氣體中HCl和揮發(fā)性有機物回收裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種氣體中HCl和揮發(fā)性有機物回收裝置，按氣體流動方向依次包括一級過濾捕集區(qū)、水洗滌區(qū)、二級過濾捕集區(qū)、堿液洗滌區(qū)、氣體吸入和壓力提升區(qū)、低溫凝結回收區(qū)；其中過濾捕集區(qū)內設置纖維層過濾捕集介質，水洗滌區(qū)和堿液洗滌區(qū)設置氣液接觸的填料，低溫凝結回收區(qū)設置制冷系統(tǒng)。本實用新型裝置可以完成鹽酸霧、HCl氣體的有效去除，以及揮發(fā)性有機物蒸汽的高效回收，并且可以回收強酸溶液，減少用水量和用堿量，使氣體中HCl和揮發(fā)性有機物濃度達標排放。
【專利說明】氣體中HCI和揮發(fā)性有機物回收裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及氣體中HCl和揮發(fā)性有機物回收裝置，尤其涉及氣體中含有鹽酸霧、HCl氣體和揮發(fā)性有機物蒸汽的回收裝置。
【背景技術】
[0002]很多工業(yè)生產過程排放氣體中，含有酸霧、酸氣和揮發(fā)性有機物蒸汽。例如以四氯化鈦、甲苯、己烷為生產原料，合成聚丙烯催化劑過程排放的工藝廢氣中，鹽酸霧濃度^ 1.5 X 104mg *m 3、HC1 氣體濃度> 1.0X 103mg *m 3,甲苯濃度> 3.0 X 103mg *m 3,己燒濃度≥7.0X104mg.πm3。GB16297《大氣污染物綜合排放標準》規(guī)定，HCl排放標準IOOmg.πm3，甲苯排放標準40mg.πm3,非甲燒總烴排放標準120mg.πm3。顯然,合成聚丙烯催化劑過程排放的工藝廢氣，鹽酸霧、HCl氣體、甲苯和己烷的排放濃度均嚴重超標，需要達標處理。
[0003]鹽酸霧的粒徑分布，一般為0.Ο?μπι~11.0 μ m。氣體中只要含高濃度HCl，必然同時有鹽酸霧和氣態(tài)HCl存在，一般含HCl的氣體中，HCl在鹽酸霧中和氣態(tài)中質量比為4:1。
[0004]采用一次水洗的方法處理含鹽酸霧和氣態(tài)HCl的氣體，只有約70%~80%的去除率。特別是對含高濃度HCl的氣體水洗處理，大部分HCl被水吸收，還有相當部分HCl形成鹽酸霧，并殘留部分氣態(tài)HCl于氣體中，因此需要至少采用三級的水洗工藝去除HC1，而處理后的氣體中，仍不能保證HCl濃度達標排放，水的消耗量大，產生的酸性水量大。
[0005]采用堿洗方法處理含鹽酸霧和氣態(tài)HCl的氣體，去除率高于水洗工藝，但對含高濃度HCl的氣體處理，也需至少設置兩級堿洗工藝。直接使用堿液對高濃度HCl進行堿洗，需要消耗大量的堿液，產生堿性含鹽廢水。
[0006]采用電除塵、絲網捕沫、旋風分離等方法處理含HCl氣體，只能去除粒徑偏大的鹽酸霧，小粒徑的鹽酸霧和氣態(tài)HCl仍未被去除，處理后的氣體中HCl濃度仍很高，高濃度的HCl易吸收空氣中氣態(tài)水蒸氣二次產生鹽酸霧。
[0007]由于采用上述技術對氣體中的HCl處理，處理后的氣體中HCl濃度仍很高，具有強腐蝕性。因此，對氣體中含有的揮發(fā)性有機物蒸汽的回收裝置，必須采用能防止鹽酸腐蝕的材料，設備使用壽命達到10年以上的耐鹽酸腐蝕金屬材料唯有哈氏合金B(yǎng)2和B3，其原材料價格極其昂貴，400元.kg4左右。
