CN100565010C - 处理挥发性有机化合物的方法和处理挥发性有机化合物的系统 - Google Patents

Abstract

向吸附装置提供包含挥发性有机化合物的废气，并将被吸附剂吸附的该挥发性有机化合物使用蒸汽从吸附剂中解吸，并与蒸汽混合，最后，在加压条件下，将混合有挥发性有机化合物的蒸汽提供给燃烧装置与可燃气体一起燃烧。

Description

处理挥发性有机化合物的方法和处理挥发性有机化合物的系统

发明背景

发明领域

本发明涉及一种气态挥发性有机化合物的处理方法和处理系统。本申请以2006年2月22日提交的日本专利申请号2006-045074为基础，其内容引入本发明中作为参考。

相关领域的描述

在工厂里使用各种类型的挥发性有机化合物比如甲苯，二甲苯，或类似物，使用后如何丢弃这些挥发性有机化合物受到密切关注。如果排放或丢弃的量小，可将包含使用过的挥发性有机化合物的废气在低于环境可接受值的范围内排放到大气中。然而，如果排放量大(其占多数的情况)，就需要使用分离型设备来处理。

通常使用的处理方法为，首先将包含挥发性有机化合物的废气提供给吸附装置，在其中将该挥发性有机化合物吸附到吸附剂上。随后在蒸汽中使已经吸附有挥发性有机化合物的吸附剂解吸，以使挥发性有机化合物与蒸汽混合。然后，将已经吸附挥发性有机化合物的蒸汽冷凝，并且蒸馏该冷凝水，以使挥发性有机化合物和水分离。最后，将由水中分离出的挥发性有机化合物燃烧并分解。

在常规处理方法中，除建立/安装处理设备所必需的成本之外，该设备的运行成本也在增加。因此，提供了一种用于处理并分解挥发性有机化合物的技术，不需增加额外的费用，该方法使用工厂现有的燃气轮机(参见，例如：，日本未审专利申请，首次公开号为2003-322324，2004-036492和2004-184003)。

在日本未审专利申请，首次公开号为2003-322324的发明中，公开了将挥发性有机化合物产生的有害物质清除，并且，供给燃气轮机的进气口，然后在压缩机中与空气一起压缩。向燃烧室提供包含有害物质的该压缩空气，和同时向其中供应可燃气体，然后，它们燃烧从而驱动涡轮。该有害物质在燃烧室中燃烧并因此变得无害，然后和燃气轮机的废气一起排放到大气中。

在日本未审专利申请，首次公开号为2004-036492和2004-184003的发明中，直接向燃烧室提供含有挥发性有机化合物的废液，并同时向其中供应可燃气体，然后，它们燃烧从而驱动涡轮。该含有有害物质的废液在燃烧室中燃烧并因此变得无害，然后和燃气轮机的废气一起排放到大气中。

然而，上述处理方法中，指出以下不便。在日本未审专利申请，首次公开号为2003-322324公开的发明中，存在这样一种结构，其将由挥发性有机化合物产生的有害物质提供给燃气轮机的进气口，然后，一部分进气口的空气没有导入燃烧室，而是用于下一步骤或用于冷却所述涡轮。因此，部分有害物质不经过燃烧室。换句话说，该有害物质不经燃烧就离开燃气轮机，也就是说，没有进行充分处理。另外，日本未审专利申请，首次公开号为2004-036492和2004-184003的发明中，将含高浓度有害物质的废液直接提供给燃烧室，由此，存在火焰温度可能变得过高的问题。

发明概述

鉴于上述情况作出本发明，且目的之一是使挥发性的有机化合物变得无害，此外彻底提高处理该挥发性有机化合物所需要设备中的能量效率。

为了达到上述目的，根据本发明，提供一种方法，作为处理挥发性有机化合物的方法的第一解决方案，其包括：将包含在待处理气体中的挥发性有机化合物吸附到吸附剂上；使用蒸汽将吸附到吸附剂中的挥发性有机化合物解吸，并在加压条件下将其与蒸汽混合；并燃烧该混合有挥发性有机化合物的蒸汽。

作为处理挥发性有机化合物的方法的第二解决方案，提供第一解决方案的方法，其中利用燃烧气体的热量生成蒸汽。

作为处理挥发性有机化合物的方法的第三解决方案，提供第一或第二解决方案的方法，其中用吸附剂吸附挥发性有机化合物和将挥发性有机化合物从该吸附剂中解吸并行交替进行。

作为处理挥发性有机化合物的方法的第四解决方案，提供第一到第三解决方案之一的方法，其中部分用于从吸附剂中解吸挥发性有机化合物的蒸汽以不供给用于解吸挥发性有机物的旁路方式供应。

作为处理挥发性有机化合物的方法的第五解决方案，提供第一到第四解决方案之一的方法，其中给待处理气体施加用于将挥发性有机物浓缩的预处理，然后，将该挥发性有机化合物吸附到吸附剂中。

