CN116059774A - 处理乙醇尾气的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及尾气处理技术领域，公开了一种处理乙醇尾气的方法和系统。该方法包括：(1)将原料气进行冷凝分液，得到液相乙醇和第一乙醇尾气；(2)采用水对第一乙醇尾气进行净化吸收，得到净化的尾气和含乙醇的废液；(3)对含乙醇的废液进行解吸，得到吸收剂组分和第二乙醇尾气，并将吸收剂组分返回和水混合后一起对所述第一乙醇尾气进行净化吸收；(4)将第二乙醇尾气进行冷却分相，得到气相组分和液相组分，其中，气相组分随净化的尾气一起排出，部分液相组分返回至步骤(3)中进行解吸，剩余部分液相组分作为废液排出。本发明的方法能够大大降低吸收剂的用量，减少废水排放。
Description
技术领域
本发明涉及尾气处理技术领域，具体地，涉及一种处理乙醇尾气的方法和系统。
背景技术
乙醇在常温常压下是无色透明、有特殊气味的液体，属于挥发性有机化合物(VOCs)，其蒸气与空气充分混合后易形成爆炸性混合物；人体与该物质长期或反复接触可能对于上呼吸道和中枢神经系统有影响，导致刺激、头痛、疲劳和注意力不集中。由于乙醇气对环境和人体的危害性，生产装置废气中的乙醇需通过一定手段进行处理。在乙醇作为溶剂、反应物、产物的多种生产过程中均会排放含有乙醇气体的放空尾气，且随着各种反应的剧烈程度不同而有不同的排放压力、浓度，波动明显。在对尾气进行水洗处理的过程中，容易出现尾气排放超标且废水量大，后续环保成本高的问题。目前技术中多以吸收法对乙醇气进行处理。
CN203303822U中公开了一种利用装填不锈钢填料的尾气吸收塔与循环水泵的系统吸收处理含乙醇的尾气的工艺，该工艺针对纤维素醚生产干燥过程中溢出的含乙醇气体减少乙醇的损失。
CN207169083U公开了一种乙醇尾气回收装置，包含有真空泵、储水池、冷凝塔和二级冷凝系统，该装置通过两级冷凝系统的冷却，实现乙醇气体中乙醇的回收。
目前对乙醇气体的尾气处理方法大多为水吸收法，在应用于尾气量波动较大的生产过程时容易造成尾气排放不达标、废水产生量大的问题。因此，需要寻求一种效率高、成本低且废水生产量少的乙醇尾气的处理方法和系统。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种处理乙醇尾气的方法和系统。本发明提供的方法能够大大降低吸收剂的用量，减少废水排放。
为了实现上述目的，本发明第一方面一种处理乙醇尾气的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将原料气进行冷凝分液，得到液相乙醇和第一乙醇尾气；
(2)采用第一吸收剂对步骤(1)得到的第一乙醇尾气进行净化吸收，得到净化的尾气和含乙醇的废液；
(3)对步骤(2)得到的含乙醇的废液进行解吸，得到吸收剂组分和第二乙醇尾气，并将吸收剂组分返回至步骤(2)和所述第一吸收剂混合后一起对所述第一乙醇尾气进行净化吸收；
(4)将步骤(3)得到的第二乙醇尾气进行冷却分相，得到气相组分和液相组分，其中，气相组分随步骤(2)中净化的尾气一起排出，部分液相组分返回至步骤(3)中进行解吸，剩余部分液相组分作为废液排出；
其中，返回至步骤(3)中进行解吸的部分液相组分与作为废液排出的剩余部分液相组分的摩尔比(回流比)可以为(1-8)：1，优选为(1.5-5):1。
本发明第二方面一种处理乙醇尾气的系统，该系统包括预处理装置、吸收塔、解吸塔和回流罐，其中，
所述预处理装置用于将原料气进行冷凝分液，得到液相乙醇和第一乙醇尾气；
所述吸收塔用于将来自所述预处理装置的第一乙醇尾气进行净化吸收，得到净化的尾气和含乙醇的废液；
所述解吸塔用于将来自所述吸收塔的含乙醇的废液进行解吸，得到吸收剂组分和第二乙醇尾气，并将吸收剂组分返回至吸收塔；
