CN103272455A - 一种喷漆废气回收有机溶剂的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及喷漆废气回收有机溶剂的技术领域，具体涉及一种活性炭吸附及热氮气脱附分别对不同沸点的喷漆有机溶剂进行净化回收的装置和方法。该装置包括吸附系统、脱附回收系统和控制系统三大系统。本发明采用不同温度段对有机溶剂进行脱附，可以回收到不同沸点的有机溶剂，根据不同沸点的有机溶剂种类和比例，回收的有机溶剂可分别用于油漆工序的底漆、中间漆和面漆及其它用途。并采用氮气循环利用，节约了氮气，也减少加热器不断加热氮气所需的能量，节省能源和生产成本。

Description

一种喷漆废气回收有机溶剂的装置和方法

技术领域

本发明涉及喷漆废气回收有机溶剂的技术领域，具体涉及一种活性炭吸附及热氮气脱附分别对不同沸点的喷漆有机溶剂进行净化回收的装置和方法。

背景技术

喷漆工艺广泛应用于集装箱、机械制造、电气设备、家电、汽车、船舶、家具等行业。喷漆废气主要由挥发性溶剂、稀释剂分子和不挥发的漆雾分子混合而成。喷漆废气的治理方法有冷凝法、吸收法、膜分离法、吸附法等，在国内，冷凝法由于不适宜处理低浓度的有机气体，并需低温和高压，设备费用和操作费用高；吸收法也由于对吸收剂和吸收设备的要求较高，且吸收剂需要定期更换，过程较复杂，成本较高，较难推广应用；膜分离法存在回收率不高，排放达不到国家环保标准要求。吸附法用得最多的是以活性炭做为吸附剂，其表面积高，用于净化回收有机溶剂是一种最好的选择，活性炭吸附法目前大多厂家都使用水蒸汽进行脱附，但用水蒸汽进行脱附处理喷漆废气时却存在着如下问题：1、对高沸点的有机溶剂难予进行有效的脱附；2、脱附液需进行冷却再油水分离，产生二次排放物，造成二次污染；3、对溶解度大的有机物脱附后要进行精馏处理，运行费用高；4、脱附时，大量水蒸汽冷凝在活性炭吸附层的孔隙中，难予彻底的进行干燥吹扫，影响活性炭的吸附能力，降低活性炭的利用率。另外，喷漆废气中所含漆雾颗粒微小、粘度大、易粘附物质表面，以活性炭吸附回收有机溶剂时，漆雾颗粒很容易堵塞活性炭的孔隙，影响了活性炭吸附效率和使用寿命。因此，净化回收有机废气前必须尽可能高效率地去除漆雾，再进行有机溶剂的回收。

发明内容

本发明提供了一种活性炭吸附热氮气进行脱附回收有机溶剂废气装置和方法，其目的在于有机溶剂在活性炭上吸附后利用不同时间段使用不同温度的热氮气进行脱附，回收不同沸点的有机溶剂，从而克服现有技术存在的用水蒸汽难予进行高沸点及水溶性有机溶剂回收的缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种喷漆废气回收有机溶剂的装置，包括吸附系统、脱附回收系统和控制系统，

所述吸附系统包括依次连接的光敏感应器、纸过滤器、旋风分离器、过滤器、冷却器、风机和吸附罐；

脱附回收系统包括：制氮机组、循环风机、加热器、脱附罐也即吸附完成罐、换热器、深冷器、汽液分离器、视盅和溶剂回收槽；

控制系统包括一套控制器以及连接于该控制器的有机溶剂浓度在线检测器、在线氧含量监测器、温度监测器以及安全联锁报警器及各控制阀门。

所述纸过滤器为一四边形的柱状结构，底部为一空腔，空腔上面的四边分别装有四个箱过滤器，四边过滤器过滤的废气集中到四边过滤器围成的中间的空腔，并从过滤器顶部排出。

所述吸附罐最少包括三个，其中至少二个罐采用并联方式用于吸附；所述脱附罐包括一个或二个；所述吸附罐内装填有活性炭。

所述脱附罐包括二个脱附罐，采用并联或串联脱附；所述活性炭选用椰壳活性炭或着火点高、吸附能力强的木质柱状活性炭或者是二者的组合。

所述吸附罐接有四条主要的进出口管，废气进出口管装于吸附罐的顶部，其中废气进口管由吸附罐顶部通过管道连接从罐内穿过吸附罐用于支撑活性炭的花板，另一条脱附氮气进口管从吸附罐边上位于花板下面的位置采用直管插入，位于罐内的直管分布有若干小孔；氮气脱附出口管位于吸附罐的顶部中间，出口管位于罐内的管道底部接有半球状的开有小孔的喷头。

