一种用于含苯气体的冷凝吸附回收方法与流程

本发明属于废气治理，具体涉及一种用于含苯气体的冷凝吸附回收方法。

背景技术：

1、《石油化学工业污染物排放标准》gb31571-2015废气中有机特征污染物苯的排放限值为4mg/m3，有点地方或企业还会按更严格的苯的排放限值为2mg/m3来执行，vocs废气排放标准越来越严格，那么传统的-70℃冷凝加变压吸附(真空泵抽气脱附)的系统和工艺面临着严重的考验，虽然短期内可满足苯的排放限值，但往往2～3个月后，尾气排放的苯浓度就会超标；同时活性炭的配比很大，还面临着更换产生固废的成本压力及环保问题。

2、因此，为了绿色达标排放、环保循环回收、最大限度的回收尾气中的苯，寻求一种更佳的含苯气体的冷凝吸附回收方法，显得尤为重要。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于含苯气体的冷凝吸附回收方法。

2、技术方案：本发明提供了一种用于含苯气体的冷凝吸附回收方法，该方法包括如下步骤：

3、冷凝回收的步骤，包括：将输送单元输送的含苯气体在多级冷场换热器进行逐级降温冷凝并分油的回收过程，冷凝分油后的气体经多级冷场换热器的气路出口输出至下一环节进行吸附树脂变温吸附和/或排放，经过逐级降温冷凝后输出的凝析液由多级冷场换热器的出液口进入第一聚结器，经第一聚结器进行苯中分水处理后进行排放/收集；

4、变温吸附的步骤，其包括常温吸附的步骤、蒸汽解析的步骤和氮气吹扫的步骤，具体包括：通过一吸附一解析一备用或两吸附一解析的三个吸附罐交替运行的吸附系统，对上一环节输出的含苯气体按设定周期交替进行常温吸附、蒸汽解析和氮气吹扫；所述吸附罐中均采用直径为0.3～1.2mm的圆球状吸附树脂为吸附剂；

5、凝析液冷却回收的步骤，包括：将变温吸附的步骤中蒸汽解析及氮气吹扫出的气液混合物经多级冷凝器冷却处理后输出的气体返回输气引风机前端再次进行冷凝回收和变温吸附排放处理流程；将变温吸附的步骤中蒸汽解析及氮气吹扫出的气液混合物经多级冷凝器冷却处理后输出的液体经第二聚结器进行水中分苯处理后进行排放/收集；

6、排放的步骤，包括：将变温吸附单元中经吸附树脂吸附后的输出气体经排空单元的排空筒排出到大气中。

7、作为优选的，所述冷凝回收的步骤中，多级冷场换热器包括逐级降温的ⅰ级冷场、ⅱ级冷场和ⅲ级冷场；其中ⅰ级冷场处理温度为8±2℃、ⅱ级冷场的处理温度为-30±5℃、ⅲ级冷场的处理温度为-70±5℃；

8、其中多级冷场换热器的ⅰ级、ⅱ级、ⅲ级冷场均采用双模块两级复叠氟利昂制冷；所述双模块两级复叠氟利昂制冷为：其中一模块单元系统进行制冷，当多级冷场换热器的进出口压差达到设定值或到制冷设定时间周期时，切换到二模块单元进行制冷；此时一单元模块进入融苯除霜模式，融苯除霜模式结束即进入待机状态等待下一次的制冷模式，如此循环往复；含苯气体的温度在三级冷场中依次梯度降温进行冷凝分液出凝析液，凝析液由自重方式进入第一聚结器中暂时缓存，进而经第一聚结器进行苯中分水处理后进行排放/收集。

9、作为优选的，所述ⅰ级冷场和ⅱ级冷场中的氟利昂为中温混合制冷剂r404a，ⅲ级冷场中的氟利昂为低温制冷剂r23；

10、冷凝回收的步骤中的多级冷场换热器采用自身热排气顺流融霜方式，使得苯气通道能及时融霜或融冰而不堵塞，所述自身热排气顺流融霜方式包括：

11、a1)ⅰ级、ⅱ级和ⅲ级冷场中的氟利昂通道都采用自身压缩机的热排气顺向进入直接加热进行融霜或融冰；

12、a2)热排气融霜或融冰的管线采用防爆电磁阀自动控制进行模式切换；

13、a3)ⅰ级、ⅱ级和ⅲ级冷场中自身压缩机的热排气同时对ⅰ级、ⅱ级和ⅲ级冷场换热的出油包进行加热和氟冷回收，确保下油管道畅通不堵塞；

14、a4)油冷回收负荷占总冷凝负荷的14～16％。

15、作为优选的，所述变温吸附的步骤中常温吸附的步骤，包括：冷凝回收的步骤输出的气体通过相应的吸附进阀进入到相应的吸附罐内，在约10℃左右的温度条件下经过吸附树脂的强效吸附后经相应的吸附出阀输出至后序工序；