所述回流罐用于将来自所述解吸塔的所述第二乙醇尾气进行冷却分相，得到气相组分和液相组分，其中，气相组分随所述吸收塔(7)中的净化的尾气一起排出，部分液相组分返回至所述解吸塔(8)中进行解吸，剩余部分液相组分作为废液排出。
本发明第三方面提供一种前述第二方面所述的处理乙醇尾气的系统在处理乙醇尾气中的应用。
与现有技术相比，本发明采用双塔流程(吸收塔+解吸塔)外加回流罐的系统，只需添加少量新鲜吸收剂，通过调节循环吸收剂的量来控制排放尾气中乙醇含量；处理后的废气满足环保要求的同时实现水吸收剂循环使用，大幅降低废水排放，降低成本的同时还利于环保。
附图说明
图1为本发明一种具体实施方式的处理乙醇尾气的系统示意图；
图2为本发明对比例1处理乙醇尾气的系统示意图。
附图标记说明
1-原料气；2-第一吸收剂；3-净化的尾气；4-废液；5-液相乙醇；6-预处理装置；7-吸收塔；8-解吸塔；9-换热器；10-第一增压装置；11-第二增压装置；12-回流罐；13-缓冲罐。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供的一种具体实施方式，本发明第一方面提供一种处理乙醇尾气的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将原料气进行冷凝分液，得到液相乙醇和第一乙醇尾气；
(2)采用第一吸收剂对步骤(1)得到的第一乙醇尾气进行净化吸收，得到净化的尾气和含乙醇的废液；
(3)对步骤(2)得到的含乙醇的废液进行解吸，得到吸收剂组分和第二乙醇尾气，并将吸收剂组分返回至步骤(2)和所述第一吸收剂混合后一起对所述第一乙醇尾气进行净化吸收；
(4)将步骤(3)得到的第二乙醇尾气进行冷却分相(回流)，得到气相组分和液相组分，其中，气相组分随步骤(2)中净化的尾气一起排出，部分液相组分返回至步骤(3)中进行解吸，剩余部分液相组分作为废液排出；
其中，返回至步骤(3)中进行解吸的部分液相组分与作为废液排出的剩余部分液相组分的摩尔比(回流比)可以为(1-8)：1，优选为(1.5-5):1。
根据本发明的一些实施方式，步骤(1)中，所述冷凝分液的温度为-50℃至50℃，优选为-40℃至40℃。
本发明中，对原料气的组成没有特别的限制，可以来源于能够产生乙醇尾气的各种工艺。例如，所述原料气中乙醇的含量可以为0.01-80mol％(0.01mol％、10mol％、20mol％、30mol％、40mol％、50mol％、60mol％、70mol％、80mol％或以上数值之间的任意值)，优选为10-55mol％。另外，所述原料气中还可以含有氮气和氢气；所述原料气的组成包括：40-60mol％的乙醇、10-20mol％的氮气和30-40mol％的氢气。
其中，对所述原料气的流量没有特别的限制，只要能够满足本发明的需求即可；例如，所述原料气的流量可以为20-100kg/h。本发明中，对原料气的温度也没有特别的限制，只要能够使得所述原料气能够通过冷凝分液得到液相乙醇和乙醇尾气即可，例如所述原料气的温度可以为55-95℃，优选为65-85℃。
本发明中，为了进一步降低装置废水排放量、装置补充水量、净化尾气的挥发性有机化合物(VOCs)含量，控制所述第一乙醇尾气的含量在一定的范围内，例如，所述第一乙醇尾气中乙醇的含量可以为0.01-4mol％，优选为0.1-3mol％，更优选为0.1-1.5mol％，进一步优选为0.1-1mol％。
根据本发明的一些实施方式，步骤(2)中，所述净化吸收在吸收塔中进行，所述吸收塔可以为填料塔或板式塔，优选为填料塔。
为了获得更好的技术效果，本发明对所述净化吸收的条件有一定的要求，例如，所述净化吸收的条件可以包括：温度为5-40℃(5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃或以上数值之前的任意值)，优选为10-20℃；压力为0.001-0.6MPa(0.001MPa、0.005MPa、0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa或以上数值之前的任意值)，优选为0.005-0.2MPa。
