CN111036025A - 一种处理苯乙烯泄压排放气的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种处理苯乙烯泄压排放气的方法和系统。该方法包括：使苯乙烯泄压排放气汇入排放管，然后进行冷凝和分液，得到苯乙烯凝液和脱除苯乙烯的尾气；使脱除苯乙烯的尾气通过液封装置后进入尾气处理装置；其中，苯乙烯泄压排放气为经过安全阀排出的含有苯乙烯的气体，苯乙烯泄压排放气中苯乙烯的体积含量为50～100％，苯乙烯泄压排放气的压力为0.02～0.2MPa。本公开的方法和系统能够维持苯乙烯泄压排放气处理过程中系统的背压，从而实现对非正常工况下安全阀排放的苯乙烯气进行高效回收，使回收后的外排尾气达到常规尾气处理装置的要求，消除了安全隐患，确保装置安全，解决了现有装置或新建装置中安全阀排放的苯乙烯气的去向问题。

Description

一种处理苯乙烯泄压排放气的方法和系统

技术领域

本公开涉及一种处理苯乙烯泄压排放气的方法和系统。

背景技术

苯乙烯是工业上合成树脂、离子交换树脂以及合成橡胶等的重要单体。苯乙烯的毒性为中度，可对水体、土壤和大气造成污染。根据GB31571-2015《石油化学工业污染物排放标准》中的规定，非正常工况下生产设备通过安全阀排出的含挥发性有机物的废气，应接入有机废气回收或处理装置，同时规定废气中苯乙烯排放极限为50mg/m3。自2015年7月1日起，新建企业都要执行此标准。因此安全阀排出的苯乙烯气，应接入废气回收或处理装置。

高温条件下苯乙烯容易发生自聚合。根据SH3009-2013《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》中第5.3.1条b款的规定要求，易聚合、对排放系统的通过能力有不利影响的可燃性气体，不应排入全厂可燃性气体排放系统。苯乙烯长期少量聚合具有隐蔽性不易发现，一旦出现非正常工况，安全阀进行排放，火炬系统排放能力不足，后果难以估量。因此装置中安全阀排放的苯乙烯气不宜直接进入全厂火炬系统。

目前运行的生产装置对安全阀排放的苯乙烯气的处理大多是通过安全位置直接排向大气，没有直接进入全厂可燃性气体排放系统。此处理方法的目的主要是避免苯乙烯聚合导致的潜在危害，基本原则是优先确保装置安全，并尽可能满足环保要求。但此处理方法现在已不符合标准规范，同时对生态环境存在巨大的安全隐患。

既能确保装置安全又同时满足标准规范的处理安全阀排放的苯乙烯气排放方法在文献和专利报道也少之又少。很多处理苯乙烯气的方法很难适用于处理在事故工况下生产设备通过安全阀排出的苯乙烯气。在非正常工况下，安全阀排放后的苯乙烯气的去向存在技术难题。

发明内容

本公开的目的是提供一种处理苯乙烯泄压排放气的方法和系统，该方法和系统能够回收处理安全阀排放的废气中的苯乙烯。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种处理苯乙烯泄压排放气的方法，该方法包括：使苯乙烯泄压排放气汇入排放管，然后进行冷凝和分液，得到苯乙烯凝液和脱除苯乙烯的尾气；使所述脱除苯乙烯的尾气通过液封装置后进入尾气处理装置；其中，所述苯乙烯泄压排放气为经过安全阀排出的含有苯乙烯的气体，所述苯乙烯泄压排放气中苯乙烯的体积含量为50～100％，所述苯乙烯泄压排放气的压力为0.02～0.2MPa。

可选地，该方法包括：使所述苯乙烯泄压排放气在氮气气流吹扫下在所述排放管内流动进入冷凝装置进行所述冷凝，得到冷凝后的物料，然后使所述冷凝后的物料全部进入分液装置进行所述分液；冷凝温度为40℃～150℃。

