本發(fā)明屬于廢氣治理領(lǐng)域，涉及voc尾氣的處理，具體的說是一種基于吸收偶合吸附-交替脫附的苯乙烯廢氣凈化方法。

背景技術(shù)：

1、苯乙烯在工業(yè)上是合成樹脂、離子交換樹脂及合成橡膠等的重要單體。由于苯乙烯組分在常溫下飽和蒸氣壓高，揮發(fā)性強(qiáng)，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中大量的苯乙烯尾氣產(chǎn)生。

2、苯乙烯廢氣的排放會對環(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(shí)驗(yàn)研究.環(huán)境工程學(xué)報(bào),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】，進(jìn)入大氣中會產(chǎn)生嚴(yán)重的次生污染。

3、含苯乙烯廢氣處理通常采用傳統(tǒng)的vocs廢氣處理工藝，主要分類為分離回收技術(shù)和反應(yīng)破壞技術(shù)。

4、分離回收技術(shù)采用物理方法凈化苯乙烯氣體，如冷凝法、吸附法、吸收法等。

5、冷凝法處理苯乙烯氣體是通過低溫?zé)崃拷粨Q，冷卻冷凝氣相苯乙烯變?yōu)橐合嗖⒒厥?，但單一的冷凝法處理苯乙烯氣體并不理想，因?yàn)槿缫_(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，則需要較低的溫度，極大增加電能能耗，增加運(yùn)行成本；同時冷凝后的苯乙烯會粘附在換熱器表面嚴(yán)重影響冷卻效率。冷凝法通常作為處理苯乙烯氣體工藝的一個單元操作，對苯乙烯氣體進(jìn)行預(yù)處理，往往與吸收法、吸附法、焚燒法聯(lián)合使用以降低成本。林雨【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】等采用冷凝法治理苯乙烯廢氣并探究影響回收苯乙烯廢氣的相關(guān)實(shí)驗(yàn)因素，通過在苯乙烯溶液中加入定量阻凝劑，防止苯乙烯自身聚會反應(yīng)形成聚苯乙烯，通過氮?dú)獯等肜淠b置；同時研究了水溫、廢氣濃度等相關(guān)參數(shù)對處理效率的影響規(guī)律，采用低溫水對苯乙烯廢氣進(jìn)行冷凝凈化時，水浴溫度的變化對廢氣出口濃度影響不大，對苯乙烯蒸氣進(jìn)行冷凝，入口溫度可以盡量保持在40℃以下。

6、吸附法是利用某些具有吸附能力的物質(zhì)如活性炭、硅膠、沸石分子篩、活性氧化鋁等吸附有害成分而達(dá)到消除有害污染的目的。處理效果除與吸附劑的性質(zhì)有關(guān)外【潘紅艷,李忠,夏啟斌,等.氨水改性活性炭纖維吸附苯乙烯的性能[j].功能材料,2008,02):324-327】，還與氣相污染物物質(zhì)的種類、性質(zhì)、濃度以及吸附系統(tǒng)的溫度、壓力等有關(guān)。吸附法的優(yōu)點(diǎn)是去除效率高、節(jié)能、工藝成熟、污染少。但也有一定程度的局限性，比如，設(shè)備體積較大，吸附飽和后的吸附劑為危險(xiǎn)廢物，吸附劑更換，易產(chǎn)生二次污染、危廢處理成本高。

7、總體來說，現(xiàn)有的分離回收技術(shù)存在回收難度大、回收效率低、產(chǎn)生二次污染等問題。

8、反應(yīng)破壞法通過化學(xué)或生化反應(yīng)凈化苯乙烯氣體，其中包括燃燒法、uv光催化法、高級氧化法、生物法、等離子體技術(shù)等。

9、燃燒法燃燒法是將可燃有機(jī)氣相污染物當(dāng)作燃料燃燒的一種方法，燃燒法不能回收有用物質(zhì)，對低濃度的廢氣還需補(bǔ)充燃?xì)?。多?shù)情況下，有機(jī)物濃度較低，不足以在沒有輔助燃料時燃燒。一般只適用于可燃有害組分濃度較高或熱值較高的廢氣。催化燃燒還需要在鉑、鈀等貴金屬及過渡金屬氧化物催化劑的作用的下才能進(jìn)行。

10、uv光催化法、高級氧化法、生物法、等離子體等技術(shù)均是通過特殊工藝產(chǎn)生高級氧化劑對廢氣的苯乙烯類污染物進(jìn)行較徹底的氧化分解，進(jìn)而達(dá)到廢中污染物凈化的目的。

11、uv光催化法、高級氧化法、生物法、等離子體等技術(shù)存在設(shè)備體積龐大、工藝流程復(fù)雜、以及火災(zāi)安全等問題。

技術(shù)實(shí)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、投資和運(yùn)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、苯乙烯回收率高的基于吸收偶合吸附-交替脫附的苯乙烯廢氣凈化方法。