本发明中，为了使得第一乙醇尾气和第一吸收剂在吸收塔中进行充分的气液相接触和相际间传质，优选情况下，所述第一乙醇尾气进入吸收塔的中下部，所述第一吸收剂进入吸收塔的中上部。
根据本发明的一些实施方式，所述第一吸收剂与所述第一乙醇尾气的流量重量比为(0.4-5)：1，优选为(0.5-3)：1。
本发明中，第一吸收剂为水，优选为新鲜水(不含镁离子、钙离子等)。
根据本发明的一些实施方式，所述净化的尾气中乙醇的体积含量<100ppm，优选为5-50ppm。
根据本发明的一些实施方式，步骤(3)中，所述解吸在解吸塔中进行，所述解吸塔可以为填料塔或板式塔，优选为板式塔。
根据本发明的一些实施方式，所述解吸的条件可以包括：温度为100-160℃，优选为100-140℃；压力为0.005-1MPa，优选为0.005-0.6MPa。
本发明中，优选情况下，当所述乙醇尾气中乙醇的含量低于1.5mol％，所述解吸的温度可以为105-120℃。
根据本发明的一些实施方式，所述吸收剂组分为含乙醇的水溶液；所述吸收剂组分中乙醇的含量为0.00001-5mol％，优选为0.00005-0.11mol％。
根据本发明的一些实施方式，所述第二乙醇尾气中乙醇的含量为5-45mol％，优选为15-35mol％。
本发明对所述填料塔中的填料没有特别的限制，只要能够满足本发明的需求即可，例如可以选自拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍环、矩鞍环、波纹板、球形填料、丝网和格栅中的至少一种，优选自拉西环、鲍尔环和阶梯环中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式，所述板式塔的理论塔板数为5-30，优选为7-20。
根据本发明的一些实施方式，步骤(4)中，所述冷却分相在回流罐中进行。
其中，所述冷却分相(回流罐的操作条件)的操作条件可以包括：温度为10-80℃，优选为20-60℃；压力为0.001-1MPa，优选为0.005-0.6MPa。
根据本发明的一些实施方式，返回至步骤(3)中进行解吸的部分液相组分与作为废液排出的剩余部分液相组分的摩尔比(回流比)可以为(1-8)：1(如1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1或以上比值之间的任意比值)，优选为(1.5-5)：1。采用优选的回流比能够使得进一步提高排放的废液中乙醇含量，进一步降低排放的废液总量，且能进一步降低吸收剂组分中的乙醇含量。
本发明中，所述液相组分为水和乙醇的共沸物。其中，液相组分占吸收剂加入量的极小部分。因此，本发明中吸收剂(水)的总用量会大大降低。
本发明中，将步骤(3)得到的第二乙醇尾气送入回流罐进行冷却分相之前，还包括在20-60℃下对其进行冷却。
根据本发明的一些实施方式，所述含乙醇的废液进入所述解吸塔的中部，优选地，在所述含乙醇的废液进入所述解吸塔之前，还包括在0.1-1MPa下进行对其第一增压处理。
根据本发明的一些实施方式，所述吸收剂组分返回至所述吸收塔的中上部，优选地，在所述吸收剂组分返回至所述吸收塔之前，还包括在5-20℃下对其进行冷却处理和在0.1-1MPa下对其进行第二增压处理。
如图1所示，本发明第二方面一种处理乙醇尾气的系统，该系统包括预处理装置6、吸收塔7、解吸塔8和回流罐12，其中，
所述预处理装置6用于将原料气进行冷凝分液，得到液相乙醇和第一乙醇尾气；
所述吸收塔7用于将来自所述预处理装置6的第一乙醇尾气进行净化吸收，得到净化的尾气和含乙醇的废液；
所述解吸塔8用于将来自所述吸收塔7的含乙醇的废液进行解吸，得到吸收剂组分和第二乙醇尾气，并将吸收剂组分返回至吸收塔7；
