一种轻质烃类氧化脱硫醇尾气的处理方法

摘要

本发明公开了一种轻质烃类氧化脱硫醇尾气的处理方法，以柴油馏分为吸收剂，采用逆流脉冲鼓泡吸收塔，气相通过吸收塔的喷嘴分散后与吸收剂在鼓泡吸收区接触吸收其中的挥发烃类，吸收塔的喷嘴为鼓泡脉冲阀结构，吸收剂通过设置在鼓泡吸收区塔板上的降液管向下流动。本发明方法过程简单、经济合理、可符合环保标准，可以用于各种轻质烃类物质氧化脱硫醇尾气的处理过程。

权利要求

1.一种轻质烃类氧化脱硫醇尾气的处理方法，包括以下内容：选择柴油馏分为吸收剂，采用逆流脉冲鼓泡吸收塔，气相通过吸收塔的喷嘴分散后与吸收剂在鼓泡吸收区接触吸收其中的挥发烃类，其特征在于：吸收塔的喷嘴为鼓泡脉冲阀结构，鼓泡脉冲阀包括下部穿过鼓泡吸收区塔板的圆形通筒、钢球和钢球限位帽，圆形通筒顶部活动放置密封钢球，钢球限位帽设置在钢球上方，钢球限位帽与钢球顶部设置适宜空间，钢球限位帽与圆形通筒固定连接，钢球限位帽开设筛孔，吸收剂通过设置在鼓泡吸收区塔板上的降液管向下流动。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的逆流脉冲鼓泡吸收塔中设置1～5级鼓泡吸收区。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的鼓泡吸收区的液层高度为100～3

1000mm，吸收塔入口液气体积比为50～500L/m。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的吸收剂柴油馏分初馏点为200℃以上。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：吸收剂吸收氧化脱硫醇尾气中的挥发性组分后循环回柴油馏分的加氢系统或柴油馏分的分馏系统。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：经逆流脉冲鼓泡吸收塔吸收后的尾气引至空气冷却器进风口处。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的脉冲鼓泡吸收塔包括筒体、气相分配器、液相分配器和降液管，气相分配器设置在筒体下部，液相分配器设置在筒体上部，鼓泡吸收区设置在气相分配器和液相分配器之间。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：在至少一个鼓泡吸收区下面设置喷淋段，在鼓泡吸收区下面设置淋液盘，降液管将鼓泡吸收区上的液体导入淋液盘，淋液盘将液体分散与向上流动的气相接触。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：所述的淋液盘的结构包括淋液塔板、圆筒形围堰和溅板分配器，圆筒形围堰分布设置在淋液塔板上，圆筒形围堰内部的淋液塔板设置开口，开口下方吊挂溅板分配器；溅板分配器为多层筛板结构，若干层溅板自上而下其直径递减，并用拉杆将若干层溅板连接在一起。

说明书

一种轻质烃类氧化脱硫醇尾气的处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种含烃废气的处理方法，特别是轻质烃类物质氧化脱硫醇尾气的处理方法。

背景技术

[0002] 轻质烃类物质的硫醇含量是重要的质量指标之一，如液态烃、汽油、煤油等。许多工艺生产的轻质烃类均含有一定量的硫醇，因此需要适宜的方法脱除处理。加氢工艺可以用于轻质烃类脱硫醇，但加氢法装置复杂，投资大，运行费用高，轻质烃类某些指标(如汽油的辛烷值)受影响，如CN1478866A公开的汽油脱硫方法等。氧化脱硫是轻质烃类脱硫醇的重要方法，即在一定条件下，用空气将轻质烃类中的硫醇氧化为二硫化物等，并进一步分离去除，如US4,090,954公开的氧化脱硫醇方法等。空气氧化脱硫醇过程一般在一定温度下，用过量的空气进行氧化脱硫醇反应，由于轻质烃类物质的沸点相对较低，因此氧化尾气中含有大量的烃类，一般体积分数可达5％～65％。

