液中EG含量约为38.5% (尾气I中约93%的EG被冷凝至液体），需消耗循环水40t/h，；尾气II冷凝至40°C，冷凝液中EG 含量约为51%(尾气II中约95%的EG被冷凝至液体），需消耗循环水60t/h。冷凝后的尾气I和 尾气n混合后进入吸收塔，吸收液浓度在5%以下，因EG沸点高，冷凝回收率高，不应与回收 液混合，这样得到的EG含量在46%左右，总循环水用量100t/h。
[0028] 采用直接分段式吸收工艺，尾气I在低浓度吸收塔降温喷淋吸收，塔底得到10%左 右的EG稀液，塔顶气体达标排放，尾气n进入高浓度吸收塔进行降温喷淋吸收，中部回流液 与低浓度吸收塔塔底的EG稀液混合后返回中上部，塔底得到62%的EG吸收液，塔顶气体达 标排放。循环水用量4t/h左右。
[0029] 实施例3 吸收组分为丙酸，用新鲜水对两种浓度的丙酸尾气进行吸收，两种尾气组成如下：
对尾气I冷凝至30°C，冷凝液中DMAC含量约为36.4%(尾气II中约77%的丙酸被冷凝至液 体），需消耗循环水330t/h，低温水240t/h;尾气II冷凝至30 °C，冷凝液中DMAC含量约为 17.4%(尾气II中约72%的丙酸被冷凝至液体），需消耗循环水287t/h，低温水330t/h。冷凝后 的尾气I和尾气n混合后进入吸收塔，吸收液浓度约为8%左右，总的冷凝吸收液浓度在27% 左右，总循环水用量612t/h，低温水170t/h。
[0030]采用直接分段式吸收工艺，尾气I在低浓度吸收塔降温喷淋吸收，塔底得到8%左右 的丙酸稀液，塔顶气体达标排放，尾气n进入高浓度吸收塔进行降温喷淋吸收，中部回流液 与低浓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，塔顶气 体达标排放。循环水用量lt/h左右，无需低温水。
[0031]以上所述的三个实施例仅为本发明的其中三个例子而已，凡是涉及到极性多种吸 收组分浓度的高温尾气吸收，都可以用本发明工艺进行回收处理。
【主权项】
1. 一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺，其特征在于通过直接分段式吸收， 利用蒸发吸收热量，低浓度气体进入低浓度吸收塔制成稀液，稀液进入高浓度吸收塔进行 再喷淋吸收，制成高浓度的吸收液。2. 根据权利要求1所述的一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺，其特征在于 具体包括如下步骤： 1) 将高温尾气按浓度进行分段，从低浓度到高浓度将不同浓度段的高温尾气依次按顺 序进入对应的吸收塔中，用新鲜软水进行吸收； 2) 每个吸收塔与循环栗、换热器连接形成内循环，从吸收塔底部出来的吸收后稀液部 分返回吸收塔形成循环，相邻的高浓度吸收塔中部抽出部分稀液与低浓度吸收塔的吸收后 稀液混合，经换热器换热后，再进入高浓度吸收塔进行喷淋吸收，最后得到高浓度的吸收 液。3. 根据权利要求1或2所述的一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺，其特征在 于高温尾气中能回收的有效组分为极性高，挥发度小、沸点高且在水中互溶或溶解度较大 的物质。4. 根据权利要求3所述的一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺，其特征在于 高温尾气中能回收的有效组分为胺类、醇类、酮类或酸类。5. 根据权利要求4所述的一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺，其特征在于 高温尾气中能回收的有效组分选自甲酰胺、DMAC、乙二醇、丙二醇、乙酸、丙酸、二甲基亚砜 或N-甲基吡咯烷酮。6. 根据权利要求2所述的一种含不同浓度的高温尾气高效节能回收工艺，其特征在于 吸收后稀液从吸收塔的中上部返回至吸收塔。7. -种根据权利要求1所述的含不同浓度的高温尾气高效节能回收装置，其特征在于 包括多个吸收塔，按顺序从左到右每个吸收塔处理的尾气浓度逐渐升高，每个吸收塔底部 分别连接循环栗和换热器，相邻两个吸收塔之间设有混合液储罐，混合液储罐与吸收塔之 间设有换热器，高温尾气按浓度大小从吸收塔下部进入，新鲜软水从吸收塔上部进入，换热 器出料口分为两路，一路返回至吸收塔内形成内循环，另一路流入混合液储罐，从第二个吸 收塔开始，每个吸收塔中部设置出液口，出液口抽出的吸收液送至混合液储罐，与前一个换 热器出料口的吸收液混合，进入被抽出吸收液的吸收塔中上部再喷淋，处理后的尾气从吸 收塔顶部排出。8. 根据权利要求7所述的含不同浓度的高温尾气高效节能回收装置，其特征在于换热 器出料口的吸收液从吸收塔的中上部进入吸收塔。9. 根据权利要求7所述的含不同浓度的高温尾气高效节能回收装置，其特征在于最后 一个吸收塔上部为塔板结构，下部为填料结构，上层新鲜水吸收为塔板吸收，其余回流液及 循环液为填料吸收。
【文档编号】B01D53/18GK106000012SQ201610610661
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月29日
【发明人】周小波, 朱志坤, 吴晓军, 彭发修
【申请人】浙江省天正设计工程有限公司