所述有机溶剂浓度在线检测器包括两个，分别安装在吸附罐的净化气出口管位置和脱附出口管位置；

安装于净化气出口管位置的有机溶剂浓度在线检测器用于对吸附系统的控制，当有机废气浓度在线检测器含量达到设定值，完成本轮吸附，对吸附罐进行切换，进入新一轮吸附；

安装在脱附出口管位置的有机溶剂浓度在线检测器检测到浓度低于某一设定值时，调整脱附温度，进入不同温度段的脱附进程，不同温度段的温度控制由低温到高温逐级提升，当检测到最高温度段的有机溶剂浓度低于设定值时，完成脱附，对活性炭进行降温处理后，切换到另一个吸附饱和的吸附罐进行下一轮的脱附，依此类推，不断循环。

所述在线氧含量监测器、安装在吸附罐的脱附出口管位置，控制氧的重量百分含量在3%至5%，当氧的重量百分含量超过5%时，启动制氮机组，对脱附系统进行氮气补充，当氧的重量百分含量低于3%时，停止补充氮气。

所述吸附罐罐顶装有温度报警、联锁系统，当吸附罐系统出现故障致使罐内超高温时自动启动消防洒水功能，确保系统运行的安全；

所述换热器利用加热氮气进吸附罐脱附后的余热高温和深冷器出来的不凝气低温对气体进行热交换；

所述视盅安装在溶剂回收贮槽的进口管，用于观察脱附溶剂的量，配合吸附罐的脱附出口管有机溶剂浓度在线检测器对脱附的不同温度段进行控制。

本发明还提供了一种使用上述装置的喷漆废气回收有机溶剂的方法，包括以下步骤：

（1）喷漆有机废气经过光敏感应器再到纸过滤器、旋风分离器、过滤器进行漆雾的去除，接着到冷却器降温至25℃至40℃后由风机送入吸附罐进行有机溶剂活性炭吸附，当吸附罐的净化气出口浓度达到设定值后，进入下一轮的吸附；

（2）处于吸附饱和状态的吸附罐切换到脱附阶段，首先氮气进行脱附系统的吹扫，当氧的重量百分含量低于3%时，停止进氮，进入氮气循环脱附，由循环风机驱动脱附系统的氮气进行循环，并由加热器分段加热系统氮气至温度达80℃至400℃，由换热器和深冷器对循环气体进行冷却，并分段收集不同脱附温度段的有机溶剂，当温度升到最高脱附温度，由视盅观察或脱附出口管的有机溶剂浓度在线检测器进入设定值时，结束脱附，关闭加热器，把脱附过程中被加热的吸附罐温度循环降温到80℃以下，切换到另一吸附饱和的吸附罐，进入下一轮的脱附。脱附完成的罐切换到下一轮的吸附系统；

所述不同脱附温度段可根据需要回收的有机溶剂的用途来选择分几级温度和温度温高和范围；

所述有机溶剂回收贮槽分隔成多个分槽，根据不同脱附温度段的段数来确定分槽数量，分槽分别装不同温度段脱附下来的有机溶剂，当脱附温度段变换时，由控制系统切换到不同分槽，每个分槽装有液位计用于计量有机溶剂回收量；

所述脱附完成罐切换到吸附罐，并与其它吸附罐并联进行吸附，吸附完成时由吸附时间最长的罐切换到脱附系统进行脱附。

由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明采用不同温度段对有机溶剂进行脱附，可以回收到不同沸点的有机溶剂，根据不同沸点的有机溶剂种类和比例，回收的有机溶剂可分别用于油漆工序的底漆、中间漆和面漆及其它用途。

2、本发明使用氮气脱附，含氧量极低，脱附温度可升高到400℃，克服了以往用水蒸汽脱附不能使用高温的弱点，使吸附在活性炭上的高沸点有机溶剂得以脱附出来，活化了活性炭，提高了活性炭的使用效率，延长了活性炭的使用周期。