[0003] 由于氧化脱硫醇尾气中含有大量的烃类，目前采用的处理方法包括去焚烧炉焚烧、直接排入大气、吸收后排入大气、冷凝与催化氧结合等方法。焚烧处理方法的不足在于造成大量资源浪费，并且由于尾气中还含有氧气而存在安全隐患。直接排入大气不但浪费资源，还造成严重的环境污染。吸收方法是一种后排入大气可以回收大部分烃类，但由于环保法规的日益严格，不能实现达标排放。如《炼油设计》第28卷第6期第31～32页介绍的催化裂化汽油脱硫醇尾气处理方法，采用填料塔进行吸收，将脱硫醇尾气中的烃类降到0.5v％，通常在2v％以下，该方法采用常规吸收技术，其处理效果需进一步提高。冷凝与催化氧结合即可以回收大部分挥发性烃类，也可以实现尾气达标排放，但其不足之处在于工艺流程长，操作费用高，经济性受到影响。

[0004] 氧化脱硫醇尾气处理过程的经济性是实现工业应用的重要指标。最大限度地回收尾气中的烃类，可以增加收益，但一般来讲，当烃回收率达到一定限度后，再进一步增加回收率所需要的操作费用将大大增加，因而总的经济性下降；再综合达标排放的要求，如何确定氧化脱硫醇尾气处理方法及控制条件，保证达到排放标准的前提下，实现最大的经济性，是氧化脱硫醇尾气处理方法所需要重点研究的。

发明内容

[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供一种过程简单、经济合理、可符合环保标准的轻质烃类物质氧化脱硫醇尾气的处理方法。

[0006] 通过对轻质烃类氧化脱硫醇尾气性质的研究，该尾气与其它来源的有机废气具有明显的区别，即具有一定的压力，一般来说轻质烃类氧化脱硫醇尾气压力可达0.2MPa(表压)左右，利用该尾气的压力设计一种以压力损失提高气液接触效率的吸收方法及设备，将可以简化吸收过程、减小设备规模、提高回率效率、增加工艺经济性。

[0007] 本发明轻质烃类氧化脱硫醇尾气处理方法，包括以下内容：选择柴油馏分为吸收剂，采用逆流脉冲鼓泡吸收塔，气相通过吸收塔的喷嘴分散后与吸收剂在鼓泡吸收区接触吸收其中的挥发烃类，喷嘴为鼓泡脉冲阀结构，鼓泡脉冲阀包括下部穿过鼓泡吸收区塔板的圆形通筒、钢球和钢球限位帽，圆形通筒顶部活动放置密封钢球，钢球限位帽设置在钢球上方，钢球限位帽与钢球顶部设置适宜空间，钢球可以在圆形通筒上端开口和钢球限位帽之间自由活动，钢球限位帽与圆形通筒固定连接，钢球限位帽开设筛孔，吸收剂通过设置在鼓泡吸收区塔板上的降液管向下流动。

[0008] 本发明方法逆流脉冲鼓泡吸收塔中可以设置1～5级鼓泡吸收区，每级鼓泡吸收区的液层高度可以为100～1000mm，优选200～600mm，吸收塔入口液气体积比为50～3
500L/m，操作温度可以在环境温度下进行，也可以采用适宜的冷却方式降低操作温度。

[0009] 本发明方法使用的吸收剂为柴油馏分，优选初馏点为200℃以上的柴油馏分，最优选初馏点为220℃以上的柴油馏分，具体如催化柴油、常二线直馏柴油、常三线直馏柴油等。吸收剂吸收氧化脱硫醇尾气中的挥发性组分后可以直接循环回原来柴油馏处理系统，如加氢系统或分馏系统等，对原系统的操作不会造成影响。