16、所述变温吸附的步骤中蒸汽解析的步骤，包括：对切换至解析模式的吸附罐，关闭其相应的吸附进阀和吸附出阀，开启其相应的脱附进阀和脱附出阀，高温蒸汽从吸附罐顶部经蒸汽分布器均匀地喷出到吸附树脂上，高温蒸汽与吸附树脂床层直接充分接触进行吸附树脂的解析再生，解析周期一般1～2个小时可再生完成；

17、所述变温吸附的步骤中氮气吹扫的步骤，包括：对完成蒸汽解析脱附的吸附罐，关闭其相应的脱附进阀、同时开启其相应的吹扫进阀，从吸附罐顶部注入常温的氮气对吸附树脂床层进行吹扫，吹扫吸附树脂床层内残留的水蒸汽，同时对吸附树脂床层进行降温，直至吸附罐内温度降至常温时，完成氮气吹扫工作。

18、进一步优选的，所述变温吸附的步骤中，各吸附罐的上段、中段、下段均设有温度传感器，所述吸附旁通阀、输气引风机与各温度传感器均联锁控制；

19、各吸附罐的罐体顶端均设置有安全阀，各吸附罐的罐体顶端还设置有压力检测器，所述吸附旁通阀、输气引风机和安全阀，与各压力检测器均联锁控制；

20、所述冷凝吸附回收方法中，还包括防超温安全控制的步骤和防超压安全控制的步骤。

21、更进一步优选的，所述防超温安全控制的步骤，具体包括：通过所述各吸附罐的上段、中段、下段设有的温度传感器时刻检测吸附罐内吸附床层的温度，进行防超温安全控制，当其中任意温度传感器的温度值超过预设急排温度阈值，吸附旁通阀打开进行急排，同时关闭输气引风机切断含苯气体的进入；

22、所述防超压安全控制的步骤，具体包括：通过每个吸附罐顶设置的压力检测器时刻检测吸附罐内吸附床层的压力，进行防超压安全控制，当其中任意压力检测器的压力值超过预设急排压力阈值，则进行吸附旁通经排空筒直排大气同时切断总进气，或由设于吸附罐罐体顶端的安全阀直排。

23、作为优选的，其用于含苯气体的冷凝吸附回收系统，该系统包括输气单元、与输气单元气路相连的冷凝回收单元、与所述冷凝回收单元制冷管路相连的压缩冷凝单元、与所述冷凝回收单元气路相连的变温吸附单元、与所述变温吸附单元液路相连的凝析液冷却回收单元，与所述变温吸附单元连通的排空单元；

24、所述变温吸附单元设有吸附旁通阀；所述吸附旁通阀的进气端与冷凝回收单元连接，出气端与排空单元连接；

25、所述变温吸附单元包括三个以上的吸附罐，每个吸附罐均设有与之适配的1个吸附进阀、1个吸附出阀、1个脱附进阀、1个吹扫进阀和1个脱附出阀；

26、各脱附进阀均与脱附用蒸汽入口连通；各吹扫进阀均与吹扫用氮气入口连通；

27、所述变温吸附单元的吸附罐均采用直径为0.3～1.2mm的圆球状吸附树脂为吸附剂。

28、作为优选的，所述输气单元包括输气引风机、以及与输气引风机气路相连的进气阻火器；进气阻火器进气端与含苯气体进口相连的输气管道上还设有油气压力变送器；

29、所述冷凝回收单元包括多级冷场换热器和第一聚结器；所述多级冷场换热器的气路入口与输送引风机的输出端连通；所述多级冷场换热器的气路出口与变压吸附单元连通；所述多级冷场换热器的出液口与所述第一聚结器连通；所述第一聚结器对凝析液苯中的水进行分离处理后分别输出分离后的苯和水。

30、作为优选的，所述变温吸附单元包括吸附罐a、吸附罐b、吸附罐c、吸附进阀a、吸附进阀b、吸附进阀c、吸附出阀a、吸附出阀b、吸附出阀c、脱附进阀a、脱附进阀b、脱附进阀c、脱附出阀a、脱附出阀b、脱附出阀c、吸附旁通阀、吹扫进阀a、吹扫进阀b、吹扫进阀c；

31、所述多级冷场换热器的气路出口与吸附旁通阀的进口端、吸附进阀a的进口端、吸附进阀b的进口端以及吸附进阀c的进口端均连通；所述吸附旁通阀的出口端与所述排空单元连通；所述吸附进阀a的出口端与吸附罐a的下端连通，所述吸附进阀b的出口端与吸附罐b的下端连通，所述吸附进阀c的出口端与吸附罐c的下端连通；

32、所述吸附罐a的上端与吸附出阀a的进口端连通，所述吸附罐b的上端与吸附出阀b的进口端连通，所述吸附罐c的上端与吸附出阀c的进口端连通；吸附出阀a的出口端、吸附出阀b的出口端以及吸附出阀c的出口端，均与所述排空单元连通；