作为处理挥发性有机化合物的方法的第六解决方案，提供第五解决方案的方法，其中预处理包括以下一种或两种处理，(i)浓缩处理，其中将包含于待处理气体中的挥发性有机化合物吸附到吸附剂中，然后使用随后待浓缩的热气体将挥发性有机化合物从吸附剂中解吸；以及(ii)除湿处理，其中待处理气体中的水分被除去。

作为处理挥发性有机化合物的方法的第七解决方案，提供第一到第六解决方案之一的方法，其中将挥发性有机化合物吸附到吸附剂中，然后，在使用蒸汽解吸之前将吸附剂中的挥发性有机物使用热气加热。

作为处理挥发性有机化合物的方法的第八解决方案，提供第六或第七解决方案的方法，其中所述热气是已经用于生成蒸汽的燃烧气体的废气。

作为处理挥发性有机化合物的方法的第九解决方案，提供第六或第七解决方案的方法，其中所述热气是空气，其通过与用于生成蒸汽的燃烧气体的废气热交换进行加热。

根据本发明，提供一种处理系统，作为处理挥发性有机化合物系统的第一解决方案，包括：吸附装置，其将包含于待处理气体中的挥发性有机化合物吸附到吸附剂中；并使用蒸汽使吸附到吸附剂中的挥发性有机化合物解吸，并在加压条件下与蒸汽混合，以及燃烧装置，其燃烧混合有该挥发性有机化合物的蒸汽。

作为挥发性有机化合物处理系统的第二解决方案，提供第一解决方案的方案，其中所述燃烧装置包括利用燃烧气体的热量产生蒸汽的蒸汽生成装置。

作为挥发性有机化合物处理系统的第三解决方案，提供第一或第二解决方案的方案，其中吸附装置包括多个吸附单元，并且其中该处理系统进一步包括切换所述多个吸附单元的切换装置，以使将挥发性的有机化合物吸附到吸附剂中，和从吸附剂上解吸挥发性有机化合物交替并行进行。

作为挥发性有机化合物处理系统的第四解决方案，提供第一到第四解决方案之一的方案，其进一步包括：蒸汽旁路控制阀，其控制不通过吸附装置而直接提供给燃烧装置的蒸汽流量。

作为挥发性有机化合物处理系统的第五解决方案，提供第一到第四解决方案之一的方案，进一步包括：预处理装置，其用于在将挥发性有机化合物吸附到吸附剂中之前，浓缩待处理气体中含有的挥发性有机化合物。

作为挥发性有机化合物处理系统的第六解决方案，提供第一到第五解决方案之一的方案，其中预处理装置包括包括下述一种或两种(i)浓缩器，其中将包含于待处理气体中的挥发性有机化合物吸附到吸附剂中，然后使用随后待浓缩的热气将挥发性有机化合物从吸附剂中解吸；以及(ii)除湿器，在其中待处理气体中的水分被除去。

作为挥发性有机化合物处理系统的第七解决方案，提供第一至第六解决方案之一的方案，其中在使用蒸汽解吸之前，使用热气对吸附剂中的挥发性有机化合物进行加热。

作为挥发性有机化合物处理系统的第八解决方案，提供第六或第七解决方案的方案，其中该热气是用于产生蒸汽的燃烧气体的废气。

作为挥发性有机化合物处理系统的第九解决方案，提供第六或第七解决方案的方案，进一步包括：加热器，在其中通过与用于产生蒸汽的燃烧气体废气的热交换对空气进行加热，且其中所述热气为从加热装置中排出的加热的空气。

在本发明中，通过将混合有挥发性有机化合物的蒸汽提供给燃烧装置并在其中燃烧，可使得该挥发性有机化合物变得无害。另外，可以防止出现这样的状况，即将高浓度挥发性有机化合物提供给燃烧室以至于火焰温度变得过高。因此，能量效率可以得到很大的提高。此外，通过向燃烧装置供应蒸汽，可以降低离开燃烧装置的燃烧气体中NOx的量，并因此使得由NOx引起的周围环境的劣化得到抑制。

此外，通过利用从燃烧装置排出的燃烧气体的热量产生蒸汽，和将由此生成的蒸汽供应给吸收装置，与由另一系统单独提供水蒸气相比，生成水蒸气所需的能量得以减少。

结合下述具体实施方案的详细说明，特别是当结合附图时，本发明上述和其他目的、特征和优点将变得显而易见，不同附图中的相同数字代表相同的部件。

附图的简要说明

图1是说明根据本发明第一实施方案的挥发性有机化合物处理系统的特征结构的系统结构图。

图2是说明根据本发明第二实施方案的挥发性有机化合物处理系统的特征结构的系统结构图。

图3A-3H是说明本发明第二实施方案中的吸收装置的“a”到“h”操作状态的示意图。

图4是说明本发明的第二实施方案中的吸收装置操作转换的时间表。

图5是说明根据本发明第三实施方案的挥发性有机化合物处理系统特征结构的系统结构图。

图6是说明根据本发明第四实施方案的挥发性有机化合物处理系统特征结构的系统结构图。

图7是说明根据本发明第五实施方案的挥发性有机化合物处理系统特征结构的系统结构图。

发明详述

下面参考附图，描述本发明的实施方案。

(第一实施方案)

