一种尾气中有机挥发物处理系统及方法与流程

本发明涉及尾气处理，具体涉及一种尾气中有机挥发物处理系统及方法。

背景技术：

1、有机挥发物也即挥发性有机物，简称vocs(volatile organic compounds)，它是石油化工、涂料装饰、印刷工业、电子制造、表面防腐、制鞋、交通运输以及各种化工生产过程中排放废气中的主要污染物。vocs通常分为非甲烷总烃、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等几大类。vocs参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，其对区域性大气臭氧污染、pm2.5污染具有重要的影响。大多数vocs具有令人不适的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，对人体健康会造成很大的伤害。

2、在使用醋酸乙烯(vac)制备聚乙烯醇(pva)时，储罐系统中的有机挥发物会随着储罐呼吸阀挥发到大气中，污染周边环境。申请人最初采用氮封的方式来减少储罐系统的vocs排放量，但是处理效果不佳；后又在储罐呼吸阀处设置排气冷凝器，使得储罐系统产生的尾气经冷凝吸收后再排空，但是在排放的尾气中仍然含有较多的非甲烷总烃和醋酸乙烯等有机挥发物，不能达到非甲烷总烃≤100mg/m3、醋酸乙烯≤20mg/m3的要求。因此，需要对储罐系统中挥发产生的尾气进行集中治理，以降低尾气中vocs的含量，达到环保排放要求。

3、目前治理尾气中有机挥发物的主要技术有：催化氧化、活性炭吸附以及紫外光照射等。近年来热破坏的典型技术是催化氧化，可通过催化剂将vocs进行氧化反应，生成二氧化碳和水排放到大气中。虽然使用催化氧化法对vocs的处理效果比较彻底，但是需要尾气中具有较高的vocs浓度，当尾气中的vocs浓度不足时，需要使用天然气来辅助燃烧，不仅处理成本较高，而且会产生温室气体二氧化碳。使用活性炭吸附的方法处理尾气中vocs的效果也比较理想，但是该方法的过滤效率较低，容易饱和，需要定期更换活性炭材料，而且无法再生利用，处理成本较高。而通过紫外光照射处理尾气中的vocs时，vocs的去除率较低，尾气难以达到排放标准。

4、基于上述催化氧化、活性炭吸附以及紫外光照射在尾气处理中存在的弊端，申请人采用溶剂吸收法来处理尾气中的有机挥发物。例如，授权公告号为cn211705948u的实用新型专利公开了一种有效降低储罐内voc排放的处理系统，储罐内氮封有挥发性有机物，挥发性有机物为醋酸甲酯或醋酸乙烯，处理系统包括顺次与储罐相连的用于冷凝挥发性有机物的冷凝器、用于洗涤来自冷凝器的气相挥发性有机物的甲醇洗涤塔和用于洗涤来自甲醇洗涤塔甲醇的水洗塔。采用该技术方案，对排放气体进行有组织排放，可有效的降低voc排放浓度，降低火灾爆炸风险，对废气中的有机物料进行回收，降低物料损耗。

5、但是，申请人在采用上述现有技术处理尾气中的有机挥发物时发现还存在以下问题：

6、1.氮封在储罐内的挥发性有机物经管道挥发至冷凝器时，一部分被冷凝器冷凝流回储罐，另一部分继续沿管道进入甲醇洗涤塔，挥发性有机物在通过甲醇洗涤塔的过程中被甲醇吸收，整个处理系统对挥发性有机物的吸收时间较短，导致处理系统对挥发性有机物的处理率有限，最终排放至大气的气体中挥发性有机物的含量仍然较高，虽然能够达到排放标准，但是不利于进一步减少空气污染、降低厂区火灾爆炸风险，对废气中的有机物料回收效率不够理想，物料损耗率有待进一步降低。

