用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统，包括有机废气预处理系统、有机废气缓冲与内循环系统以及有机废气燃烧系统，其中，有机废气预处理系统包括依次连接的废气吸收装置和用于过滤废气中颗粒物的过滤装置，废气吸收装置包括文氏管、循环槽、吸收塔、冷却器以及循环泵，有机废气缓冲与内循环系统包括依次连接的风机和气柜，风机用于将预处理后的气体加压送入气柜中储存，气柜用于存储气体以及冷凝废气中水蒸气，风机通过管道与过滤装置的排气口连通；有机废气燃烧系统的进气口通过管道与气柜的排气口连通。本实用新型提出的脱除系统，其处理成本低、脱除效率高，同时还可避免二次污染。
【专利说明】
用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及煤焦油加工行业废气处理技术领域，尤其涉及一种用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统。
【背景技术】
[0002]我国煤焦油加工行业有百余家企业，总产能超过2000万吨，作为炼焦行业的下游产业，煤焦油加工过程的产能正在逐渐增加。煤焦油加工过程的主要目的是由减压蒸馏工艺而获得诸如轻油、酚油、萘油、洗油、一蒽油、二蒽油及沥青等中间产品，再经过进一步深加工而获得苯、精萘、精酚及改制沥青等高附加值化工产品。然而，煤焦油加工过程却难以避免地产生大量的VOCs(VolatiIe Organic Compounds，挥发性有机物)，其主要由存储、加工、生产等区域所产生，如原料罐区、焦油蒸馏槽区、工业萘蒸馏槽区、精酚装置区，以及液体沥青储存区等。对于储罐区域而言，原料油、中间产品及产品油的物料进出呼吸产生出大量的有机废气，这些有机废气中的VOCs主要由苯类、酚类、萘类及沥青烟气等组成，这些VOCs的存在会对人体健康造成极大的伤害。例如，苯就是强力致癌物，长期接触对人体有极大的危害;酚可导致人体头痛、眩晕;萘能引起使人中毒，损害人体神经系统;沥青烟会引起恶心、呕吐，导致白血球增高等症状。另外，煤焦油加工过程产生的VOCs如若长期排放，还可能与空气中的硫酸盐、硝酸盐相结合形成气溶胶，最终成为雾霾产生的前驱体。
[0003]对于储罐区域所产生的有机废气而言，由于各储罐的油品温度高，使得所产生有机废气的温度也较高(80?150°C)。其次，由于焦油中的重组分(萘类、蒽类、沥青)含量较高，使得产生的VOCs中重组分含量很高(>30wt%)，这些重组分物质易挥发、易凝结，脱除难度较大。再者，由于储罐区域的进出料操作是间歇的，使得废气的产生也是间歇的，导致废气流量的波动很大(100?2500m3/h)，治理工艺较难控制。另外，由于原料焦油中水含量较高，加之储罐区域的出料时吸入大量的空气，导致有机废气中VOCs浓度与惰性组分(如H2(KN2)相比偏低，VOCs脱除治理的选择性较差。因此，煤焦油加工过程的有机废气与其他行业所产生的废气相比，有着成分复杂、物化性质多变、处理难度高等不利因素，单凭一种治理技术(吸收、吸附、冷凝或燃烧)几乎不可能彻底解决煤焦油加工过程的VOCs排放问题。
[0004]目前，国内煤焦油加工行业的VOCs治理技术仍采用传统的负压-喷淋技术，以洗油作为吸收剂来吸收有机废气中的VOCs。但是，负压-喷淋技术已显现出诸多缺陷，不能满足越来越严苛的环保标准。首先，由于储罐区域的有机废气温度较高，且洗油具有一定的挥发性，洗油洗涤废气的同时，其自身温度也会逐渐升高，一旦洗油的温度超过80 V，不仅难以清洗废气，其自身反而成为VOCs的来源之一，造成排放超标。其次，洗油是沸点高于230°C的馏分，属于较重的组分，因此对VOCs中的轻质组分(如苯类)吸收效果较差。再者，饱和后的洗油会再度混入原料焦油中，进入减压蒸馏工序，洗油所吸收的VOCs又可能再度释放，治标而不治本。传统、低效、落后的负压-喷淋技术需要被改进。近年来，不少企业引入了直接燃烧的方法，该法尽管可将VOCs彻底清除，但由于VOCs中焦油重组分较多，有机废气中VOCs浓度低，废气流量波动大，造成燃烧过程中起燃温度高、选择性差、能耗大、控制难等缺陷，技术经济可行性较差。因此，煤焦油加工过程的VOCs治理亟待成本低廉、脱除效率高、无二次污染的工艺技术出现。
【发明内容】