图1是说明根据本发明第一实施方案的挥发性有机化合物处理系统的特征结构的系统结构图。在该图中，数字标识1表示吸附装置，且数字标识2表示蒸汽生成装置。该蒸汽生成装置2相当于本发明的燃烧装置。

在吸附装置1中，将包含于未处理气体(或待处理气体)中的挥发性有机物吸附到(内部)吸附剂中，借此将挥发性有机化合物从待处理气体中去除，并在加压条件下借助于蒸汽将吸附剂中吸附的挥发性有机化合物解吸，并与蒸汽混合。吸附剂例如可以使用活性碳。另外，通过向吸附装置1中供应蒸汽创造加压条件。

在如此结构的吸附装置1中，由外部提供待处理气体，并随后，由蒸汽生成装置2提供蒸汽。另一方面，将除去了挥发性有机化合物的处理后气体排放到外部，同时，将含挥发性有机化合物的蒸汽排出并进料到蒸汽生成装置2中。另外，如图所示，从外部向如此结构的吸附装置1中引入空气(冷却空气)，从而冷却所述吸附剂。

蒸汽生成装置2具备燃烧装置功能，其燃烧或焚烧由吸附装置1供应的含化合物的蒸汽和另外供应的燃料，又具备蒸汽生成装置功能，其利用前一功能产生的燃烧热来产生蒸汽。例如：蒸汽生成装置2，为废热回收锅炉。将蒸汽生成装置2中生成的蒸汽和处于加压状态的蒸汽提供给外部作为工厂处理用蒸汽，并且还提供给吸附装置1。

在下文中，描述了使用如此结构的处理系统来处理挥发性有机化合物的方法。当将包含挥发性有机化合物的待处理气体提供给吸附装置1时，该挥发性有机化合物被吸附到吸附剂中。此后，在加压条件下使用蒸汽使吸附剂中吸附的挥发性有机物解吸，并与蒸汽混合。注意到，尽管通过向吸附装置1供应蒸汽来创造加压条件，但创造加压条件的方法不局限于此。

将混有挥发性有机化合物的蒸汽(含化合物的蒸汽)提供给蒸汽生成装置2。此后，在蒸汽生成装置2中，在含化合物的蒸汽中的挥发性有机化合物与可燃气体一起燃烧而变得无害。同时，在蒸汽生成装置2中，通过利用燃烧气体的热量，使水蒸发生成蒸汽。保持加压状态，将所有或部分由此生成的蒸汽提供给吸附装置1，然后用于将挥发性有机化合物从吸附剂中解吸。

与至今已知的那些处理方法相比，根据本实施方案，包含挥发性有机化合物的蒸汽在蒸汽生成装置2中燃烧，由此，可以使挥发性有机化合物变得完全无害。另外，将包含挥发性有机化合物的蒸汽提供给蒸汽生成装置2并燃烧，由此，可以减少与挥发性有机化合物的燃烧热相当的燃料(用于加热生成装置2)。在这种情况下，能量效率可以得到很大的提高。此外，将蒸汽提供给蒸汽生成装置2，由此，可以减少从蒸汽生成装置2中排出的燃料气体中NOx的量。在这种情况下，由于NOx引起的环境恶化可以得到抑制。

此外，在蒸汽里生成装置2中，利用燃烧热产生蒸汽，由此，与从另一系统单独供应蒸汽的情况相比，可以减少产生蒸汽的能量需求。在这种情况下，工厂的能量效率可以得到很大的提高。

同时，在该实施方案中，通过采用蒸汽生成装置2作为燃烧装置，该燃烧过程(或燃烧过程)和含化合物的蒸汽的生成过程是同时进行的。然而，一种可能的结构是，其中燃烧过程和蒸汽生成过程是通过各自的装置分别进行的。就燃烧过程而言，任何装置都是适合的，只要它可以充分燃烧包含挥发性有机化合物的蒸汽。例如，除上述废热回收锅炉外，可以使用燃气轮机，燃气发动机，垃圾焚烧炉，或锅炉。

(第二实施方案)

接下来，参考图2的系统结构图说明本发明的第二实施方案。

首先，从蒸汽生成装置中排出的燃烧气体中NOx的减少量根据供应给蒸汽生成装置2的蒸汽的量改变。因此，优选根据蒸汽生成装置2设定蒸汽的供应量，以使上述NOx的减少量达到最大。基于上述观点，蒸汽生成装置2所需的蒸汽的量(或燃烧蒸汽量)，和吸附装置1所需的有效吸附挥发性有机化合物的蒸汽量(或化合物吸附蒸汽量)不一定相同。即，燃烧蒸汽量需要根据有效降低燃烧气体中的NOx的需求来决定，而化合物吸附蒸汽量需要根据有效吸附挥发性有机化合物的需求来决定。