[0010] 采用本发明处理后的尾气中仍含有一定浓度的挥发组分，直接排放仍不符合GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。通过研究认为，吸收后的尾气虽然浓度不符合排放标准，但由于气量较小，排放总量远低于国家相关标准GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。因此本发明方法推荐采用成本低廉的空气稀释后排放。在与氧化脱硫醇装置附件一般设有催化裂化系统、加氢系统、分馏系统等装置，这些系统装置中均设有一定数量的空气冷却器，空气冷却器鼓风机的空气流量较大，将本发明方法吸收后的尾气引至空气冷却器进风口，不需增加设备既完成吸收后尾气的空气稀释达标排放问题，也不增加任何操作费用。

[0011] 本发明方法针对轻质烃类氧化脱硫醇尾气具有一定压力的特点，设计使用了一种逆流脉冲鼓泡吸收塔，该吸收塔通过适宜的喷嘴结构将氧化脱硫醇尾气的压力转化为气相在液相中均匀分散的动力，大大提高了气液接触效果，提高了吸收率和操作弹性，减小了设备规模，节省了占地。

附图说明

[0012] 图1为本发明一种具体工艺流程框图。

[0013] 图2为本发明方法使用的一种具体结构脉冲鼓泡塔的装配图。

[0014] 图3为鼓泡吸收区塔盘组件结构示意图。

[0015] 图4为鼓泡吸收区淋液盘结构示意图。

[0016] 图5为淋液盘的溅板分配器结构示意图。

[0017] 其中：1为出气口，2为上端封头，3为除雾器，4为液相分配器，5为鼓泡吸收区塔盘组件，6为淋液盘，7为液封槽，8为降液管，9为筒体，10为气相分配器，11为进气口，12为下封头，13为出液口，5-1为鼓泡吸收区塔板，5-2为鼓泡脉冲阀圆形通筒，5-3为钢球，5-4为钢球限位帽，6-1为圆筒形围堰，6-2为淋液塔板，6-3为溅板分配器，6-3-1为拉杆，6-3-2为上部溅板，6-3-3为中间溅板，6-3-4为下部溅板。

具体实施方式

[0018] 本发明方法使用的脉冲鼓泡吸收塔的一种具体结构包括筒体、气相分配器、液相分配器、降液管和至少一个鼓泡吸收区，为了达到适宜的吸收率，鼓泡吸收区一般设置为2～5层，气相分配器设置在筒体下部，液相分配器设置在筒体上部，鼓泡吸收区设置在气相分配器和气相分配器之间，鼓泡吸收区底部为塔盘组件，塔盘组件包括鼓泡吸收区塔板和分布设置在鼓泡吸收区塔板上的喷嘴，喷嘴为鼓泡脉冲阀结构，鼓泡脉冲阀结构包括下部穿过鼓泡吸收区塔板的圆形通筒、钢球和钢球限位帽，圆形通筒顶部活动放置密封钢球，钢球限位帽设置在钢球上方，钢球限位帽与钢球顶部设置适宜空间，钢球可以在圆形通筒上端开口和钢球限位帽之间自由活动，钢球限位帽与圆形通筒固定连接，钢球限位帽开设筛孔，降液管为通过鼓泡吸收区塔板的通筒结构。

[0019] 鼓泡塔中，在至少一个鼓泡吸收区(即鼓泡吸收区层)下面设置喷淋段，在鼓泡吸收区下面设置淋液盘，降液管将鼓泡吸收区上的液体导入淋液盘，淋液盘将液体分散与向上流动的气相接触。淋液盘的结构包括淋液塔板、圆筒形围堰和溅板分配器，圆筒形围堰分布设置在淋液塔板上，圆筒形围堰内部的淋液塔板设置开口，开口下方吊挂溅板分配器，圆筒形围堰上端具有V形齿槽。溅板分配器由至少一块溅板及拉杆构成，拉杆将溅板分配器吊挂在淋液塔板下部，溅板上开设筛孔。

