一种基于闪蒸洗涤吸附处理苯乙烯废气的回收工艺的制作方法

本发明属于工业废气回收技术领域，具体涉及一种基于闪蒸洗涤吸附处理苯乙烯废气的回收工艺。

背景技术：

苯乙烯又名乙烯基苯、乙烯苯，是一种无色至黄色透明的油状液体，属二级易燃液体，其蒸汽遇高温或氧化剂，有燃烧爆炸的危险。苯乙烯最主要的用途是用作合成橡胶和塑料的原料，而苯乙烯的均聚物-聚苯乙烯更是五大通用热塑性合成树脂之一，被广泛应用于注塑、挤出及泡沫制品等领域；苯乙烯还可与其他单体发生共聚反应，用来制造具有多种用途的工程塑料，例如，苯乙烯和丁二烯的共聚物称为丁苯橡胶，其物理性能、加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，是最大的通用合成橡胶品种，广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域；此外，苯乙烯还是制药行业的易咳嗪、胃长宁等药物的原料药，在医药领域也具有广泛的应用。

但是，苯乙烯是典型的恶臭污染物质，不仅严重污染环境，使空气质量下降，还可经诸如呼吸道、皮肤和胃肠道等多种途径进入人体，对人体健康造成极大的危害。另外，苯乙烯还会对眼睛及上呼吸道产生强烈刺激作用，使人出现流泪、流涕、咳嗽、打喷嚏等不适感，严重的甚至导致急性中毒，产生头晕、头痛、乏力等症状。

国家最新颁发的GB-1571《石油化学工业污染物排放标准》中规定，废气中苯乙烯排放限值为50mg/m³。目前，国内对苯乙烯废气的有效治理大多处于实验室研究阶段，行之有效的处理方法见诸报道的很少，并且由于这些方法存在一定的适用范围和局限性，因此，很难全面开展适用于炼化企业苯乙烯在装车、装船及储罐呼吸产生的苯乙烯废气处理。

目前，苯乙烯废气的处理方法主要有冷凝法和吸附法：冷凝法可直接回收液态苯乙烯，但冷凝法达到环保标准需要降到很低的温度，造成能耗较高且装置配置复杂、维护困难；而吸附法处理苯乙烯废气大多采用活性炭吸附剂，但鉴于苯乙烯具有易聚合、聚合热效应和吸附热效应较大的问题，导致长期使用活性炭吸附易造成活性炭失活无法再生并有火灾风险。

如中国专利CN204543913U公开了一种苯乙烯回收系统，通过设置冷凝器来对尾气进行液化以方便对苯乙烯进行分离，经液化后的尾气会收集在脱气收集槽中，待收集到一定的量后再将液化尾气通入油水分离器中，实现苯乙烯与水分离以及苯乙烯的提纯。但是，该苯乙烯处理系统的适用范围十分有限，且流程较为复杂。

又如中国专利CN102527185A公开了一种由改性海泡石吸附苯乙烯废气的方法，利用吸附塔中的改性海泡石在0～80℃可吸附含有苯乙烯的恶臭废气，吸附饱和后的改性海泡石可在150～350℃原位脱附苯乙烯，高浓度的苯乙烯经冷凝回收，海泡石再生后循环利用。但该方法改性泡石的制备较为复杂，且其脱附温度较高，存在一定安全隐患。

又如专利CN105344224A公开了一种苯乙烯废气处理方法，利用苯乙烯废气与高锰酸钾的碱性溶液进行逆流接触，在接触过程中苯乙烯与高锰酸钾的碱性溶液发生氧化反应，反应完成后消耗掉苯乙烯的废气排入大气中。该工艺可实现废气中苯乙烯的脱除，但是高锰酸钾的碱性溶液还原后生成的MnO2等固体物质没有很好的处理工艺。

可见，开发一种回收效率高且安全稳定的苯乙烯回收工艺，不仅是苯乙烯生产领域中亟待解决的问题，更具有较大的工业及环保意义。

技术实现要素：

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于闪蒸洗涤吸附处理苯乙烯废气的回收工艺，以解决现有技术中因苯乙烯废气回收困难而造成环境污染的问题。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种基于闪蒸洗涤吸附处理苯乙烯废气的回收工艺，包括如下步骤：