可选地，该方法还包括，向所述苯乙烯凝液中加入稀释剂，所述稀释剂与所述苯乙烯凝液的重量比为(0.05～0.5)：1，所述稀释剂为乙苯、水或甲基苯基醇，或者为他们中两者或三者的组合。

可选地，所述脱除苯乙烯的尾气中苯乙烯的体积含量小于6％。

可选地，所述排放管内设有多个爆破片，多个所述爆破片的爆破压力不同且并联设置。

本公开第二方面提供采用本公开第一方面所述的方法处理苯乙烯泄压排放气的系统，该系统包括；所述排放管、冷凝装置、分液装置、所述液封装置和所述尾气处理装置；所述排放管的第一端用于与所述安全阀连通，所述排放管的第二端与所述冷凝装置的入口连通，所述冷凝装置的液体出口与所述分液装置的入口连通，所述分液装置的气体出口经所述液封装置与所述尾气处理装置的入口连通。

可选地，所述排放管内设有惰性气吹扫装置，所述惰性气吹扫装置靠近所述排放管的第一端；所述惰性气吹扫装置包括限流孔板或自力式调节阀。

可选地，所述冷凝装置包括管壳式冷凝器，所述管壳式冷凝器的管程入口与所述排放管的所述第二端连通，管程出口与所述分液装置的入口连通，所述管壳式冷凝器的壳程入口与冷却介质连通；所述冷凝装置的不凝气出口与所述尾气处理装置的入口连通。

可选地，所述液封装置包括液封罐，所述液封罐设有入口管，所述入口管的一端与所述分液装置的气体出口连通，另一端延伸至液封液位线下方，所述液封罐的出口与所述尾气处理装置的入口连通。

可选地，所述分液装置包括分液罐，所述分液罐的罐体外设有冷却盘管；所述分液罐还设有与罐体内部连通的稀释液管线。

通过上述技术方案，本公开的方法和系统通过在处理系统末端设置液封装置，能够维持苯乙烯泄压排放气处理过程中系统的背压，实现对非正常工况下安全阀排放的苯乙烯气进行高效回收，并使回收后的外排尾气达到常规尾气处理装置的要求，消除了安全隐患、确保装置安全，解决了现有装置或新建装置中安全阀排放的苯乙烯气的去向问题。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开的处理苯乙烯泄压排放气的方法的工艺流程图。

附图标记说明

1 冷凝器 2 分液罐

3 分液罐输送泵 4 水封罐

5 排放管 6 低压火炬

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指装置在正常使用状态下的上和下，具体可参考图1的图面方向。“内、外”是针对装置本身的轮廓而言的。

本公开第一方面提供一种处理苯乙烯泄压排放气的方法，该方法包括：使苯乙烯泄压排放气汇入排放管，然后进行冷凝和分液，得到苯乙烯凝液和脱除苯乙烯的尾气；使脱除苯乙烯的尾气通过液封装置后进入尾气处理装置；其中，苯乙烯泄压排放气为经过安全阀排出的含有苯乙烯的气体，苯乙烯泄压排放气中苯乙烯的体积含量为50～100％，苯乙烯泄压排放气的压力为0.02～0.2MPa。

本公开的方法和系统通过在处理系统末端设置液封装置，能够维持苯乙烯泄压排放气处理过程中系统的背压，从而实现对非正常工况下安全阀排放的苯乙烯气进行高效回收，使回收后的外排尾气达到常规尾气处理装置入口的要求，消除了安全隐患。

根据本公开，安全阀的含义为本领域所熟知的，本公开的方法可以对一个或多个安全阀排出的苯乙烯泄压排放气进行处理。多个安全阀可以分别连通至排放管，以将多个安全阀排出的苯乙烯泄压排放气分别汇入同一排放管进行处理，以便于通过该排放管控制系统背压。

根据本公开，装置超压情况下安全阀跳开，排出苯乙烯泄压排放气，而在装置正常运转情况下，安全阀无气体排出。在本公开的一种具体实施方式中，为了维持排放管系统的压力，可以在排放管内吹扫氮气以维持压力，生产装置正常运转的情况下，可以在排放管内持续吹扫氮气用以维持尾气处理装置的压力。

