多相多组分废气处理设备、多组分废气处理方法及应用

摘要

本发明提供了一种多组分废气处理设备，其包括：废气过滤器、组分分离装置、废气处理装置、蒸汽供给装置、干燥风机以及有机溶剂回收装置。与现有技术相比，本发明专利采取了多级处理方式，针对废气的多相和多组分，进行逐一处理，每一个环节都具有针对性，能更有效的完成处理效果。通过改变吸收剂，可以处理不同组分的尾气，因此适应性更广泛。

说明书

技术领域

本发明涉及石油化工设备，尤其涉及一种可以处理多相多组分废气的废 气处理设备。

背景技术

随着工业的高速发展，不可避免地会对环境产生一定的负面影响。近年 来，针对环境污染问题，国家不断加大治理力度。许多化工企业开始重视对 工业三废的预防和治理工作。其中，像石化企业的油库和炼厂等针对成品油 运输配送环节中挥发损耗问题，安装了油气回收装置，对挥发的油气进行回 收，这种方式既改善了环境，又具有一定经济效益。

目前废气回收工艺主要有吸附法、冷凝法、吸收法和膜分离法四种，基 于这四种工艺的回收装置在不同的领域都发挥着重要的作用，但是这些装置 都有一个共同点，即是只能处理回收单一气相物质。但很多化工厂的排放尾 气一般都比较复杂，不仅含有多种物质，而且还可能以多相的形式存在。例 如是某石化公司石油树脂车间的尾气就具有排放量大、总烃含量较低、含水 量大且含有一定量的成品颗粒。针对这种多相多组分的废气目前的回收处理 装置还无法有效地进行处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在于提供一种新型的多组分废气处理设 备，该设备可以处理回收以气体为主的多相、多组分的工业尾气，通过对工 业尾气进行过滤，去除工业尾气中的固相颗粒，通过选择不同的有机溶剂吸 收剂循环吸收，将工业尾气中的多组分进行分离，然后对获得的单一组分的 工业尾气进行吸附，从而最终实现多相多组分的工业尾气的处理，解决目前 工业尾气组分复杂、不易回收处理的问题。

基于此，本发明提供了一种多相多组分废气处理设备，其包括：

除去废气中的固相颗粒的废气过滤器，利用特定的有机溶剂对多组分废 气进行组分分离的组分分离装置，对分离后获得的含有特定有机溶剂的单一 组分废气进行吸附处理的废气处理装置，向所述废气处理装置提供蒸汽的蒸 汽供给装置，干燥风机和用于回收有机溶剂的有机溶剂回收装置。

其中，所述多相多组分废气处理设备还可以包括废气冷却器，如果经过 废气过滤器分离出固相物质组分后的废气温度较高，需要送入废气冷却器进 行降温冷却，再送入组分分离装置。

其中，所述组分分离装置包括废气风机、吸收塔和溶剂泵。

其中，所述废气处理装置包括吸附器、下三通挡板阀、下两通挡板阀、 上挡板、上三通挡板阀、气动球阀、进气口和解吸气管，所述吸附器包括吸 附芯，所述吸附芯具有中心孔，在所述吸附芯外侧包括碳纤维层。

其中，所述多相多组分废气处理设备中的废气处理装置的个数为三个以 上，通过三个废气处理装置交替循环实现吸附单一组分的废气的工序、对碳 纤维层进行解吸的工序、对碳纤维层进行干燥的工序，从而提高净化效率。

其中，所述有机溶剂回收装置包括冷凝器、分层槽、中间储罐和回收溶 剂泵。

本发明还提供了一种多组分废气处理设备，其包括：

用于除去多相多组分废气中的固相颗粒的废气过滤器，组分分离装置、 三个废气处理装置、蒸汽供给装置、干燥风机和有机溶剂回收装置；

所述组分分离装置包括废气风机、吸收塔和溶剂泵；

所述废气过滤器和所述吸收塔通过所述废气风机相连接，所述废气风机 将过滤后的多组分废气送入所述吸收塔，所述溶剂泵与所述吸收塔相连接， 将有机溶剂送入所述吸收塔中，对所述吸收塔中多组分废气进行洗气，获得 单一组分的废气；

第一所述废气处理装置包括第一吸附器、第一下三通挡板阀、第一下两 通挡板阀、第一上挡板、第一上三通挡板阀、第一气动球阀、第一进气口和 第一解吸气管，所述第一吸附器包括第一吸附芯，所述第一吸附芯具有中心 孔，在所述第一吸附芯外侧包括第一碳纤维层；