(1)将苯乙烯废气与吸收剂进行充分混合，并将混合后的物料进行闪蒸分离，得到气相物料和液相物料；

(2)将所得气相物料与洗涤液混合进行洗涤，进一步回收尾气中的苯乙烯和有机溶剂；所得的液相物料则进行回收；

(3)将洗涤后的气体物料进行吸附处理，进一步脱除尾气中的有机物，并将吸附后的尾气排放；

(4)经洗涤处理后的洗涤液则进行物料分离处理，并将分离后的油相物料和洗涤液分别进行回收。

具体的，所述步骤(1)中，所述吸收剂包括二甲基甲酰胺、苯、甲苯、乙苯、二甲基乙酰胺、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、二甲基亚砜、乙二醇、裂解汽油或脱戊烷油中的至少一种。更优选为邻二甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯，裂解汽油、脱戊烷油，或者五者的混合物，其中邻二甲苯、对二甲苯和间二甲苯的含量分别为0～100％，裂解汽油、脱戊烷油的含量为0～40％。

具体的，所述步骤(1)中，所述吸收剂与所述苯乙烯尾气的质量体积比为0.033～0.4kg/cum，控制所述混合步骤的温度为30～90℃，压力为0～10atm。更优选的，所述吸收剂与所述苯乙烯尾气的质量体积比为0.17～0.3kg/cum，控制所述混合步骤的温度为30～50℃，压力为3～6atm。

具体的所述混合步骤在混合器中进行，所述混合器可以为静态混合器、文丘里混合器，管道混合器及混合罐，并优选为文丘里混合器和管道混合器。

当选择文丘里混合器时，选择喉管段直径与进出口直径的比值范围为0～1，收缩段长度范围与进出口长度比值范围为0～1，扩大段长度范围与进出口长度比值范围为0～1。更优选的选择文丘里混合器的喉管段直径与进出口直径的比值优选范围为0.1～0.4，收缩段长度范围与进出口长度比值优选范围为0.2～0.4，扩大段长度范围与进出口长度比值范围为0.3～0.7。

当选择管道混合器时，管道混合器的直径范围为0～0.9m，长度和直径的比值范围0～20，更优选的选择管道混合器的直径范围0.3～0.6m，长度和直径的比值范围7～14。

具体的，所述步骤(1)中，所述闪蒸步骤的温度为-30～90℃，压力为0～10atm。更优选的，所述闪蒸步骤的温度为20～40℃，压力为3～7atm。

具体的，所述步骤(2)中，所述洗涤液为水，所述洗涤液与所述含苯乙烯气相物料的质量体积比为0.04～0.7kg/cum。更优选的，所述洗涤液与所述苯乙烯尾气的质量体积比为0.15～0.4kg/cum。

具体的，所述步骤(2)中，所述洗涤步骤的温度为0～90℃，压力为0～10atm。更优选的，所述洗涤步骤的温度为20～40℃，压力为3～6atm。

具体的，所述步骤(2)中，所得的液相物料中，部分液相物料回收作为吸收剂循环使用，其余部分液相物料则回收利用。

具体的，其特征在于，所述步骤(2)中，所述洗涤步骤是在洗涤塔中进行的，控制所述洗涤塔的塔板数为2～22，并优选为5～14块。所述洗涤塔可以为填料塔和板式塔。

具体的，所述步骤(3)中，所述吸附步骤中采用吸附剂进行气相物料中有机溶剂的脱除；所述吸附剂包括活性炭、X型分子筛、5A型分子筛或硅藻土。最优选为活性炭和X型分子筛。

具体的，所述步骤(3)中，所述吸附步骤的温度为0～90℃，压力为0～6atm，吸附空速为0～8h^-1。更优的，控制吸附温度为30～60℃，压力为1～3atm，吸附空速为1～4h¹。

具体的，所述步骤(4)中，还包括将所述油相物料作为吸收剂循环使用的步骤；以及，将所述洗涤液循环使用的步骤。

本发明所述基于闪蒸洗涤吸附处理苯乙烯废气的回收工艺，由混合、闪蒸、洗涤和吸附组成，能够处理丁苯装置尾气、码头装船以及储罐呼吸等多种场所产生的含苯乙烯废气，通过混合和闪蒸将废气中85％～95％的苯乙烯回收，经过洗涤可将废气中4％～15％的苯乙烯回收，而后通过吸附将吸收剂和剩余的部分苯乙烯进行吸附，将尾气中的有机废气含量控制在排放标准以下，以满足正常排放。本发明所述回收工艺可最大程度地将废气中的苯乙烯进行回收利用，实现变废为宝，同时避免吸附工艺中苯乙烯的聚合，有效保证装置的平稳运行。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，