在本公开的一种实施方式中，为了维持排放管压力，可以使苯乙烯泄压排放气在氮气气流吹扫下在排放管内流动进入冷凝装置进行冷凝，氮气吹扫同时还有利于排放管内苯乙烯排放气进入冷凝装置，得到冷凝后的物料，便于分离苯乙烯凝液，防止苯乙烯在排放管内残留，然后使冷凝后的物料全部进入分液装置进行分液。进行冷凝和分液的装置可以为本领域常规的，例如冷凝装置可以包括冷凝器，例如管壳式冷凝器；分液装置可以包括分液罐。

进一步地，可以采用循环冷却水作为管壳式冷凝器的冷却介质，优选地，循环冷却水可以采用装置中其他冷却水换热器的二次循环冷却水，避免额外的循环水消耗、降低系统能耗。

进一步地，为了保证苯乙烯充分冷凝，防止尾气中苯乙烯含量超标，优选地，冷凝器的设计能力可以为将排放废气中的苯乙烯气相全冷凝或大部分冷凝，优选使苯乙烯气相全冷凝；进一步优选地，冷凝温度可以为40～150℃，更优选为60～100℃。

在本公开的一种实施方式中，可以在分液罐外可以设置冷却盘管，用以控制分液罐中苯乙烯自聚引发的温升。

为了防止苯乙烯凝液自聚飞温，该方法还可以包括，向苯乙烯凝液中加入稀释剂，例如可以在分液罐外设置稀释剂管线。

其中，稀释剂的用量可以在较大范围内变化，优选地，稀释剂与苯乙烯凝液的重量比可以为(0.05～0.5)：1，进一步优选为(0.1～0.2)：1，稀释剂可以为不与苯乙烯发生反应且容易在回收工序中分离的常规稀释剂，优选为乙苯、水或甲基苯基醇，或者为他们中两者或三者的组合，例如乙苯/甲基苯基醇溶液。在上述优选的稀释剂种类和用量范围内，稀释剂可以起到对苯乙烯凝液进行降温、稀释和吸收自由基的作用，防止凝液中的苯乙烯由于浓度或温度过高而发生自聚。分液罐内的苯乙烯凝液可以送出装置进行回收利用。

根据本公开，脱除苯乙烯的尾气通过液封装置后在排去尾气处理装置能够保持排放管系统内压力，防止排放冷凝过程中出现负压的工况，同时防止尾气装置中例如火炬气的倒串。

进一步地，在采用分液装置例如分液罐进行分液的实施方式中，可以在分液罐的气相出口处设置单独的液封装置例如水封罐，通过控制水封罐的水封高度来维持排放管系统内的压力，水封罐可以为本领域常规种类。

采用本公开的方法处理后的苯乙烯泄压排放气中苯乙烯含量大幅降低，可以排放至常规的尾气处理装置中，通过现有的尾气处理装置排出处理，无需设置单独的处理装置；例如尾气处理装置可以为低压火炬，通过尾气处理装置处理后的排放气可达到国家标准合格排放。

根据本公开，经冷凝和分液处理后，脱除苯乙烯的尾气中苯乙烯含量较低，能够达到常规尾气处理装置的要求，脱除苯乙烯的尾气中苯乙烯的体积含量例如小于6％，进一步可以为1～5％。

在本公开的一种具体实施方式中，为了保护设备，可以在排放管内设置爆破片，优选地，排放管内可以设有多个爆破片，多个爆破片优选爆破压力不同且并联设置。在这种实施方式中，如果排放系统后路与设计出现偏差，如出现堵塞导致系统通量不能达到设计值，或者系统排放量超过设计值等情况，此时系统的背压会增加，即排放管内的压力升高，而苯乙烯系统安全阀定压一般较低，背压增加到一定程度，会影响安全阀的排放量，进而影响安全阀所保护的上游设备，在这一实施方式中，设置爆破片能够通过控制背压来间接保护上游设备。