7、2.甲醇通过甲醇输送管道从甲醇洗涤塔的顶部进入甲醇洗涤塔，在通过甲醇洗涤塔的过程中与挥发性有机物接触，对挥发性有机物进行吸收，随后从甲醇洗涤塔的底部流出，通过甲醇洗涤塔输送泵输送至下游生产装置作为原料，由于甲醇与挥发性有机物的接触时间较短，导致甲醇的使用率较低，需要持续不间断地向甲醇洗涤塔输入甲醇，因此整个处理过程对甲醇的用量较大，不利于控制处理成本。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种尾气中有机挥发物处理系统及方法，以解决现有技术对尾气中有机挥发物的处理率有限，不利于进一步减少有机挥发物排放以降低空气污染的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种尾气中有机挥发物处理系统，包括与储罐系统连通的尾气输送管，尾气输送管上依次连通有甲醇洗涤一塔、甲醇洗涤二塔、除盐水洗涤塔和排气风机；甲醇洗涤二塔连通有甲醇进液管，甲醇洗涤二塔和甲醇洗涤一塔之间连通有甲醇转液管，甲醇洗涤一塔连通有甲醇出液管；除盐水洗涤塔连通有除盐水进液管和除盐水出液管。

4、本方案的原理及优点是：

5、1.实际应用时，在排气风机的作用下，尾气先通过尾气输送管进入甲醇洗涤一塔，尾气中的醋酸乙烯等有机挥发物被甲醇洗涤一塔中的甲醇进行第一次吸收处理，随后尾气通过尾气输送管继续进入甲醇洗涤二塔，此时尾气中未被吸收的醋酸乙烯等有机挥发物被甲醇洗涤二塔中的甲醇进行第二次吸收处理，经过甲醇洗涤一塔和甲醇洗涤二塔中甲醇的两次吸收处理，尾气中的醋酸乙烯等有机挥发物的含量会显著下降，即本方案采用两座甲醇洗涤塔来依次吸收处理尾气中的醋酸乙烯等有机挥发物，相比于采用一座甲醇洗涤塔吸收处理尾气中的有机挥发物，可以显著提高尾气中醋酸乙烯等有机挥发物的处理率，进一步减少有机挥发物的排放，从而降低空气污染。

6、2.在甲醇洗涤一塔和甲醇洗涤二塔对尾气中有机挥发物进行吸收处理的过程中，甲醇洗涤一塔和甲醇洗涤二塔中的甲醇液体会发生一定程度的挥发，产生甲醇气体，甲醇气体随着尾气通过尾气输送管最终进入除盐水洗涤塔，在除盐水洗涤塔中，甲醇气体和残留的醋酸乙烯等有机挥发物会被除盐水进行吸收处理，从而进一步减少尾气中有机挥发物的含量，提高有机挥发物的处理率，以进一步降低尾气排放对空气的污染。

7、3.甲醇洗涤一塔中使用的甲醇是为甲醇洗涤二塔中经过吸收处理后的甲醇混合液，即甲醇洗涤一塔中使用的甲醇纯度低于甲醇洗涤二塔中使用的甲醇纯度，尾气中的醋酸乙烯等有机挥发物先在甲醇洗涤一塔中被低纯度的甲醇进行第一次吸收处理，使得尾气中醋酸乙烯等有机挥发物的浓度显著降低，醋酸乙烯等有机挥发物浓度降低的尾气再进入甲醇洗涤二塔中被高纯度的甲醇进行第二次吸收处理，此时，尾气中的醋酸乙烯等有机挥发物的含量会再次降低，使得尾气达到环保排放标准，减少尾气排放对空气造成的污染。

8、4.相比于将高纯度的甲醇通入甲醇洗涤一塔，对尾气进行一次吸收处理后，再随尾气的流动方向将低纯度的甲醇通入甲醇洗涤二塔，在甲醇洗涤二塔中对低浓度的尾气进行二次吸收处理，本方案使用低纯度的甲醇吸收高浓度的尾气，使得尾气中有机挥发物的含量得到初步减少，再使用高纯度的甲醇吸收低浓度的尾气，使得尾气中残留的有机挥发物能够被有效吸收处理，能够保证尾气中有机挥发物的较高处理率，从而减少排放尾气中有机挥发物的含量，减少空气污染。