图1为本发明所述回收工艺的装置流程示意图；

图中附图标记表示为：1-混合器，2-闪蒸罐，3-洗涤塔，4-吸附反应器，5-油水分离器，6-苯乙烯废气，7-吸收剂，8-气相物料，9-液相物料，10-洗涤液，11-油相，12-水相，13-尾气。

具体实施方式

如图1所示的工艺装置示意图，实现本发明所述回收工艺的装置包括顺序连通的混合器1、闪蒸罐2、洗涤塔3、吸附反应器4和油水分离器5。

本发明下述实施例中所述回收方案，在进行苯乙烯废气的回收时，苯乙烯废气6与选择的吸收剂7在混合器1中进行充分混合，并将混合后的物料进入闪蒸罐2进行闪蒸处理；物料经过闪蒸分离后，位于闪蒸罐2塔顶的气相物料8进入洗涤塔3进行洗涤，而分离的液相物料9中，部分液相回到混合器1作为吸收剂重新使用，剩余部分液相则作为高价值产品回收利用；所述气相物料8从塔底进入洗涤塔3，与塔顶的洗涤液10(水)在塔盘上逆流接触，通过洗涤将尾气中的苯乙烯和有机溶剂进行回收，位于洗涤塔3塔顶的气相物料会进入吸附反应器4，通过吸附剂将尾气中的有机物进行脱除，以保证尾气13达标排放；而位于洗涤塔3塔底的液相物料(主要是水、苯乙烯及吸收剂的混合物)则进入油水分离器5，经过静止分层后，位于上面的油相11会回到混合器1作为吸收剂重新使用，而位于下层的水相12则回到洗涤塔3的塔顶作为洗涤液重新使用。

实施例1

本实施例中苯乙烯废气以四个5000m³的苯乙烯储罐，且均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m³/h，其中的苯乙烯含量为6000ppm，其余为空气。

本实施例所述回收工艺采用诸如附图1所示的装置进行回收处理。

所述混合器1中，采用管道混合器，控制管道混合器的直径为0.4m，混合器的长度为4m，以邻二甲苯作为吸收剂，控制混合器温度为32℃，控制混合器吸收剂的流量为800kg/h。

所述闪蒸罐2中，控制温度为30℃，压力为3.9atm。闪蒸罐2塔顶气相进行洗涤塔3，闪蒸罐2底部液相中，90％返回混合器1作为吸收剂，另外10％则回收利用。

所述洗涤塔3为填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔水的流量为800kg/h。

所述吸附反应器4中，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为2h^-1。

本实施例中，经上述回收工艺处理后，各装置部分涉及的气相物料和液相物料中苯乙烯及吸收剂含量的变化如表1所示。

表1实施例1气相和液相中有机物的含量

由上表1数据可知，经过处理后的尾气中的苯乙烯由6000ppm降低到35ppm，苯乙烯的回收率为99.42％，此时，邻二甲苯的含量为430ppm，经计算，由原料吸收带来的效益约为7666元；而经过全部吸附处理后，尾气中苯乙烯和邻二甲苯的总含量仅为23ppm，满足排放标准。

对比例1

本对比例中苯乙烯废气以四个5000m³的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m³/h，其中的苯乙烯含量为6000ppm，其余为空气。

本对比例所述回收工艺采用诸如附图1所示的装置进行回收处理。

所述混合器1中，采用管道混合器，控制管道混合器的直径为1m，混合器的长度为10m，以邻二甲苯作为吸收剂，控制混合器温度为32℃，控制混合器吸收剂的流量为800kg/h。

所述闪蒸罐2中，控制温度为30℃，压力为3.9atm。闪蒸罐2塔顶气相进行洗涤塔3，闪蒸罐2底部液相中，90％返回混合器1作为吸收剂，另外10％则回收利用。

所述洗涤塔3为填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔水的流量为800kg/h。

所述吸附反应器4中，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为2h^-1。

本对比例中，经上述回收工艺处理后，各装置部分涉及的气相物料和液相物料中苯乙烯及吸收剂含量的变化如表2所示。

表2气相和液相中有机物的含量

由上表2数据可知，与实施例1方案相比，在其余工艺条件不变的情况下，管道混合器的直径增加到1m，混合效果会变差，闪蒸罐顶气相中苯乙烯的含量由320ppm增加到1250ppm，相应的洗涤塔塔顶气相中苯乙烯含量由35ppm增加到450ppm，尾气中苯乙烯的含量远超过排放标准苯乙烯的含量，无法直接排放。

