一種治理化工合成裝置voc廢氣的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化工廠區廢氣綜合治理凈化領域中的一種治理化工合成裝置VOC廢氣的方法，在不增加碳排放的同時，還回收了有高利用價值的組分，不造成二次污染，而且還提升嗅覺滿意度，處理后的VOC廢氣以達標凈化氣的形式排出。
【背景技術】
[0002]大氣污染是我國目前最為突出的環境問題之一。其中，工業VOC廢氣是大氣污染物的主要來源之一。大量化工工業VOC廢氣排入大氣，必然使大氣環境質量下降，并給人類健康帶來嚴重危害，給國民經濟造成巨大損失。
[0003]據了解，化工廠區的工業合成裝置VOC廢氣具有其特殊性:廢氣中含有大量固體組分，固體組分具有顆粒小、數量大的特點，而且還有粘性與非粘性之分，組分較為復雜多變。例如，橡膠廠VOC廢氣中所含的膠末粘性非常高，粘在管壁上會發生塑化變性老化，在塑化過程中橡膠膠末會老化放熱。最初膠末積在管壁上的厚度比較薄，塑化放出的熱量能通過管壁的金屬層釋放出去，隨著管壁上積攢的膠末層越來越厚，熱量無法很好的釋放到外界，當熱量積聚到橡膠自燃點時，就會發生塑化自燃現象。過去化工企業下的化工合成裝置廠區自燃事故常有報道。因此，對VOC廢氣進行固體組分的去除很有必要。
[0004]另外，VOC廢氣中還含有大量的揮發性高價值組分。例如，石油化工生產過程產生的硫化物、烴類、醛類、酮類、苯類、酚類、胺類以及焦油、瀝青蒸氣、氨和各有機溶劑等大量存在于廢氣中，自由排放或是燃燒處理都會造成資源大大的浪費而且污染環境。
[0005]目前，圍繞廢氣處理的裝置中普遍采用的是燃燒排放法，但易揮發高價值組分無法回收利用，造成資源的大量浪費是燃燒法自身致命的缺點。再者，燃燒法實則是以增加0)2排放為代價，而且在不完全燃燒時還會產生有毒有害氣體，造成二次污染。本申請人在先申請了《一種脫除橡膠廠廢氣中高粘度膠末的方法和裝置》(專利申請號201410173077.9)，為脫除橡膠廠廢氣中高粘度膠末提供了有效的解決途徑，但是該方法處理的廢氣雖然可以達到《中華人民共和國國家標準-惡臭污染物排放標準》，但廢氣中的微量有機惡臭組分依然帶有強烈的臭味，人體感官仍然可以體會感受到惡臭味，并且對于VOC廢氣中還含有的大量揮發性高價值組分缺少有效的解決手段。
[0006]當前企業中對惡臭的處理技術相對落后，而且這些技術所需設備大多不可以達到防爆狀態，所以不可以應用于石油化工等高防爆要求行業。

【發明內容】

[0007]為解決以上技術的不足，本發明提供了一種治理化工合成裝置VOC廢氣的工藝方法。該方法通過水旋分水洗單元、活性碳纖維吸附單元和臭氧協同強化除臭單元等多組合工藝實現了節能減排、提高廠區及周邊生活區空氣質量的目標。
[0008]該治理化工合成裝置VOC廢氣的方法主要由下列技術方案實現:
首先是通過集氣單元收集廠區里的VOC廢氣；然后通過水旋分水洗法除去并收集廢氣中的固體組分，此為預處理階段；然后利用活性碳纖維吸附法吸附并回收廢氣中的高價值組分，此為回收利用階段；最后利用臭氧協同強化除臭法對廢氣進行徹底的凈化除臭，此為異味治理階段。最后氣體以凈化氣的形式排出。
[0009]一種治理化工合成裝置VOC廢氣的方法，其特征在于:首先是通過集氣單元收集廠區里的廢氣；然后利用水旋分水洗單元除去廢氣中的固體組分；再通過活性碳纖維吸附單元回收有價值組分；再利用臭氧協同強化除臭單元凈化廢氣；最后氣體以凈化氣的形式排出。
[0010]上述方案進一步包括:
所述水旋分水洗單元包括水洗部分和水旋分離部分、儲液倉自上而下設置在一個密封的罐體內，罐體的下部設有固體收集部分，其中:水旋分離部分位于罐體中部，包括進氣倉、螺旋噴霧器和傘罩；進氣倉由內外筒壁組成環空的U形結構，U形結構內部構成霧化腔，U形結構底部與儲液倉貫通，U形結構外壁與罐體內壁設有縱向空隙，該縱向間隙上與水洗部分連通，下與進氣倉底部的儲液倉連通，螺旋噴霧器設在霧化腔中，進氣倉內壁上橫向設有與霧化腔連通的出氣孔，傘罩通過支架固定在進氣倉上部；水洗部分設在傘罩上部，由內結構擋板和噴頭組成；固體組分收集部分為內置篩分型收集器，其中由分置篩分割成初液倉和濾清倉；罐體上設有與進氣倉連接的進氣口，罐體頂部設有排氣口，罐體儲液倉部分設有與固體收集部分連接的出液口，以及連接于固體收集部分和水洗部分、水旋分離部分的栗、閥、管組件；所述活性碳纖維吸附單元是在封閉的殼體內依次排列活性碳纖維氈組件，并在殼體上、下端部的分別設出、進氣口 ；所述臭氧協同強化除臭單元包括設置在密封殼體內的臭氧發生器和惡臭捕獲組件，以及設置在密封殼體上、下的出、進氣口，惡臭捕獲組件采用活性碳纖維材料，臭氧發生器采用防爆型光化學臭氧發生器，臭氧發生器安裝在殼體中部，利用波長在220nm以下的紫外光線照射；各單元連接關系為:水旋分水洗單元的排氣口通過風機和管線接入活性碳纖維吸附單元的進氣口，由活性碳纖維吸附單元內的活性碳纖維氈組件吸附其中的揮發性價值組分后，通過活性碳纖維吸附單元的出氣口接入臭氧協同強化除臭單元的進氣口，經臭氧協同強化除臭單元處理后，最后氣體以凈化氣的形式從臭氧協同強化除臭單元排出。
[0011]上述方案還包括:
水旋分水洗單元的內置篩分型收集器的濾清池部分通過栗和管線與水旋分水洗單元的螺旋噴霧器和噴頭連接；在活性碳纖維吸附單元上、下還接入再生介質入口和出口，其中再生介質出口通過冷凝裝置接入價值組分回收裝置；價值組分回收裝置還通過栗和管線與水旋分水洗單元的螺旋噴霧器和噴頭連接。
[0012]在水旋分水洗單元排氣口與活性碳纖維吸附單元進氣口之間的管線上還設置有緩沖過濾裝置。
[0013]所述活性碳纖維吸附單元由兩組以上的活性碳纖維吸附單元并行連接組成，各組運行時進行吸附處理和脫附再生互相切換，其中脫附再生時間為20~40分鐘，脫附時用溫度為16(T240°C、壓力為0.08-0.12MPa的蒸汽作為再生介質。
[0014]所述水旋分水洗單元為兩個以上的單元并行連接組成。
[0015]本發明的一種治理化工合成裝置VOC廢氣的方法有益效果體現在:
本方法能夠實現100%去除VOC廢氣中的固體組分，VOC處理精度高，同時對廢氣中的高價值組分直接提純回收，回收成分達產品級，可直接工業回用，有效地減少了 CO2排放，而且不造成二次污染；本方法所涉及的設備成本低、結構緊湊、占地面積小，工藝流程簡單實用；本方法適用于各種化工合成裝置VOC廢氣排放的治理，適用性廣；本方法不僅具有經濟效益，更具有廣泛的社會效益，為化工行業節能減排、VOC治理提供了一條新途徑。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明一種治理化工合成裝置VOC廢氣的方法流程框圖；
圖2是整套方法的系統結構示意圖；
圖3是實現本發明方法的實施例結構示意圖；
圖4是水旋分水洗單元結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖1、2和具體實施例(圖3、圖4)對本發明作進一步說明。
[0018]本發明的工藝方法包括水旋分水洗法除去并收集VOC廢氣中的固體組分；活性碳纖維吸附法吸附廢氣中的高價值組分并加以冷凝法回收利用和臭氧協同強化除臭法對廢氣中的微量惡臭組分進行徹底的凈化除臭。
[0019]參考附圖1、2，具體工藝過程如下:
第一步，通過集氣單元收集廠區里的VOC廢氣。所述VOC廢氣指含有固體組分(粘性或非粘性的膠末、粉塵、顆粒物等)、高價值組分(有機溶劑、油氣、化合物等)和空氣的混合氣體。
[0020]第二步，VOC廢氣在水旋分水洗單元中進行預處理。所述水旋分水洗單元經水旋分器分布的水與廢氣進行接觸，固體組分被水霧包裹沉降除去，廢氣再進入活性碳纖維吸附單元。
[0021]第三步，VOC廢氣在活性碳纖維吸附單元回收高價值組分。所述活性碳纖維吸附單元通過活性碳纖維吸附過程對廢氣中揮發性高價值組分進行吸附富集，再利用再生介質(蒸汽、熱空氣、熱氮氣等)反吹或負壓真空脫附高價值組分，經解吸得到的高價值組分氣體在回收過程中經冷凝液化后實現回收目的。
[0022]第四步，廢氣中的微量有機惡臭組分在臭氧協同強化除臭單元進行徹底凈化。最終，廢氣以凈化氣的形式排出。
[0023]本發明的實施裝置例如圖3所示，圖3中，A是VOC廢氣入口，B是凈化氣排出口，C是再生介質入口，D是循環冷凝水入口，E是高價值組分回收口，F是循環冷凝水出口，31是水旋分水洗裝置，32是緩沖過濾裝置(可選)，33是活性碳纖維吸附裝置(為滿足系統連續運行要求，此處設置了三組吸附裝置，但非限定性條件)，34是臭氧協同強化除臭裝置，35是冷凝裝置，36是高價值組分回收裝置，37是固體組分回收裝置。
[0024]以治理的VOC廢氣為合成裝置中揮發的有機溶劑一一己烷為例，廢氣處理風量達85000Nm3/h，操作彈性為30%~110%，廢氣處理前揮發性有機物濃