3、本发明使用氮气脱附，相比水蒸汽脱附，不用再进行油水分离步骤，克服了油水分离存在二次污染的问题，也使水溶性有机溶剂进行活性炭吸附回收成为可能。

4、本发明使用氮气脱附，活性炭处于干燥状态，避免水蒸汽脱附容易使水蒸汽冷凝在活性炭孔隙，造成活性炭吸附能力下降的问题。

5、本发明使用换热器利用脱附气体的高温和深冷器出来的不凝气低温对气体进行热交换，大大地节约了能源。

6、本发明采用氮气循环利用，节约了氮气，也减少加热器不断加热氮气所需的能量，节省能源和生产成本。

附图说明

图1为本发明的一种喷漆废气回收有机溶剂的装置和方法的工艺流程简图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例1（以三个吸附罐为例，二个罐用于吸附，本例为B和C罐；一个罐用于脱附，本例为A罐，本例称为脱附罐）

参照图1，一种喷漆废气回收有机溶剂的装置，包括吸附系统、脱附回收系统和自动控制系统，吸附系统依次连接光敏感应器1、纸过滤器2、旋风分离器3、过滤器4、冷却器5、风机6、吸附罐（B、C），脱附回收系统包括：制氮机组、循环风机7、加热器8、脱附罐A、换热器9、深冷器10、汽液分离器11、视盅12，13、溶剂回收槽14。控制系统包括一套控制器（图中未画出）以及连接于该控制器的有机溶剂浓度在线检测器（图中未画出）、在线氧含量监测器（图中未画出）、温度监测器（图中未画出）以及安全联锁报警器（图中未画出）及各控制阀门。

继续参照图1，一种喷漆废气回收有机溶剂的装置和方法，由喷漆生产线集气罩收集的有机溶剂废气经过光敏感应器1，进入纸过滤器2和旋风分离器3、过滤器4进行漆雾过滤，过滤后的有机废气经冷却器5降温到25℃~40℃后由风机6送入并联的吸附罐（B、C）进行有机溶剂活性炭吸附，当吸附罐（B、C）的净化气出口浓度达到设定值后，进入下一轮的吸附。吸附完成后，由吸附饱和的吸附罐B切换到脱附回收系统。当吸附罐（B、C）进行吸附运行时，脱附回收系统的脱附罐A也同时在进行脱附。脱附回收系统首先启动制氮机组，利用氮气置换脱附回收系统的氧气，置换出来的气体返回吸附系统冷却器前的管道与有机废气混合重新进入吸附系统进行吸附，当脱附出口管的在线氧含量监测器监测到氧含量小于3%时，关闭制氮机组及相关阀门，启动循环风机7，加热器8，制冷机组及相关的阀门，使脱附回收系统形成一个由循环风机7，加热器8，脱附罐（A）、换热器9、深冷器10、汽液分离器11、视盅12，13、溶剂回收槽14的循环回流系统，经冷凝的有机溶剂分别由换热器9经视盅12和气液分离器11经视盅13进入溶剂回收槽14回收利用。当安装在脱附出口管位置的有机溶剂浓度在线检测器检测到浓度低于某一设定值时或由视盅12、13观察溶剂回收量小，调整脱附温度，加热器8加热循环氮气升温进入不同温度段的脱附温度进行脱附，直到温度升到所需的最后一轮最高脱附温度，当检测到有机溶剂浓度低到设定值以下或视盅12、13溶剂回收量小，关闭加热器8，继续循环一段时间，至脱附罐（A）温度小于80℃时，结束脱附进程。依上所述，在循环脱附过程中，当脱附出口管的在线氧含量监测器监测到氧含量大于5%时，开启制氮机组，对循环回路补充氮气。

脱附结束后，脱附罐（A）与吸附罐（C）并联进入下一轮吸附，原吸附罐（B）切换到下一轮脱附，依此类推，循环运行。

吸附罐（A、B、C）顶部装有温度报警、联锁系统，当吸附罐（A、B、C）系统出现故障致使罐内超高温时，自动系统关闭其它运行设备及阀门，自动启动消防洒水功能，经氮气进口管喷洒进吸附罐（A、B、C），确保系统运行的安全。

所述的有机溶剂回收贮槽14分隔成多个分槽，根据不同脱附温度段的段数来确定分槽数量，分槽分别装不同温度段脱附下来的有机溶剂，当脱附温度段变换时，由控制系统切换到不同分槽，每个分槽装有液位计用于计量有机溶剂回收量。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种喷漆废气回收有机溶剂的装置，其特征在于包括吸附系统、脱附回收系统和控制系统，

所述吸附系统包括依次连接的光敏感应器、纸过滤器、旋风分离器、过滤器、冷却器、风机和吸附罐；

脱附回收系统包括：制氮机组、循环风机、加热器、脱附罐也即吸附完成罐、换热器、深冷器、汽液分离器、视盅和溶剂回收槽；

控制系统包括一套控制器以及连接于该控制器的有机溶剂浓度在线检测器、在线氧含量监测器、温度监测器以及安全联锁报警器及各控制阀门。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述纸过滤器为一四边形的柱状结构，底部为一空腔，空腔上面的四边分别装有四个箱过滤器，四边过滤器过滤的废气集中到四边过滤器围成的中间的空腔，并从过滤器顶部排出。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：