所述回流罐12用于将来自所述解吸塔8的所述第二乙醇尾气进行冷却分相，得到气相组分和液相组分，其中，气相组分随所述吸收塔7中的净化的尾气一起排出，部分液相组分返回至所述解吸塔8中进行解吸，剩余部分液相组分作为废液排出。
其中，所述预处理装置可以为冷凝分液罐。
根据本发明的一些实施方式，所述填料塔中的填料选自拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍环、矩鞍环、波纹板、球形填料、丝网和格栅中的至少一种，优选自拉西环、鲍尔环和阶梯环中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式，所述板式塔的理论塔板数为5-30，优选为7-20。
根据本发明的一些实施方式，所述吸收塔(7)的塔釜和所述解吸塔(8)之间还包括第一增压装置，用于将来自所述吸收塔(7)的含乙醇的废液进行第一增压后送入解吸塔的中下部。
根据本发明的一些实施方式，所述解吸塔(8)的塔釜和所述吸收塔(7)的之间还包括冷却装置和第二增压装置，用于将来自所述解吸塔(8)的吸收剂组分进行冷却和第二增压后送入吸收塔(7)的中上部。
本发明第三方面提供一种前述第二方面所述的处理乙醇尾气的系统在处理乙醇尾气中的应用。
本发明中，在没有特别说明的情况下，压力均指“表压”。
按照一种优选的具体实施方式，结合图1，本发明的处理乙醇尾气的方法在本发明的处理乙醇尾气的系统中的使用具体包括以下流程：
(a)将原料气通入冷凝分液罐6，进行冷凝分液，得到液相乙醇和第一乙醇尾气；其中，控制冷凝分液罐6的操作温度为-50℃至50℃；
(b)将步骤(a)得到的第一乙醇尾气送入吸收塔7(填料塔)的中下部，采用第一吸收剂(水)对步骤(a)得到的第一乙醇尾气进行净化吸收，塔顶得到净化的尾气，塔釜得到含乙醇的废液；其中，吸收塔的操作温度(净化吸收的温度)为5-40℃，吸收塔的操作压力(净化吸收的压力)为0.001-0.6MPa；
(c)将步骤(b)得到的含乙醇的废液经第一增压装置增压10增压后送入解吸塔8(板式塔)的中下部进行解吸，得到吸收剂组分(乙醇含量为0.00001-5mol％的水溶液)和第二乙醇尾气，将吸收剂组分经第二增压装置11增压，并经换热器9冷却至5-40℃后返回至步骤(b)和第一吸收剂(水)混合后一起对所述第一乙醇尾气进行(循环)净化吸收；其中，解吸塔8的操作温度(解吸的温度)为105-120℃，解吸塔8的操作压力(解吸的压力)为0.005-1MPa；
(d)将步骤(c)得到的第二乙醇尾气经20-60℃下冷凝后送入回流罐12进行冷却分相，得到气相组分和液相组分，其中，气相组分随步骤(b)中净化的尾气一起排出系统，部分液相组分返回至步骤(c)中进行解吸，剩余部分液相组分作为废液排出；其中，回流罐12的操作温度为20-60℃，操作压力0.001-1MPa；
其中，返回至步骤(c)中进行解吸的部分液相组分与作为废液排出的剩余部分液相组分的摩尔比为1.5-5：1。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例均将结合图1来说明本发明的处理乙醇尾气的方法。除非另有说明，流程的具体操作均如上文所述。
实施例1
(1)将乙醇含量为51.03mol％的原料气1(压力0.1MPa、温度79.6℃)以71.8kg/h的流量通入预处理装置6(冷凝分液罐)进行冷凝分液，得到液相乙醇5和第一乙醇尾气；其中，冷凝分液罐的操作温度为0℃；其中，第一乙醇尾气中乙醇的含量为0.96mol％；
(2)将步骤(1)得到的第一乙醇尾气(流量12.06kg/h)送入吸收塔(填料塔，以鲍尔环作为填料)的中下部，采用新鲜水(水进入吸收塔的流量为10kg/h)作为第一吸收剂2对步骤(1)得到的第一乙醇尾气进行净化吸收，塔顶得到净化的尾气3，塔釜得到含乙醇的废液；其中，吸收塔的操作温度为10℃，吸收塔的操作压力为0.01MPa；第一吸收剂与第一乙醇尾气的重量流量比为0.83:1；