[0005]本实用新型的主要目的在于提供一种用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统，旨在降低处理成本、提高脱除效率，同时避免二次污染。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供一种用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统，包括用于吸收挥发性有机物的有机废气预处理系统、有机废气缓冲与内循环系统以及用于燃烧废气的有机废气燃烧系统，其中，
[0007]所述有机废气预处理系统包括依次连接的废气吸收装置和用于过滤废气中颗粒物的过滤装置，所述废气吸收装置包括文氏管、循环槽、吸收塔、冷却器以及循环栗，所述文氏管安装于循环槽的进气口上，文氏管通过管道与原料罐连通，所述循环槽中容纳有用于吸收挥发性有机物的吸收剂，所述吸收塔与循环槽的排气口连通，所述吸收塔内设有用于喷淋吸收剂的喷淋装置，所述循环槽的吸收剂出口通过管道依次经循环栗和冷却器与文氏管的入口以及吸收塔的喷淋液入口连通，所述吸收塔的排气口通过管道与过滤装置连通；
[0008]所述有机废气缓冲与内循环系统包括依次连接的风机和气柜，所述风机用于将预处理后的气体加压送入气柜中储存，所述风机通过管道与过滤装置的排气口连通，所述气柜用于存储气体以及冷凝废气中水蒸气；
[0009]所述有机废气燃烧系统的进气口通过管道与气柜的排气口连通。
[0010]优选地，所述用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统还包括用于储存气体以及降低气体压力波动的缓冲罐，该缓冲罐的一端通过管道与气柜的排气口连通，另一端与原料罐连通。
[0011]优选地，所述用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统还包括用于降低气柜所排出气体压力的减压阀，该减压阀安装于气柜和缓冲罐之间的管道上。
[0012]优选地，所述用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统还包括安装于原料罐的出气口处管道上的呼吸阀，所述呼吸阀在原料罐出料时，吸入缓冲罐中的储存气体，在原料罐进料时，呼吸阀向外呼出废气。
[0013]优选地，所述吸收塔可为填料塔或筛板塔，接近吸收塔的塔顶处设有液体分布器。
[0014]优选地，所述吸收剂为萘油、洗油、一蒽油、二蒽油中的一种或多种混合物。
[0015]优选地，所述冷却器为水冷设备。
[0016]优选地，所述气柜是双膜气柜或钢制气柜。
[0017]优选地，所述呼吸阀是机械呼吸阀。
[0018]本实用新型提出的脱除系统，采用吸收、过滤和冷凝三者结合的手段，去除了废气中的焦油重组分、颗粒物质和水蒸气，同时将有机废气在文氏管和吸收塔中与吸收剂进行两次接触，吸收剂循环使用，使本脱除系统处理成本低且脱除效率高。通过设置冷却器对吸收剂进行冷却，避免温度升高的吸收剂也成为废气来源，避免了二次污染。设置气柜实现了废气燃烧前的缓冲，使废气流量处于比较稳定的范围，避免废气流量波动对燃烧过程的冲击。通过设置减压阀和缓冲罐，气柜中的部分气体可经过减压阀进入缓冲罐中，实现废气的第二次缓冲，最后气体由缓冲罐进入原料罐中，实现了废气的内循环，减少了空气进入原料罐，使体系中VOCs的浓度保持在合理范围。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统优选实施例的结构示意图。
[0020]图中，1-原料罐、2-呼吸阀、3-循环槽、4-文氏管、5-吸收塔、6_冷却器、7_循环栗、8-过滤器、9_风机、10-气柜、11-减压阀、12-缓冲触、13_燃烧炉。
[0021 ]本实用新型的目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0022]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023]参照图1，图1为本实用新型用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统优选实施例的结构示意图。
[0024]本优选实施例中，一种用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统，包括用于吸收挥发性有机物的有机废气预处理系统、有机废气缓冲与内循环系统以及用于燃烧废气的有机废气燃烧系统，其中，