实施例2

本实施例中苯乙烯废气以四个5000m³的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m³/h，其中的苯乙烯含量为2000ppm，其余为空气。

本实施例所述回收工艺采用诸如附图1所示的装置进行回收处理。

所述混合器1中，采用管道混合器，控制管道混合器的直径为0.4m，混合器的长度为4m，以邻二甲苯作为吸收剂，混合器温度为32℃，控制混合器吸收剂的流量为800kg/h。

所述闪蒸罐2中，控制温度为30℃，压力为3.9atm。闪蒸罐2塔顶气相进行洗涤塔3，闪蒸罐2底部液相中，90％返回混合器1作为吸收剂，另外10％则回收利用。

所述洗涤塔3为填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔水的流量为800kg/h。

所述吸附反应器4中，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为2h^-1。

本实施例中，经上述回收工艺处理后，各装置部分涉及的气相物料和液相物料中苯乙烯及吸收剂含量的变化如表3所示。

表3气相和液相中有机物的含量

由表3数据可知，经过处理后的尾气中的苯乙烯由2000ppm降低到1ppm，苯乙烯的回收率为99.95％，此时，邻二甲苯的含量为320ppm，由原料吸收带来的效益约为7015元；而经过全部吸附处理后，尾气中苯乙烯和邻二甲苯的总含量为12ppm，满足排放标准。

对比例2-1

本对比例中苯乙烯废气以四个5000m³的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m³/h，其中的苯乙烯含量为2000ppm，其余为空气。

本对比例所述回收工艺采用诸如附图1所示的装置进行回收处理。

所述混合器1中，采用管道混合器，控制管道混合器的直径为0.4m，混合器的长度为4m，以邻二甲苯作为吸收剂，混合器温度为32℃，控制混合器吸收剂的流量为400kg/h。

所述闪蒸罐2中，控制温度为30℃，压力为3.9atm。闪蒸罐2塔顶气相进行洗涤塔3，闪蒸罐2底部液相中，90％返回混合器1作为吸收剂，另外10％则回收利用。

所述洗涤塔3为填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔水的流量为800kg/h。

所述吸附反应器4，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为2h^-1。

本对比例中，经上述回收工艺处理后，各装置部分涉及的气相物料和液相物料中苯乙烯及吸收剂含量的变化如表4所示。

表4气相和液相中有机物的含量

由表4数据可知，与实施例2方案相比，在其余工艺条件不变的情况下，混合器吸收剂的流量由800kg/h降低到400kg/h，混合效果变差，闪蒸罐顶气相中苯乙烯的含量由85ppm增加到435ppm，相应的洗涤塔塔顶气相中苯乙烯含量由1ppm增加到225ppm，尾气中苯乙烯的含量79ppm，超过排放标准中苯乙烯的含量，无法直接排放。

对比例2-2

本对比例中苯乙烯废气以四个5000m³的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m³/h，其中的苯乙烯含量为2000ppm，其余为空气。

本对比例所述回收工艺采用诸如附图1所示的装置进行回收处理。

所述混合器1中，采用管道混合器，控制管道混合器的直径为0.4m，混合器的长度为4m，以苯作为吸收剂，混合器温度为32℃，控制混合器吸收剂的流量为800kg/h。

所述闪蒸罐2中，控制温度为30℃，压力为3.9atm。闪蒸罐2塔顶气相进行洗涤塔3，闪蒸罐2底部液相中，90％返回混合器1作为吸收剂，另外10％则回收利用。

所述洗涤塔3为填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔水的流量为800kg/h。

所述吸附反应器4，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为2h^-1。

本对比例中，经上述回收工艺处理后，各装置部分涉及的气相物料和液相物料中苯乙烯及吸收剂含量的变化如表5所示。

表5气相和液相中有机物的含量

由表5数据可知，与实施例2方案相比，在其余工艺条件不变的情况下，以苯取代邻二甲苯作为吸收剂，混合效果及吸收效果基本不变，闪蒸罐顶气相中苯乙烯的含量由85ppm降低到74ppm，洗涤塔塔顶气相中苯乙烯含量不变。但是气相中苯的含量升高明显，闪蒸罐顶气相中苯含量有10000ppm增加到110000ppm，洗涤塔塔顶气相中苯含量由203ppm增加到10230ppm，吸附反应器出口气相中苯含量由12ppm增加到2345ppm，无法满足排放标准，同时该工艺不具有经济性。

