本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)與大氣污染治理領(lǐng)域。本發(fā)明尤其涉及一種用于處理乙醇廢氣的方法及其設(shè)備。

背景技術(shù)：

人類在現(xiàn)代工業(yè)特別是例如化工廠、鋼鐵廠、制藥廠，以及煉焦廠的生產(chǎn)過程中排放出有毒害的污染性氣體。社會的進(jìn)步使人類對自己所處的生存環(huán)境提出了更高的要求,各級環(huán)保部門對大氣污染物排放的限制也越來越嚴(yán)格。

在制藥、化妝品、食品等工藝過程中用于造粒而產(chǎn)生乙醇廢氣的工藝或工程中,一般將工業(yè)酒精(乙醇)用于造粒、幫助溶解有機(jī)成分成為藥體成分、清潔設(shè)備零部件、消毒等工序。尤其是在制藥工序中將乙醇作為濕潤劑或者分散劑使用。濃度為95％的乙醇在制粒過程中可以使含糖高的顆粒分散均勻，濃度為70％的乙醇可以使含糖高的顆粒聚集。由于乙醇揮發(fā)快，因此在制藥工序中大量使用,乙醇投入成本較多。當(dāng)制藥設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行換風(fēng)排熱時，大量揮發(fā)的乙醇以氣態(tài)形式伴隨藥物粉塵進(jìn)入排放的尾氣中，造成排放尾氣中非甲烷有機(jī)化合物排放超標(biāo)、藥物粉塵排放超標(biāo)。

此外，一般制藥工序的造粒和包衣工序中，工業(yè)酒精排放濃度超過500mg/m3，甚至高達(dá)2000mg/m3以上，高于爆炸的下限，屬于易燃易爆的危險排氣。因此，通常采用噴淋塔中吸收液吸收乙醇為安全可靠的處理方式。但是，傳統(tǒng)的噴淋塔吸收工藝中會產(chǎn)生大量的乙醇廢液，為此制藥廠每年為處理乙醇廢液向?qū)ｉT的廢液處理廠付出相當(dāng)多的運(yùn)行成本。通常廢液處理廠將收集到的乙醇廢液與所有廢液匯總到一起后，進(jìn)行800～1000℃以上高溫分解后排放。為此，造成廢液處理設(shè)施造價高、運(yùn)行成本高以及大量吸收液的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供一種用于處理乙醇廢氣的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的乙醇廢液處理的成本高、乙醇吸收液大量浪費(fèi)的技術(shù)問題。

本發(fā)明的另外一個目的是提供一種用于處理乙醇廢氣的設(shè)備，用于實(shí)施上述處理乙醇廢氣的方法，來實(shí)現(xiàn)回收和再利用乙醇和吸收液，并節(jié)約運(yùn)行成本。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一方面提供一種用于處理乙醇廢氣的方法，包括：

將優(yōu)選經(jīng)過粉塵過濾后的乙醇廢氣輸送至吸收處理設(shè)備以分離出可排放的尾氣和乙醇水溶液，其中，所述吸收處理設(shè)備中的吸收液包括水；將所述乙醇水溶液緩存至預(yù)設(shè)濃度；對達(dá)到所述預(yù)設(shè)濃度的所述乙醇水溶液進(jìn)行超重力分子分離，得到水和提純后的乙醇；將分離后得到的水輸送至所述吸收處理設(shè)備中，以補(bǔ)充吸收液。

其中，將所述乙醇水溶液緩存可包括：將所述乙醇水溶液輸送至循環(huán)液箱。

其中，將分離后得到的水輸送至所述吸收處理設(shè)備中可包括：將分離后得到的水經(jīng)過所述循環(huán)液箱后輸送至所述吸收處理設(shè)備。

其中，所述緩存后的乙醇水溶液的所述預(yù)設(shè)濃度為：乙醇濃度可為35～45％，優(yōu)選濃度為40％。

其中，可以以1000r/min的轉(zhuǎn)速、650kg/h的乙醇水溶液處理量進(jìn)行超重力分子分離步驟，得到提純后的乙醇體積濃度為92～98％，優(yōu)選為95％。