(3)将步骤(2)得到的含乙醇的废液经第一增压装置增压至0.2MPa后送入解吸塔8(板式塔)的中部(板式塔的第10块处)进行解吸，得到吸收剂组分(乙醇含量为0.00006mol％的水溶液)和第二乙醇尾气(乙醇的含量8.23mol％)，并将吸收剂组分经第二增压装置11增压，并经换热器9冷却至10℃后以230.28kg/h的流量返回至步骤(2)和第一吸收剂(水)混合后一起对所述第一乙醇尾气进行(循环)净化吸收；其中，板式塔的塔板数为14；解吸塔的操作温度为105℃，解吸塔的操作压力为0.01MPa；
(4)将步骤(3)得到的第二乙醇尾气在40℃下冷却后送入回流罐12进行气液冷却分相(回流罐的操作条件：温度40℃、压力0.01MPa)，得到气相组分和液相组分，其中，气相组分随步骤(2)中净化的尾气一起排出系统，部分液相组分返回至步骤(3)中进行解吸，剩余部分液相组分作为废液4排出；
其中，返回至步骤(3)中进行解吸的部分液相组分与作为废液排出的剩余部分液相组分的摩尔比(回流罐的回流比)为3：1。
其中，以上步骤中各物流的参数条件和组成见表1。
表1
| 物料编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 温度(℃) | 79.6 | 40 | 10 | 40 | 0 |
| 压力(MPa) | 0.1 | 0.2 | 0.01 | 0.01 | 0.1 |
| 重量流量(kg/h) | 71.8 | 10 | 12.05 | 3 | 59.45 |
| 乙醇(mol％) | 51.03 | 0 | 23ppm | 8.23 | 99.97 |
| 氮气(mol％) | 13.98 | 0 | 28.23 | 0 | 0.01 |
| 氢气(mol％) | 34.99 | 0 | 70.64 | 0 | 0.02 |
| 水(mol％) | 0 | 100 | 1.13 | 91.77 | 0 |
实施例2
(1)将乙醇含量为51.03mol％的原料气1(压力0.1MPa、温度79.6℃)以71.8kg/h的流量通入预处理装置6(冷凝分液罐)进行冷凝分液，得到液相乙醇5和第一乙醇尾气；其中，冷凝分液罐的操作温度为5℃；其中，第一乙醇尾气中乙醇的含量为1.33mol％；
(2)将步骤(1)得到的第一乙醇尾气(流量12.16kg/h)送入吸收塔(填料塔，以拉西环作为填料)的中部，采用新鲜水(水进入吸收塔的流量为10kg/h)作为第一吸收剂2对步骤(1)得到的第一乙醇尾气进行净化吸收，塔顶得到净化的尾气3，塔釜得到含乙醇的废液；其中，吸收塔的操作温度为15℃，吸收塔的操作压力为0.01MPa；第一吸收剂与第一乙醇尾气的重量流量比为0.82:1；
(3)将步骤(2)得到的含乙醇的废液经第一增压装置增压至0.2MPa后以206.84kg/h的流量送入解吸塔8(板式塔)的中部(板式塔的第6块处)进行解吸，得到吸收剂组分(乙醇含量为0.00001mol％的水溶液)和第二乙醇尾气(乙醇的含量6.16mol％)，并将吸收剂组分经第二增压装置11增压，并经换热器9冷却至15℃后返回至步骤(2)和第一吸收剂(水)混合后一起对所述第一乙醇尾气进行(循环)净化吸收；其中，板式塔的塔板数为17；解吸塔的操作温度为106℃，解吸塔的操作压力为0.012MPa；
(4)将步骤(3)得到的第二乙醇尾气在45℃下冷却后送入回流罐12进行冷却分相(回流罐的操作条件：温度45℃、压力0.01MPa)，得到气相组分和液相组分，其中，气相组分随步骤(2)中净化的尾气一起排出系统，部分液相组分返回至步骤(3)中进行解吸，剩余部分液相组分作为废液4排出；
其中，返回至步骤(3)中进行解吸的部分液相组分与作为废液排出的剩余部分液相组分的摩尔比为5.15：1。
其中，以上步骤中各物流的参数条件和组成见表2。
表2
| 物料编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 温度(℃) | 79.6 | 40 | 15 | 45 | 5 |