实施例3

本实施例中苯乙烯废气以四个5000m³的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m³/h，其中的苯乙烯含量为3000ppm，其余为空气。

本实施例所述回收工艺采用诸如附图1所示的装置进行回收处理。

所述混合器1中，采用管道混合器，控制管道混合器的直径为0.4m，混合器的长度为4m，以邻二甲苯作为吸收剂，混合器温度为32℃，控制混合器吸收剂的流量为800kg/h。

所述闪蒸罐2中，控制温度为30℃，压力为3.9atm。闪蒸罐2塔顶气相进行洗涤塔3，闪蒸罐2底部液相中，90％返回混合器1作为吸收剂，另外10％则回收利用。

所述洗涤塔3为填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔水的流量为800kg/h。

所述吸附反应器4，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为2h^-1。

本实施例中，经上述回收工艺处理后，各装置部分涉及的气相物料和液相物料中苯乙烯及吸收剂含量的变化如表6所示。

表6气相和液相中有机物的含量

由表6数据可知，经过处理后，尾气中的苯乙烯由3000ppm降低到12ppm，苯乙烯的回收率为99.6％，此时邻二甲苯的含量为324ppm，由原料吸收带来的效益约为7397元；经过全部吸附处理后，尾气中苯乙烯和邻二甲苯的含量为15ppm，满足排放标准。

对比例3-1

本对比例中苯乙烯废气以四个5000m³的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m³/h，其中的苯乙烯含量为3000ppm，其余为空气。

本对比例所述回收工艺采用诸如附图1所示的装置进行回收处理。

所述混合器1中，采用管道混合器，控制管道混合器的直径为0.4m，混合器的长度为4m，以邻二甲苯作为吸收剂，混合器温度为32℃，控制混合器吸收剂的流量为800kg/h。

所述闪蒸罐2中，控制温度为30℃，压力为3.9atm。闪蒸罐2塔顶气相进行洗涤塔3，闪蒸罐2底部液相中，90％返回混合器1作为吸收剂，另外10％则回收利用。

所述洗涤塔为填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔水的流量为400kg/h。

所述吸附反应器，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为2h^-1。

本对比例中，经上述回收工艺处理后，各装置部分涉及的气相物料和液相物料中苯乙烯及吸收剂含量的变化如表7所示。

表7气相和液相中有机物的含量

由表7数据可知，本对比例方案经过处理后，尾气中的苯乙烯由3000ppm降低到38ppm，苯乙烯的回收率为98.7％，此时邻二甲苯的含量为724ppm，由原料吸收带来的效益约为6391元。该实施例中由于水的用量降低，洗涤塔塔顶气相中苯乙烯和邻二甲苯的含量明显增加，导致尾气中苯乙烯和乙苯的含量超标，无法满足排放标准。

对比例3-2

本对比例中苯乙烯废气以四个5000m³的苯乙烯储罐，均为内浮顶罐，通过呼吸孔排出的尾气流量为3000m³/h，其中的苯乙烯含量为3000ppm，其余为空气。

本对比例所述回收工艺采用诸如附图1所示的装置进行回收处理。

所述混合器1中，采用管道混合器，控制管道混合器的直径为0.4m，混合器的长度为4m，以邻二甲苯作为吸收剂，混合器温度为32℃，控制混合器吸收剂的流量为800kg/h。

所述闪蒸罐2中，控制温度为30℃，压力为3.9atm。闪蒸罐2塔顶气相进行洗涤塔3，闪蒸罐2底部液相中，90％返回混合器1作为吸收剂，另外10％则回收利用。

所述洗涤塔3为填料塔，理论板数为8，塔顶温度为30℃，控制吸收塔塔水的流量为800kg/h。

所述吸附反应器4，以活性炭作为吸附剂，控制气相空速为5h^-1。

本对比例中，经上述回收工艺处理后，各装置部分涉及的气相物料和液相物料中苯乙烯及吸收剂含量的变化如表8所示。

表8气相和液相中有机物的含量

由表8数据可知，本对比例方案经过处理后，尾气中的苯乙烯由3000ppm降低到12ppm，苯乙烯的回收率为99.6％，此时邻二甲苯的含量为724ppm，由原料吸收带来的效益约为7397元。该对比例中由于吸附反应器空速由2h^-1增加到5h^-1，吸附反应器出口气相中苯乙烯和邻二甲苯的含量明显增加，导致尾气中苯乙烯和乙苯的含量超标，无法满足排放标准。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。