本發(fā)明屬于voc尾氣治理領(lǐng)域，涉及一種voc尾氣中污染組分的資源化回收利用，具體的說是一種人造石產(chǎn)線廢氣苯乙烯污染組分資源化回收方法。

背景技術(shù)：

1、苯乙烯是工業(yè)行業(yè)的重要原料，應(yīng)用廣泛，尤其在精細化工、制藥、油漆和涂料等行業(yè)廣泛應(yīng)用。由于苯乙烯易揮發(fā)且飽和蒸汽壓較大，采用清水捕捉難度大，捕捉后易逃逸，生產(chǎn)和使用過程中都可能導(dǎo)致低濃度苯乙烯氣體的排放，形成大量voc尾氣，對環(huán)境及人體健康造成危害，而且其為易燃易爆氣體/液體，對眼和上呼吸道黏膜有刺激作用，高濃度有麻醉作用【雷艷梅等.生物膜填料塔凈化低濃度苯乙烯廢氣的實驗研究.環(huán)境工程學(xué)報,2006,7(3):36－39】。苯乙烯還是形成pm2.5的重要前體之一【趙磊等.石化voc廢氣深度凈化技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用.環(huán)境工程,2016,(s1):569－571】。

2、目前苯乙烯尾氣治理多采用傳統(tǒng)治理voc尾氣技術(shù)，主要為吸附法、燃燒法、吸收法、冷凝法【林雨.冷凝法治理苯乙烯廢氣及影響規(guī)律的研究.現(xiàn)代化工,2018,38(10):192－195】等，這些治理技術(shù)都比較成熟，有許多成功應(yīng)用案例。傳統(tǒng)處理方法各有自身的優(yōu)點，但也有一定的局限性。

3、冷凝法可以實現(xiàn)尾氣中的污染組分資源化回收，但運行成本高，動力消耗大，凈化后尾氣難達標。

4、吸收法可以實現(xiàn)尾氣中的污染組分資源化回收。由于吸收過程主要采用有機溶劑，吸收推動力小，凈化效果差，凈化后尾氣難以達標，吸收劑吸收容量小，吸收劑再生成本高。

5、吸附法是voc尾氣常見的治理措施之一,可實現(xiàn)達標排放。但對于高濃度、大風(fēng)量尾氣采用吸附法，吸附周期短，存在頻繁吸、脫附，運行能耗高，飽和后的吸附劑屬于危廢，吸附劑消耗大，處置成本高。

6、燃燒法運行成本相對較低，處理刀較徹底，但需提供輔助熱焓，特別是低濃度尾氣，碳輔助熱焓消耗量大，碳排放量大，還導(dǎo)致大量苯乙烯資源浪費。

7、從理論上分析，傳統(tǒng)治理voc尾氣技術(shù)可用于苯乙烯尾氣治理，但由于苯乙烯組分在一定溫度條件下易聚合、發(fā)熱，傳統(tǒng)治理技術(shù)應(yīng)用苯乙烯尾氣治理時存在聚合導(dǎo)致堵塞以及發(fā)熱安全等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種工藝簡單、將吸收和轉(zhuǎn)輪吸附有效偶合、投資和運行成本低、尾氣凈化效果好、節(jié)能降耗、苯乙烯回收率高的人造石產(chǎn)線廢氣苯乙烯污染組分資源化回收方法。

2、本發(fā)明人造石產(chǎn)線廢氣苯乙烯污染組分資源化回收方法，人造石產(chǎn)線廢氣在風(fēng)機的抽吸作用下進入轉(zhuǎn)輪單元吸附濃縮，吸附后的凈化尾氣外排，脫附后的濃縮氣進吸收塔與塔內(nèi)吸收劑貧液逆流接觸，苯乙烯組分被吸收下來，塔頂?shù)臐饪s氣經(jīng)除霧塔除霧后引出，或者送入焚燒爐，或者和人造石產(chǎn)線廢氣混合后送入轉(zhuǎn)輪單元；吸收塔底部吸收苯乙烯組分的富液加熱后送入閃蒸解析單元，苯乙烯組分被解析回收，解析后的貧液返回吸收塔作為吸收劑循環(huán)噴淋吸收苯乙烯。