2、本發(fā)明工藝為：苯乙烯尾氣在風(fēng)機(jī)的抽吸作用下進(jìn)入吸收-吸附單元脫除苯乙烯組分后達(dá)標(biāo)外排，所述吸收-吸附單元包括吸收塔和吸附塔組，所述苯乙烯尾氣從所述吸收塔下部尾氣入口進(jìn)入吸收塔內(nèi)與吸收劑逆流接觸，大部分苯乙烯被吸收下來的半凈化尾氣從吸收塔頂排出進(jìn)入吸附塔組，殘留的苯乙烯組分被進(jìn)一步吸附，出吸附塔組的凈化尾氣經(jīng)煙囪直接排放。

3、所述吸收劑從所述吸收塔中部由上向下至少分三級噴淋分別進(jìn)入吸收塔內(nèi)三層填料層，每級噴淋層吸收劑獨(dú)立循環(huán)噴淋，新鮮貧液及補(bǔ)充的新鮮吸收劑從上層補(bǔ)充進(jìn)入吸收塔內(nèi)；上一級噴淋液滿流流入下一級。

4、所述吸附塔組包括至少兩臺并聯(lián)的吸附塔，分別處在待吸附階段和待脫附、冷卻階段，并聯(lián)的吸附塔交替進(jìn)行吸附、脫附、冷卻過程。

5、所述并聯(lián)的吸附塔組交替進(jìn)行的吸附、脫附、冷卻過程如下：

6、來自吸收塔的半凈化尾氣連續(xù)的送入處于吸附階段的吸附塔中吸附后得到凈化尾氣排出；當(dāng)任一吸附階段的吸附塔吸附飽和后，切換進(jìn)入待脫附、冷卻階段，出吸收塔的半凈化尾氣切換進(jìn)入待吸附階段的吸附塔；

7、從待脫附、冷卻階段的吸附塔上部噴淋熱態(tài)貧液洗滌填料層，完成待脫附、冷卻階段的吸附塔的脫附過程；

8、待脫附、冷卻階段的吸附塔脫附完成后進(jìn)入待冷卻階段，從待冷卻階段的吸附塔頂部排氣口引入從其它處于吸附階段的吸附塔后排出的凈化尾氣進(jìn)入待冷卻階段吸附塔，冷卻氣從塔下部排出送入吸收塔，冷卻完成后進(jìn)入待吸附階段；多臺吸附塔交替進(jìn)行吸附、脫附、冷卻過程；

9、脫附階段的吸附塔中洗滌填料層用的吸收劑來自閃蒸釜解析后的熱態(tài)貧液；在一個脫附周期內(nèi)，實(shí)時檢測噴淋洗滌后出吸附塔的吸收劑(即洗滌脫附富液)溫度。根據(jù)洗滌脫附富液溫度變化，將脫附過程分為3期，洗滌脫附富液溫度升到低于進(jìn)塔熱態(tài)貧液溫度11-15℃范圍為第1期；洗滌脫附富液溫度升到低于進(jìn)塔熱態(tài)貧液溫度5-10℃范圍為第2期；洗滌脫附富液溫度升到低于進(jìn)塔熱態(tài)貧液溫度小于5℃為第3期，噴淋洗滌進(jìn)入第3期后，控制噴淋洗滌時間，繼續(xù)噴淋洗滌直至洗滌脫附富液溫度低于進(jìn)塔熱態(tài)貧液溫度2℃以內(nèi)，完成脫附過程。

10、第1期時間段洗滌填料層后的吸收劑(即洗滌脫附富液)與吸收塔塔底的富液一起回送閃蒸釜進(jìn)行閃蒸解析回收苯乙烯組分；第2期時間段洗滌填料層后的吸收劑引入吸收塔最下層噴淋層，參與對原尾氣中苯乙烯組分的吸收；第3期時間段洗滌填料層后的吸收劑引入吸收塔中間噴淋層，參與對原尾氣中苯乙烯組分的吸收。

11、所述吸收塔塔底吸收了苯乙烯組分的富液進(jìn)入閃蒸釜解析回收苯乙烯組分，解析后出閃蒸釜的貧液經(jīng)持液柱分為兩股，第一股返回吸收塔循環(huán)噴淋凈化苯乙烯尾氣，第二股送入吸附塔組洗滌填料層。