根据第一实施方案的挥发性有机化合物处理系统，该结构为，从吸附装置1中排出的含有化合物的蒸汽以相同的速率供应给蒸汽生成装置2。因此，提供给本吸附装置1的蒸汽量和提供给蒸汽生成装置2的蒸汽量几乎是相同的。换句话说，存在一种不利因素，上述用于燃烧的蒸汽量和用于吸附所述化合物的蒸汽量不能都得到满足。

另外，在吸附装置1中，该处理按照将挥发性有机化合物吸附到吸附剂中的吸附过程、在加压条件下从吸附剂中解吸挥发性有机化合物的解吸过程，然后回到吸附过程的次序反复地进行。因此，存在一种不利因素，即含挥发性有机化合物的废气不能连续地处理。

第二实施方案可克服上述第一实施方案所述的这种不利因素，并使挥发性有机化合物处理或处理系统能更容易实现或接近实际。在图2中，与第一实施方案相同的那些部件用相同的数字标识表示。在下面的解释中，为避免重复描述，将适当省略类似于第一实施方案中的那些部件的描述。

在系统结构图2中，数字标识1A和1B表示吸附单元(在下文中适当地称为”吸附装置”)，数字标识8表示蒸汽旁路控制阀，数字标识9表示蒸汽注入控制阀，数字标识10A和10B表示未处理的气体供给阀(或待处理气体供给阀)，数字标识11A和11B表示处理后气体排出阀，数字标识12A和12B表示水蒸汽供应阀，数字标识13A和13B表示蒸汽排出阀，数字标识14表示冷空气风扇，且数字标识15A和15B表示冷空气供应阀。

吸附装置1A(塔A)和吸附装置1B(塔B)与第一实施方案中的吸附装置相似。如图2所示，吸附装置1A和1B与用于供应未处理气体和所述蒸汽的通路并列放置，并描述如下，或者作为脱除未处理气体(待处理气体)中挥发性有机化合物的装置。

所述蒸汽旁路控制阀8是打开/关闭阀，其位于水蒸汽供应阀12A和12B的进口端和蒸汽排出阀13A和13B的出口端之间，并能够使提供给吸附装置1A和1B的部分蒸汽不经过吸附装置1A和1B而直接流入水蒸汽注入控制阀9。于是用蒸汽旁路控制阀8绕过吸附装置1A和1B，向蒸汽注入控制阀9提供部分从蒸汽生成装置2中排出的蒸气。

所述水蒸汽注入控制阀9位于蒸汽旁路控制阀8和蒸汽生成装置2之间，并控制注入蒸汽生成装置2的蒸汽量。未处理气体供应阀10A是打开/关闭阀，其位于吸附装置1A(塔A)的未处理气体供应口，并控制吸附装置1A中未处理气体的供应/停止供应。同时，未处理气体供应阀10B为打开/关闭阀，其位于吸附装置1B(塔B)的未处理气体供应口，并控制吸附装置1B未处理气体的供应/停止供应。

处理后的气体排出阀11A为打开/关闭阀，其位于吸附装置1A的处理后气体排出口，并控制来自吸附装置1A的处理后气体的排出/停止排出。处理后的气体排出阀11B为打开/关闭阀，其位于吸附装置1B的处理后气体排出口，并控制来自吸附装置1B的处理后气体的排出/停止排出。蒸汽供应阀12A为打开/关闭阀，其位于吸附装置1A蒸汽供应口，并控制吸附装置1A蒸汽的供应/停止供应。蒸汽供应阀12B为打开/关闭阀，其位于吸附装置1B的蒸汽供应口，并控制吸附装置1B蒸汽的供应/停止供应。

蒸汽排出阀13A为打开/关闭阀，其位于吸附装置1A含化合物蒸汽卸料口，并控制从吸附装置1A含化合物蒸汽的排放/停止排放。蒸汽排出阀13B为打开/关闭阀，其位于吸附装置1B含化合物蒸汽的排出口，并控制吸附装置1B含化合物蒸汽的排出/停止排出。

冷空气风扇14是向吸附装置1A和1B提供冷却空气的动力源。冷空气供应阀15A为打开/关闭阀，其位于冷空气风扇14和吸附装置1A之间，并控制吸附装置1A冷却空气的供应/停止供应。冷空气供应阀15B为打开/关闭阀，其位于冷空气风扇14和吸附装置1B之间，并控制吸附装置1B冷却空气的供应/停止供应。