3、所述轉(zhuǎn)輪單元包括串聯(lián)的兩級轉(zhuǎn)輪，其中，一級轉(zhuǎn)輪吸附后產(chǎn)生的一級凈化氣再經(jīng)二級轉(zhuǎn)輪吸附后得到凈化尾氣外排；一級轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生的一級濃縮氣冷卻降溫至25℃以下送入吸收塔與塔內(nèi)吸收劑貧液逆流接觸；二級轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生的二級濃縮氣或者送入焚燒爐，或者部分和人造石產(chǎn)線廢氣混合后送入一級轉(zhuǎn)輪，其余部分和一級濃縮氣混合后送入吸收塔。

4、所述一級轉(zhuǎn)輪吸附后產(chǎn)生的一級濃縮氣分為兩股，一股送入吸收塔，另一股送入焚燒爐。

5、所述閃蒸解析單元包括閃蒸釜，所述閃蒸釜從上往下至少具有兩級閃蒸室和底部儲液槽。

6、所述閃蒸釜上段為一級閃蒸室，下段為二級閃蒸室，底部儲液槽通過至少一塊溢流板分隔成貧液槽和半貧液槽，所述一級閃蒸室上部設(shè)一級閃蒸霧化器，底部為一級閃蒸導(dǎo)流板；所述二級閃蒸室上部設(shè)二級閃蒸霧化器，所述二級閃蒸室下部一部分位于半貧液槽上方區(qū)域設(shè)二級閃蒸導(dǎo)流板，其余區(qū)域與所述貧液槽相通；所述二級閃蒸導(dǎo)流板的前端插入貧液槽中；所述二級閃蒸導(dǎo)流板與溢流板將半貧液槽與所述二級閃蒸室分隔開；所述半貧液槽上方氣相空間與一級閃蒸室經(jīng)氣提氣導(dǎo)氣管連通，半貧液槽經(jīng)半貧液-煙氣換熱器、半貧液電輔加熱器連接二級閃蒸霧化器，所述一級閃蒸室經(jīng)一級閃蒸導(dǎo)流管連通半貧液槽。

7、所述吸收塔塔底的富液加熱到60-65℃后送入閃蒸釜的一級閃蒸室的一級閃蒸霧化器噴出進行閃蒸；一級閃蒸后的半貧液落入半貧液槽，再抽出加熱至65-70℃后送入二級閃蒸室的二級閃蒸霧化器噴出進行二級閃蒸，得到的貧液落入貧液槽后引出閃蒸釜送入持液柱；二級閃蒸室的氣相和一級閃蒸室的氣相在負壓作用下引出閃蒸釜送入閃蒸汽冷凝器。

8、所述閃蒸解析單元包括閃蒸釜和富液回流洗滌塔，所述閃蒸釜的一級閃蒸室的上段還設(shè)有回流富液霧化器；

9、來自吸收塔的富液分為兩股，第一股富液加熱到60-65℃后送入閃蒸釜的一級閃蒸霧化器噴出解析回收苯乙烯組分；第二股富液送入富液回流洗滌塔與來自閃蒸釜的氣相洗滌換熱；

10、出富液回流洗滌塔的富液也分為兩股，第一股送入閃蒸釜的回流富液霧化器噴出解析回收苯乙烯組分，第二股和來自吸收塔的第一股富混合后加熱到60-65℃后送入閃蒸釜的一級閃蒸霧化器噴出；