[0008]由于含高濃度HCl的去除，沒有能達到標準排放的有效結果，并且氣體中HCl的強腐蝕性，必須采用極高成本材料制成的揮發(fā)性有機物蒸汽回收裝置，因此，對氣體中含有鹽酸霧、HCl氣體的去除和揮發(fā)性有機物蒸汽的回收，尚未有可行的技術。
[0009]揮發(fā)性有機物蒸汽的回收和處理方法主要分為低溫凝結法、吸附法、吸收法、膜分離法等。低溫凝結法是回收揮發(fā)性有機物蒸汽的有效方法。揮發(fā)性有機物蒸汽壓與溫度成正比關系。降低溫度，就會降低蒸汽壓，過飽和蒸汽就會凝結為液體。利用機械制冷，降低含揮發(fā)性有機物蒸汽的氣體至一定溫度，就能使揮發(fā)性有機物蒸汽全部凝結，達到回收目的，而處理后氣體達標排放。實用新型內容
[0010]本實用新型提供一種氣體中HCl和揮發(fā)性有機物回收裝置。本實用新型裝置可以完成鹽酸霧、HCl氣體的有效去除，以及揮發(fā)性有機物蒸汽的高效回收，并且可以回收強酸溶液，減少用水量和用堿量，使氣體中HCl和揮發(fā)性有機物濃度達標排放。
[0011]本實用新型氣體中HCl和揮發(fā)性有機物回收裝置，按氣體流動方向依次包括一級過濾捕集區(qū)、水洗滌區(qū)、二級過濾捕集區(qū)、堿液洗滌區(qū)、氣體吸入和壓力提升區(qū)、低溫凝結回收區(qū)；其中過濾捕集區(qū)內設置纖維層過濾捕集介質，水洗滌區(qū)和堿液洗滌區(qū)設置氣液接觸的填料，低溫凝結回收區(qū)設置制冷系統(tǒng)。
[0012]本實用新型中，一級過濾捕集區(qū)內設置纖維層過濾捕集介質，能有效分離出
.0.01 μ m及以上的鹽酸霧，可以去除鹽酸霧99%以上，從氣體中分離出來的鹽酸霧形成鹽酸溶液回收，減少水洗過程80%以上負荷。
[0013]本實用新型中，水洗滌區(qū)內設置氣液接觸的填料和循環(huán)洗滌系統(tǒng)。氣液兩相在填料段逆流接觸。循環(huán)洗滌系統(tǒng)中，洗滌后的水以一定的回流比與新鮮水混合進行循環(huán)洗滌，并排出部分洗滌水。洗滌水用于吸收HCl氣體，同時可以降低氣體溫度，吸收氣體中的70%以上的HCl氣體，另有20%以上HCl形成鹽酸霧，減少氣體中HCl至少90%。
[0014]本實用新型中，二級過濾捕集區(qū)內設置纖維層過濾捕集介質。水洗后的氣體中主要含有少量的鹽酸霧、少量的氣態(tài)HCl和揮發(fā)性有機物蒸汽，二級過濾捕集區(qū)可以去除水洗滌區(qū)排出氣體中新形成的 鹽酸霧99%以上，處理后氣體中HCl濃度≤50mg.m_3。
[0015]本實用新型中，過濾捕集區(qū)氣體通過纖維層過濾捕集介質的流速小于0.1 m/s,
[0016]本實用新型中，堿液洗滌區(qū)內設置氣液接觸的填料和循環(huán)堿洗系統(tǒng)。氣液兩相在填料段逆流接觸。對二次過濾捕集后的氣體進行堿洗，利用酸堿中和反應去除二級過濾捕集區(qū)排出氣體中HCl達90%以上，處理后氣體中HCl ( 5mg.m_3。堿洗過程針對HCl濃度已達標排放的氣體進一步處理，堿液用量極少，堿洗后HCl濃度≤5mg.m-3，腐蝕性極弱，有利于后續(xù)揮發(fā)性有機物蒸汽回收裝置的材料配置和正常運行。
[0017]本實用新型中，由于氣體在流經前述各氣體處理單元時，會有壓力損失，因此設置了該氣體吸入和壓力提升區(qū)，設置高壓鼓風機設備，氣體吸入負壓力<一 8kPa，氣體提升后壓力≥ 3kPa.