9、5.相比于将高纯度的甲醇同时通入甲醇洗涤一塔和甲醇洗涤二塔，使用高纯度的甲醇对尾气中的有机挥发物进行两次吸收处理，本方案只在甲醇洗涤二塔通入高纯度的甲醇，在甲醇洗涤一塔处理阶段回收使用甲醇洗涤二塔中排出的低纯度甲醇，在保证了尾气中有机挥发物较高处理率的同时，能够使得甲醇的用量减半，极大地节省了尾气中有机挥发物的处理成本，具有良好的经济效益。

10、6.将排气风机连通在除盐水洗涤塔之后的尾气输送管上，来对尾气进行输送，使得尾气依次通过甲醇洗涤一塔、甲醇洗涤二塔和除盐水洗涤塔，即采用抽吸的方式实现尾气的流动，可以在尾气输送管以及各洗涤塔中形成负压环境，一方面可以减少甚至避免整个处理系统的尾气泄漏，另一方面可以减少甲醇洗涤一塔和甲醇洗涤二塔中甲醇的挥发，以减轻除盐水洗涤塔的吸收处理负担，从而进一步减少排放尾气中有机挥发物的含量。

11、优选的，作为一种改进，所述甲醇出液管和甲醇洗涤一塔之间连通有低纯度循环管，甲醇转液管和甲醇洗涤二塔之间连通有高纯度循环管，除盐水出液管和除盐水洗涤塔之间连通有除盐水循环管。

12、采用本方案，在甲醇第一洗涤塔、甲醇第二洗涤塔和除盐水洗涤塔处分别设置低纯度循环管、高纯度循环管和除盐水循环管，将使用后排放的甲醇混合液和除盐水混合液分别进行一次或多次回收循环利用，可以在保证尾气中有机挥发物处理效果不受较大影响的情况下，节省甲醇和除盐水的用量，从而控制尾气中有机挥发物的处理成本。

13、优选的，作为一种改进，所述甲醇洗涤一塔、甲醇洗涤二塔和除盐水洗涤塔为填料塔和喷淋塔中的一种。

14、采用本方案，相比于板式塔，填料塔是连续式的气液传质设备，两相间呈连续逆流接触并进行传质和传热，气液两相组分的浓度沿塔高呈连续变化，可以保证甲醇对尾气中有机挥发物吸收的均匀性，从而提高尾气中有机挥发物的去除率，并且填料塔的持液量比板式塔小，结构简单、制造方便，整个塔的压降小，更适合真空环境下的吸收处理工作；而喷淋塔相比于填料塔具有更好的节能效果，即在风机、塔体几何尺寸、处理量相同的情况下，可以比填料塔节能约20％，并且喷淋塔因为无填料所以系统阻力低，则在处理相同流量的尾气时可以采用小功率的风机，运行费用更低。

15、优选的，作为一种改进，所述甲醇进液管和除盐水进液管上均连通有换热器，换热器用于冷却甲醇和除盐水。

16、采用本方案，在甲醇进液管和除盐水进液管上设置换热器，通过换热器冷却甲醇和除盐水，冷却之后的低温甲醇在吸收尾气中的醋酸乙烯等有机挥发物的过程中，一方面可以对气相的醋酸乙烯等有机挥发物进行冷凝，使得尾气中的有机挥发物含量降低，另一方面可以减少自身的挥发量，减少后续除盐水洗涤塔的处理负担，也有利于减少排放尾气中有机挥发物的总含量；此外，冷却之后的低温除盐水，在吸收挥发的甲醇和尾气中残留的醋酸乙烯等有机挥发物后，可以减少甚至避免甲醇和醋酸乙烯等有机挥发物的再次挥发，从而进一步控制排放尾气中有机挥发物的总含量。

