CN103263820A - 一种新型板式结构的有机废气资源化回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型板式结构的有机废气资源化回收装置。新型板式结构可将预冷、冷凝、吸附、分离四个过程集成在同一流道内，其有机废气通道与制冷剂通道由带有三角形翅片的不锈钢金属板片相隔。在有机废气通道的三角形翅片中填充吸附剂，金属板片另一侧的翅片通道内通制冷剂。该结构可以使冷凝吸附同时进行。冷凝吸附后的低温尾气被引至装置上芯体作预冷用，提高能源的利用率。装置分为上下两部分并用法兰连接，便于装置的拆卸以及吸附剂的更换。
Description
技术领域
本发明是一种新型板式结构的有机废气资源化回收装置，适用于工业有机废气的回收治理。
背景技术
工业废气是大气污染物的重要来源，其含有的各种有机物废气是最难处理的。目前挥发性有机物（VOC）造成的光化学污染已成为我国部分城市面临的一个重要环境问题，城市加油站的油品蒸发是VOC排放的一个重要来源。挥发出来的油气会对人体健康、自然环境、油品质量及安全生产造成严重影响。在国家发布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2011年度）》中，“油库、加油站油气回收技术与设备”被列入当前优先发展的高技术产业化重点区域。2012年12月颁布的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》也规定了工业挥发性有机物治理、油气回收等8类重点工程项目。
传统有机废气处理的技术有吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法等，而采用单一技术因成本、技术指标等难以满足工业需求，故基于不同工艺集成的方法（如“吸收+吸附”、“冷凝+吸附”等）正被广泛研究。吸附法与冷凝法是有机废气回收领域中常用的技术。吸附法可以使有机废气尾气浓度控制在很小的指标内，但如果吸附放出的吸附热不能及时散发就会导致吸附床层温度升高，从而影响吸附剂的性能。冷凝法利用制冷剂通过热交换器来分离有机废气和空气混合气，可直接回收到成品，但因操作温度低，装置较复杂，故投资成本和运行费用都较高。集成冷凝与吸附两种方法的回收工艺正成为有机废气回收的研究趋势。目前运用该方法的有机废气装置只是将冷凝与吸附两种装置简单连接而成，会造成设备占地面积大、能源利用率低、成本高等不足。
发明内容
针对有机废气治理装置所存在的上述问题，本发明利用冷凝吸附耦合工艺及短流程技术，设计一种新型板式结构的有机废气资源化回收装置，将预冷、冷凝、吸附、分离四个过程集成在一个流道中，从而对有机废气进行有效地回收。该装置具有有机废气回收率高、占地空间小、制造成本低等优点，适用于工业有机废气的回收治理。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：集成有机废气回收中冷凝法与吸附法的传统工艺，将预冷、冷凝、吸附、分离四个过程集成在同一流道内，设计出新型板式结构的芯体，其有机废气通道与制冷剂通道由带有三角形翅片的金属板片相隔。在有机废气通道的翅片间填充吸附剂，在金属板片另一侧的通道内流经制冷剂。有机废气在经吸附剂吸附的同时和制冷剂逆向流动换热，降低了吸附剂温升，延长吸附剂寿命。冷凝吸附后的低温尾气被引至装置上部的芯体作预冷用，实现能源的二次利用，提高能源的利用率。
本有机废气资源化回收装置系统由两台有机废气回收装置及其它辅助设备组成。来自有机废气前端收集装置的废气通过装置有机废气进口通道进入芯体，并进行冷凝、吸附处理，达标尾气从装置上部有机废气尾气出口排空。当装置中吸附剂达到饱和状态，关闭该有机废气进口阀门和制冷剂进出口阀门，打开装置底部有机废气出口阀门，同时打开另一有机废气回收的有机废气进口阀门，并启动真空泵及切换四通阀进行加热真空解吸，解吸后的有机废气进入回收储罐。两台回收装置交替运行。
针对有机废气可能含有对金属有腐蚀危害的元素，以上所述带有新型板式结构的有机废气回收装置的芯体、接管等均由不锈钢制造。
本有机废气回收装置上下两部分用法兰连接，便于装置的拆卸以及吸附剂的更换。进出装置的流体均采用电磁阀进行控制。芯体由上下两个部分组成，上芯体用作预冷吸附，下芯体用作冷凝吸附。在预冷吸附部分，来自有机废气收集装置的有机废气通过回收装置上部有机废气进口接管进入芯体内部，与翅片间的吸附剂接触进行吸附；并同时与深冷吸附净化后的低温尾气进行换热。预冷吸附后的有机废气向下流入到深冷部分，与翅片通道内的吸附剂接触的同时与金属板片另一侧的液态制冷剂换热。深冷吸附段被吸附冷凝净化后的尾气从回收装置尾气出口接管沿管道进入上芯体内与吸附翅片通道内初始有机废气逆流换热，最后从装置上端侧面的尾气出口排空。液态制冷剂从回收装置制冷剂进口接管进入芯体内制冷剂通道，与吸附通道内的已经被预冷吸附的有机废气换热，再从回收装置的制冷剂出口接管流出。