在如此构造的挥发性有机化合物处理系统中，同从吸附装置1A和/或吸附装置1B排出的含化合物的蒸汽一样，将通过蒸汽旁路阀8的蒸汽供应给蒸汽注入控制阀9。因此，用于燃烧的蒸汽的量和用于吸附化合物的蒸汽的量可以各自单独设定。

例如：假设燃烧蒸汽量的流速为R1，吸附化合物的量的流速为R2(其中R1＞R2)，如果流速R1和R2之间的流量差通过蒸汽旁路控制阀8供给蒸汽注入控制阀9，燃烧蒸汽量和化合物吸附量两方面都可以满足。也可以假定R1＜R2的情况。然而，这不实际，因为存在化合物吸附蒸汽量不能完全地通过现有的燃气轮机2。

同时，在本发明挥发性有机化合物处理系统中，蒸汽注入控制阀9沿着蒸汽流向位于蒸汽旁路控制阀8的下游(即，在蒸汽生成装置2和蒸汽旁路控制阀8之间)。然而，蒸汽注入控制阀9可以位于蒸汽旁路控制阀8的上游(即，在热交换器3和蒸汽旁路控制阀9)之间。使用该结构，可以使用上述方案进行类似的操作，并达到类似的效果。

下面，参考图3A到3H和图4，给出成对并行的吸附装置1A和1B操作的详细说明。附图3A-3H说明了吸附装置1A和1B的操作条件“a”-“h”，对应于蒸汽旁路控制阀8、未处理气体供应阀10A和10B、处理后气体排出阀11A和11B、蒸汽供应阀12A和12B、蒸汽排出阀13A和13B以及冷空气供给阀15A和15B的开/关状态。进一步，图4是说明操作条件“a”-“h”顺序转变的时间表，如图3A-3H所示。在吸附装置1A和1B中，操作条件“a”-“h”重复进行，即，该过程按吸附处理，压缩处理、解吸处理、减压处理、冷却处理、并返回所述吸附处理的次序进行。

在图3A-3H所示的蒸汽旁路控制阀8，未处理气体供应阀10A和10B，处理后气体排出阀11A和11B，蒸汽供应阀12A和12B，蒸汽排出阀13A和13B，以及冷空气供给阀15A和15B之中，用白色阀符号表示各阀“在打开状态”，和用黑色阀符号表示各阀“在关闭状态”。图3A-3H说明了蒸汽旁路控制阀8的打开/关闭状态。如上所述，蒸汽旁路控制阀8是补偿燃烧蒸汽量和化合物吸附蒸汽量之间流速差异的阀，但不是直接控制吸附装置1A和1B状态的阀。

运行条件”a”说明吸附装置1A“在吸附状态”并且吸附装置1B“在压缩状态”。换句话说，在吸附装置1A中，当未处理气体供应阀11A和处理后气体供应阀11A设置成打开状态和蒸汽排出阀13A以及冷空气供给阀15A设置成关闭状态时，通过连续地供应未处理气体和连续地排放处理后气体实现了吸附状态。类似地，在吸附装置1B中，当蒸汽供应阀12B设置成打开状态和未处理气体供应阀10B、处理后气体供应阀11B、蒸汽排出阀13B和冷空气供给阀15B设置成关闭状态时，实现了其中只有蒸汽连续供应的压缩状态。

如图4所示，吸附装置1A在处于操作条件“a”到“d”相当长的时间里，一直保持吸附状态。另一方面，在吸附装置1B中，状态由上述的吸附状态转变成操作条件“a”所示的压缩状态，然后当压力达到足够的水平时转变成操作条件“b”所示的解吸状态。换句话说，在吸附装置1B中，当蒸汽排出阀13B和蒸汽供应阀12B设置成打开状态时，可以实现解吸状态，其中蒸汽连续供应，且含化合物的蒸汽连续排出。

在操作条件“b”中，当吸附于吸附装置1B的吸附剂中的有机溶剂在加压下充分解吸时，吸附装置1B的状态转变为操作条件“c”所示的减压状态。换句话说，在吸附装置1B中，当处理后气体供应阀11B设置为打开状态且未处理的气体供应阀10B、蒸汽供应阀12B、蒸汽排出阀13B和冷空气供给阀15设置为关闭状态时，压缩状态得以实现。

然后，当吸附装置中的压力低于常压时，吸附装置1B的状态转变为如操作条件“d”所示冷却状态。换句话说，在吸附装置1B中，当冷空气供给阀15B和处理后气体供应阀11B设置为打开状态时，供应冷却空气直到吸附装置1B内冷却至常温。另外，在吸附装置1B中，如操作条件“e”所示，当未处理气体供应阀10B和处理后气体排出阀11B设置成打开状态且蒸汽供应阀12B、蒸汽排出阀13B和冷空气供给阀15B设置成关闭状态时，吸附状态得以实现，其中，未处理气体连续供应且处理后气体连续排出。