[0020] 降液管上端开口高度按照鼓泡吸收区需要控制的液位高度确定，上端开口开设V形齿槽，降液管下端设置液封槽。

[0021] 本发明鼓泡塔中，鼓泡塔上部设置进液口和出气口，下部设置进气口和出液口，气相分配器与进气口相通，液相分配器与进液口相通。液相分配器由环形管、接管和法兰构成；环形管下表面开设若干小孔。气相分配器由集合管、若干根支管和法兰构成；支管下表面开设若干小孔。

[0022] 溅板分配器可以为多层筛板结构，若干层溅板自上而下其直径递减，并用拉杆将若干层溅板连接在一起。液封槽由筒体和圆形底板构成，液封槽的筒体上沿开设若干个V型齿槽。

[0023] 钢球限位帽开设的筛孔直径为Φ1～Φ5mm，优选直径为Φ3mm，开孔率10％～50％，优选为30％。降液管呈筒状，降液管上沿开设若干个V型齿槽，齿槽间无过渡段，齿槽夹角30°～120°，优选60°，齿高3mm～20mm，优选10mm。淋液盘圆筒形围堰上沿开设若干个V型齿槽，齿槽间无过渡段，齿槽夹角30°～120°，优选60°，齿高3mm～10mm，优选5mm。溅板分配器为多层筛板结构，溅板上开设筛孔，筛孔直径为Φ5mm，开孔率20％～
50％，优选为30％。若干层筛板自上而下其直径递减，并用拉杆将若干层溅板连接在一起。
液封槽由筒体和圆形底板构成。液封槽的筒体上沿开设若干个V型齿槽，齿槽间无过渡段，齿槽夹角30°～120°，优选60°，齿高3mm～20mm，优选10mm。液封槽焊接在淋液盘上，并高于淋液盘一定高度，使液封槽上部形成齿形堰板。

[0024] 本发明的鼓泡塔在工作时，液相通过入口进入到设置在筒体上部的液相分配器，从环形管下表面开设的若干小孔喷洒到床层；气相自塔底部进口进入到气相分配器，从集合管支管下表面开设若干小孔的分布到塔内。降液管高出鼓泡吸收区塔板一定高度，液相在鼓泡吸收区塔板上形成液层，降液管上沿开设若干个V型齿槽，使整个床层液相均匀流动。气相穿过溅板分配器，进入鼓泡脉冲阀，在钢球限位帽处生成气泡，分散到鼓泡吸收区塔板上的液层里，由于钢球限位帽上设有筛孔，使钢球处于不稳定的气流中，钢球会连续不断地开启与关闭，气相形成脉动流，在鼓泡吸收区塔板上生成均匀且不聚并的气泡，气液两相在此实现鼓泡接触，进行传质与反应。当气量(压)降低时，脉冲阀自动关闭，给气相提供聚集的时间，当气量(压)达到设置数值时，脉冲阀自动打开，因此，可操作的范围很宽。

[0025] 液相自降液管自流至液封槽，液封槽的筒体上沿高于淋液盘，且筒体上沿开设若干个V型齿槽，液相均匀分布到淋液盘上。液相均匀分布到各个溅板分配器上，液相在重力作用下坠落至溅板上，形成喷溅流，与自下而上的气相形成逆流喷淋接触，实现传质与反应。上述结构将鼓泡和喷淋两种气液接触传质手段有机地结合在一个设备中，同时充分利用了设备空间，提高了设备的使用性能。