在本装置中，使用真空泵进行真空解吸的同时，利用制热循环原理和吸附剂被分隔到每个小通道且被制冷剂工质通道包围的特点，可以通过切换四通阀，使解吸的回收装置相当于制冷机组中的冷凝器，冷凝吸附的回收装置相当于制冷机组中的蒸发器。高温高压制冷剂气体和解吸装置吸附床层中的油气以非直接接触的形式换热，避免了吸附剂高温粉化的同时可以快速把吸附床层加热到30℃—40℃，补偿因解吸吸热而造成的床层温度降低，达到深度解吸的目的。本装置可以更有效的解吸在吸附床层中的油气，降低了对真空泵的要求，延长了吸附剂的使用寿命，提高了能源利用率。
附图说明
图1为本发明回收装置在有机废气回收系统中的使用示意图。
图2为本发明有机废气回收装置整体结构示意图。
图3为本发明的吸附侧翅片通道结构示意图。
图4为本发明的冷凝侧翅片通道结构示意图。
图5为本发明的芯体单元结构示意图。
图6为本发明有机废气回收装置的芯体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。
参照附图1，来自有机废气前端收集装置的废气经泵进入回收装置芯体内部，在有机废气通道中经吸附剂吸附的同时，与制冷剂进行逆流换热。其含有的烃类物质被冷凝吸附在吸附剂上，净化后的尾气则被作预冷剂进入预冷段通道中与初始有机废气换热，而后由装置上端尾气出口排空。吸附剂饱和后即启动真空泵进行解吸。
参照附图2，该含有新型板式结构的有机废气回收装置分上下两部分，每部分由含有若干金属传热板片排列而成的芯体以及接管组成。其中201为有机废气进口，202为净化后达到排放标准的尾气出口，206为液态制冷剂进口，203为换热后的制冷剂出口，204为深冷吸附净化后的尾气出口，205为回收的有机废气出口。来自有机废气前端收集装置的流体由有机废气进口接管流入芯体内部，在装置中经冷凝吸附处理后的符合排放标准的低温废气则由净化尾气出口204沿管道进入净化尾气入口207，在回收装置上芯体中作预冷用，与刚进入芯体的初始有机废气进行换热，最后从回收装置上端尾气出口202排入大气。吸附剂达到饱和状态后，启动真空泵对吸附剂进行解吸，解吸出来的气液混合物通过装置底部出口进入储罐。
参照附图3、图4，图3为吸附侧翅片通道结构；图4为冷凝侧翅片通道结构，其中301、303为导流翅片，302为三角形翅片直通道。吸附侧采用大尺寸三角形翅片便于吸附剂的填充和更换。
参照附图5，401为有机废气通道，405为制冷剂通道，402、406、407为隔板。三角形翅片的间隙填充吸附剂以回收有机废气。三角形翅片不仅起到了强化传热的作用，同时也对吸附剂起支撑和固定作用。当有机废气进行吸附的同时，另外一个流体通道405则通入制冷剂对有机废气进行制冷，冷凝吸附同时进行。
参照附图6，该有机废气回收装置的芯体包括上下两部分，两者结构相同。图中所示芯体为含三角形翅片的芯体单元并排放置而成。以上实施例只是对于本发明的部分功能进行描述，但实施例和附图并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
Claims (10)
1.一种新型板式结构的有机废气资源化回收装置，其特征是，它分上下两部分，每部分是由含若干金属传热板片排列而成的芯体以及接管组成，每个金属传热板片都具有三角形翅片，板片和翅片的材料都是不锈钢；所述三角形翅片钎焊在金属传热板片一侧，两板片之间也夹有三角形翅片，两个板片两侧用封条密封。
2.根据权利要求1所述的有机废气资源化回收装置，其特征是，芯体内板片外侧的三角形翅片中充以吸附剂，芯体下端设有滤网。
3.根据权利要求2所述的有机废气资源化回收装置，其特征是，有机废气的回收处理过程由预冷吸附、冷凝吸附组成。
4.根据权利要求3所述的有机废气资源化回收装置，其特征是，有机废气在通过翅片通道时冷凝和吸附同时进行。
5.根据权利要求3所述的有机废气资源化回收装置，其特征是，经冷凝吸附净化后的尾气沿外接管道至装置上芯体中作预冷换热用。
6.根据权利要求2所述的有机废气资源化回收装置，其特征是，芯体由上下两部分组成，上部分为预冷吸附段，采用冷凝吸附后净化尾气对初始有机废气预冷；下部分为冷凝吸附段，用制冷剂对有机废气进行制冷。
7.根据权利要求6所述的有机废气资源化回收装置，其特征是，初始有机废气由回收装置顶端接管进入芯体中并沿翅片直通道向下流动，制冷剂及尾气均沿导流翅片通道流入流出回收装置。
8.根据权利要求6所述的有机废气资源化回收装置，其特征是，有机废气和制冷剂在带有三角形翅片的金属板片两侧逆流换热。
9.根据权利要求2至8之一所述的有机废气资源化回收装置，其特征是，吸附剂饱和后启动真空泵进行真空解吸的同时，利用制热循环原理进行深度解吸。
10.根据权利要求1所述的有机废气资源化回收装置，其特征在于：整个装置分为上下两个部分，两部分间用法兰连接；装置箱体以及装置上的接管都采用整体铸造。
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