[0018]本實用新型中，低溫凝結回收區(qū)內設置2~3級漸次降溫的機械制冷系統(tǒng)，機械制冷溫度為一 40°C~一 110°C。設置冷媒與氣體間接換熱的換熱器，用于對氣體降溫和凝結揮發(fā)性有機物蒸汽。設置凝結液收集箱，收集揮發(fā)性有機物蒸汽凝結液。氣體通過與低溫冷媒的間接換熱降溫，揮發(fā)性有機物蒸汽凝結為液體，靠自身重力流向凝結液收集箱。氣體經過上述處理過程，完成HCl的去除和揮發(fā)性有機物蒸汽回收，尾氣達標排放。
[0019]本實用新型可以將大量排放污染物鹽酸霧回收為強酸溶液；洗滌后的洗滌水可以一定的回流比重復使用，減少新鮮水使用量和酸性水的排放量；堿洗過程只對≤ 50mg.m-3的HCl進行中和處理，用堿量極少；堿洗后氣體,HCl濃度≤5mg.ι? —3，腐蝕性極弱，可以采用常規(guī)的防腐材料設備進行氣體中揮發(fā)性有機物回收；采用低溫凝結回收技術回收揮發(fā)性有機物蒸汽，直接得到液體回收物。本實用新型設備規(guī)模小，占地面積小，生產成本低，運行成本低，維護費用低，自動化程度高。【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的結構流程示意圖。
[0021 ] 其中:1-待處理氣體，2- 一級過濾捕集區(qū)，3-水洗滌區(qū)，4- 二級過濾捕集區(qū)，5-堿液洗滌區(qū)，6-氣體吸入和壓力提升區(qū)，7-低溫凝結回收區(qū)，8-鹽酸溶液，9-新鮮水，10-洗滌7jC, 11-排出部分洗滌水，12-堿液，13-凝結液，14-尾氣。
【具體實施方式】
[0022]本實用新型裝置的流程如圖1所示，按氣體流動方向依次包括一級過濾捕集區(qū)2、洗滌水洗滌區(qū)3、二級過濾捕集區(qū)4、堿液洗滌區(qū)5、氣體吸入和壓力提升區(qū)6、低溫凝結回收區(qū)7。其中兩個過濾捕集區(qū)內均設置纖維層過濾捕集介質，水洗滌區(qū)設置氣液接觸的填料和循環(huán)洗滌系統(tǒng)，堿液洗滌區(qū)設置氣液接觸的填料和循環(huán)堿洗系統(tǒng)，氣體吸入和壓力提升區(qū)設置高壓鼓風機設備，低溫凝結回收區(qū)設置2~3級漸次降溫的機械制冷系統(tǒng)，并設置冷媒與氣體間接換熱的換熱器和凝結液收集箱。
[0023]本實用新型中，含有鹽酸霧、氣態(tài)HCl和揮發(fā)性有機物蒸汽的待處理氣體I首先進入一級過濾捕集區(qū)2內進行鹽酸霧過濾捕集處理，回收大量鹽酸溶液8。去除了鹽酸霧的氣體進入水洗滌區(qū)3洗滌，洗滌水10以一定的回流比與新鮮水9 一道進行循環(huán)洗滌，排出部分洗滌水11。水洗后氣體進入二級過濾捕集區(qū)4再次進行過濾捕集，回收產生的鹽酸溶液
8。二級過濾捕集后的氣體進入堿液洗滌區(qū)5進行洗滌，堿液12循環(huán)使用。在氣體吸入和壓力提升區(qū)6對堿洗后氣體進行吸氣和提壓，氣體吸入負壓力< 一 8kPa，氣體提升后壓力^ 3kPa。然后進入低溫凝結回收區(qū)7，揮發(fā)性有機物蒸汽氣體通過與低溫冷媒的間接換熱降溫，揮發(fā)性有機物蒸汽凝結為液體13，靠自身重力流向凝結液收集箱。氣體經過上述處理過程，完成HCl的去除和揮發(fā)性有機物蒸汽回收，尾氣14達標排放。
[0024]下面通過具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0025]以合成聚丙烯催化劑過程排放含有鹽酸霧濃度≥1.5 X 104mg.m_3、氣態(tài)HCl濃度≥l.OX 103mg.M-3、甲苯濃度≥ 3.0X 103mg.M-3、己燒濃度≥ 7.0X 104mg.M-3 的工藝廢氣中，進行鹽酸霧、氣態(tài)HCl去除和甲苯及己烷回收。