另一方面，在吸附装置1A、吸附装置1B中，当蒸汽供应阀12A设置成打开状态且未处理气体供应阀10A、处理后气体排出阀11A、蒸汽供应阀12A、蒸汽排出阀13A和冷空气供给阀15A设置成关闭状态时，压缩状态得以实现，其中只有蒸汽连续供应。操作条件“e”到“h”相当于假设在操作条件“a”到“d”的情形下吸附装置1A和吸附装置1B互换所形成的条件。为简便起见，省略进一步的描述。

由图4可以看出，吸附装置1A和吸附装置1B交替重复地对来自未处理气体中的挥发性有机化合物进行吸附和使挥发性有机化合物从吸附剂中解吸。另外，通过以操作条件“a”到“h”的次序转换吸附装置1A和吸附装置1B的操作条件，从而得以连续实现来自未处理气体的挥发性有机化合物的吸附，换句话说，从未处理气体中脱除挥发性有机化合物。

附带地，吸附装置数不局限于两个(即，吸附装置1A和吸附装置1B)。通过进一步提供更多的吸附装置并且并行操作这些装置，可以连续处理未处理的气体。

(第三实施方案)

下面，参考图5描述本发明的第三实施方案。在第三实施方案中，为了提高处理效率，对未处理气体进行预处理。图5是说明根据本发明第三实施方案的挥发性有机化合物处理系统的系统结构图。注意到，与根据第一或第二实施方案的挥发性有机化合物处理系统中相同的部件用相同的数字标识表示。

在图5中，数字标识16代表除湿塔，数字标识17和20代表冷却器，数字标识18代表浓缩器，并且数字标识19代表风扇。除湿塔16为在其中通过与冷却水以气/液方式接触来对未处理气体进行除湿的塔。换句话说，除湿塔16是这样的结构，从下端供应未处理气体，同时未处理气体从上端排出，并以自上而下的方式喷洒冷却水。因此，通过与冷却水进行气-液接触，未处理气体得以冷却，使得未处理气体中的蒸汽得以冷凝并被冷却水吸收。由此，未处理气体得以除湿。

冷却器17为在其中将从除湿塔16底部排出的水进行冷却并作为上述冷却水提供给除湿塔16的装置。除湿塔16和冷却器17构成本实施方案的除湿装置。

浓缩器18对从除湿塔16中排出的包含于未处理气体(已除湿的气体)中的挥发性有机化合物进行浓缩并将其排放到冷却器20中。更具体地说，在浓缩器18中，将未处理气体通过粉状活性炭，以解吸并除去挥发性有机化合物，并作为处理后气体排出，同时，利用废气将已经吸附在活性碳中的挥发性有机化合物从活性碳上解吸。因此，含浓缩挥发性有机化合物的废气作为新的待处理气体(或新的未处理气体)排放。从蒸汽生成装置2中排出的废气为温度约100℃的高温气体。通过这些高温废气使挥发性有机化合物从活性碳上解吸。

使用风扇19从浓缩器18强制排出上述处理后的气体。冷却器20对新的未处理气体(即，新的待处理气体)进行冷却，然后提供给未处理气体供应阀10A和10B。如上所述，新的未处理气体是含有在蒸汽生成装置2中排出废气中浓缩的挥发性有机化合物的气体。因此，这些是接近100℃的高温气体。使用冷却器20将该高温未处理气体冷却至适合于在吸附装置1A和吸附装置1B中处理的温度。

在本本发明挥发性有机化合物处理系统中，通过包括除湿塔16和冷却器17在内的除湿器16以及浓缩器18对未处理气体进行预处理。换句话说，对未处理气体进行除湿处理和浓缩处理。此后，通过吸附装置1A和吸附装置1B对未处理气体进行主要的处理(即，脱除挥发性有机化合物)。简而言之，在该吸附装置1A和1B中，包含挥发性有机化合物的新未处理气体的浓度比第一和第二实施方案中所处理的要高。因此，可以提高处理效率。

例如，上图4说明了一方面吸附处理可以通过吸附装置1A以整个操作条件“a”到“d”的次序进行，另一方面吸附处理可以通过吸附装置1B以整个操作条件“e”到“h”的次序进行。相比之下，在所述第三实施方案中，通过预处理，可以缩短吸附处理所需的时间。因此，未处理气体的处理效率可以得到相应的提高。

另外，作为预处理，可以采用除湿处理和浓缩处理之一。如果通过除湿处理除去未处理气体中的蒸汽，相应地，在未处理的气体中挥发性有机物的浓度显著增加。因此，即使预处理仅由除湿处理组成，还是能够提高未处理气体的处理效率。而仅用浓缩处理能显著地增加挥发性有机化合物的浓度，同样可以提高未处理气体的处理效率。

(第四实施方案)

下面，参考图6描述本发明的第四实施方案。如图6的举例说明，本发明挥发性有机化合物处理系统是这样的结构：在根据上述第三实施方案的挥发性有机化合物处理系统中增加风扇21，热气供给阀22A和22B，和热气排出阀23A和23B。

