一种降低尾气中C2‑C5烯烃含量的系统的制作方法

本实用新型涉及尾气处理领域，具体涉及一种降低尾气中C2-C5烯烃含量的系统，本系统尤其适用于制备环氧丙烷的尾气的处理。

背景技术：

根据《大气污染物综合排放标准GB16297-1996》，除锅炉、工业炉窑、火电厂、炼焦炉、水泥厂、恶臭物质排放、汽车和摩托车排放外，规定了其他大气污染排放的33种大气污染物的排放限值，其指标体系为最高允许排放浓度、最高允许排放速率和无组织排放监控浓度限值，给出了温度为273K，压力为101325Pa时标准状态下的干空气为基准的各项污染物的最高限值。其中对于新污染源大气污染物的排放做出如下限定：

根据上述环保标准要求，针对含有烃类(尤其是制备环氧丙烷尾气中的丙烯)大气污染物的气体排放，经过对目前的技术调研，主要有以下两种处理方案：

1放散点火伴烧方案

对含有烃类大气污染物的气体排放，常采用集中放散点火，在火炬中使碳氢化合物在高温燃烧过程转化为对环境无害的气体，从而达到环保排放标准的目的。针对本项目处理的含有少量丙烯的带压尾气，可直接在放散管口进行完全燃烧，使丙烯完全转化为二氧化碳和水再排放至大气中。然而，如此低含量的含丙烯尾气，主要成分是氮气，要对其进行点火放散一般需要与高热值的气体助燃伴烧(通常采用天然气)，实现达标排放，保证安全生产。该系统主要包括放散火炬、放散控制柜、点火器保护箱、放散阀电动执行机构、拢火阀、灭火阀、高能点火器、高压点火枪、点火专用电缆、火焰监测温度传感器等。该技术相对比较成熟，然而最大的缺点在于，为了转化少量的丙烯，注入了大量的高热值的伴烧气体，其能源消耗巨大，经济性很差；此外，由于丙烯及伴烧气体转化成大量的二氧化碳排放，在当前减碳压力骤增的形势下，放散点火伴烧方案显然急需被其他尾气处理方案所替代。

2 HC吸附器吸附方案

吸附法的关键是吸附剂和吸附工艺设备配置。该方法是将含碳氢的排放尾气中的碳氢分子吸附到吸附剂上，然后再将其从吸附剂上脱离下来，收集并处理后即可重新回用于生产或出售。

长期以来，人们一直以活性碳颗粒作为吸附剂来吸附这些化学有机物废气，但是由于活性碳颗粒的表面积较小，为了增大活性碳接触面积，就须大量填充，使得吸附装置体积庞大，而且时间一长，碳颗粒会变成粉末，影响吸附量，更有甚者，它需要经常更换，在更换时黑尘四起，严重污染工作场所。黑尘还会进入操作者呼吸道，危害人类健康。活性碳纤维(以下简称ACF)是以粘胶基纤维为原料，经高温碳化、活化后制成的纤维状新型吸附材料，与颗粒状活性炭相比，ACF具有显著的优点：(一)比表面积大，有效吸附量高。(二)吸附﹑脱附行程短、速度快，脱附、再生耗能低。(三)形状可变，使用方便。(四)可根据需要生产出具有特殊性能的专用ACF，强度好，不会造成二次污染。

尽管吸附脱除尾气中的碳氢成分有以上优点，但对于制备环氧丙烷尾气中含少量丙烯的排放废气，吸附剂吸附丙烯后，对其进行脱附和收集非常困难，而且由于气量较大，使得吸附装置体积庞大，占地大、成本高，且吸附剂寿命较短，形成固体废弃物后仍然对环境存在污染的风险。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术中的不足，在于提供一种绿色环保、能源消耗小、并且成本低的降低尾气中C2-C5烯烃含量的系统。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种降低尾气中C2-C5烯烃含量的系统，包括换热器、膨胀机、多个气液分离器、压缩机，尾气输出管与换热器热流体进口连通，换热器热流体出口与第一气液分离器入口连通，第一气液分离器的气体出口与膨胀机入口连通，膨胀机出口与第二气液分离器入口连通，第二气液分离器的气体出口与换热器冷流体进口连通，换热器冷流体出口处的排放气体达标排放；所述第一气液分离器的液体出口、第二气液分离器的液体出口均与第三气液分离器的入口连通，第三气液分离器设有气体出口和液体出口；所述膨胀机驱动同轴连接的压缩机。

优选的，所述第三气液分离器还设有液氮入口。由于液体节流引起的闪蒸作用，第三气液分离器的气相部分存在一定量的氧气和氮气，为保证其中氧气和氮气的比例在安全范围内，则在第三气液分离器中加入液氮。