[0026]參見圖1，先接通揮發(fā)性有機物蒸汽低溫凝結回收區(qū)7的機械制冷系統(tǒng)電源，在制冷系統(tǒng)的溫度達到一 70°C以下并穩(wěn)定后，接通氣體吸入和壓力提升區(qū)6的鼓風機電源，待處理氣體I進入一級過濾捕集區(qū)2，進行鹽酸霧過濾捕集處理，去除鹽酸霧99%以上，回收大量鹽酸溶液8。去除了鹽酸霧的氣體主要含有氣態(tài)HC1、甲苯和己烷，進入水洗滌區(qū)3洗滌，洗滌水10以一定的回流比與新鮮水9混合進行循環(huán)洗滌，排出部分洗滌水11。采用洗滌水洗滌，可以降低氣體溫度，吸收氣體中氣態(tài)HCl 70%以上，另有20%以上HCl形成鹽酸霧，水洗過程去除氣態(tài)HCl 90%以上。水洗后含有少量鹽酸霧、少量氣態(tài)HCL、甲苯和己烷的氣體，進入二級過濾捕集區(qū)4，再進行鹽酸霧過濾捕集處理，去除水洗過程形成的鹽酸霧99%以上，回收鹽酸溶液8，出口氣體中主要含有濃度≤50mg*m_3的HC1、甲苯和己烷。在二級過濾捕集區(qū)4去除了鹽酸霧的氣體進入堿液洗滌區(qū)5進行堿液洗滌，利用酸堿中和反應，去除氣態(tài)HCl 90%以上，堿液12循環(huán)使用，當pH值近于7.5時更換，出口氣體中含有濃度≤5mg.M-3的HC1、甲苯和己烷。堿液洗滌區(qū)5出口氣體進入氣體吸入和壓力提升區(qū)6，利用吸入負壓≤一 8kPa、提升壓力≥ 3kPa的鼓風機，對堿洗后氣體進行吸氣和提壓，出口氣體進入低溫凝結回收區(qū)7回收揮發(fā)性有機物蒸汽，低溫凝結回收區(qū)7設置2?3級漸次降溫的機械制冷系統(tǒng)，設置冷媒與氣體間接換熱的換熱器，氣體通過與低溫冷媒的間接換熱降溫，換熱后氣體溫度一 70°C左右，揮發(fā)性有機物蒸汽凝結為液體13，靠自身重力流向凝結液收集箱，尾氣14達標排放。
【權利要求】
1.一種氣體中HCl和揮發(fā)性有機物回收裝置，按氣體流動方向依次包括一級過濾捕集區(qū)、水洗滌區(qū)、二級過濾捕集區(qū)、堿液洗滌區(qū)、氣體吸入和壓力提升區(qū)、低溫凝結回收區(qū)；其中過濾捕集區(qū)內設置纖維層過濾捕集介質，水洗滌區(qū)和堿液洗滌區(qū)設置氣液接觸的填料，低溫凝結回收區(qū)設置制冷系統(tǒng)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:水洗滌區(qū)內設置氣液接觸的填料，氣液兩相在填料段逆流接觸。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于:水洗滌區(qū)內設置循環(huán)洗滌系統(tǒng)，洗滌后的水以一定的回流比與新鮮水混合進行循環(huán)洗滌，并排出部分洗滌水。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:過濾捕集區(qū)氣體通過纖維層過濾捕集介質的流速小于0.1 m/s。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:堿液洗滌區(qū)內設置氣液接觸的填料，氣液兩相在填料段逆流接觸。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:堿液洗滌區(qū)內設置循環(huán)堿洗系統(tǒng)，對二次過濾捕集后的氣體進行循環(huán)堿洗。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:氣體吸入和壓力提升區(qū)設置高壓鼓風機設備，使氣體吸入負壓力<一 8kPa，氣體提升后壓力≥3kPa。
8.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:低溫凝結回收區(qū)設置2~3級漸次降溫的機械制冷系統(tǒng)，機械制冷溫度為一 40°C~一 110°C。
9.根據權利要求1或8所述的裝置，其特征在于:低溫凝結回收區(qū)設置冷媒與氣體間接換熱的換熱器，用于對氣體降溫和凝結揮發(fā)性有機物蒸汽。
10.根據權利要求1或8所述的裝置，其特征在于:低溫凝結回收區(qū)設置凝結液收集箱，收集揮發(fā)性有機物蒸汽凝結液。
【文檔編號】B01D53/78GK203540321SQ201320660778
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權日:2013年10月25日
【發(fā)明者】侯學杰, 孫永琳 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院