第二所述废气处理装置包括第二吸附器、第二下三通挡板阀、第二下两 通挡板阀、第二上挡板、第二上三通挡板阀、第二气动球阀、第二进气口和 第二解吸气管，所述第二吸附器包括第二吸附芯，所述第二吸附芯具有中心 孔，在所述第二吸附芯外侧包括第二碳纤维层；

第三所述废气处理装置包括第三吸附器、第三下三通挡板阀、第三下两 通挡板阀、第三上挡板、第三上三通挡板阀、第三气动球阀、第三进气口和 第三解吸气管，所述第三吸附器包括第三吸附芯，所述第三吸附芯具有中心 孔，在所述第三吸附芯外侧包括第三碳纤维层；

所述三个废气处理装置分别进行吸附工序、解吸工序和干燥工序；

所述蒸汽供给装置将水蒸汽通过进行解吸工序的废气处理装置中的吸附 器的吸附芯顶部的中心孔进入，对所述碳纤维层进行解吸；

所述干燥风机用于将进行吸附工序后获得的纯化后的单一组分废气送入 进行干燥工序的废气处理装置；

所述有机溶剂回收装置包括冷凝器、分层槽、中间储罐和回收溶剂泵， 所述冷凝器与进行解吸工序的废气处理装置的解吸气管相连接，冷凝后的液 体通过分层槽的分层，排出水分，获得有机溶剂暂时存储在中间储罐中，定 期经回收溶剂泵进行回收。

本发明还提供了采用上述多相多组分废气处理设备进行多相多组分废气 处理的方法，其包括:

第一步，过滤工序，采用所述废气过滤器将所述多相多组分废气中的固 相颗粒分离出；

第二步，组分分离工序，将过滤处理后获得的多组分废气通过废气风机 送入吸收塔，利用有机溶剂洗气，获得的单一组分的废气；

第三步，吸附工序，将获得的单一组分的废气送入第一吸附器中，利用 碳纤维层对单一组分的废气中的有机溶剂进行吸附，获得净化后的单一组分 的废气；

第四步，解吸工序，蒸汽供给装置将蒸汽送入碳纤维层已经达到吸附饱 和的第二吸附器中，在高温蒸汽的作用下，吸附在碳纤维层表面的有机溶剂 被脱附下来，获得解吸气，经过冷凝、分离工艺，形成有价值的溶剂被回收 利用；

第五步，干燥工序，将第三步获得的净化后的单一组分的废气通过干燥 风机送入已经进行过吸附工序和解吸工序的第三吸附器，对碳纤维层进行干 燥，从而达到去掉碳纤维层中的水分和对含油的单一组分的废气进行二次净 化的目的。

其中，如果经过过滤工序获得的多组分废气温度较高，还可以在过滤工 序和组分分离工序之间加入冷却降温工序，将多组分废气先送入废气冷却器 进行降温冷却，再送入组分分离装置。

本发明还提供了上述多多相组分废气处理设备在化工工业生产中的应 用。

本发明有益的技术效果在于：

与现有技术相比，本发明专利采取了多级处理方式，针对废气的多相和 多组分，进行逐一处理，每一个环节都具有针对性，能更有效的完成处理效 果。通过改变吸收剂，可以处理不同组分的尾气，因此适应性更广泛。

蒸汽解吸工艺既节约了装置的运行成本和安装成本，又不会对环境产生 二次污染。

装置增添的干燥环节，更有利于碳纤维的吸附效果，从而可以提高装置 的吸附效率。

附图说明

图1为本发明多相多组分废气处理设备的装置结构图；

图2为本发明多相多组分废气处理设备的工作原理图；

图中，1-废气过滤器；2-废气冷却；3-废气风机；4-吸收塔；5-溶剂泵 6- 冷凝器；7-分层槽；8-中间储罐；9-回收溶剂泵；10-干燥风机；11-第一下 三通挡板阀；12-第一下两通挡板阀；13-第一气动球阀；14-第一上挡板；15- 第一上三通挡板阀；16-第一吸附芯；17-第一碳纤维层；18-第一吸附器；19- 第二下三通挡板阀；20-第二下两通挡板阀；21-第二气动球阀；22-第二上挡 板阀；23-第二上三通挡板阀；24-第二吸附器；25-第三下三通挡板阀；26- 第三下两通挡板阀；27-第三气动球阀；28-第三上挡板；29-第三上三通挡 板阀；30-第三吸附器；31-第二吸附芯；32-第二碳纤维层；33-第三吸附芯； 34-第三碳纤维层；35-蒸汽供给装置。