其中，所述吸收處理設(shè)備包括單級噴淋塔，所述單級噴淋塔吸收得到的乙醇水溶液輸送至循環(huán)液箱，所述分離后得到的水也輸送至所述循環(huán)液箱，并與所述乙醇水溶液混合后輸送至所述單級噴淋塔。

其中，所述吸收處理設(shè)備包括一級噴淋吸收塔和二級噴淋吸收塔，所述方法還包括：

將乙醇廢氣進(jìn)行粉塵過濾后依次經(jīng)過一級噴淋吸收和二級噴淋吸收的步驟，和/或

所述一級噴淋塔和二級噴淋塔吸收得到的乙醇水溶液分別輸送至各自的循環(huán)液箱，所述分離后得到的水也分別輸送至所述循環(huán)液箱，并單獨(dú)或與所述各自循環(huán)液箱中的乙醇水溶液混合后分別輸送至所述一級噴淋塔和二級噴淋塔。

本發(fā)明另一方面還提供一種用于處理制藥乙醇廢氣的設(shè)備，包括：

吸收處理設(shè)備，接收優(yōu)選經(jīng)過濾粉塵的乙醇廢氣以分離出可排放的清潔尾氣和乙醇水溶液，其中，所述吸收處理設(shè)備中的吸收液包括水；緩存來自所述吸收處理設(shè)備的所述乙醇水溶液的循環(huán)液箱；超重力分離裝置，將來自所述循環(huán)液箱的達(dá)到預(yù)定濃度的乙醇水溶液進(jìn)行分離，得到水和提純后的乙醇，所述分離后得到的水輸送至所述循環(huán)液箱。

其中，本發(fā)明所述的用于處理制藥乙醇廢氣的設(shè)備，還包括：在所述循環(huán)液箱和所述超重力分離裝置之間可設(shè)置第一泵，用于經(jīng)所述循環(huán)液箱向所述超重力分離裝置泵入所述乙醇水溶液和用于將所述超重力分離裝置分離出的水泵回所述循環(huán)液箱以與所述乙醇水溶液混合；以及在所述循環(huán)液箱和所述吸收處理設(shè)備之間設(shè)置第二泵，用于經(jīng)所述循環(huán)液箱向所述吸收處理設(shè)備泵回水。

其中，所述吸收處理設(shè)備可以為單級噴淋吸收塔、雙級噴淋吸收塔或多級噴淋吸收塔，優(yōu)選為雙級噴淋吸收塔。

其中，所述雙級噴淋吸收塔具有各自的循環(huán)液箱，所述各自的循環(huán)液箱通過總管線與所述超重力分離裝置連接。

其中，所述超重力分離裝置可包括折流式超重力旋轉(zhuǎn)床和精餾裝置。

其中，所述精餾裝置包括再沸器和冷凝器，使來自所述循環(huán)液箱的乙醇水溶液形成乙醇?xì)怏w，然后與所述乙醇水溶液中的水一起經(jīng)所述超重力旋轉(zhuǎn)床分離，分離出的水從所述超重力旋轉(zhuǎn)床通過所述第一泵泵回至所述循環(huán)液箱，經(jīng)所述超重力旋轉(zhuǎn)床分離出的乙醇經(jīng)所述冷凝器后輸出至乙醇貯藏容器。

其中，來自所述吸收處理設(shè)備的乙醇水溶液與來自所述超重力分離裝置的水在所述循環(huán)液箱中混合。

其中，所述噴淋吸收塔末端設(shè)置有除霧層，以使水汽和霧氣的去除效果達(dá)到95％以上。

上述的用于處理乙醇廢氣的工藝，通過采用水作為吸收液吸收乙醇，節(jié)約了成本；此外，通過采用超重力分子分離技術(shù)，并將分離后得到的水循環(huán)至吸收處理設(shè)備中補(bǔ)充吸收液，實(shí)現(xiàn)了對吸收液的再利用，從而大大降低了處理含乙醇廢液的成本，節(jié)約能源，減少了乙醇的浪費(fèi)。另外，通過本發(fā)明上述處理乙醇廢氣的工藝使尾氣排放也能達(dá)到國家對粉塵、非甲烷總烴排放的標(biāo)準(zhǔn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式的處理乙醇廢氣的方法流程圖。