所述吸附罐最少包括三个，其中至少二个罐采用并联方式用于吸附；所述脱附罐包括一个或二个；所述吸附罐内装填有活性炭。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：

所述脱附罐包括二个脱附罐，采用并联或串联脱附；所述活性炭选用椰壳活性炭或着火点高、吸附能力强的木质柱状活性炭或者是二者的组合。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述吸附罐接有四条主要的进出口管，废气进出口管装于吸附罐的顶部，其中废气进口管由吸附罐顶部通过管道连接从罐内穿过吸附罐用于支撑活性炭的花板，另一条脱附氮气进口管从吸附罐边上位于花板下面的位置采用直管插入，位于罐内的直管分布有若干小孔；氮气脱附出口管位于吸附罐的顶部中间，出口管位于罐内的管道底部接有半球状的开有小孔的喷头。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：

所述有机溶剂浓度在线检测器包括两个，分别安装在吸附罐的净化气出口管位置和脱附出口管位置；

安装于净化气出口管位置的有机溶剂浓度在线检测器用于对吸附系统的控制，当有机废气浓度在线检测器含量达到设定值，完成本轮吸附，对吸附罐进行切换，进入新一轮吸附；

安装在脱附出口管位置的有机溶剂浓度在线检测器检测到浓度低于某一设定值时，调整脱附温度，进入不同温度段的脱附进程，不同温度段的温度控制由低温到高温逐级提升，当检测到最高温度段的有机溶剂浓度低于设定值时，完成脱附，对活性炭进行降温处理后，切换到另一个吸附饱和的吸附罐进行下一轮的脱附，依此类推，不断循环。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：

所述在线氧含量监测器、安装在吸附罐的脱附出口管位置，控制氧的重量百分含量在3%至5%，当氧的重量百分含量超过5%时，启动制氮机组，对脱附系统进行氮气补充，当氧的重量百分含量低于3%时，停止补充氮气。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述吸附罐罐顶装有温度报警、联锁系统，当吸附罐系统出现故障致使罐内超高温时自动启动消防洒水功能，确保系统运行的安全；

所述换热器利用加热氮气进吸附罐脱附后的余热高温和深冷器出来的不凝气低温对气体进行热交换；

所述视盅安装在溶剂回收贮槽的进口管，用于观察脱附溶剂的量，配合吸附罐的脱附出口管有机溶剂浓度在线检测器对脱附的不同温度段进行控制。

9.一种使用权利要求1-8所述的喷漆废气回收有机溶剂的装置的方法，包括以下步骤：

（1）喷漆有机废气经过光敏感应器再到纸过滤器、旋风分离器、过滤器进行漆雾的去除，接着到冷却器降温至25℃至40℃后由风机送入吸附罐进行有机溶剂活性炭吸附，当吸附罐的净化气出口浓度达到设定值后，进入下一轮的吸附；

（2）处于吸附饱和状态的吸附罐切换到脱附阶段，首先氮气进行脱附系统的吹扫，当氧的重量百分含量低于3%时，停止进氮，进入氮气循环脱附，由循环风机驱动脱附系统的氮气进行循环，并由加热器分段加热系统氮气至温度达80℃至400℃，由换热器和深冷器对循环气体进行冷却，并分段收集不同脱附温度段的有机溶剂，当温度升到最高脱附温度，由视盅观察或脱附出口管的有机溶剂浓度在线检测器进入设定值时，结束脱附，关闭加热器，把脱附过程中被加热的吸附罐温度循环降温到80℃以下，切换到另一吸附饱和的吸附罐，进入下一轮的脱附。

10.脱附完成的罐切换到下一轮的吸附系统；

所述不同脱附温度段可根据需要回收的有机溶剂的用途来选择分几级温度和温度温高和范围；

所述有机溶剂回收贮槽分隔成多个分槽，根据不同脱附温度段的段数来确定分槽数量，分槽分别装不同温度段脱附下来的有机溶剂，当脱附温度段变换时，由控制系统切换到不同分槽，每个分槽装有液位计用于计量有机溶剂回收量；

所述脱附完成罐切换到吸附罐，并与其它吸附罐并联进行吸附，吸附完成时由吸附时间最长的罐切换到脱附系统进行脱附。

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