具体实施方式

本发明提供了一种多相多组分废气处理设备，其包括：

除去废气中的固相颗粒的废气过滤器，利用特定的有机溶剂对多组分废 气进行组分分离的组分分离装置，对分离后获得的含有有机溶剂的单一组分 废气进行吸附处理的废气处理装置，向所述废气处理装置提供蒸汽的蒸汽供 给装置，干燥风机和用于回收有机溶剂的有机溶剂回收装置。

所需要处理的废气经过废气过滤器除去其含有的固相颗粒，随后进入到 组分分离装置，将废气中的各组分采用特定的有机溶剂进行分离，随后将获 得的含有有机溶剂的单一组分废气送入到废气处理装置中进行吸附处理，将 有机溶剂吸附，获得净化的单一组分的废气排出。

所述多相多组分废气处理设备还可以包括废气冷却器，如果经过废气过 滤器分离出固相物质组分后的废气温度较高，需要送入废气冷却器进行降温 冷却，再送入组分分离装置，如果温度不高，则不需要废气冷却器，直接将 通过废弃过滤器获得的分离固相后的废气送入到组分分离装置中。

所述组分分离装置包括废气风机、吸收塔和溶剂泵，所述废气风机用于 将过滤处理过的多组分废气送入吸收塔中，所述溶剂泵用于将溶解分离多组 分废气的有机溶剂送入吸收塔中，在所述吸收塔中用有机溶剂对多组分废气 进行洗气，例如：用洗油(煤焦油精馏过程中的馏份)吸收焦炉气中的苯、甲 苯和二甲苯等；用三个碳原子的石油馏分吸收石油裂解气中的乙烯和丙烯， 二氯乙烷生产过程中用水除去氯化氢气体等，将不需要的组分全部吸收，形 成的单一组分废气因不溶于有机溶剂而进入下一个环节被处理。

进一步，所述组分分离装置仅由上述部件构成。

所述废气处理装置包括吸附器、下三通挡板阀、下两通挡板阀、上挡板、 上三通挡板阀、气动球阀、进气口和解吸气管，所述吸附器包括吸附芯，所 述吸附芯具有中心孔，在所述吸附芯外侧包括碳纤维层。

所述下三通挡板阀和所述下两通挡板阀相连接，均位于所述吸附器的下 部，所述下两通挡板阀与所述吸附器相连接，所述气动球阀位于所述吸附器 上部，与所述吸附器相连接，所述上挡板位于所述吸附器的顶部，所述进气 口位于所述吸附器的下端，所述解吸气管位于所述下两通挡板的旁边。

进一步，所述废气处理装置仅由上述部件构成。

所述废气处理装置的吸附器利用碳纤维层吸附含有有机溶剂的单一组分 的废气中的有机溶剂，获得净化后的单一组分的废气。

吸附有机溶剂达到饱和状态的碳纤维层，将水蒸汽通入吸附器中，在高 温水蒸汽的作用下，吸附在碳纤维层表面的有机溶剂脱附下来，获得解吸气， 经过冷凝、液化、分层，使水分排出，有机溶解回收。

本发明中使用的碳纤维层的吸附面积大，吸附速率快，完全具备大规模 尾气处理的能力。

可以利用获得的净化后的单一组分的废气对解吸后的碳纤维层需要进行 干燥，去掉碳纤维层中的水分，同时，如果废气含有油相，还可以去除油相， 从而提高净化效率。

所述多相多组分废气处理设备中的废气处理装置的个数优选为三个以 上，进一步优选为三个，通过三个废气处理装置交替循环实现吸附单一组分 的废气的工序、对碳纤维层进行解吸的工序、对碳纤维层进行干燥的工序， 从而提高净化效率。

第一个废气处理装置的吸附器的碳纤维层进行吸附含有有机溶剂的单一 组分的废气的工序，获得净化后的单一组分的废气，进入排气主管道上，被 主管道上的干燥风机引入到已经进行过吸附工序和解吸工序的第三个废气处 理装置，对所述第三个废气处理装置的碳纤维层进行干燥的工序，在第一个 废气处理装置进行吸附工序和第三废气处理装置进行干燥工序的同时，对已 经进行了吸附工序的第二个废气处理装置进行解吸工序，利用蒸汽通过吸附 器中，在高温蒸汽的作用下，吸附在碳纤维层表面的有机溶剂脱附下来，获 得解吸气，经过冷凝、液化、分层，使水分排出，有机溶解回收。

本发明干燥工序采用吸附后的净化气作为干燥气，这样不仅减少了设备 投资，也节省了加热干燥空气所用的蒸汽，另外，解吸工序中所采用的是化 工厂内常见的高温水蒸汽，因此大大降低了装置的配套成本和安装难度。