圖2是本發(fā)明一實(shí)施方式的處理乙醇廢氣的設(shè)備示意圖。

圖3是本發(fā)明另一實(shí)施方式的處理乙醇廢氣的設(shè)備示意圖。

其中：1、11、1a-噴淋吸收塔；2、12、2a-第一泵；3、13、3a-循環(huán)液箱；4、14、4a-濃度檢測裝置；5-超重力分離裝置；6、16、6a-第二泵；7-再沸器；8-折流式超重力旋轉(zhuǎn)床；9-冷凝器；17-乙醇貯藏容器。

具體實(shí)施方式

圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的處理乙醇廢氣的方法流程圖。以處理制藥過程中產(chǎn)生的乙醇廢氣為例，但本發(fā)明并不限于制藥過程。也可適用于如化妝品生產(chǎn)或食品生產(chǎn)等的造粒工藝中。

參考圖1，該方法可包括如下多個步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以根據(jù)具體的生產(chǎn)工藝情況和現(xiàn)場情況對以下所詳細(xì)描述的各步驟進(jìn)行取舍和組合。因此下述的實(shí)施方式并不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的唯一步驟順序和組合的限定。

首先，要將乙醇廢氣通過分離處理設(shè)備處理以分離尾氣和乙醇水溶液。具體而言，如圖1所示，由于制藥過程中產(chǎn)生的含乙醇揮發(fā)物的廢氣通常伴有藥物粉塵，因此在進(jìn)行分離處理步驟之前可先進(jìn)行過濾以去除粉塵(步驟s101)。

在完成過濾后，將經(jīng)過過濾的乙醇廢氣輸送至吸收處理設(shè)備進(jìn)行吸收處理步驟。根據(jù)收集到的乙醇廢氣的量，吸收處理步驟可以選擇采用單級噴淋吸收或者多級噴淋吸收步驟。為了便于說明，在本實(shí)施方式中以采用二級噴淋吸收步驟為例，相應(yīng)地吸收處理設(shè)備采用雙級噴淋吸收塔。如步驟s102和s103所示，使乙醇廢氣經(jīng)過一級噴淋吸收和二級噴淋吸收，以使乙醇廢氣充分被所述噴淋吸收塔中的吸收液吸收，分離出清潔尾氣和乙醇水溶液。其中，噴淋吸收塔中的吸收液包括水。

在經(jīng)過二級噴淋吸收步驟進(jìn)行分離處理后，即可分離出乙醇水溶液以及不含或僅有少量乙醇的清潔尾氣(尾氣乙醇含量低于20mg/m3)。然后，將清潔尾氣排入大氣中，經(jīng)檢測排入大氣中的清潔尾氣可達(dá)到國家對藥物粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)、非甲烷總烴排放標(biāo)準(zhǔn)。

在步驟s105，將上述分離處理后得到的來自一級噴淋吸收塔和二級噴淋吸收塔的乙醇水溶液分別緩存至與一級和二級噴淋吸收塔各自連接的循環(huán)液箱中。另外，可以在兩個循環(huán)液箱中分別設(shè)置濃度檢測裝置，例如濃度計(jì)，用于檢測循環(huán)液箱中乙醇的濃度。

當(dāng)各自循環(huán)液箱中的濃度計(jì)檢測到各自循環(huán)液箱中的緩存的乙醇水溶液的溶度達(dá)到預(yù)設(shè)濃度(例如40％)時，則可分別進(jìn)入下一工序，將乙醇與水分離。例如，將乙醇水溶液輸入超重力分子分離設(shè)備中，以例如1000r/min的轉(zhuǎn)速、650kg/h的乙醇水溶液處理量對所述乙醇水溶液執(zhí)行超重力分子分離步驟(步驟s106)，從而得到水和提純后的乙醇。