11、出閃蒸釜的氣相經(jīng)富液回流洗滌塔與來自吸收塔的第二股富液洗滌換熱后再送入閃蒸汽冷凝器。

12、出吸收塔的第一股富液與出持液柱的貧液換熱后，再進一步升溫至60-65℃后送入閃蒸釜。

13、向閃蒸釜內(nèi)的貧液槽和半貧液槽中通入沸點低于苯乙烯且不溶于吸收劑的惰性氣體組分進一步氣提貧液和半貧液中殘留的苯乙烯組分，這些惰性氣體組分為水蒸汽，或者是水蒸氣與氮氣或二氧化碳的混合氣。

14、所述半貧液槽逸出的氣提氣經(jīng)氣提氣導(dǎo)氣管、除霧器引入一級閃蒸室；所述貧液槽逸出的氣提氣直接進入二級閃蒸室，一級閃蒸室和二級閃蒸室內(nèi)的氣相在抽氣泵的抽吸作用下引出閃蒸釜。

15、來自閃蒸室的氣相經(jīng)閃蒸汽冷凝器分離出冷凝液和不凝性氣體，所述冷凝液通過泵前油水分離器分離出苯乙烯組分和冷凝水，分離出的冷凝水經(jīng)冷凝水-煙氣汽化器加熱汽化后作為水蒸汽通入閃蒸釜內(nèi)的貧液槽和半貧液槽中氣提貧液、半貧液中的苯乙烯組分，實現(xiàn)冷凝水循環(huán)。

16、所述閃蒸汽冷凝器分離出的不凝性氣體經(jīng)抽氣泵抽與出除霧塔的尾氣混合。

17、所述焚燒爐引出的800℃以上的高溫?zé)煔馔ㄟ^脫附氣換熱器與轉(zhuǎn)輪單元的脫附氣換熱后，形成溫度230-250℃的中溫?zé)煔庠俜殖扇?，其中第一股和出半貧液槽的半貧液間接換熱后形成低溫?zé)煔馔馀牛诙珊退腿腴W蒸釜內(nèi)汽提用的冷凝水間接換熱使冷凝水汽化后形成低溫?zé)煔馔馀?，第三股與出吸收塔的富液換熱后形成低溫?zé)煔猓ㄟ^煙氣循環(huán)閥調(diào)控流量進入rto焚燒爐內(nèi)循環(huán)，其余部分經(jīng)外排煙氣閥外排。

18、所述焚燒爐引出100-120℃的低溫?zé)煔夥殖蓛晒?，一股與第三股中溫?zé)煔饣旌虾笸ㄟ^換熱器加熱來自吸收塔的富液，另一股應(yīng)急外排。

19、控制閃蒸釜、閃蒸汽冷凝器和泵前油水分離器的負壓在絕對壓力4kpa以下。

20、針對背景技術(shù)中存在的問題，發(fā)明人通過設(shè)置轉(zhuǎn)輪單元，將吸收和吸附偶合，結(jié)合蒸閃單元，實現(xiàn)人造石產(chǎn)線廢氣凈化達標排放及尾氣中苯乙烯組分的回收，具體改進如下：

21、(1)設(shè)置兩級轉(zhuǎn)輪單元，適應(yīng)不同環(huán)境下的voc(苯乙烯)尾氣的凈化，根據(jù)廢氣中苯乙烯濃度不同，可以選擇全部開啟，或單獨開啟，靈活性好。冬季氣溫低，voc(苯乙烯)尾氣中的voc(苯乙烯)濃度低，只需啟動一級轉(zhuǎn)輪，夏季氣溫高，voc(苯乙烯)尾氣中的voc(苯乙烯)濃度高，需啟動兩級轉(zhuǎn)輪；另一方面，在夏季一級轉(zhuǎn)輪吸附濃縮產(chǎn)生高濃度的一級濃縮氣進入吸收塔，有利于提高單位吸收劑對苯乙烯的吸收量，節(jié)省吸收單元的動力消耗，減少富液解析量，降低解析過程的能耗；二級轉(zhuǎn)輪吸附確保外排廢氣達標；