风扇21将从蒸汽生成装置2中排出的废气(热气)提供给热气供给阀22A和22B。热气供给阀22A安装在风扇21和吸附装置1A的废气供应口之间，并对吸附装置1A实现供应/关闭废气的操作。另一方面，热气供给阀22B安装在风扇21和吸附装置1B的废气供应口之间，并对吸附装置1B实现供应/关闭废气的操作。

热气排出阀23A安装在吸附装置1A的废气排出口和冷却器20的未处理气体供应口之间，并且对冷却器20的未处理气体供应口实现供应/关闭从吸附装置1A(和/或吸附装置1B)排出的废气的操作。热气排出阀23B安装在吸附装置1B的废气排出口和冷却器20的未处理气体供应口之间，并且对冷却器20的未处理气体供应口实现供应/关闭从吸附装置1B(和/或吸附装置1A)排出的废气的操作。

吸附装置1A和1B如图3A-3H和上述第二实施方案所述。在压缩过程中，通过在常温下向吸附装置1A和1B供应用于压缩的蒸汽，部分用于压缩的蒸汽冷凝并且变成废水。在这些废水中，可能包含或溶有已经吸附在吸附剂中的挥发性有机化合物，尽管其数量可能非常少。

本发明挥发性有机化合物处理系统提供了一种解决方案，通过该方案可以消除或解决上述不利因素。在该系统中，如图3A到3H和图4所示，在吸附过程和压缩过程之间提供加热过程，并且通过使用上述风扇21、热气供给阀22A和22B、热气排出阀23A和23B和从蒸汽生成装置2中排出的废气来实现该过程。

在各吸附装置1A和1B中进行相同的或类似的加热过程。因此，为了解释的方便起见，以吸附装置1B为代表进行描述。当向吸附装置1B提供未处理气体和将处理后的气体排出的吸附过程完成时，只有热气供给阀22B和热气排出阀23B是打开的。因此，将从风扇21排出的废气提供给吸附装置1B，借此其对内部进行加热。如上所述，这些废气的温度大约在100℃，因此，可以将吸附装置1B的内部加热足以使蒸汽不发生冷凝的程度。

因此，通过使用蒸汽可以防止在后继步骤，即压缩处理中出现蒸汽冷凝的情况。由此可以解决或消除由上述吸附装置1A和1B中的废水导致的不利因素。概括起来，通过本发明挥发性有机化合物处理系统，吸附装置1A和1B的废水中包含的挥发性有机化合物可以作为一种能源有效地使用，并且还可以通过在蒸汽生成装置2中将该挥发性有机化合物作为部分所使用的燃料燃烧，来进一步节约能量消耗。

如果不需要处理吸附装置1A和1B废水中所含的挥发性有机化合物，那么可将该废水提供给蒸汽发生器3的废气排出口，由此蒸发并排放到大气中。因为废水量不是非常大，可以通过将其提供给蒸汽生成装置2的废气排出口来使该废水充分蒸发。

(第五实施方案)

最后，参考图7描述本发明的第五实施方案。本发明挥发性有机化合物处理系统相当于这样一种结构，即其中安装蒸汽生成装置2，并和其他装置相隔很远，相当于上述第三和第四实施方案的改进实施方案。

在第三实施方案的挥发性有机化合物处理系统中，从蒸汽生成装置2中排出的废气作为热源使用，以在浓缩器18中浓缩未处理的气体。另一方面，在第四实施方案的挥发性有机化合物处理系统中，从蒸汽生成装置2中排出的废气作为热源使用，以控制吸附装置1A和1B中废水的生成。

与此相关，在其中安装蒸汽生成装置2并使其与浓缩器18和/或吸附装置1A和1B分离的挥发性有机化合物处理系统中，，需要构造长距离较大直径的管道，以向浓缩器18和/或吸附装置1A和1B提供废气，并且还需要使用较大功率的通风设备。这些导致设备费用和运行费用的增加。

因此相应的，在本发明挥发性有机化合物处理系统中，与上述第四实施方案的结构不同，向风扇21供应空气，而不是废气，并且从风扇24向浓缩器18供应空气，而不是废气。另外，在该系统中，一方面通过由热交换器25和26和泵27组成的第一加热装置对来自风扇21的废空气进行加热，且另一方面，通过由换热器28和29和泵30组成的第二加热装置对来自风扇24的废空气进行加热。

热交换器25安装在蒸汽生成装置2的废气排出口附近，并在从风扇21排出的废气和预定的传热介质之间进行热交换。热交换器26安装在风扇21的排气口附近，并在风扇21排出的空气和上述传热介质之间进行热交换。泵27安装在热交换器25和热交换器26之间的循环通路的中途，并使所述传热介质在热交换器25和热交换器26之间循环。