[0025]有机废气预处理系统包括依次连接的废气吸收装置(可设置多套或一套，多套废气吸收装置之间串联或并联连接)和用于过滤废气中颗粒物的过滤装置(过滤装置可设置多套或一套)，废气吸收装置包括文氏管4、循环槽3、吸收塔5、冷却器6以及循环栗7，文氏管4安装于循环槽3的进气口上，文氏管4通过管道与原料罐I连通，循环槽3中容纳有用于吸收挥发性有机物的吸收剂，吸收塔5与循环槽3的排气口连通，吸收塔5内设有用于喷淋吸收剂的喷淋装置，循环槽3的吸收剂出口通过管道依次经循环栗7和冷却器6与文氏管4的入口以及吸收塔5的喷淋液入口连通，吸收塔5的排气口通过管道与过滤装置连通；
[0026]有机废气缓冲与内循环系统包括依次连接的风机9和气柜10，用于将预处理后的气体加压送入气柜10中储存，风机9通过管道与过滤装置的排气口连通，气柜10用于存储气体以及冷凝废气中水蒸气；
[0027]有机废气燃烧系统的进气口通过管道与气柜10的排气口连通。
[0028]有机废气燃烧系统中包括至少一个燃烧炉13，有机废气燃烧系统使有机废气中的VOCs在高温(800-1500 0C )下转化为CO2和H2O。
[0029]燃烧炉13可以是煤焦油加工过程已有的管式炉，也可以是新建的焚烧炉。燃烧炉13中燃烧过程可以是掺入其他燃料一同伴烧，也可以是直接燃烧。过滤装置中填充有砾石颗粒、沸石、多孔活性炭或微孔陶瓷。过滤装置至少包括一个粗过滤器或精过滤器，以及粗过滤器和精过滤器的串联或并联。
[0030]进一步地，本脱除系统还包括用于储存气体以及降低气体压力波动的缓冲罐12，该缓冲罐12的一端通过管道与气柜10的排气口连通，另一端与原料罐I连通。
[0031]进一步地，本脱除系统还包括用于降低气柜10所排出气体压力的减压阀11，该减压阀11安装于气柜10和缓冲罐12之间的管道上。
[0032]进一步地，本脱除系统还包括安装于原料罐I的出气口处管道上的呼吸阀2，呼吸阀2在原料罐I出料时吸入缓冲罐12中的储存气体，在原料罐I进料时，呼吸阀2向外呼出废气。
[0033]具体地，本实施例中，吸收塔5为填料塔或筛板塔，接近吸收塔5的塔顶处设有液体分布器。吸收剂可为萘油、洗油、一蒽油、二蒽油中的一种或多种混合物(指萘油、洗油、一蒽油、二蒽油中的任意两相或多相混合物)。冷却器6为水冷设备。气柜10是双膜气柜或钢制气柜。呼吸阀2是机械呼吸阀。呼吸阀2可以是盘式机械呼吸阀，也可以是弹簧式机械呼吸阀。
[0034]本脱除系统的工作过程如下:原料罐I中的有机废气自呼吸阀2进入到文氏管4吸入到废气吸收装置中去，有机废气与吸收剂在文氏管4中进行第一次接触，随后，有机废气经过循环槽3自下而上经过吸收塔5，而吸收剂
[0035]则自上而下与有机废气进行逆流接触，完成对有机废气中VOCs重组分的吸收过程。随后，吸收塔5排出的有机废气进入到过滤装置中，过滤装置中的砾石颗粒、沸石、多孔活性炭或微孔陶瓷去除有机废气中残留的颗粒状物质(如萘粉尘)，并吸附废气中的水蒸气。经过滤装置流出的有机废气通过风机9将其加压送入气柜10中储存。气柜10同时还冷凝废气中水蒸气，气柜10的排气口流出的废气一方面经减压阀11的调节作用进入到缓冲罐12中，另一方面进入有机废气燃烧系统中进行燃烧。缓冲罐12中的废气再进入原料罐I中，以实现废气的内循环，减少空气进入原料罐I。
[0036]吸收剂的温度由冷却器6所控制，使其温度保持在合理范围(40~60°0，从而达到吸收剂自身不挥发的目的，避免了二次污染。其中，本实施例中，单套废气吸收装置的有机废气的处理量在100?1500m3/h的范围内，废气中VOCs的浓度可在500~30000mg/m3的范围，吸收剂的流量在10?150m3/h，吸收剂更换频率在7?60天/次，废气吸收装置对焦油重组分的脱除效率可达70?95%。
[0037]过滤器8在处理气量为100?1500m3/h的范围内过滤效率为95?99.5%，且能除去废气中的水蒸气，脱除率为50?60%。
[0038]风机9将有机废气加压(0.5?3kPa)后送入体积为1000?5000m3的气柜10中储存，气柜10冷凝废气中水蒸气的冷凝效率可达到60?95%;减压阀11可调节气柜10所提供气体的压力(0.3?IkPa);缓冲罐12的体积在50?500m3范围内，可储存一定量的有机废气;原料罐I出料时，呼吸阀2(进出口压力设定为0.1?0.3kPa)的吸入气体由缓冲罐12提供。