17、优选的，作为一种改进，所述甲醇转液管外壁上包有保温层。

18、采用本方案，在甲醇转液管的外壁上报社保温层，可以减少低纯度甲醇从甲醇洗涤二塔输送至甲醇洗涤一塔过程中，低纯度甲醇的温度升高量，以保证进入甲醇洗涤一塔的低纯度甲醇仍然具有较低的温度，以减少甲醇在甲醇洗涤一塔中的挥发量。

19、一种尾气中有机挥发物处理方法，采用上述的一种尾气中有机挥发物处理系统，包括以下步骤：

20、s1：一次处理阶段，高浓度的尾气通过甲醇洗涤一塔，其中的有机挥发物被冷却的低纯度甲醇吸收，使得其有机挥发物浓度显著降低；

21、s2：二次处理阶段，低浓度的尾气通过甲醇洗涤二塔，其中的有机挥发物被冷却的高纯度甲醇吸收，使得其有机挥发物浓度再次降低；

22、s3：甲醇吸收阶段，s1和s2中挥发的甲醇随尾气一起通过除盐水洗涤塔，挥发的甲醇和尾气中残留的有机物被冷却的除盐水吸收。

23、本方案的原理及优点是：

24、1.尾气中的醋酸乙烯等有机挥发物经过两次处理阶段，即分别在甲醇洗涤一塔和甲醇洗涤二塔中被甲醇进行吸收处理，可以提高对尾气中有机挥发物的处理率，减少排放尾气中有机挥发物的含量，以减少对空气的污染。

25、2.经两次甲醇吸收处理后的尾气中，含有挥发的甲醇和残留的醋酸乙烯等有机挥发物，此时尾气进入甲醇吸收阶段，即在除盐水洗涤塔中被除盐水吸收挥发的甲醇和醋酸乙烯等有机挥发物，进一步减少尾气中有机挥发物的含量。

26、3.具有较高有机挥发物浓度的尾气，在一次处理阶段被纯度相对较低的甲醇进行吸收，可以将尾气中的大部分有机挥发物进行吸收处理，使得尾气的有机挥发物浓度显著降低；而在二次处理阶段，采用高纯度的甲醇吸收处理有机挥发物浓度显著降低的尾气，可以保证将尾气中残留的有机挥发物进行有效吸收去除，保证尾气中有机挥发物的处理率，不仅能够确保排放的尾气中有机挥发物的含量达标，还能在达标的基础上进一步减少排放尾气中有机物的含量，从而进一步减少对环境的污染。

27、4.将二次处理阶段产生的低纯度甲醇通过甲醇转液管回收到一次处理阶段进行使用，即一单位量的甲醇可以得到两次处理阶段的使用，大幅减少了甲醇的总体用量，有利于控制尾气中有机挥发物的处理成本。

28、5.使用冷却的甲醇和冷却的除盐水对尾气中的有机挥发物和挥发甲醇进行吸收处理，不仅可以有效地将气相的醋酸乙烯等有机挥发物进行冷凝液化，以减少尾气中醋酸乙烯等有机挥发物的含量，而且可以减少甚至避免甲醇在有机挥发物一次处理阶段和有机挥发物二次处理阶段的挥发，从而减少尾气中甲醇的含量，此外，还可以在甲醇吸收阶段减少甚至避免被除盐水吸收后的甲醇和醋酸乙烯等有机挥发物的再次挥发，进一步减少尾气中有机挥发物的含量，使得最终排放的尾气中有机挥发物的含量远低于规定排放量，减少对空气的污染。

29、6.采用本方案对尾气中的醋酸乙烯等有机挥发物进行处理，能够达到99.9％以上的处理率，最终排放的尾气中非甲烷总烃＜10mg/m3、醋酸乙烯＜5mg/m3、甲醇＜5mg/m3，显著优于有组织排放管理规定的非甲烷总烃≤100mg/m3、醋酸乙烯≤20mg/m3、甲醇≤50mg/m3的排放标准。

