医药行业活性炭纤维吸附-蒸汽脱附回收甲苯工程实例

1. 工艺流程

该工艺处理装置采用3个组合型吸附器为主体的吸附回收系统,吸附-脱附-再生工序均在吸附器内完成。

活性碳纤维有机废气回收装置由3个吸附器组成共同组成一个管路系统, 当吸附器A吸附时,吸附器B解吸, 吸附器C再生, 各吸附器吸附-解吸-再生依次进行。有机废气一般从底部进入吸附器,其中有机物被活性炭纤维毡吸附下来,净化后的尾气由吸附器顶部排出。脱附蒸汽由吸附器顶部进入,穿过活性炭纤维毡,将被吸附的有机物脱附下来并带入冷凝器, 有机物和水蒸气被冷凝下来流入分层槽,通过重力沉降作用进行分离。分离出的有机相转入有机溶剂储罐, 分离出的水相作为污水排放至厂方化学污水系统集中处理后排放。整个工艺过程通过DCS程序自动控制,交替进行吸附、解吸、干燥工艺过程。

2. 系统运行参数和安全保障

2.1?系统运行参数

(1)废气成分及处理要求:该废气中含有甲苯、微量青霉素亚砜、氨气,其中甲苯排放质量浓度约为5000mg/m3,废气流量为3600m3/h,排气温度为50 ℃。

(2)处理气量确定:根据甲苯性质、废气流量及浓度,考虑处理系统留有10%的操作余量,确定进入吸附装置的实际废气处理能力Q = 4000m3/h

(3)系统阻力:系统阻力包括管路系统和吸附器本身的阻力,根据计算和实际经验,确定整个系统的阻力为3500Pa

(4)空塔气速:根据HJ 2026—2013《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》中要求“固定床吸附装置吸附层(活性炭纤维)的气速宜小于0.15 m/s”,

依此本设计确定空塔气速为0.15m/s。

(5)吸附温度:35 ℃

(6)脱附温度:110 ℃

2.2 吸附装置安全保障

根据HJ 2000—2010 《大气污染治理工程技术导则》,HJ 2026—2013《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》等相关技术规范,为了使吸附系统能有效而安全地操作,需注意以下问题:

(1)考虑含甲苯废气的爆炸极限。甲苯的爆炸极限为1.2% -7.0%。因此,本设计规定进入废气处理装置的甲苯体积分数为0.6%,对应的甲苯质量浓度为7767 mg/m3

(2)切实确保系统的密封性。吸附、解吸和回收。由于整个系统始终处于频繁切换之中, 因此设计上选用特殊结构的密封垫以保证系统有良好的密封,或将正压送风调整为负压抽风, 将整个系统气体泄漏降至最低限度,确保设备安全运行。

(3)控制系统的自动化。本系统吸附-脱附-再生工序设计为DCS 系统自动控制,当出现运行故障时,程序自动报警并转入待机状态,有机废气通过三通放空阀紧急排放,不影响正常生产。

(4)系统温度的控制。吸附过程是一个放热过程,在连续吸附操作进行时,床层温度会持续升高,导致吸附效率下降,同时给系统的安全运行带来隐患。系统采用了床层温度报警装置,当温度超过设定值时,系统会自动报警并自动切换到安全位置; 同时启动降温装置,保证系统正常安全运行。具体设计规定:

①温度高位报警:当吸附器在实行吸附操作时,其最大温度不得超过60 ℃(甲苯的沸点约为110℃),若温度≥ 60 ℃时,应予报警。

②温度高位报警连锁控制: 当冷却器出口甲苯温度超过60 ℃时报警, 同时信号送入DCS,DCS 发出指令关闭蒸汽阀门。

3. 装置运行情况

活性碳纤维甲苯吸附回收装置已安装正式投入一年,运行稳定,甲苯回收率高,回收的甲苯可直接回用于生产系统。对该厂吸附装置进出口尾气进行了连续分析

采用活性炭纤维装置回收尾气中的甲苯的回收率很高, 绝大多数情况下稳定在97%,但尾气中甲苯排放浓度不符合GB 16297—1996 《大气污染物综合排放标准》表2中二级标准, 故还需进一步采取治理措施以使其达标排放,可考虑末端吸附。

4. 经济分析

(1)每年回收甲苯的价值:根据运行情况分析,该医药中间体企业此套装置尾气排放量为3743 m3/h,按每年运行时间7920 h,尾气中甲苯平均质量浓度

5553 mg/m3 降至114 mg/m3,若按此计算,每年可回收甲苯161 t。甲苯价格按6 000 元/t 计(近年来平均价格),则每年回收甲苯价值为96.6 万元

(2)设备投资:小于200 万元。

(3)年运行费用:电费约2.8 万元;蒸汽费用约6.5 万元;冷却水、仪表运行费用约5 万元;设备折旧、资金利息、维修费用约15 万元;合计为29.3 万元。

(4)年净增效益:96.6 – 29.3 = 67.3 万元。

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