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活性炭吸附脱附和冷凝工艺在石油行业的利用

作者:zmhb 来源:原创 日期:2018-3-18 15:45:51 人气:0

工艺选择说明

有机废气治理,是指用多种技术措施,通过不同途径减少有机溶剂用量或排气净化 以消除有机废气污染,有机废气污染源分布广泛,为防止污染,除减少有机溶剂用量以减少有机废气的产生和排放外,排气净化是目前切实可行的治理途径;常用的方法有吸附法、吸收法、燃烧法、冷凝法、生物法等,选用净化方法时,应根据具体情况优先选用费用低、 耗能少、无二次污染的方法,尽量做到化害为利,充分回收利用成分和余热;

根据业主要求及我公司长期治理有机废气的经验,采用活性炭吸附处理有机废气,活性炭吸附饱和以后采用对其进行脱附,属于粘性物质,所以在废气进入活性炭吸附装置前必须要进行预处理,否则,废气进入活性炭吸附装置会造成不必要的麻烦,甚至使活性炭失效,因为废气中的粘性颗粒容易使活性炭“堵 死”。预处理采用干式过滤器,干式过滤器为双级过滤, 过滤材质为过滤棉(需要定期更换),之后再使废气进入到吸附净化装置,从而确保活性炭的使用寿命及高效率净化效果达标排放。

2、工艺流程图(以三单元为例)

工艺流程说明

◇ 喷淋塔和干式过滤器

为了防止灰尘进入到活性炭吸附+冷凝装置系统,以确保处理系统的气源干净、无油烟、无颗粒;在万达装置前段我们采用喷淋塔和干式过滤箱来进行除油、除尘、降温等预处理设备,喷淋塔采用防腐防锈的PP材质制作,为更好地吸附油气,水箱内采用白油来喷洒以吸附油气。干式过滤箱的过滤框采用金属网制成框加架,内夹过滤材料,过滤器安装在金属箱体内,定期更换。过滤材料采用中效过滤框采用金属网制成框加架,内夹过滤材料,过滤器安装在金属箱体内,定期更换。过滤材料采用合成 纤维无纺布和铝复合物制成褶皱状,具有通风量大、阻力小、容尘量大等特点;过滤段上装有压差计(指针式),当设备内部压差超过 300-350Pa 时,提示清理或更换;

◇ 活性炭吸附+冷凝系统主要包括三部分:吸附气体流程、脱附气体流程、控制系统,详见图的工艺流程图。

吸附气体流程:待处理的有机废气由风管引出后进活性炭吸附床,气体进入吸附床后,气体中的有机物质被活性炭吸附而着附在活性炭的表面,从而使气体得以净化,净化后的气体再通过风机排向大气。


控制系统:控制系统对系统中的风机、预热器、温度、阀门进行控制。当系统温度达到预定的温度时,系统自动停止预热器的加热,当温度不够时,系统又重新启动预热器,使冷凝装置温度维持在一个适当的范围;当催化床的温度过高时,开启补冷风阀,向冷凝系统内补充新鲜空气,可有效地控制冷凝器的温度,防止冷凝器的温度过高。此外,系统中还有阻火器,可有效地防止火焰。

四、处理设备简介

1、干式过滤

过滤箱体外壳采用 Q235 t=2mm 钢板制成,外部连续焊接,无气泡、夹渣等现象,整体美观;过滤框架采用镀锌板 t=1.5mm 制成,保证支架整体强度牢固,外形美观;

2、活性炭吸附装置

吸附箱采用碳钢制作,外涂油漆,内部装有一定量的活性炭纤维,并设置高温检测装置,当含有机物的废气经风机的作用,经过活性炭吸附层(整齐堆放),有机物质被活性炭特有的作用力截留在其内部,洁净气体排出;经过一段时间后,活性炭达到饱和状态时,停止吸附,此时有机物已被浓缩在活性炭内;

◇ 吸附箱体外壳采用 Q235 t=2mm 钢板制成,外部连续焊接,无气泡、夹渣等现象, 整体美观;

◇ 内部循环管道:内部循环管道采用 t=1.2mm 镀锌钢板制作,折边卡口连接,整体 美观,密封性能好,法兰采用螺栓连接;

◇ 废气收集管道采用 t=1.2mm 镀锌钢板制作,折边卡口连接,整体美观,密封性能 好,法兰采用螺栓连接;

◇ 主排风机选用国内优质产品,具体要求如下:风机采用皮带轮驱动; 机壳材料采用优质钢材制作,叶轮材质为 16Mn; 风机的平衡等级在 5.6 级以上;噪音不大于 85dB(A);风机风量、风压等参数满足设计要求,且性能稳定;

◇ 烟 囱:烟囱采用 t=1.5mm 碳钢钢板制作;烟囱高度为 15 米; ‹

“活性炭吸附+冷凝回收装置”是一种固定环式吸附床装置,以新型吸附材料活性炭纤维(Activated carbon fiber,ACF)为吸附材料,通过先进高效、安全可靠的工艺,机电一体化全自动控制技术处理各行业在生产过程中排出的有机废气。该技术具有吸附效率高、运行能耗低的优点,可充分回收工业废气中的有机溶剂,实现了保护环境和企业经济利益大化的目标。此技术以活性炭纤维(颗粒)为吸附剂,油气先通过冷却器进行降温,然后进入活性炭纤维(颗粒)吸附箱,油气组分吸附在吸附剂表面,然后再经过变温脱附,富集的油气用饱和蒸汽脱附出来,进入冷凝器。液态化学品进入储罐,净化后的尾气经排气管排放。

