田鎮(zhèn)友（國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)烯烴一分公司，寧夏銀川750411）

0 引言

廢氣治理是提高大氣環(huán)境質(zhì)量的有效途徑之一。近年來，我國(guó)進(jìn)一步加大了工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展力度，由此使得國(guó)民生產(chǎn)總值大幅度提升。與此同時(shí)，工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢氣也隨之增多，從而對(duì)大氣環(huán)境造成一定的污染和破壞。為此，對(duì)廢氣尤其是工業(yè)廢氣進(jìn)行有效治理已經(jīng)迫在眉睫。在具體治理的過程中，可以對(duì)膨脹深冷分離技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。借此，下面就廢氣治理中應(yīng)用膨脹深冷分離技術(shù)展開分析探討。

1 膨脹深冷分離技術(shù)的原理與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 技術(shù)的基本原理

膨脹深冷分離技術(shù)又被稱之為低溫精餾法，歸屬于氣體液化技術(shù)的范疇，該技術(shù)應(yīng)用時(shí)一般采用的是都是機(jī)械方法，如絕熱膨脹、節(jié)流膨脹等，將氣體壓縮冷卻之后，利用不同氣體沸點(diǎn)上的差異，完成精餾，從而達(dá)到分離氣體的目的。

1.2 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

膨脹深冷分離技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1.2.1 液化分離便捷

該技術(shù)借助壓力差和透平膨脹機(jī)絕緣膨脹方式對(duì)廢氣進(jìn)行膨脹處理，可降低排氣壓力，將排氣壓力控制在0.03MPa。在降低排氣壓力后，利用冷箱中的兩級(jí)換熱設(shè)備進(jìn)行廢氣降溫，可將廢氣溫度將至-135℃，此溫度為混合烴液化的臨界溫度，能夠?qū)崿F(xiàn)混合烴液化分離。

1.2.2 混合烴成分純凈度高

膨脹深冷分離技術(shù)工藝流程涉及的一系列氣體和液體變化均屬于物理變化，未添加任何化學(xué)制劑，可保證液態(tài)混合烴較高的純凈度。

1.2.3 產(chǎn)出物利用率高

膨脹深冷分離技術(shù)使用多通道循環(huán)膨脹工藝，可直接獲取充足的冷量，保證烴類產(chǎn)出物的輸出壓力大于0.14MPa，快速將產(chǎn)出物直接送回生產(chǎn)系統(tǒng)。由于烴類產(chǎn)出物的純凈度較高，所以經(jīng)過膨脹深冷分離處理后的烴類產(chǎn)品可直接用于生產(chǎn)中，提高廢氣的回收利用率。

2 廢氣治理中膨脹深冷分離技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 編制處理方案

廢氣是人們進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)排放到大氣當(dāng)中的有毒有害氣體，它對(duì)大氣環(huán)境的污染和破壞非常嚴(yán)重。因此，對(duì)廢氣尤其是工業(yè)廢氣進(jìn)行有效地治理顯得尤為必要。采用膨脹深冷分離技術(shù)對(duì)廢氣進(jìn)行處理時(shí)，為達(dá)到預(yù)期中的處理效果，應(yīng)當(dāng)編制一套合理可行的處理方案，具體如下：

2.1.1 壓縮

廢氣經(jīng)過壓縮之后它的體積會(huì)隨之縮小，其中的水分會(huì)在壓縮機(jī)的冷卻器內(nèi)冷凝析出，并在水分離器內(nèi)排除掉。對(duì)于一般的氣體而言，當(dāng)壓力和溫度變化時(shí)，會(huì)表現(xiàn)為三種形態(tài)，即氣、液、固。而二氧化碳是一種比較特殊的氣體，它只有兩種形態(tài)，即氣和固，當(dāng)二氧化碳的分壓超過飽和分壓時(shí)，便會(huì)有雪花狀的二氧化碳析出。

2.1.2 吸附

廢氣中的水分、乙炔、二氧化碳全部都是在純化器的吸附筒中被清除掉的，其中的吸附劑能夠?qū)U氣中的水分和二氧化碳進(jìn)行吸附，當(dāng)吸附溫度降低后，吸附劑吸附二氧化碳的能力會(huì)隨之增強(qiáng)，為了達(dá)到節(jié)能的目的，在對(duì)廢氣進(jìn)行處理時(shí)，可將吸附溫度設(shè)定為10℃，這樣既可以達(dá)到吸附效果，還不會(huì)浪費(fèi)能源。

2.1.3 精餾

氧氣與氮?dú)馐莾煞N不同的氣體，它們的沸點(diǎn)存在差異，其中氧氣的沸點(diǎn)為-183℃，氮?dú)獾姆悬c(diǎn)為-195.8℃。蒸餾主要是利用二種氣體的沸點(diǎn)不同，在精餾塔內(nèi)，使氣體和液體經(jīng)冷凝、蒸發(fā)后，分離出氧氣和氮?dú)狻?/p>

2.1.4 保溫

空氣分離器中的流體全都處于不同的溫度下，其中最低的溫度為-190℃，所以需要進(jìn)行保溫，從而最大限度地降低冷量的損失，間接降低操作壓力。使用中要避免受潮，一旦受潮會(huì)影響保溫性能，從而造成冷量損失。