本公开第二方面提供采用本公开第一方面的方法处理苯乙烯泄压排放气的系统，该系统包括；排放管、冷凝装置、分液装置、液封装置和尾气处理装置；排放管的第一端用于与安全阀连通，排放管的第二端与冷凝装置的入口连通，冷凝装置的液体出口与分液装置的入口连通，分液装置的气体出口经液封装置与尾气处理装置的入口连通。

在本公开的一种具体实施方式中，为了维持系统压力，排放管内可以设有惰性气吹扫装置，惰性气吹扫装置优选靠近排放管的第一端，即靠近安全阀的一端；惰性气吹扫装置可以为本领域常规种类，优选包括限流孔板或自力式调节阀，以控制惰性气的流量和压力。

在本公开的一种具体实施方式中，为了提高苯乙烯泄压排放气的冷凝效果，降低外排尾气中苯乙烯的含量，冷凝装置可以包括管壳式冷凝器，管壳式冷凝器的管程入口可以与排放管的第二端连通，管程出口可以与分液装置的入口连通，管壳式冷凝器的壳程入口可以与冷却介质连通；冷凝装置的不凝气出口可以与尾气处理装置的入口连通。冷凝器的设计能力为将排放废气中的苯乙烯气相全冷凝或大部分冷凝，优选使苯乙烯气相全冷凝。

根据本公开，液封装置可以为本领域常规种类，用于防止排放冷凝过程中出现负压时气体的倒串，液封装置可以包括例如液封罐，在本公开的一种实施方式中，液封罐可以设有入口管，入口管的一端可以与分液装置的气体出口连通，另一端可以延伸至液封液位线下方，并维持一定液封高度，以维持排放管系统内的压力，通过调整液封高度可以调节排放管内的系统背压；进一步地，入口管位于液封液面以上的垂直段也可以具有一定高度，以维持一定安全高度，防止冷凝过多产生负压引起液封倒吸现象；液封罐的气体出口可以与尾气处理装置的入口连通。

进一步地，分液装置可以包括分液罐，为了防止分液罐内苯乙烯聚合升温，分液罐的罐体外可以设有冷却盘管。

进一步地，为了使苯乙烯凝液稀释降温、防止自聚，分液罐还可以设有与分液罐罐体内部连通的稀释液管线，以将稀释液送入分液罐内对苯乙烯凝液进行稀释降温。

以下通过实施例说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。

实施例

本实施例的苯乙烯泄压排放气为上游生产装置多台安全阀所排放的苯乙烯气物料，其中苯乙烯的体积含量为99％，压力为0.05MPa。安全阀排放接入本公开的处理苯乙烯泄压排放气的装置和方法。以苯乙烯排放量最大值的安全阀为基准，对该处理苯乙烯泄压排放气的装置和方法进行能力设计。将上述苯乙烯排放量最大值的安全阀命名为安全阀A。

如图1所示，该系统包括冷凝器1、分液罐2、分液罐输送泵3和水封罐4。上述安全阀A在事故工况下起跳，排放出的苯乙烯气从排放管5进入冷凝器1，与冷凝器1的冷却介质发生热交换，苯乙烯气液化后进入分液罐2中。分液罐2中的苯乙烯凝液通过分液罐输送泵3送出进行回收利用。分液罐中2的尾气通过水封罐4排至低压火炬6。

上述的排放管5的第一端(靠近安全阀的一端)设置持续氮气吹扫用以维持系统压力。采用限流孔板控制氮气的流量和压力。生产装置正常运转的情况下，持续氮气吹扫用以维持苯乙烯火炬废气排放回收系统的压力。

上述的排放管5安全阀至进入冷凝器1人口前设置两级爆破片并联使用。第一级爆破片的爆破压力的设置由安全阀A的定压和界外低压火炬的背压决定。第二级爆破片的爆破压力不超过第一级的5％。

上述的冷凝器1为管壳式冷凝器，管侧为苯乙烯气，壳侧为冷却介质，冷却介质采用装置中其他冷却水换热器的二次循环冷却水，冷凝温度为70℃，苯乙烯气相全冷凝。根据安全阀A的泄放压力计算出此压力条件下的苯乙烯平衡温度。再根据平衡温度，冷凝器1的设计能力为将排放废气中的苯乙烯气相全冷凝。