12、所述閃蒸釜從上往下設(shè)置至少兩級閃蒸室，底部設(shè)置儲液槽。

13、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)半貧液加熱器連接二級閃蒸霧化器。

14、所述吸收塔塔底排出的富液與吸附塔脫附階段第1期時間段洗滌填料層的洗滌脫附富液一起送入閃蒸釜的一級閃蒸室霧化噴出進(jìn)行閃蒸；一級閃蒸后的半貧液經(jīng)一級閃蒸導(dǎo)流管落入半貧液槽，再抽出經(jīng)半貧液加熱器加熱至65-70℃后送入閃蒸釜的二級閃蒸室霧化噴出進(jìn)行二級閃蒸，得到的貧液落入貧液槽后引出閃蒸室；二級閃蒸室的氣相和一級閃蒸室的氣相在負(fù)壓作用下出閃蒸釜后送入閃蒸汽冷凝器回收苯乙烯產(chǎn)品。

15、向閃蒸釜內(nèi)的貧液槽和半貧液槽中通入沸點(diǎn)低于苯乙烯且不溶于吸收劑的惰性氣體組分進(jìn)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、或水蒸汽與氮?dú)饣蚨趸嫉幕旌蠚狻?yōu)選水蒸汽與惰性組分氣體的混合氣。

16、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(jìn)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。

17、出閃蒸釜的氣相送入閃蒸汽冷凝器分離出冷凝液和不凝性氣體，所述冷凝液經(jīng)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(shí)現(xiàn)冷凝水循環(huán)。

18、所述閃蒸汽冷凝器分離出的不凝性氣體經(jīng)抽氣泵后分成兩股，第一股與所述苯乙烯尾氣一起送入吸收塔，第二股和所述水蒸汽一起送入閃蒸釜內(nèi)的貧液和半貧液中氣提。

19、控制閃蒸釜、閃蒸汽冷凝器和泵前油水分離器的負(fù)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)明人進(jìn)行如下改進(jìn)：

21、(1)設(shè)置吸收-吸附單元，將吸收偶合吸附，對出吸收塔的半凈化尾氣中殘留的苯乙烯進(jìn)一步吸附回收，從而最大限度回收尾氣中的苯乙烯組分，有效凈化苯乙烯尾氣，提高苯乙烯的回收率。

22、(2)結(jié)合蒸閃釜，吸收塔塔底的富液進(jìn)入閃蒸釜解析回收苯乙烯組分，解析后的貧液分為兩股，第一股冷卻后返回吸收塔循環(huán)噴淋吸收苯乙烯尾氣中的苯乙烯，第二股熱態(tài)送入吸附塔組對已吸附飽和進(jìn)入脫附解吸階段(已吸附飽和)的吸附塔進(jìn)行淋洗脫附、解吸；淋洗后出吸附塔的富液返回閃蒸釜閃蒸解析。

23、(3)吸附塔組包括至少兩臺并聯(lián)的吸附塔，并聯(lián)的吸附塔交替進(jìn)行吸附、脫附、冷卻過程，具體為：

24、來自吸收塔的半凈化尾氣連續(xù)的送入處于吸附階段的吸附塔中吸附后得到凈化尾氣排出；當(dāng)吸附階段的吸附塔吸附飽和后，切換進(jìn)入脫附、冷卻階段，出吸收塔的半凈化尾氣切換進(jìn)入另一座待吸附階段的吸附塔；

25、向已吸附飽和的吸附塔上部噴淋熱態(tài)貧液洗滌填料層，實(shí)時檢測噴淋洗滌后出吸附塔的吸收劑(即洗滌脫附富液)溫度，根據(jù)洗滌脫附富液溫度，將脫附過程分為3期，洗滌脫附富液溫度升到低于進(jìn)塔熱態(tài)貧液溫度11-15℃范圍為第1期；洗滌脫附富液溫度升到低于進(jìn)塔熱態(tài)貧液溫度5-10℃范圍為第2期；洗滌脫附富液溫度升到低于進(jìn)塔熱態(tài)貧液溫度小于5℃為第3期，噴淋洗滌進(jìn)入第3期后，控制噴淋洗滌時間，繼續(xù)噴淋洗滌直至洗滌脫附富液溫度低于進(jìn)塔熱態(tài)貧液溫度2℃以內(nèi)，完成脫附過程；

26、吸附塔脫附完成后進(jìn)入冷卻階段，從吸附塔頂部排氣口(即吸附階段時的凈化尾氣出口)引入另一座吸附塔排出的部分凈化尾氣進(jìn)入塔內(nèi)，冷卻填料層，冷卻氣從塔下部排出，實(shí)時檢測出塔冷卻氣溫度，當(dāng)溫度與進(jìn)塔冷卻氣溫度相差10-15℃時，完成吸附塔的冷卻過程；

27、脫附及冷卻均采用系統(tǒng)內(nèi)的介質(zhì)循環(huán)，不引入外界介質(zhì)，節(jié)省資源，無二次污染，極大降低運(yùn)行成本。