| 压力(MPa) | 0.1 | 0.2 | 0.01 | 0.01 | 0.1 |
| 重量流量(kg/h) | 71.8 | 10 | 12.15 | 3.95 | 59.23 |
| 乙醇(mol％) | 51.03 | 0 | 15ppm | 6.16 | 99.97 |
| 氮气(mol％) | 13.98 | 0 | 28.11 | 0 | 0.01 |
| 氢气(mol％) | 34.99 | 0 | 70.32 | 0 | 0.02 |
| 水(mol％) | 0 | 100 | 1.57 | 93.84 | 0 |
实施例3
按照实施例1的方式进行，不同的是，改变吸收塔的操作温度为38℃。其中，以上步骤中各物流的参数条件和组成见表3。
表3
| 物料编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 温度(℃) | 79.6 | 40 | 38 | 40 | 0 |
| 压力(MPa) | 0.1 | 0.2 | 0.01 | 0.01 | 0.1 |
| 重量流量(kg/h) | 71.8 | 10 | 13.27 | 2.98 | 59.45 |
| 乙醇(mol％) | 51.03 | 0 | 78ppm | 8.15 | 99.97 |
| 氮气(mol％) | 13.98 | 0 | 26.79 | 0 | 0.01 |
| 氢气(mol％) | 34.99 | 0 | 67.05 | 0 | 0.02 |
| 水(mol％) | 0 | 100 | 6.16 | 91.85 | 0 |
实施例4
按照实施例1的方式进行，不同的是，改变回流罐的回流比为1.2:1。其中，以上步骤中各物流的参数条件以及组成含量见表4。
表4
| 物料编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 温度(℃) | 79.6 | 40 | 10 | 40 | 0 |
| 压力(MPa) | 0.1 | 0.2 | 0.01 | 0.01 | 0.1 |
| 重量流量(kg/h) | 71.8 | 10 | 12.06 | 2.97 | 59.45 |
| 乙醇(mol％) | 51.03 | 0 | 56ppm | 8.18 | 99.97 |
| 氮气(mol％) | 13.98 | 0 | 28.23 | 0 | 0.01 |
| 氢气(mol％) | 34.99 | 0 | 70.64 | 0 | 0.02 |
| 水(mol％) | 0 | 100 | 1.13 | 91.82 | 0 |
实施例5
按照实施例1的方式进行，不同的是，第一吸收剂与第一乙醇尾气的重量比为0.45，第一吸收剂加入量为5.56kg/h。
其中，以上步骤中各物流的参数条件以及组成含量见表5。
表5
| 物料编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 温度(℃) | 79.6 | 40 | 10 | 40 | 0 |
| 压力(MPa) | 0.1 | 0.2 | 0.01 | 0.01 | 0.1 |
| 重量流量(kg/h) | 71.8 | 5.56 | 12.06 | 2.98 | 59.45 |
| 乙醇(mol％) | 51.03 | 0 | 66ppm | 8.17 | 99.97 |
| 氮气(mol％) | 13.98 | 0 | 28.17 | 0 | 0.01 |
| 氢气(mol％) | 34.99 | 0 | 70.60 | 0 | 0.02 |
| 水(mol％) | 0 | 100 | 1.23 | 91.83 | 0 |
对比例1
该对比例如图2所示，为无水循环吸收的单塔流程。