22、(2)配制焚燒爐回收無法濃縮氣的余能供系統(tǒng)內(nèi)部脫附、蒸餾等單元的熱焓需求。通過焚燒爐提供高溫和低溫?zé)煔?，高溫?zé)煔庥糜跒檗D(zhuǎn)輪自帶的脫附氣換熱器供熱外并進一步回用外，第三股煙氣還經(jīng)煙氣循環(huán)閥控制返回焚燒爐循環(huán)，其作用如下：①有利于提高進入焚燒爐尾氣燃燒的穩(wěn)定性。合適的循環(huán)量可保證有足夠的低溫?zé)煔猱a(chǎn)生量，從而保證焚燒爐內(nèi)的蓄熱量充足，進而提高進入爐堂尾氣的溫度；②合理調(diào)節(jié)循環(huán)量，有效控制從焚燒爐引出的800℃以上高溫?zé)煔饬亢?10℃-120℃低溫?zé)煔饬?，保證轉(zhuǎn)輪吸附單元、閃蒸解析單元各換熱設(shè)備所需熱量優(yōu)化分配(合理的循環(huán)量，可以實現(xiàn)從焚燒爐引出的800℃以上高溫?zé)煔夂?10℃-120℃低溫?zé)煔馑闹禎M足各自加熱介質(zhì)的熱量需求)；③降低入焚燒爐濃縮氣中苯乙烯濃度，提高苯乙烯組分的焚燒效果，有利于降低外排煙氣voc濃度高溫?zé)煔庥糜跒檗D(zhuǎn)輪自帶的脫附氣換熱器供熱，并實現(xiàn)煙氣的的多級利用，低溫?zé)煔獾臒崮芤驳玫接行Щ厥绽谩?/p>

23、(3)閃蒸解析單元設(shè)置富液回流洗滌塔，實現(xiàn)富液回流。閃蒸解析單元包括閃蒸釜和富液回流洗滌塔，富液回流洗滌塔設(shè)置在閃蒸釜氣相出口下游，在抽氣泵的抽吸作用下閃蒸釜霧化閃蒸后的閃蒸蒸汽經(jīng)閃蒸釜氣相出口進入富液回流洗滌塔內(nèi)，與從塔上部噴淋進入的來自吸收塔的富液經(jīng)填料層逆流接觸，換熱、捕集微細霧滴。

24、富液回流具有以下作用：1)降溫，回收冷源。在富液回流洗滌塔內(nèi)，低溫富液與閃蒸蒸汽逆流直接接觸，對閃蒸蒸汽降溫，降溫效率高，低溫富液的冷量回收效率高；2)霧滴捕捉，降低吸收劑損耗。受表面張力作用，噴淋進入塔內(nèi)的富液遇到微細霧滴時，微細霧滴極易在噴淋形成的液滴表面融合；3)具有提餾功效。富液進入富液回流洗滌塔內(nèi)，閃蒸蒸汽溫度高于富液，閃蒸蒸汽壓力低于富液吸收飽和時的壓力(即富液已是有常壓下吸收達到飽和的吸收液)，入塔富液從上向下流動過程中，由于與閃蒸蒸汽直接接觸換熱，溫度越來越高，富液中的苯乙烯組分不斷揮發(fā)出來；從塔下部進入的閃蒸蒸汽向上流動過程中，溫度越來越低，苯乙烯濃度越來越高；4)提高冷凝器冷凝回收苯乙烯效率。閃蒸蒸汽經(jīng)過富液回流洗滌塔后，提高的苯乙烯濃度，同時蒸汽溫度大幅降低，有利于冷凝器后對苯乙烯組分的冷凝回收；5)形成一段水分富集層，提高苯乙烯閃蒸效果。富液進入富液回流洗滌塔后，相對于整個閃蒸蒸汽管路，在塔內(nèi)形成了低溫區(qū)，由于閃蒸蒸汽中的水蒸汽分壓遠高于苯乙烯分壓，且水的飽和蒸汽壓在操作溫度區(qū)間內(nèi)，受溫度影響較大(40℃時，7.381kpa；60℃時，19.932kpa)，大量水分冷凝下來進入富液中，富液經(jīng)一級閃蒸霧化器進入閃蒸釜內(nèi)進行一級閃蒸，富液中的水分幾乎全部汽化進入閃蒸蒸汽，經(jīng)富液回流洗滌塔后大部分又被冷凝下來，水分的如此循環(huán)，一級閃蒸蒸汽中的水蒸汽濃度越來越高，回流富液冷凝吸收的水分越來越多，直至形成一個回流富液吸收水分的平衡態(tài)。根據(jù)試驗驗證，吸收苯乙烯的鄰苯二甲酸二乙酯溶液進行蒸餾時，吸收液中摻入一定的水分，可顯著提高蒸餾效果。