所述有机溶剂回收装置包括冷凝器、分层槽、中间储罐和回收溶剂泵， 所述冷凝器用于对解吸气进行冷凝液化，所述分层槽用于将解吸后获得的有 机溶剂进行分层处理，将水分排出，所述中间储罐用于暂时存储有机溶剂， 所述回收溶剂泵用于将所述有机溶解抽回回收。

本发明利用三个废气处理装置中的三个吸附器通过相应的挡板阀和气动 球阀以吸附、解吸、干燥的顺序循环工作，最终完成对多组分废气的回收。

本发明还提供了一种多组分废气处理设备，其包括：

用于除去多组分废气中的固相颗粒的废气过滤器，组分分离装置、三个 废气处理装置、蒸汽供给装置、干燥风机和有机溶剂回收装置；

所述组分分离装置包括废气风机、吸收塔和溶剂泵；

所述废气过滤器和所述吸收塔通过所述废气风机相连接，所述废气风机 将过滤后的多组分废气送入所述吸收塔，所述容剂泵与所述吸收塔相连接， 将有机溶剂送入所述吸收塔中，对所述吸收塔中多组分废气进行洗气，获得 单一组分的废气；

第一所述废气处理装置包括第一吸附器、第一下三通挡板阀、第一下两 通挡板阀、第一上挡板、第一上三通挡板阀、第一气动球阀、第一进气口和 第一解吸气管，所述第一吸附器包括第一吸附芯，所述第一吸附芯具有中心 孔，在所述第一吸附芯外侧包括第一碳纤维层；

第二所述废气处理装置包括第二吸附器、第二下三通挡板阀、第二下两 通挡板阀、第二上挡板、第二上三通挡板阀、第二气动球阀、第二进气口和 第二解吸气管，所述第二吸附器包括第二吸附芯，所述第二吸附芯具有中心 孔，在所述第二吸附芯外侧包括第二碳纤维层；

第三所述废气处理装置包括第三吸附器、第三下三通挡板阀、第三下两 通挡板阀、第三上挡板、第三上三通挡板阀、第三气动球阀、第三进气口和 第三解吸气管，所述第三吸附器包括第三吸附芯，所述第三吸附芯具有中心 孔，在所述第三吸附芯外侧包括第三碳纤维层；

所述三个废气处理装置分别进行吸附工序、解吸工序和干燥工序；

所述蒸汽供给装置将水蒸汽通过进行解吸工序的废气处理装置中的吸附 器的吸附芯顶部的中心孔进入，对所述碳纤维层进行解吸；

所述干燥风机用于将进行吸附工序后获得的纯化后的单一组分废气送入 进行干燥工序的废气处理装置；

所述有机溶剂回收装置包括冷凝器、分层槽、中间储罐和回收溶剂泵， 所述冷凝器与进行解吸工序的废气处理装置的解吸气管相连接，冷凝后的液 体通过分层槽的分层，排出水分，获得有机溶剂暂时存储在中间储罐中，定 期经回收溶剂泵进行回收。

所述多相多组分废气处理设备还可以包括废气冷却器，如果经过废气过 滤器分离出固相物质组分后的废气温度较高，需要送入废气冷却器进行降温 冷却，再送入组分分离装置，如果温度不高，则不需要废气冷却器，直接将 通过废弃过滤器获得的分离固相后的废气送入到组分分离装置中。

在本发明中，废气进入多相多组分废气处理设备后首先利用废气过滤器 除去其中的固相颗粒，完成对杂质的过滤。然后在组分分离装置中根据废气 中的各组分对有机溶剂的溶解度不同，选择特定的有机溶剂对多组分废气进 行组分分离，分离后获得的含有有机溶剂的单一组分废气进入废气处理装置 中被吸附处理，当吸附剂吸附饱和后，利用蒸汽供给装置提供蒸汽对吸附剂 进行解吸处理，解吸出的有机溶剂被有机溶剂回收装置回收处理。

本发明还提供了采用上述多相多组分废气处理设备进行多组分废气处理 的方法，其包括:

第一步，过滤工序，采用所述废气过滤器将所述多相多组分废气中的固 相颗粒分离出；

第二步，组分分离工序，将过滤处理后获得的多组分废气通过废气风机 送入吸收塔，利用有机溶剂洗气，获得的单一组分的废气；

第三步，吸附工序，将获得的单一组分的废气送入第一吸附器中，利用 碳纤维层对单一组分的废气中的有机溶剂进行吸附，获得净化后的单一组分 的废气；

第四步，解吸工序，蒸汽供给装置将蒸汽送入碳纤维层已经达到吸附饱 和的第二吸附器中，在高温蒸汽的作用下，吸附在碳纤维层表面的有机溶剂 被脱附下来，获得解吸气，经过冷凝、分离工艺，形成有价值的溶剂被回收 利用；