2.2 膨脹深冷分離的工藝流程

2.2.1 干燥凈化

由于廢氣中含有一定量的水分和雜質(zhì)，所以要利用干燥器設(shè)備對(duì)廢氣進(jìn)行干燥處理和凈化處理，最大程度降低水分和雜質(zhì)的含量。在經(jīng)過廢氣干燥凈化處理后，要保證進(jìn)入冷箱內(nèi)的廢氣水分含量不超過1mg/L。在干燥器設(shè)備中，裝配活性炭，利用活性炭吸附廢氣中的雜質(zhì)，以達(dá)到凈化的目的。

2.2.2 冷箱處理

廢氣干燥凈化后，將廢氣輸入冷箱。冷箱中有換熱器和分液罐，先將廢氣通過第一級(jí)換熱器進(jìn)行冷量交換，有效降低廢氣溫度，尤其要降低丁烯、異戊烷液化烴成分的溫度；在第一級(jí)換熱器處理后，使廢氣輸入到第二級(jí)換熱器進(jìn)行膨脹處理，再借助冷介質(zhì)對(duì)廢氣再次冷卻，使溫度能夠達(dá)到丁烯、異戊烷液化烴成分液化的條件；液化后，液體流入分液罐，未液化處理的不凝氣進(jìn)入膨脹機(jī)，利用膨脹機(jī)內(nèi)置的制冷系統(tǒng)再次降溫；冷箱內(nèi)的氣液分離器會(huì)分理出液體中的混合烴成分，對(duì)混合烴成分進(jìn)行減壓處理，循環(huán)輸入到第一級(jí)換熱器中，使處理后的混合烴成分與正常溫度廢氣進(jìn)行混合，快速升溫，再進(jìn)入到氣液分離器中進(jìn)行分離；進(jìn)入膨脹機(jī)的不凝氣要輸送到第一級(jí)換熱器降溫處理，交換不凝氣的冷量。將處理后的不凝氣作為尾氣，排放到管網(wǎng)內(nèi)；冷箱設(shè)備的氣液分離能力較強(qiáng)，在結(jié)合使用無動(dòng)力冷凍分離回收技術(shù)之后，可大幅度提升混合烴的回收率，將回收率控制在90%左右。

2.2.3 液化烴收集

進(jìn)入冷箱的氣體混合烴和液體混合烴，需經(jīng)過氣液分離器處理，將氣體和液體的混合烴進(jìn)行分離。在分離后，不同形態(tài)的混合烴通過不同的渠道進(jìn)行處理，氣體混合烴通過管道輸送，直接排放到火炬管網(wǎng)；液態(tài)飽和烴則在罐底進(jìn)行出料，出料直接進(jìn)入到回收泵中，回收到單元罐內(nèi)，再從回收罐返回到系統(tǒng)中，完成對(duì)廢氣的深冷分離處理流程。

2.3 優(yōu)化措施

采用膨脹深冷分離技術(shù)對(duì)廢氣進(jìn)行治理的過程中，因裝置生產(chǎn)的產(chǎn)品有3種，排放氣體最高為設(shè)計(jì)值的68.8%，最低的制冷溫度為-64℃，并未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的數(shù)值。同時(shí)，由于丁烯的回收率不高，致使液體的回收率未能達(dá)標(biāo)。針對(duì)這一情況，應(yīng)當(dāng)采取行之有效的方法進(jìn)行優(yōu)化處理，一方面應(yīng)當(dāng)在后續(xù)的運(yùn)行對(duì)操作過程進(jìn)行持續(xù)不斷地優(yōu)化改進(jìn)，多積累一些運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過分析總結(jié)，對(duì)能源與資源的消耗情況進(jìn)行研究，爭(zhēng)取使其達(dá)到平衡，在此基礎(chǔ)上，找出提高丁烯回收率的方法和措施，并進(jìn)行運(yùn)用。另一方面經(jīng)深冷分離之后，排放的尾氣中氮?dú)饧兌葹?0%以上，且含有一定的氫氣和乙烯，對(duì)此可加以回收利用，這樣不但能夠降低氮?dú)獾南牧?，而且還能減輕對(duì)大氣環(huán)境的污染和破壞，達(dá)到環(huán)保的目的。

2.4 應(yīng)用效果

通過對(duì)膨脹深冷分離系統(tǒng)的運(yùn)行過程進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)對(duì)氣體的回收效果具有一定的影響，詳情見表1。

表1 膨脹深冷分離系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)對(duì)回收情況的影響

從表1 中可以清楚的看到，當(dāng)尾氣壓力為0.36MPa，溫度為-63℃時(shí)，回收液的效果最佳，每小時(shí)達(dá)到31kg。當(dāng)溫度為-58℃時(shí)，分離效果最差，每小時(shí)僅為16kg。由此說明溫度對(duì)分離和回收效果具有一定的影響。在具體應(yīng)用時(shí)，要使溫度保持在63℃左右，從而達(dá)到最佳的分離和回收效果。

3 結(jié)語

綜上所述，廢氣尤其是工業(yè)廢氣對(duì)大氣環(huán)境造成的污染和破壞非常嚴(yán)重。所以，必須采取合理可行的技術(shù)方法，對(duì)廢氣進(jìn)行有效地治理。在具體治理的過程中，可以對(duì)膨脹深冷分離技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，通過處理方案的編制、工藝流程的實(shí)施以及優(yōu)化措施，達(dá)到預(yù)期中的處理效果。未來一段時(shí)期，應(yīng)當(dāng)加大對(duì)膨脹深冷分離技術(shù)的研究力度，通過不斷改進(jìn)，使該技術(shù)更加完善，從而更好地為廢氣治理服務(wù)。