25、(4)閃蒸釜內(nèi)設(shè)置多層結(jié)構(gòu)，進行多級閃蒸。閃蒸釜內(nèi)設(shè)置多級閃蒸室，釜下部設(shè)置氣提段，將多級閃蒸與氣提有機結(jié)合，提高富液蒸餾效果，節(jié)省空間，提高抽氣泵的抽真空效果，節(jié)省抽氣泵運行成本，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊安全。

26、閃蒸解析單元的閃蒸釜具有至少兩級閃蒸室，并對應(yīng)設(shè)置連通的貧液槽和半貧液槽，富液先通入上段的一級閃蒸室中由一級閃蒸霧化器噴出閃蒸，閃蒸后的半貧液由一級閃蒸導(dǎo)流管落入半貧液槽中，然后再抽出經(jīng)半貧液加熱器加熱后送入下段二級閃蒸室的二級閃蒸霧化器噴出，進行二級閃蒸，貧液經(jīng)二級閃蒸導(dǎo)流板落入貧液槽，二級閃蒸導(dǎo)流板的前端插入貧液槽的液面以下，形成液封，將二級閃蒸室與半貧液槽上方的氣提區(qū)隔開。一方面，通過在一個閃蒸釜內(nèi)設(shè)置兩級閃蒸，強化解析效果，另一方面一級閃蒸室和二級閃蒸室之間互不相通，保證閃蒸效果。

27、在貧液槽和半貧液槽中設(shè)置曝氣頭，將閃蒸后分離出不凝性氣體和苯乙烯組分的冷凝液經(jīng)加熱器加熱汽化后，以水蒸汽形式通入上述曝氣頭中，可對貧液槽和半貧液槽進行氣提，真正意義實現(xiàn)了冷凝液的回用。氣提氣的引入增強閃蒸區(qū)域內(nèi)的氣流流通，通過氣提氣的流動將集中在閃蒸區(qū)域內(nèi)的苯乙烯氣相帶出，稀釋霧化液滴周圍的氣相中的苯乙烯，增強苯乙烯揮發(fā)效果，提高閃蒸效率；

28、(6)設(shè)置持液柱，消除“氣蝕”?？紤]到所述閃蒸釜的底部的貧液引出存在“氣蝕”的問題，設(shè)置持液柱進行增壓抽出貧液的泵前壓力。由于閃蒸釜工作壓力維持在4kpa(絕對壓力)以下，遠低于大氣壓，從閃蒸釜底部直接通過泵引出進入常壓狀態(tài)的吸收-吸附單元時，泵前后壓差大，貧液中殘留的苯乙烯組分及溶解的水分會產(chǎn)生“氣蝕”，既影響泵運行穩(wěn)定性，還導(dǎo)致泵葉片受沖擊、腐蝕。設(shè)置持液柱，從持液柱底部引出貧液進入吸收塔，增加了泵入口處液相壓力，有效克服“氣蝕”現(xiàn)象。