来自某生产装置的原料气1(压力0.1MPa、温度79.6℃)以71.8kg/h的流量经进料换热器9冷却至0℃后送入进料缓冲罐13，得到液相乙醇5。未冷凝的气相(含乙醇的尾气)从吸收塔7的塔釜底部进入，45℃新鲜水(吸收剂)2从塔顶进入吸收塔对含乙醇的尾气进行净化吸收。其中，水与乙醇气体逆流接触后，净化的尾气3从塔顶直接排放，从吸收塔釜得到的含乙醇废液4从塔底排出。其中，各主要物料的条件参数和组成见表6。
表6
| 物料编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 温度(℃) | 79.6 | 10 | 10.0 | 7.4 | 0 |
| 压力(MPa) | 0.007 | 0.20 | 0.01 | 0.01 | 0.1 |
| 重量流量(kg/h) | 71.8 | 51 | 12.04 | 51.31 | 59.45 |
| 乙醇(mol％) | 51.03 | 0 | 23ppm | 0.43 | 99.98 |
| 氮气(mol％) | 13.99 | 0 | 28.25 | 0 | 0.01 |
| 氢气(mol％) | 34.98 | 0 | 70.68 | 0 | 0.01 |
| 水(mol％) | 0 | 100 | 1.07 | 99.57 | 0 |
对比例2
按照实施例1的方式进行，不同的是，返回至步骤(3)中进行解吸的部分液相组分与作为废液排出的剩余部分液相组分的摩尔比为0.1：1。
其中，以上步骤中各物流的参数条件以及组成含量见表7。
表7
从实施例和对比例的数据可知，本发明的技术方案采用双塔(吸收塔+解吸塔)外加回流罐的系统，当达到相同的处理效果时，实施例新鲜水(也即总的吸收剂)消耗量远远低于对比例新鲜水的用量。例如实施例1和对比例1相比，新鲜水消耗量降低80.4％，废水排放量减少94.15％，大大减少了后续废水处理负担。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种处理乙醇尾气的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将原料气进行冷凝分液，得到液相乙醇和第一乙醇尾气；
(2)采用第一吸收剂对步骤(1)得到的第一乙醇尾气进行净化吸收，得到净化的尾气和含乙醇的废液；
(3)对步骤(2)得到的含乙醇的废液进行解吸，得到吸收剂组分和第二乙醇尾气，并将吸收剂组分返回至步骤(2)和所述第一吸收剂混合后一起对所述第一乙醇尾气进行净化吸收；
(4)将步骤(3)得到的第二乙醇尾气进行冷却分相，得到气相组分和液相组分，其中，气相组分随步骤(2)中净化的尾气一起排出，部分液相组分返回至步骤(3)中进行解吸，剩余部分液相组分作为废液排出；
其中，返回至步骤(3)中进行解吸的部分液相组分与作为废液排出的剩余部分液相组分的摩尔比为(1-8)：1。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，所述冷凝分液的温度为-50℃至50℃，优选为-40℃至40℃；
和/或，所述原料气中乙醇的含量为0.01-80mol％，优选为10-55mol％；
和/或，所述第一乙醇尾气中乙醇的含量为0.01-4mol％，优选为0.1-1mol％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(2)中，所述净化吸收在吸收塔中进行，所述吸收塔为填料塔或板式塔，优选为填料塔；
和/或，所述净化吸收的条件包括：温度为5-40℃，优选为10-20℃；压力为0.001-0.6MPa，优选为0.005-0.2MPa；
优选地，所述第一乙醇尾气进入吸收塔的中下部，所述第一吸收剂进入吸收塔的中上部；
和/或，所述第一吸收剂与所述第一乙醇尾气的流量重量比为(0.4-5)：1，优选为(0.5-3)：1；
和/或，第一吸收剂为水；