为了进一步降低尾气中的碳氢含量，使尾气中的碳氢含量转化为液体烃类；优选的，所述降低尾气中C2-C5烯烃含量的系统，还包括第四气液分离器，所述换热器包括一级换热器、二级换热器；所述尾气输出管与一级换热器的热流体进口连通，一级换热器的热流体出口与第四气液分离器的进口连通，第四气液分离器设有液体出口和气体出口，第四气液分离器的气体出口与二级换热器的热流体进口连通，二级换热器的热流体出口与第一气液分离器入口连通，第一气液分离器的气体出口与膨胀机入口连通，膨胀机出口与第二气液分离器入口连通，第二气液分离器的气体出口与二级换热器的冷流体进口连通，二级换热器的冷流体出口与一级换热器的冷流体进口连通，一级换热器的冷流体出口处的排放气体达标排放。

为了保证混合效果，优选的所述第一气液分离器与第三气液分离器之间设有第一节流阀。

优选的，所述膨胀机与第二气液分离器之间设有三级换热器和第二节流阀，膨胀机出口与三级换热器的热流体进口连通，三级换热器的热流体出口与第二节流阀的进口连通，第二节流阀的出口与第二气液分离器的入口连通；第二气液分离器的气体出口与三级换热器的冷流体进口连通，三级换热器的冷流体出口与二级换热器的冷流体进口连通，二级换热器的冷流体出口与一级换热器的冷流体进口连通，一级换热器的冷流体出口处的排放气体达标排放。膨胀机后串连节流阀，降低膨胀机的膨胀比，从而减小膨胀机的成本，用换热器和节流阀进一步将尾气降温，保证分离效果。

优选的，所述膨胀机有两台，两台膨胀机并联运行，所述压缩机包括一级压缩机和二级压缩机，两台压缩机串联运行；所述一级压缩机与其中的一台膨胀机同轴连接，二级压缩机与另一台膨胀机同轴连接；所述一级压缩机、二级压缩机均设有气体进口和气体出口，一级压缩机的气体出口与二级压缩机的气体进口连通。膨胀机输出功用于驱动一级压缩机、二级压缩机压缩空气，将空气进行一级压缩、二级压缩后，得到压力为0.4～0.6MPa的常温压缩空气；充分利用膨胀机的输出功，节省电力和功耗。

为了减小压缩过程的不可逆损失，使压缩机出口温度不至于过高；优选的，所述一级压缩机、二级压缩机的出口处均设有冷却器。

本实用新型提供的系统尤其适用于制备环氧丙烷的尾气的处理，尾气中的碳氢成分为丙烯，采用本系统分离提取其中的丙烯成分，使尾气中丙烯含量低于国家限定的尾气排放标准。本方案不需要额外消耗其它形式的能源，亦可达到环境排放的要求，更不会对环境排放大量的二氧化碳气体；另外通过膨胀机械可将尾气的压力能转化为机械能，用于驱动压缩机压缩空气；最后回收的丙烯将以较高纯度的液体形式收集，可以以原料形式再次进入化工流程参与生产，具有可观的经济性。因此本方案具有绿色环保、能源消耗小和经济的三重优势。

附图说明

图1为本实用新型实施例1所述系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2所述系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型。本实用新型采用的换热器、气液分离器、节流阀、膨胀机、液体分流器等都是现有的；所以不在详细描述。

本实用新型提供的系统尤其适用于制备环氧丙烷的尾气的处理，尾气中的碳氢成分为丙烯，尾气中的气体成分为氮气、氧气和丙烯。

实施例1

参见图1，一种降低尾气中C2-C5烯烃含量的系统，包括换热器、膨胀机、第一气液分离器、第二气液分离器、第三气液分离器、第四气液分离器，压缩机，图1中的箭头方向代表本系统中气体或液体流向。

尾气输出管与一级换热器HX1的热流体进口连通，一级换热器HX1的热流体出口与第四气液分离器Sep-1的进口连通，第四气液分离器Sep-1设有液体出口和气体出口，在第四气液分离器Sep-1中，含有丙烯的尾气中的高沸点组分被冷凝分离出来，经液体出口排出。第四气液分离器Sep-1的气体出口与二级换热器HX2的热流体进口连通，二级换热器HX2的热流体出口与第一气液分离器Sep-2入口连通，第一气液分离器Sep-2的气体出口与膨胀机Exp1、膨胀机Exp2的入口连通，膨胀机Exp1、膨胀机Exp2的出口与第二气液分离器Sep-3入口连通，第二气液分离器Sep-3的气体出口与二级换热器HX2的冷流体进口连通，二级换热器HX2的冷流体出口与一级换热器HX1的冷流体进口连通，一级换热器HX1的冷流体出口处的排放气体达标排放。