發(fā)明人注意到，當(dāng)乙醇水溶液的預(yù)設(shè)濃度低于35％時，可能會使超重力分子分離步驟執(zhí)行頻率過高，不利于節(jié)約能源和成本。當(dāng)預(yù)設(shè)濃度高于45％時，乙醇水溶液容易變成水氣或霧氣，不利于乙醇回收。

經(jīng)過超重力分子分離步驟的提純后的乙醇濃度可達(dá)到體積比為95％?？蓪舛葹?5％的乙醇返回輸送至用于造粒和包衣的制藥工序中等，和/或稀釋至70％-75％用于其它工序中(步驟s108)。將超重力分子分離步驟中分離出的水泵入相應(yīng)的循環(huán)液箱中，以進(jìn)一步泵回與循環(huán)液箱相應(yīng)的噴淋吸收塔(步驟s107)。由此，可實(shí)現(xiàn)吸收液的循環(huán)再利用，從而避免吸收液的浪費(fèi)，節(jié)約運(yùn)行成本。或者，也可以將超重力分子分離步驟中分離后得到的水不通過循環(huán)液箱直接泵入噴淋吸收塔。在這種情況下，盡管減少了從超重力分子分離步驟中分離后得到的水在循環(huán)液箱中緩存的過程和步驟，但是需要在循環(huán)液箱和噴淋吸收塔之間增加額外的控制裝置以控制進(jìn)入噴淋吸收塔的吸收液的壓力等參數(shù)，對技術(shù)上的要求較高，使實(shí)現(xiàn)成本增加。因此，采用循環(huán)液箱緩存的方式看似增加了工藝環(huán)節(jié)和設(shè)備成本，但實(shí)際取得的效果是使工藝的設(shè)計(jì)和操作更為簡化，同時降低了設(shè)備成本。

以下是根據(jù)上述實(shí)施方式的處理乙醇廢氣的方法，采用不同的處理乙醇廢氣的設(shè)備的實(shí)施例。

實(shí)施例1

圖2所示為本發(fā)明一實(shí)施方式的處理乙醇廢氣的設(shè)備示意圖。該設(shè)備可用于實(shí)施上文所述的處理乙醇廢氣的方法。仍然以制藥工藝為例。

如圖2所示，處理乙醇廢氣的設(shè)備可包括：濾筒除塵器(未示出)，可使用常規(guī)的設(shè)備實(shí)施，用于對乙醇廢氣進(jìn)行粉塵過濾，輸出除粉塵后的乙醇廢氣；噴淋吸收塔1、11，對來自濾筒除塵器的過濾除粉塵后的乙醇廢氣進(jìn)行吸收處理，使乙醇廢氣充分被所述噴淋吸收塔中的吸收液吸收，分離出清潔尾氣和乙醇水溶液，其中，噴淋吸收塔1、11中的吸收液包括水；與噴淋吸收塔11連接的尾氣排放裝置(未示出)和循環(huán)液箱13，尾氣排放裝置將噴淋吸收塔11排出的清潔尾氣排放至大氣環(huán)境中；與噴淋吸收塔1連接的循環(huán)液箱3。循環(huán)液箱3、13可設(shè)置有濃度檢測裝置4、14以檢測箱內(nèi)物質(zhì)(如乙醇)的濃度；超重力分離裝置5，具有乙醇輸出口以輸出分離出的乙醇；液體導(dǎo)通裝置(未示出)，其一端連接至循環(huán)液箱3、13，另一端連接至超重力分離裝置5、并且在循環(huán)液箱3與超重力分離裝置5之間布置有第一泵2、在循環(huán)液箱13與超重力分離裝置5之間布置有第一泵12；第一泵2、12用于經(jīng)循環(huán)液箱3、13向超重力分離裝置5泵入乙醇水溶液和用于將超重力分離裝置5分離出的水輸送回循環(huán)液箱3、13；布置在循環(huán)液箱3和噴淋吸收塔1之間的第二泵6、布置在循環(huán)液箱13和噴淋吸收塔11之間的第二泵16，第二泵6、16用于從循環(huán)液箱3、13向噴淋吸收塔1、11泵回水。

雙級噴淋吸收塔1、11末端還可設(shè)置有除霧層，以使水汽和霧氣的去除效果達(dá)到95％以上。除霧層可以采用常規(guī)的設(shè)備，在此不再贅述。