[0026] 本发明方法使用的脉冲鼓泡塔根据气液传质与反应工艺特点，设置若干内构件，工作时，液相通过入口进入到设置在筒体上部的液相分配器，喷洒到床层；气相自塔底部进口进入到气相分配器，分布到塔内。降液管高出塔板一定高度，液相在鼓泡吸收区塔板上形成液层；鼓泡吸收区塔板上安装了若干个鼓泡脉冲阀，鼓泡吸收区塔板与淋液塔板间形成气室，随着鼓泡脉冲阀的开启与关闭，该气室内压力产生规则性波动，气相形成脉动流，使得气相在鼓泡吸收区塔板上的液层中生成的气泡均匀且不聚并；气液两相在此实现鼓泡接触，进行传质与反应。液相自降液管自流至液封槽，液封槽的筒体上沿高于淋液塔板，液相均匀分布到淋液塔板上，淋液塔板上设置圆筒形围堰及相应数量的溅板分配器；液相流入围堰在重力作用下坠落至溅板上，形成喷溅流，与自下而上的气相形成逆流喷淋接触，实现传质与反应。至此完成一个床层的鼓泡-喷淋接触过程。上述传质结构(实现鼓泡的结构和实现喷淋的结构)制成立式多级串联结构，气液两相反复实现鼓泡-喷淋接触过程，实现液相与气相完成自上而下的逆流“鼓泡-喷淋”接触反应。该脉冲鼓泡塔有利于将气相压力转化气相分散的动力，同时在同一个传质设备中将两种气液接触方式有机结合、气液接触效率高。

[0027] 实施例1

[0028] 实验室小型实验。

[0029] 采用一级脉冲鼓泡吸收塔，包括一个鼓泡吸收区，吸收塔内构件按具体实施方式中优选数据确定。鼓泡吸收区液相层厚度为400mm，喷淋段高度为300mm。吸收剂为三种不同的柴油馏分。吸收后尾气用空气稀释后排放。

[0030] 用空气鼓泡通过汽油馏分(馏程70～170℃)和石油醚(馏程30～60℃)模拟氧化脱硫醇尾气，进行吸收回收试验，气相入口压力为0.1MPa(表压)，吸收塔出口为常压，3
结果列表1、表2、表3。(Nm 表示标准状态立方米)

[0031] 表1不同柴油馏分对汽油油气的吸收效果

[0032]

[0033] 表2催化柴油吸收汽油油气液气比对吸收效果的影响

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[0035] 表3催化柴油吸收石油醚油气效果

[0036]

[0037] 实施例2

[0038] 某企业汽油氧化脱硫醇尾气含烃类32v％(体积分数，下同)，尾气温度53℃，氧气含量17v％，压力为0.2MPa(表压)，流量为70Nm3/h左右。采用三级脉冲鼓泡吸收塔，包括三个鼓泡吸收区和三个喷淋吸收区，吸收塔内构件按具体实施方式中优选数据确定。鼓泡吸收区液相层厚度为350mm，喷淋段高度为250mm。吸收剂为催化柴油，液气比为100L/m3，操作温度为25～40℃。吸收后的催化柴油与其它催化柴油一起进加氢装置，吸收后的尾气引至催化裂化装置空冷器进气口。

[0039] 经吸收处理后，汽油氧化脱硫醇尾气中挥发性有机物回收率达99％(质量)，吸收塔尾气为常压，流量约50Nm3/h，有机物浓度约为20g/Nm3，烃排放速率为约1kg/h。吸收后3
尾气引至催化裂化装置空气冷却器进气口，从排气口检测有机物浓度约为90mg/Nm。经过空气冷却器的尾气浓度和排放速度均符合国家环保法规GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。

[0040] 实施例3

[0041] 同实施例2，经过吸收处理后的尾气，量约50Nm3/h，有机物浓度约为20g/Nm3，烃排3
放速率为约1kg/h。用空气稀释到总烃浓度50093000mg/Nm，采用常规的蓄热燃烧装置处理，净化气体符合现行国家排放标准。

[0042] 实施例4

[0043] 同实施例2，经过吸收处理后的尾气，量约50Nm3/h，有机物浓度约为20g/Nm3，烃排3
放速率为约1kg/h。用空气稀释到总烃浓度300098000mg/Nm，采用常规的催化燃烧装置处理，净化气体符合现行国家排放标准。

[0044] 实施例5

[0045] 同实施例2，经过吸收处理后的尾气，量约50Nm3/h，有机物浓度约为20g/Nm3，烃排放速率为约1kg/h，该尾气进常规的活性炭吸附装置处理，净化气体体符合现行国家排放标准。