工业有机废气自动化回收装置对传统的有机溶剂吸附回收工艺进行了的改造,在工艺的核心部分吸附材料的选择上,以性能优越的活性炭纤维代替了性能较差的普通颗粒活性炭;在吸附器的设计上参考了环式吸附器结构,设计了一种组合式的吸附器。结合实际生产过程,采用了连续的吸附-脱附-再生操作程序。在甲苯回收工程中,设计选用了三箱吸附系统。3个吸附器共用一套管路系统,运行时可相互切换。含有机溶剂的废气经过预处理后依次进入3个吸附器,当吸附器1吸附饱和后,切换到吸附器2吸附,吸附器2吸附饱和后,再切换到吸附器3吸附;脱附-干燥再生工序也是依次进行。运行时,含有机溶剂的废气由吸附器下部进入。在吸附器内,废气穿过活性炭纤维,其中的有机溶剂被活性炭纤维吸附下来,净化后的气体由吸附器顶部排出。脱附介质采用水蒸汽,由吸附器顶部进入,穿过活性炭纤维,将被吸附浓缩的有机溶剂脱附出来并带出吸附器带入冷凝器。经过冷凝,有机溶剂和水蒸汽的混合物被冷凝下来流入分层槽。在分层槽内,有机溶剂和冷凝水分离回收,冷凝水排入污水管道。吸附器完成脱附并经干燥再生后,继续进行吸附。该循环系统连续运行。系统运行过程中所有的动作切换,均由PLC系统自动完成,整个系统运行无人值守。

吸附回收工艺

活性炭纤维吸附回收装置使用优质不锈钢为箱体,吸附箱内安置有一定数目的缠绕活性炭纤维毡的环式固定床。工艺可分为一级吸附工艺、二级或多级吸附工艺,吸附箱体之间通过管路和阀门或并或串连接,交替切换工艺步骤。

 1).预处理—吸附:去除酸碱腐蚀物质、固体颗粒物或液滴等夹带物,降低废气温度后经风机加压进入吸附器,有机组分在穿透活性炭纤维床层时被吸附,吸附净化后的气体从顶部排放。

 2).脱附—再生:吸附回收工艺采用水蒸气将有机物脱附,将活性炭纤维再生。脱附蒸汽由吸附器顶部进入,加热活性碳纤维床层,脱附有机物。脱附后的活性碳纤维湿度和温度都很高,需要向吸附器内吹扫空气,使碳纤维吸附床层迅速降温降湿,随后进入下一个循环。

 3).冷凝回收:脱附产生的混合蒸汽经冷凝器冷凝回收液态混合液,混合液可通过重力分层、蒸馏、精馏等手段回收有机物。


装置特点与优势

1、活性炭纤维(颗粒)装填量少,大幅度降低了尾气净化回收装置的造价

2、高品质、高效率地回收尾气中的有机物

3、适用范围比较广

4、装置紧凑,结构巧妙,气阻小,占地少,运转能耗低

5、全自动运行,操作简单,便于维修,运转安全

6、环境效益与经济效益显着,投资回收期短


4、整套设备主要部件描述

活性炭吸附系统

◇ 活性炭吸附 整套装置中的核心部分,利用自身的吸附性能净化有机废气;

◇ 超温报警系统  保证活性炭在脱附过程中整套系统的安全运行;

采用不锈钢保护管测量脱附时碳层温度;

◇ 风向调节阀门  采用电动阀门,电动执行器为优质品牌;

◇ 控制系统 整套系统采用 PLC 控制,安全、可靠;

脱附系统

◇ 阻火器 由特制的多层金属网组成,可阻止火焰通过,过滤掉气体中较大的颗粒(污物),是本净化装置的安全装置之一。

◇ 防爆器 为膜片泄压方式,当设备运行出现异常时,可及时裂开泄压,防止意外事故发生。

◇ 脱附风机 采用后引风式,使本装置在负压下工作。


设备安全措施

由于该系统中的废气是易燃易爆气体且脱附再生时有高温气体产生,为了确保设备安全运行,除了加强安全教育,制定安全操作规程和安全管理制度外,特采取以下措施:

◇ 各设备要人员操作的凌空处均设置保护栏杆。

◇ 电器均严格执行有关规范及规程中有关防雷、接地安全措施和防范各种事故的保护措施。

◇ 烟囱设置避雷装置。

◇ 设备阻火器,由特制的多层金属网组成,可阻止火焰通过。

◇ 设置补冷风机控制温度:当活性炭吸附床内的温度高于设定值时,补冷风机会自动启动,补充冷风,降低吸附床内温度,确保安全运行。

◇ 活性碳吸附箱设置超温自动声光报警、断电和补风降温装置。

◇ 高温设备及管道采取隔热保温措施。




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