第五步，干燥工序，将第三步获得的净化后的单一组分的废气通过干燥 风机送入已经进行过吸附工序和解吸工序的第三吸附器，对碳纤维层进行干 燥，从而达到去掉碳纤维层中的水分和对含油的单一组分的废气进行二次净 化的目的。

所述第一吸附器至第三吸附器可以根据其各自的状态，循环实现吸附工 序、解吸工序和干燥工序，最终完成对尾气的吸收。

如果经过过滤工序获得的多组分废气温度较高，还可以在过滤工序和组 分分离工序之间加入冷却降温工序，将多组分废气先送入废气冷却器进行降 温冷却，再送入组分分离装置。

本发明还提供了上述多相多组分废气处理设备在化工工业生产中的应 用。

以下采用实施例和附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如 何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并 据以实施。

如图1和图2所示，待处理含有九个碳原子的芳香族石油树脂尾气的主 要成分是固体颗粒、烷烃、含有9个碳原子的芳香烃类化合物（C9），尾气 首先进入多相多组分废气处理设备的废气过滤器（1），将其中的较大的固相 物质分离出来，若尾气的温度较高，则需要进入废气冷却器（2）中进行降温， 若温度不高，则可以直接被废气风机（3）引入吸收塔（4）中进行“洗气”， 通过溶剂泵（5）将有机溶剂吸收剂联合炭九（一种燃料油，是烃类裂解生产 乙烯所得的副产品）送入吸收塔（4）中，利用联合炭九将尾气中的烷烃吸收， 经过处理的尾气基本上只有芳香烃类化合物，直接进入吸附器中，本装置共 有三个吸附器，其中第一吸附器（18）当前进行吸附，第二吸附器（24）当 前进行解吸，而第三吸附器（30）当前进行干燥。经过过滤和冷却的多组分 废气进入第一吸附器（18）时，第一下三通挡板阀（11）、第一下两通挡板 阀（12）、第一上挡板（14）和第一上三通挡板阀（15）均向上开启，含有 机溶剂的单一组分的尾气沿管路从第一吸附器（18）下端的进气口进入吸附 器内，穿过第一吸附芯（16）外侧包裹的第一碳纤维层（17），此过程中有 机溶剂被吸附在第一碳纤维层（17）的微孔内，净化气由第一吸附芯的中心 孔排到上箱体内，经上第一三通挡板阀（15），由干燥风机引入第三吸附器 （30）内，用于下个环节的干燥碳纤维层工艺，第二吸附器（24）刚吸附饱 和此刻处于解吸状态，首先启动第二气动球阀（21）开启，高温蒸汽从第二 吸附芯（31）顶部的中心孔进入，经过第二碳纤维层（32）携带有机溶剂进 入第二吸附器（24）的下箱体内，第二下两通挡板阀（20）向下开启，解吸 气由第二下两通挡板阀（20）旁边的解吸气管进入冷凝器（6）中，通过循环 水对解吸气进行冷凝液化，回水返回进水口被循环利用。冷凝下的液体沿管 道进入分层槽（7）中进行分层处理，水分被排出，有机溶剂被储存在中间储 罐（8）中，被回收溶剂泵（9）定期抽回回收，冷凝器（6）中没有液化的尾 气进入装置入口被循环处理。分层槽（7）中挥发的解吸气也可以重新进入第 一吸附器（18）中，被重新吸附，第三下三通挡板阀（25）和第三下两通挡 板阀（26）均向上开启，第三上三通挡板阀（29）和第三上挡板阀（28）向 上开启，第一吸附器（18）中排出的净化后的单一组分的废气从第三吸附器 （30）下端的进气口进入其下箱体内，通过第三碳纤维层（34）后进入上箱 体，由第三上三通挡板阀（29）排入大气中，此过程中该吸附器内碳纤维层 中的水分被带走，有利于下一次的吸附，三个吸附器分别依次按照吸附、解 吸、干燥的顺序交替进行，当三个吸附器均各自完成吸附、解吸、干燥过程 后，即最终实现多项多组分废气的处理。

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这 种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改， 以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留 的权利。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式 的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更 或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依 据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型， 仍属于本发明技术方案的保护范围。