[0039]本实施例中，燃烧炉13(50?500m3)可将有机废气(100~3000m3/h)在800?1500°C的高温下完全燃烧，VOCs的脱除效率可达95?99.9%，￥0(^出口浓度小于101!^/1113，排放速率低于0.1kg/ho
[0040]本实施例提出的脱除系统，采用吸收、过滤和冷凝三者结合的手段，去除了废气中的焦油重组分、颗粒物质和水蒸气，同时将有机废气在文氏管4和吸收塔5中与吸收剂进行两次接触，吸收剂循环使用，其处理成本低且脱除效率高。通过设置冷却器6对吸收剂进行冷却，避免温度升高的吸收剂也成为废气来源，避免了二次污染。设置气柜10实现了废气燃烧前的缓冲，使废气流量处于比较稳定的范围，避免废气流量波动对燃烧过程的冲击。通过设置减压阀11和缓冲罐12，气柜10中的部分气体可经过减压阀11进入缓冲罐12中，实现废气的第二次缓冲，最后气体由缓冲罐12进入原料罐I中，实现了废气的内循环，减少了空气进入原料罐I，使体系中VOCs的浓度保持在合理范围。
[0041]以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统，其特征在于，包括用于吸收挥发性有机物的有机废气预处理系统、有机废气缓冲与内循环系统以及用于燃烧废气的有机废气燃烧系统，其中， 所述有机废气预处理系统包括依次连接的废气吸收装置和用于过滤废气中颗粒物的过滤装置，所述废气吸收装置包括文氏管、循环槽、吸收塔、冷却器以及循环栗，所述文氏管安装于循环槽的进气口上，文氏管通过管道与原料罐连通，所述循环槽中容纳有用于吸收挥发性有机物的吸收剂，所述吸收塔与循环槽的排气口连通，所述吸收塔内设有用于喷淋吸收剂的喷淋装置，所述循环槽的吸收剂出口通过管道依次经循环栗和冷却器与文氏管的入口以及吸收塔的喷淋液入口连通，所述吸收塔的排气口通过管道与过滤装置连通； 所述有机废气缓冲与内循环系统包括依次连接的风机和气柜，所述风机用于将预处理后的气体加压送入气柜中储存，所述风机通过管道与过滤装置的排气口连通，所述气柜用于存储气体以及冷凝废气中水蒸气； 所述有机废气燃烧系统的进气口通过管道与气柜的排气口连通。2.如权利要求1所述的用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统，其特征在于，还包括用于储存气体以及降低气体压力波动的缓冲罐，该缓冲罐的一端通过管道与气柜的排气口连通，另一端与原料罐连通。3.如权利要求2所述的用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统，其特征在于，还包括用于降低气柜所排出气体压力的减压阀，该减压阀安装于气柜和缓冲罐之间的管道上。4.如权利要求2所述的用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统，其特征在于，还包括安装于原料罐的出气口处管道上的呼吸阀，所述呼吸阀在原料罐出料时，吸入缓冲罐中的储存气体，在原料罐进料时，呼吸阀向外呼出废气。5.如权利要求1所述的用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统，其特征在于，所述吸收塔可为填料塔或筛板塔，接近吸收塔的塔顶处设有液体分布器。6.如权利要求1所述的用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统，其特征在于，所述吸收剂为萘油、洗油、一蒽油、二蒽油中的一种或多种混合物。7.如权利要求1所述的用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统，其特征在于，所述冷却器为水冷设备。8.如权利要求1所述的用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统，其特征在于，所述气柜是双膜气柜或钢制气柜。9.如权利要求4所述的用于煤焦油加工过程排放的挥发性有机物的脱除系统，其特征在于，所述呼吸阀是机械呼吸阀。
【文档编号】B01D46/30GK205586741SQ201620175127
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月8日
【发明人】高家俊, 黄永红, 付重重
【申请人】中冶南方工程技术有限公司