28、(4)采用閃蒸釜解析后的熱態(tài)貧液對吸附飽和的吸附塔中洗滌填料層進(jìn)行脫附解吸，洗滌脫附富液按洗滌脫附周期內(nèi)不同階段引入不同操作單元。第1期洗滌脫附富液與所述吸收塔塔底的富液一起回送閃蒸釜進(jìn)行閃蒸解析回收苯乙烯組分(第1期洗滌脫附富液苯乙烯濃度較高)；第2期洗滌脫附富液引入吸收塔最下層噴淋層，參與原尾氣中苯乙烯組分的吸收(第2期洗滌脫附富液苯乙烯濃度低于初期洗滌脫附富液苯乙烯濃度)；第3期洗滌脫附富液引入吸收塔中層噴淋層，參與原尾氣中苯乙烯組分的吸收(第3期洗滌脫附富液苯乙烯濃度最低)，實(shí)現(xiàn)富液的串級利用，降低閃蒸解析成本。

29、(5)經(jīng)閃蒸釜閃蒸解析后的貧液通過持液柱引出進(jìn)入吸收-吸附單元。由于閃蒸釜工作壓力維持在4kpa(絕對壓力)，遠(yuǎn)低于大氣壓，從閃蒸釜底部直接通過泵引出進(jìn)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(yùn)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(jìn)入吸收塔，增加了泵入口處液相壓力，有效克服“氣蝕”現(xiàn)象。

30、(6)為了提高吸收塔吸收效果，降低貧液中殘留的苯乙烯量，所述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，富液先通過位于一級閃蒸室上部的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上部的二級閃蒸霧化器噴出，進(jìn)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(qiáng)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。

31、(7)在貧液槽和半貧液槽中設(shè)置曝氣頭，將閃蒸蒸汽冷凝后分離出冷凝水經(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(jìn)行氣提，真正意義上實(shí)現(xiàn)了冷凝水的回用。

32、(8)氣提氣優(yōu)選水蒸汽與沸點(diǎn)低于苯乙烯且不溶于吸收劑的惰性氣體的混合氣(如氮?dú)?、二氧化碳??；旌蠚獾钠貧膺M(jìn)入閃蒸釜，不凝性氣體中惰性組分氣體增加，可有效降低不凝性氣體中的苯乙烯濃度，控制混合氣中的惰性氣體與水蒸汽的體積比(或控制惰性氣體流量)，可將不凝性氣體中的苯乙烯濃度控制在爆炸極限濃度以下，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性；

33、(9)閃蒸汽冷凝器分離出的不凝性氣體分為兩股，分別回送吸收塔和曝氣頭，實(shí)現(xiàn)不凝性氣體中的苯乙烯組分進(jìn)一步回收，對環(huán)境友好。不凝氣循環(huán)回用一方面能有效氣提貧液和半貧液中的苯乙烯組分。且不凝氣在閃蒸汽冷凝器冷凝后溫度下降，經(jīng)抽氣泵抽吸壓縮后溫度增加，苯乙烯在兩個不同溫度下的飽和蒸汽壓相差較大，不凝氣進(jìn)入閃蒸釜內(nèi)氣提推動力大，有利于苯乙烯組分的解析；帶入的惰性氣體組分參與曝氣循環(huán)，可減少補(bǔ)充進(jìn)入閃蒸釜的惰性氣體量，進(jìn)一步稀釋了不凝性氣體中的苯乙烯濃度。；另一方面，有利于苯乙烯組分的回收。不凝氣中仍殘留有較高濃度的苯乙烯，該濃度遠(yuǎn)高于進(jìn)吸收塔原尾氣中的苯乙烯濃度，返回吸收塔內(nèi)苯乙烯組分將進(jìn)一步吸收-吸附。

34、(10)半貧液槽逸出的氣提氣經(jīng)氣提區(qū)、一級閃蒸室出閃蒸釜，增強(qiáng)了一級閃蒸室內(nèi)的氣流流通。通過氣提氣的流動將集中在一級閃蒸區(qū)域內(nèi)，經(jīng)一級閃蒸霧化器霧化閃蒸出的苯乙烯氣相帶出，稀釋霧化液滴周圍氣相中的苯乙烯濃度，增強(qiáng)苯乙烯揮發(fā)效果，提高閃蒸效率。貧液槽出來的氣提氣引入二級閃蒸室上部空間的技術(shù)效果同上。

35、(11)控制閃蒸釜、閃蒸汽冷凝器和泵前油水分離器的負(fù)壓在絕對壓力4kpa以下。之所以選擇4kpa以下的閃蒸壓力，首先，減少回收下來的苯乙烯組分聚合。苯乙烯溫度達(dá)60℃，聚合速度加劇，在4kpa以下時，苯乙烯沸點(diǎn)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(dá)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(yùn)行成本。操作壓力過低時，采用的真空泵負(fù)荷加大，同時對真空系統(tǒng)的設(shè)備強(qiáng)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。

36、有益效果：

37、本發(fā)明工藝簡單、易于操作，投資和運(yùn)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。