30、优选的，作为一种改进，所述s2中的甲醇为纯度大于99.9％的精甲醇。

31、采用本方案，在s2中使用纯度大于99.9％的精甲醇来吸收低浓度的尾气，可以保证将尾气中残留的醋酸乙烯等有机挥发物进行最大限度的吸收去除，从而保证尾气中醋酸乙烯等有机挥发物的处理率，使得排放的尾气中有机挥发物的含量远低于规定的排放量，以减少对空气的污染，还可以减少甚至避免引入新的杂质，有利于吸收液的后续回收处理。

32、优选的，作为一种改进，所述s3中的除盐水为一级除盐水。

33、采用本方案，在步骤s3中使用一级除盐水来吸收甲醇洗涤一塔和甲醇洗涤二塔中挥发的甲醇以及尾气中残留的醋酸乙烯等有机挥发物，一级除盐水相比于工业用水，其盐分去除率达到94％以上，可以有效减少通过除盐水出液管排出的除盐水混合液中的杂质含量，便于后续回收系统对除盐水混合液进行处理。相比于采用二级除盐水，本方案采用以及除盐水可以在减少杂质引入的同时，控制尾气中有机挥发物的处理成本，具有更好的经济效益。

34、优选的，作为一种改进，所述s2中的甲醇和s3中的除盐水温度为4℃～5℃。

35、采用本方案，将s2中的甲醇和s3中的除盐水温度控制在4℃～5℃，一方面可以保证将醋酸乙烯和甲醇气体冷却液化，使得尾气中的有机挥发物含量得到显著降低；另一方面，可以减少甚至避免甲醇在有机挥发物一次处理阶段和有机挥发物二次处理阶段的挥发，从而减少尾气中甲醇的含量，进一步减少尾气中有机挥发物的总量，此外，还可以在甲醇吸收阶段减少甚至避免被除盐水吸收后的甲醇和醋酸乙烯等有机挥发物的再次挥发，进一步减少尾气中有机挥发物的含量，使得最终排放的尾气中有机挥发物的含量远低于标准排放量。若s2中的甲醇和s3中的除盐水温度小于4℃，会导致对其进行换热冷却的能耗过高，不利于控制成本、节约能源；若s2中的甲醇和s3中的除盐水温度大于5℃，对醋酸乙烯和甲醇等有机挥发物的冷却凝结效果不好，导致对尾气中有机挥发物的处理率下降，并且有机挥发物一次处理阶段和有机挥发物二次处理阶段的甲醇挥发量会增多，进一步导致尾气中有机挥发物的总量增多，此外，s2中的甲醇温度过高，则被回收至s1进行继续使用的甲醇温度还会相应升高，此时甲醇对尾气中的醋酸乙烯等有机挥发物的冷却效果会大打折扣，达不到良好的尾气处理效果。

36、优选的，作为一种改进，所述排气风机入口的压力为－1.5kpa～－2kpa。

37、采用本方案，将排气风机入口的压力控制在－1.5kpa～－2kpa，即将有机挥发物一次处理阶段和有机挥发物二次处理阶段的真空度相应的控制在－1.5kpa～－2kpa，既可以减少甚至避免有机挥发物在处理过程中发生泄露，减少有机挥发物的无组织排放量，又可以在有机挥发物一次处理阶段和有机挥发物二次处理阶段中保持真空环境，从而减少甲醇的挥发，进一步减少尾气中有机挥发物的含量。若真空度小于－1.5kpa，则减少甚至避免有机挥发物在处理过程中泄露的效果会减弱，不利于减少有机挥发物的无组织排放，并且在有机挥发物一次处理阶段和有机挥发物二次处理阶段中甲醇的挥发量也会有所增加，不利于降低尾气中有机挥发物的组织排放量；若真空度大于－2kpa，一方面会造成储罐系统中各储罐内的真空度过高，若密封氮气不能及时补入各个储罐，容易使得储罐的内外压差过大，从而造成储罐的变形、损坏，另一方面，真空度过大会导致排气风机的能耗过高，不利于控制成本。