热交换器28安装在蒸汽生成装置2的废气排出口附近，并在废气和预定的传热介质之间进行热交换。热交换器29安装在风扇24的排气口附近，并在风扇24排出的空气和传热介质之间进行热交换。泵30安装在热交换器28和交换器29之间的循环通路的中途，并使所述传热介质在热交换器28和交换器29之间循环。

在如此结构的挥发性有机化合物处理系统中，从蒸汽生成装置2排出的废气不直接供应给浓缩器18和/或吸附装置1A和1B，而是通过使用第一和第二加热装置，将废气的热量转移到风扇21和24排出的空气上，从而加热该空气得到热空气，此后，将这些已加热的空气作为热气提供给浓缩器18和吸附装置1A和1B。

这里，使用具有较大热容的液体传热介质作为上述传热介质的一个例子，各传热介质循环通路的尺寸可以明显地比向浓缩器18和吸附装置1A和1B供应废气的管道小。另外，如果传热介质的热容大，传热介质的循环流动速率可以停止或维持在较低的水平，由此，可以保持风扇27和30的通风能力比向浓缩器18a和吸附装置1A和1B供应废气的通风能力低。

在这种情况下，使用本发明挥发性有机化合物处理系统，在将蒸汽生成装置2安装在远离浓缩器18和/或吸附装置1A和1B的情况下，可以防止设备费用和运行费用的增加。

Claims (15)

1.一种处理挥发性有机化合物的方法，所述方法包括：将待处理气体中含有的挥发性有机化合物吸附到吸附剂上；在加压条件下，使用蒸汽将在吸附剂中吸附的挥发性有机化合物从吸附剂上解吸，并使其与蒸汽混合；以及燃烧混合了挥发性有机物的蒸汽，部分用于从吸附剂中解吸挥发性有机化合物的蒸汽以不供给用于解吸挥发性有机物的旁路方式供应。

2.根据权利要求1的方法，其中用吸附剂吸附挥发性有机化合物和从该吸附剂上解吸挥发性有机化合物是交替并行的。

3.根据权利要求1的方法，其中给待处理气体施加用于将挥发性有机化合物浓缩的预处理，此后将该挥发性有机化合物吸附到吸附剂上。

4.根据权利要求3的方法，其中预处理包括下述一种或两种处理：(i)浓缩处理，其中将包含在待处理气体中的挥发性有机化合物吸附到吸附剂上，然后利用随后待浓缩的热气使该挥发性有机化合物从吸附剂上解吸；以及(ii)除湿处理，其中从待处理气体中除去水分。

5.根据权利要求1的方法，其中将挥发性有机化合物吸附到吸附剂上，此后在使用水蒸气将其解吸之前将吸附剂中的该挥发性有机化合物使用热气加热。

6.根据权利要求4的方法，其中热气是已经用于生成蒸汽的燃烧气体排出的废气。

7.根据权利要求4的方法，其中热气是空气，其通过与已经用于生成蒸汽的燃烧气体的废气热交换来加热。

8.一种挥发性有机化合物的处理系统，所述处理系统包括：一种吸附装置，其将待处理气体中含有的挥发性有机化合物吸附到吸附剂上，并使用蒸汽使吸附剂中的挥发性有机化合物从吸附剂中解吸并在加压条件下与蒸汽混合；以及一种燃烧装置，其燃烧混合有挥发性有机化合物的蒸汽，所述处理系统进一步包括：蒸汽旁路控制阀，其控制直接提供给燃烧装置而不通过吸附装置的蒸汽流量。

9.根据权利要求8的处理系统，其中燃烧装置包括一种使用燃烧气体的热量生成蒸汽的装置。

10、根据权利要求8的处理系统，其中吸附装置包括多个吸附单元，并且其中处理系统进一步包括一种交换装置，其对所述多个吸附单元进行切换，以使挥发性有机化合物吸附到吸附剂上和从吸附剂上解吸附挥发性有机化合物交替平行进行。

11.根据权利要求8的处理系统，所述处理系统进一步包括预处理设备，其在将挥发性有机化合物吸附到吸附剂上之前，浓缩待处理气体中含有的挥发性有机化合物。

12.根据权利要求11的处理系统，其中预处理设备包括下述一种或两种装置：(i)浓缩装置，其中将包含在待处理气体中的挥发性有机化合物吸附到吸附剂上，然后使用随后待浓缩的热气使该挥发性有机化合物从吸附剂上解吸；以及(ii)除湿装置，其中从待处理气体中除去水分。

13.根据权利要求8的处理系统，其中在使用蒸汽将挥发性有机化合物解吸之前使用热气加热吸附在吸附剂上的挥发性有机化合物。

14.根据权利要求12的处理系统，其中热气是已经用于生成蒸汽的燃烧气体排出的废气。

15.根据权利要求12的处理系统，所述处理系统进一步包括：一种加热装置，其中通过与用于生成蒸汽的燃烧气体的废气的热交换对空气进行加热，并且其中热气体是从加热装置中排出的热空气。

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