苯乙烯气液化后进入分液罐2中。分液罐2外设置冷却盘管，并在分液罐2内注入乙苯溶液用于稀释罐内的苯乙烯，防止苯乙烯自聚飞温。分液罐2中的液相苯乙烯通过分液罐输送泵3送出进行回收利用。在分液罐输送泵3出口设置返回分液罐2的循环冷却线。

上述的分液罐2中的气相尾气通过水封罐4排至界外低压火炬总管。水封罐4设置工业水注入管线，维持500mm的水封高度。同时水封罐4入口管线的垂直段为5m。安全阀排放初期，需要一定的放空量破水封，通过水封罐4进入低压火炬系统，以排放出不凝气维持系统较低背压。冷凝后的安全阀排放尾气送入低压火炬6，系统中的不凝气也送入低压火炬6。

进入低压火炬系统的脱除苯乙烯的尾气中苯乙烯的体积含量为3％。

本公开的方法和系统采用冷凝法将苯乙烯泄压排放气液化回收处理，回收处理之后的尾气排至低压火炬总管，同时采用多种可靠的安全手段控制苯乙烯聚合以及维持系统的背压，保证了火炬系统的正常运行。本发明既满足环保要求，又确保装置安全，解决了现有装置或新建装置中泄压排放的苯乙烯气的去向问题。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种处理苯乙烯泄压排放气的方法，其特征在于，该方法包括：使苯乙烯泄压排放气汇入排放管，然后进行冷凝和分液，得到苯乙烯凝液和脱除苯乙烯的尾气；使所述脱除苯乙烯的尾气通过液封装置后进入尾气处理装置；

其中，所述苯乙烯泄压排放气为经过安全阀排出的含有苯乙烯的气体，所述苯乙烯泄压排放气中苯乙烯的体积含量为50～100％，所述苯乙烯泄压排放气的压力为0.02～0.2MPa。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法包括：使所述苯乙烯泄压排放气在氮气气流吹扫下在所述排放管内流动进入冷凝装置进行所述冷凝，得到冷凝后的物料，然后使所述冷凝后的物料全部进入分液装置进行所述分液；冷凝温度为40～150℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括，向所述苯乙烯凝液中加入稀释剂，所述稀释剂与所述苯乙烯凝液的重量比为(0.05～0.5)：1，所述稀释剂为乙苯、水或甲基苯基醇，或者为他们中两者或三者的组合。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脱除苯乙烯的尾气中苯乙烯的体积含量小于6％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排放管内设有多个爆破片，多个所述爆破片的爆破压力不同且并联设置。

6.采用权利要求1～5中任意一项所述的方法处理苯乙烯泄压排放气的系统，其特征在于，该系统包括；所述排放管、冷凝装置、分液装置、所述液封装置和所述尾气处理装置；

所述排放管的第一端用于与所述安全阀连通，所述排放管的第二端与所述冷凝装置的入口连通，所述冷凝装置的液体出口与所述分液装置的入口连通，所述分液装置的气体出口经所述液封装置与所述尾气处理装置的入口连通。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述排放管内设有惰性气吹扫装置，所述惰性气吹扫装置靠近所述排放管的第一端；所述惰性气吹扫装置包括限流孔板或自力式调节阀。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述冷凝装置包括管壳式冷凝器，所述管壳式冷凝器的管程入口与所述排放管的所述第二端连通，管程出口与所述分液装置的入口连通，所述管壳式冷凝器的壳程入口与冷却介质连通；所述冷凝装置的不凝气出口与所述尾气处理装置的入口连通。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述液封装置包括液封罐，所述液封罐设有入口管，所述入口管的一端与所述分液装置的气体出口连通，另一端延伸至液封液位线下方，所述液封罐的出口与所述尾气处理装置的入口连通。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述分液装置包括分液罐，所述分液罐的罐体外设有冷却盘管；

所述分液罐还设有与罐体内部连通的稀释液管线。

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