在本例中，循環(huán)液箱既貯存來自噴淋吸收塔的乙醇溶液，又貯存來自超重力旋轉(zhuǎn)床的分離出的水，而并沒有采用將兩種液體分別貯存的方式。該設(shè)計(jì)既可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充吸收液以減少浪費(fèi)的目的，還可以節(jié)省設(shè)備成本，同時，還可以實(shí)現(xiàn)在設(shè)備運(yùn)行過程中延長超重力分離裝置的開啟周期，節(jié)省運(yùn)營成本。

其中，超重力分離裝置包括折流式超重力旋轉(zhuǎn)床8和精餾裝置。折流式超重力旋轉(zhuǎn)床可以采用中弘環(huán)境工程有限公司的型號為se750-2p的折流式超重力旋轉(zhuǎn)床，其轉(zhuǎn)子直徑為750mm，兩層轉(zhuǎn)子，外殼直徑為830mm，高為550mm。本例中，精餾裝置包括再沸器7和冷凝器9。采用連續(xù)精餾方式，處理量可達(dá)到650kg/h。

如圖2所示，噴淋吸收塔1未吸收的乙醇廢氣從噴淋吸收塔1的頂部排出，從噴淋吸收塔2的下部進(jìn)入噴淋吸收塔2中，以此得到的清潔尾氣經(jīng)尾氣排放裝置(未示出)排出。

在噴淋吸收塔1中吸收乙醇后的乙醇水溶液從噴淋吸收塔1的底部流入循環(huán)液箱3中。當(dāng)通過濃度檢測裝置4檢測到循環(huán)液箱中的乙醇濃度達(dá)到預(yù)設(shè)體積濃度如40％時，第一泵2將循環(huán)液箱3中乙醇水溶液經(jīng)總管線泵入超重力分離裝置5。同樣地，在噴淋吸收塔11中吸收乙醇后的乙醇溶液從噴淋吸收塔11的底部流入循環(huán)液箱13中。當(dāng)濃度檢測裝置14顯示循環(huán)液箱中的乙醇濃度達(dá)到預(yù)設(shè)體積濃度40％時，第一泵12將循環(huán)液箱13中乙醇水溶液經(jīng)總管線泵入超重力分離裝置5。與循環(huán)液箱13相比，循環(huán)液箱3中的乙醇水溶液濃度更容易達(dá)到預(yù)設(shè)濃度。通常兩個循環(huán)液箱不會同時達(dá)到預(yù)設(shè)濃度，因而不同時向分離裝置輸送乙醇水溶液。

當(dāng)開啟超重力分離裝置5時，乙醇水溶液經(jīng)總管線流入再沸器7后形成乙醇?xì)怏w，與乙醇水溶液中的水一起經(jīng)超重力旋轉(zhuǎn)床8分離。分離出的水從超重力旋轉(zhuǎn)床8經(jīng)總管線分別由第一泵2泵回至循環(huán)液箱3、由第一泵12泵回至循環(huán)液箱13。經(jīng)超重力旋轉(zhuǎn)床8分離出的乙醇經(jīng)冷凝器9后輸出至乙醇貯藏容器17中。

實(shí)施例2

圖3所示為本發(fā)明一實(shí)施方式的處理乙醇廢氣的設(shè)備示意圖。該設(shè)備可用于實(shí)施上文所述的處理乙醇廢氣的方法。仍然以制藥工藝為例。

如圖3所示，本實(shí)施例的實(shí)施方式與實(shí)施例1的實(shí)施方式不同之處僅在于，處理乙醇廢氣的設(shè)備僅包括一組吸收處理設(shè)備和一個循環(huán)液箱。