第一气液分离器Sep-2的液体出口与节流阀V-1的进口连通，节流阀V-1的出口与第三气液分离器Sep-4的入口连通；第二气液分离器Sep-3的液体出口与第三气液分离器Sep-4的入口连通，第三气液分离器Sep-4设有液氮入口、气体出口和液体出口，从第三气液分离器气体出口排出的低温气体为氧气和氮气的混合气体，从第三气液分离器液体出口排出的液体烯烃可作为其他系统的原料。

本实用新型中膨胀机有两台，分别为膨胀机Exp1、膨胀机Exp2，膨胀机Exp1、膨胀机Exp2并联运行，所述压缩机包括一级压缩机Com1和二级压缩机Com2，一级压缩机Com1和二级压缩机Com2串联运行。一级压缩机Com1与膨胀机Exp1同轴连接，二级压缩机Com2与膨胀机Exp2同轴连接；所述一级压缩机Com1、二级压缩机Com2均设有气体进口和气体出口，一级压缩机Com1的气体出口与二级压缩机Com2的气体进口连通；并且一级压缩机Com1出口处设有冷却器C1，二级压缩机Com2出口处设有冷却器C2。

空气从一级压缩机Com1的气体进口进入进行一级压缩，一级压缩后的气体进入冷却器C1，经冷却后的气体进入二级压缩机Com2进行二级压缩；二级压缩后的气体进入冷却器C2进行冷却；冷却后所得气体为0.4～0.6MPa的常温压缩空气。

实施例2

参见图2，一种降低尾气中C2-C5烯烃含量的系统，包括换热器、膨胀机、第一气液分离器、第二气液分离器、第三气液分离器、第四气液分离器，压缩机，图2中的箭头方向代表本系统中气体或液体流向。

尾气输出管与一级换热器HX1的热流体进口连通，一级换热器HX1的热流体出口与第四气液分离器Sep-1的进口连通，第四气液分离器Sep-1设有液体出口和气体出口，在第四气液分离器Sep-1中，含有丙烯的尾气中的高沸点组分被冷凝分离出来，经液体出口排出。第四气液分离器Sep-1的气体出口与二级换热器HX2的热流体进口连通，二级换热器HX2的热流体出口与第一气液分离器Sep-2入口连通，第一气液分离器Sep-2的气体出口与膨胀机Exp1、膨胀机Exp2的入口连通，膨胀机Exp1、膨胀机Exp2的出口均与三级换热器HX3的热流体进口连通，三级换热器HX3的热流体出口与节流阀V-2的进口连通，节流阀V-2的出口与第二气液分离器Sep-3的入口连通；第二气液分离器Sep-3的气体出口三级换热器HX3的冷流体进口连通，三级换热器HX3的冷流体出口与二级换热器HX2的冷流体进口连通，二级换热器HX2的冷流体出口与一级换热器HX1的冷流体进口连通，一级换热器HX1的冷流体出口处的排放气体达标排放。

第一气液分离器Sep-2的液体出口与节流阀V-1的进口连通，节流阀V-1的出口与第三气液分离器Sep-4的入口连通；第二气液分离器Sep-3的液体出口与第三气液分离器Sep-4的入口连通，第三气液分离器Sep-4设有液氮入口、气体出口和液体出口，从第三气液分离器气体出口排出的低温气体为氧气和氮气的混合气体，从第三气液分离器液体出口排出的液体烯烃可作为其他系统的原料。

本实用新型中膨胀机有两台，分别为膨胀机Exp1、膨胀机Exp2，膨胀机Exp1、膨胀机Exp2并联运行，所述压缩机包括一级压缩机Com1和二级压缩机Com2，一级压缩机Com1和二级压缩机Com2串联运行。一级压缩机Com1与膨胀机Exp1同轴连接，二级压缩机Com2与膨胀机Exp2同轴连接；所述一级压缩机Com1、二级压缩机Com2均设有气体进口和气体出口，一级压缩机Com1的气体出口与二级压缩机Com2的气体进口连通；并且一级压缩机Com1出口处设有冷却器C1，二级压缩机Com2出口处设有冷却器C2。

空气从一级压缩机Com1的气体进口进入进行一级压缩，一级压缩后的气体进入冷却器C1，经冷却后的气体进入二级压缩机Com2进行二级压缩；二级压缩后的气体进入冷却器C2进行冷却；冷却后所得气体为0.4～0.6MPa的常温压缩空气。