29、(7)設(shè)置抽氣泵及閃蒸汽冷凝器和泵前油水分離器。通過抽氣泵控制閃蒸室、閃蒸汽冷凝器和泵前油水分離器的負壓在絕對壓力4kpa以下。抽氣泵上游設(shè)置閃蒸汽冷凝器，將閃蒸蒸汽冷卻、冷凝，降低閃蒸蒸汽體積，提高抽氣泵效率，降低抽氣泵的運行成本。

30、之所以選擇4kpa以下的閃蒸壓力，是因為以下幾個因素：首先，減少回收下來的苯乙烯組分聚合。苯乙烯溫度達60℃，聚合速度加劇，在4kpa以下時，苯乙烯沸點低于55℃，該溫度苯乙烯聚合可忽略；其次，4kpa的絕對壓力下，富液溫度只需控制在60℃左右，就可以達到較高的解析效果，對設(shè)備及其密封材料的耐溫要求不高，降低設(shè)備投資；第三，4kpa的操作壓力，可節(jié)省投資和運行成本。操作壓力過低時，采用的抽氣泵負荷加大，同時對真空系統(tǒng)的設(shè)備強度及密封要求更高。操作壓力高于4kpa時，不利于苯乙烯的解析。

31、(8)設(shè)置泵前油水分離器?？刂票们坝退蛛x器排往冷凝水槽的冷凝水量衡定，提高泵前油水分離器內(nèi)油-水界面液位，實現(xiàn)多余水分從冷凝液排出。由于吸收過程中尾氣帶入的水氣部分被吸收劑一同吸收，閃蒸解析時，水的沸點低于苯乙烯沸點，水分優(yōu)先氣化，隨同通入的水蒸汽一同起進入閃蒸蒸汽中，經(jīng)冷凝后進入冷凝液，打破了系統(tǒng)的水平衡，多余水分需排出。保持從泵前油水分離器排往冷凝水槽的冷凝水量衡定，提高油-水界面處在較高位置，有利于排出吸收液從尾氣吸收的水分隨油相一同排出，進而減少水相中苯乙烯濃度；有利于提高苯乙烯回收率。因為油-水界面的液位越高，水相排出口液位處的油相分離越徹底，從而降低循環(huán)進入閃蒸釜的水蒸汽中苯乙烯濃度。

32、(9)冷凝水槽經(jīng)冷凝水-煙氣汽化器連接曝氣頭。將冷凝水汽化后作為氣提氣回送閃蒸釜，實驗顯示：當(dāng)富液含有一定的水分時，苯乙烯解吸率明顯升高。由于閃蒸蒸汽中的水蒸汽分壓遠高于苯乙烯分壓，且水的飽和蒸汽壓在操作溫度區(qū)間內(nèi)，受溫度影響較大(40℃時，7.381kpa；60℃時，19.932kpa)，旋蒸實驗顯示，富液中水分全部蒸出時(即水相消失時)達到最大解析率。本技術(shù)方案長期向貧液、半貧液曝氣水蒸汽(約75kg/h，3000m3)，氣液比高，約200-300:1，有利于進一步降低貧液中殘留的苯乙烯濃度。

33、有益效果：

34、本發(fā)明可以實現(xiàn)人造石產(chǎn)線廢氣超凈化外排，同時回收廢氣的voc組分，投資和運行成本低、尾氣凈化效果好、將吸收和吸附有效偶合、節(jié)能降耗、苯乙烯回收率高、對環(huán)境友好。采用本發(fā)明對人造石產(chǎn)線廢氣中污染物脫除率99.9％以上，回收苯乙烯尾氣中98％以上的苯乙烯組分，凈化尾氣超凈排放，吸收劑消耗低于0.1kg/t-苯乙烯，與精餾工藝相比，節(jié)省能耗50％以上，降低運行成本50％以上。