處理乙醇廢氣的設(shè)備可包括：濾筒除塵器(未示出)，可使用常規(guī)的設(shè)備實(shí)施，用于對乙醇廢氣進(jìn)行粉塵過濾，輸出除粉塵后的乙醇廢氣；噴淋吸收塔1a，對來自濾筒除塵器的過濾除粉塵后的乙醇廢氣進(jìn)行吸收處理，使乙醇廢氣充分被所述噴淋吸收塔中的吸收液吸收，分離出清潔尾氣和乙醇水溶液；氣體輸送裝置(未示出)，氣體輸送裝置的一端連接至濾筒除塵器，另一端連接至噴淋吸收塔1a進(jìn)行處理；與噴淋吸收塔1a連接的尾氣排放裝置(未示出)和循環(huán)液箱3a，尾氣排放裝置將噴淋吸收塔1a排出的清潔尾氣排出；與噴淋吸收塔1a連接的循環(huán)液箱，循環(huán)液箱3a可設(shè)置有濃度檢測裝置4a以檢測箱內(nèi)物質(zhì)(如乙醇)的濃度；超重力分離裝置5a，具有乙醇輸出口以輸出分離出的乙醇；液體導(dǎo)通裝置(未示出)，其一端連接至循環(huán)液箱3a，另一端連接至超重力分離裝置5a、并且在循環(huán)液箱3a與超重力分離裝置5a之間分別布置有第一泵2a。第一泵2a用于經(jīng)循環(huán)液箱3a向超重力分離裝置5a泵入乙醇水溶液和用于經(jīng)超重力分離裝置5a向循環(huán)液箱3a泵回水；布置在循環(huán)液箱3a和噴淋吸收塔1a之間的第二泵6a，第二泵6a用于經(jīng)循環(huán)液箱3a向噴淋吸收塔1a泵回水。

如圖3所示，乙醇廢氣經(jīng)噴淋吸收塔1a吸收后，得到的清潔尾氣經(jīng)尾氣排放裝置(未示出)排出。

在噴淋吸收塔1a中吸收乙醇后的乙醇水溶液從噴淋吸收塔1a的底部流入循環(huán)液箱3a中。當(dāng)濃度檢測裝置4a顯示循環(huán)液箱中的乙醇濃度達(dá)到預(yù)設(shè)體積濃度如40％時，第一泵2a將循環(huán)液箱3a中乙醇水溶液直接泵入超重力分離裝置5a。

當(dāng)開啟超重力分離裝置5a時，乙醇水溶液流入再沸器7后形成乙醇?xì)怏w，與水溶液中的水一起經(jīng)超重力旋轉(zhuǎn)床8分離。分離出的水從超重力旋轉(zhuǎn)床8直接通過第一泵2a泵回至循環(huán)液箱3a中。經(jīng)超重力旋轉(zhuǎn)床8分離出的乙醇經(jīng)冷凝器9后輸出至乙醇貯藏容器17中。

發(fā)明人根據(jù)本發(fā)明的處理乙醇廢氣的方法對某制藥廠采用上述實(shí)施例1中處理乙醇廢氣的設(shè)備進(jìn)行了測試。以往每周需要向廢水處理廠支付約8000元的費(fèi)用處理制藥工藝中每周產(chǎn)生的乙醇廢液6.5噸?，F(xiàn)在采用上述處理制藥乙醇廢氣的工藝和設(shè)備對乙醇廢液回收，處理量為650kg/h，進(jìn)料乙醇濃度為體積比40％，按回流比2.5進(jìn)行操作，每周只需要連續(xù)精餾10小時，得到酒精濃度達(dá)95％以上的乙醇約2.6噸，回收水3.9噸，投入成本約800元，可節(jié)約成本90％。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)

一種用于處理乙醇廢氣的方法，包括：將乙醇廢氣輸送至吸收處理設(shè)備以分離出尾氣和乙醇水溶液；將尾氣排入大氣，將乙醇水溶液緩存；當(dāng)緩存后的乙醇水溶液達(dá)到預(yù)設(shè)濃度后，對乙醇水溶液進(jìn)行超重力分子分離，得到水和提純后的乙醇；將分離得到的水循環(huán)至吸收處理設(shè)備中，以補(bǔ)充吸收液。本發(fā)明所述的方法具有投資成本低、節(jié)約運(yùn)行成本和能源等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：馬云;牟松;王俊虎;霍捷

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中弘環(huán)境工程（北京）有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2017.08.15

技術(shù)公布日：2019.03.01