33、所述脱附进阀a的进口端、脱附进阀b的进口端以及脱附进阀c的进口端，均与脱附用蒸汽入口连通；脱附进阀a的出口端与吸附罐a的上端连通，脱附进阀b的出口端与吸附罐b的上端连通，脱附进阀c的出口端与吸附罐c的上端连通；

34、所述吹扫进阀a的进口端、吹扫进阀b的进口端以及吹扫进阀c的进口端，均与吹扫用氮气入口连通；吹扫进阀a的出口端与吸附罐a的上端连通，吹扫进阀b的出口端与吸附罐b的上端连通，吹扫进阀c的出口端与吸附罐c的上端连通；

35、所述脱附出阀a的进口端与吸附罐a的下端连通，所述脱附出阀b的进口端与吸附罐b的下端连通，所述脱附出阀c的进口端与吸附罐c的下端连通；脱附出阀a的出口端、脱附出阀b的出口端以及脱附出阀c的出口端，均与所述凝析液冷却回收单元连通。

36、作为优选的，所述凝析液冷却回收单元包括多级冷凝器和第二聚结器；

37、所述脱附出阀a的出口端、脱附出阀b的出口端以及脱附出阀c的出口端，均与凝析液冷却回收单元中的多级冷凝器的进气端连通；所述多级冷凝器的冷源由循环冷却水或循环冷冻水提供；

38、多级冷凝器的出气端与进气阻爆阻火器的进气端相连；多级冷凝器的出液端与第二聚结器的进液端连通；所述第二聚结器对凝结水中的苯进行分离处理后分别输出分离后的苯和水。

39、优选的，所述排空单元包括排空筒、出气阻火器和浓度检测仪；所述浓度检测仪设于排空筒的管体中部；

40、所述排空筒的进气口通过出口阻爆燃型阻火器，与吸附旁通阀的出口端、吸附出阀a的出口端、吸附出阀b的出口端以及吸附出阀c的出口端连通。

41、优选的，所述压缩冷凝单元包括依序连接的制冷压缩机、制冷冷凝器以及制冷单元膨胀阀；所述制冷单元膨胀阀的另一端与所述多级冷场换热器的制冷剂入口连通，所述多级冷场换热器的制冷剂出口与制冷压缩机的输入端连通。

42、有益效果：本发明提供的一种用于含苯气体的冷凝吸附回收方法，相对现有技术，其具有如下优点：

43、1、本发明提供的用于含苯气体的冷凝吸附回收方法中，用变温吸附(先常温吸附，然后高温脱附，进而脱附后吹扫降温)替代了传统的变压吸附(常温吸附后，用真空泵抽气脱附)，一方面选用特定的树脂吸附剂进行常温吸附，另一方面使用高温蒸汽进行脱附/解析，第三方面使用氮气进行吹扫降温，氮气吹扫树脂吸附剂时，细小的吸附剂会与水一起进入污水罐，不会排到空气中污染环境，有效改善了传统活性炭吸附剂脱附完成后进行吹扫时活性炭在压力作用下会产生碳灰、以及活性炭吸附剂吸附时会存在排空筒往外吹黑烟、以及活性炭吸附剂产生的碳灰容易堵塞真空泵和吸附阀门等诸多问题，不仅绿色环保，而且安全性更高，同时有效降低了维护成本。

44、2、本发明提供的用于含苯气体的冷凝吸附回收方法中，选用特定的树脂吸附剂且使用蒸汽进行脱附，无需抽真空，一方面无需传统脱附方式所需的真空泵、冷却系统等设备，另一方面有效解决了传统活性炭脱附需要抽真空，为满足安全需求需要加大吸附罐壁厚的问题，本发明提供的用于含苯气体的冷凝吸附回收方法中吸附罐壁厚不用加大，且设备更为精简巧妙，同时大幅降低了设备成本。

45、3、进一步的，本发明提供的用于含苯气体的冷凝吸附回收方法中，通过防超温安全控制和防超压安全控制，当其中任意温度传感器的温度值超过预设急排温度阈值，吸附旁通阀打开进行急排，同时关闭输气引风机切断含苯气体的进入，可有效防止温度超标，提高作业安全性；同时，通过每个吸附罐顶设置的压力检测器时刻检测吸附罐内吸附床层的压力，进行防超压安全控制，当其中任意压力检测器的压力值超过预设急排压力阈值，则进行吸附旁通经排空筒直排大气同时切断总进气，或由设于吸附罐罐体顶端的安全阀直排。整体而言，一旦超温或超压时则及时采取相应安全措施，如进行吸附旁通的同时切断总进气，或由设于吸附罐罐体顶端的安全阀直排，确保整个苯气处理作业过程安全可靠。

46、4、本发明提供的用于含苯气体的冷凝吸附回收方法中，变温吸附步骤中的吸附罐内填充特定的树脂吸附剂，填充量小且吸附剂无需更换，每年只需补充5％；运行成本较低，有效减少的固废的大量产生。