和/或，所述净化的尾气中乙醇的体积含量<100ppm，优选为5-50ppm。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，步骤(3)中，所述解吸在解吸塔中进行，所述解吸塔为填料塔或板式塔，优选为板式塔；
和/或，所述解吸的条件包括：温度为100-160℃，优选为100-140℃；压力为0.005-1MPa，优选为0.005-0.6MPa；
和/或，所述吸收剂组分为含乙醇的水溶液；所述吸收剂组分中乙醇的含量为0.00001-5mol％，优选为0.00005-0.11mol％；
和/或，所述第二乙醇尾气中乙醇的含量为5-45mol％，优选为15-35mol％。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述填料塔中的填料选自拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍环、矩鞍环、波纹板、球形填料、丝网和格栅中的至少一种，优选自拉西环、鲍尔环和阶梯环中的至少一种；
和/或，所述板式塔的理论塔板数为5-30，优选为7-20。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其中，步骤(4)中，所述冷却分相在回流罐中进行，
所述冷却分相的操作条件包括：温度为10-80℃，优选为20-60℃；压力为0.001-1MPa，优选为0.005-0.6MPa；
和/或，返回至步骤(3)中进行解吸的部分液相组分与作为废液排出的剩余部分液相组分的摩尔比为(1-8)：1，优选为(1.5-5)：1；
优选地，所述液相组分为水和乙醇的共沸物。
7.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述含乙醇的废液进入所述解吸塔的中部，
优选地，在所述含乙醇的废液进入所述解吸塔之前，还包括在0.1-1MPa下进行对其第一增压处理；
和/或，所述吸收剂组分返回至所述吸收塔的中上部，优选地，在所述吸收剂组分返回至所述吸收塔之前，还包括在5-20℃下对其进行冷却处理和在0.1-1MPa下对其进行第二增压处理。
8.一种处理乙醇尾气的系统，其特征在于，该系统包括预处理装置(6)、吸收塔(7)、解吸塔(8)和回流罐(12)，其中，
所述预处理装置(6)用于将原料气进行冷凝分液，得到液相乙醇和第一乙醇尾气；
所述吸收塔(7)用于将来自所述预处理装置(6)的第一乙醇尾气进行净化吸收，得到净化的尾气和含乙醇的废液；
所述解吸塔(8)用于将来自所述吸收塔(7)的含乙醇的废液进行解吸，得到吸收剂组分和第二乙醇尾气，并将吸收剂组分返回至吸收塔(7)；
所述回流罐(12)用于将来自所述解吸塔(8)的所述第二乙醇尾气进行冷却分相，得到气相组分和液相组分，其中，气相组分随所述吸收塔(7)中的净化的尾气一起排出，部分液相组分返回至所述解吸塔(8)中进行解吸，剩余部分液相组分作为废液排出。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述填料塔中的填料选自拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍环、矩鞍环、波纹板、球形填料、丝网和格栅中的至少一种，优选自拉西环、鲍尔环和阶梯环中的至少一种；
和/或，所述板式塔的理论塔板数为5-30，优选为7-20；
和/或，所述吸收塔(7)的塔釜和所述解吸塔(8)之间还包括第一增压装置，用于将来自所述吸收塔(7)的含乙醇的废液进行第一增压后送入解吸塔的中下部；
和/或，所述解吸塔(8)的塔釜和所述吸收塔(7)的之间还包括冷却装置和第二增压装置，用于将来自所述解吸塔(8)的吸收剂组分进行冷却和第二增压后送入吸收塔(7)的中上部。
10.权利要求8或9所述的处理乙醇尾气的系统在处理乙醇尾气中的应用。
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