CN103877827A - 一种有机废气吸附回收装置和工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机废气吸附回收装置和工艺，所述装置包括至少两个高分子树脂吸附塔、热泵、真空泵、冷凝器、储液罐等，高分子树脂吸附塔内部至下而上设有废气进入区、供气体吸附净化的净化区及净化气排出区，净化区布置有水平铺设的吸附层，所述的吸附层由固定在所述的吸附塔上的多孔支撑板、平铺于多孔支撑板上方的换热盘管、充盈铺设于换热盘管上方吸附塔横截面上的高分子树脂层依次叠置构成，换热盘管设有与吸附塔外部的热泵连通的入口和出口。本发明采用不易燃的高分子树脂为吸附剂，对中高浓度有机废气去除率在98%以上，有机废气回收率在95%以上，树脂再生完全，有机废气可以达标排放。

Description

一种有机废气吸附回收装置和工艺

（一）技术领域

本发明涉及大气污染控制技术领域，特别涉及一种有机废气吸附回收装置和工艺，以高分子树脂为吸附剂的工艺，特别适用于中高浓度有机废气（VOCS）吸附－脱附回收中。

（二）背景技术

中高浓度有机废气产生于石化和制药等行业的反应系统、真空干燥系统和储存系统，有机废气量大，纯度和浓度高，如果不及时处理会造成大范围污染事故。吸附-脱附回收工艺是经济、高效的中高浓度有机废气处理技术。此工艺通过吸附剂吸附中高浓度有机废气，然后采用再生技术，把有机分子从吸附剂表面脱附出来，冷凝回收得到有机液体重新利用。

吸附工艺最核心内容是吸附剂，工业常用的吸附剂有活性炭、硅胶和分子筛。其中活性炭由于吸附容量大、处理效率高，使用最为广泛。但活性炭存在一个致命的缺陷——易燃，在吸附中高浓度有机废气时，吸附产生的大量吸附热，极易导致床层飞温和活性炭燃烧，存在很大的安全隐患，因此中高浓度有机废气一直是活性炭材料吸附的一个禁区。其它具有高热稳定性的吸附剂（如分子筛和疏水性硅胶）虽然在中高浓度油气吸附中得到了一些应用，但和活性炭比较，分子筛和硅胶普遍存在疏水性低，吸附容量小和吸附效率低的缺点。

大孔高分子树脂作为一种非常优良的吸附剂（何炳林，离子交换和吸附树脂，上海科技教育出版社，1995），已被广泛应用到废水处理、药物提取和液体分离净化中。最新研究表明（卢晗锋等,中国环境科学，2012，32(1):1943-1950；龙超，Chemical Engineering Journal，2013221:105-110；发明专利：201110287717.5），当大孔树脂经过高交联后，同样对有机废气也有着优良的吸附特性，尤其是针对高浓度的有机蒸汽，其吸附容量随着浓度增加而增加。更为重要的是，有机废气在树脂表面的吸附热较低，吸附过程升温较小，并且本身属于不易燃材料，因此相比较活性炭和高分子树脂，其安全系数大大提高，是中高浓度有机废气最有潜力的吸附材料之一。

另外，在实际工业应用中，吸附剂再生是一个关键技术。目前工业再生工艺普遍采用水蒸气再生技术，水蒸气再生技术虽然可较为完全的脱除吸附的有机分子，但存在如下几个无法避免的问题：（1）水蒸气消耗量大，脱附时间长；（2）再生吸附剂含水率高，严重影响其二次吸附容量；（3）干燥、冷却时间长、能耗大；（4）干燥废气和冷凝废水会造成二次污染；（5）回收有机物含水率高，增加后续工艺分离成本；（6）设备腐蚀严重。

由于吸附剂和再生两方面的问题，中高浓度有机废气的吸附回收一直是大气污染控制领域的一个难点。因此迫切需要开发一种新型吸附-脱附工艺，不仅使中高浓度有机废气去除率高，而且安全、能耗低，资源回收利用率高。

（三）发明内容

针对现有中高浓度有机废气直接冷凝技术能耗大的缺点，以及活性炭吸附剂存在易燃的安全隐患问题，本发明提出了一种中高浓度有机废气吸附-脱附回收的新工艺和装置。

本发明的目的是提供一种树脂吸附-脱附快速回收有机废气的技术，可提高脱除率，加快脱附速率，降低能耗，实现有机废气的完全回收。本发明装置及工艺不仅消除了有机废气的污染，而且实现有机化合物资源的综合利用，特别适用于中高浓度有机废气的挥回收处理。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：

一种高分子树脂吸附塔，所述高分子树脂吸附塔内部至下而上设有废气进入区、供气体吸附净化的净化区及净化气排出区，所述净化区布置有水平铺设的吸附层，所述的吸附层由固定在所述的吸附塔上的多孔支撑板、平铺于多孔支撑板上方的换热盘管、充盈铺设于换热盘管上方吸附塔横截面上的高分子树脂层依次叠置构成，所述换热盘管设有与吸附塔外部的热泵连通的入口和出口；所述废气进入区开设有废气入口及脱附气出口，所述的废气入口设在吸附层下方的废气进入区的吸附塔的塔壁上，所述的脱附气出口设在吸附塔的塔底；所述的净化气排出区设有净化气出口和氮气入口，所述的净化气出口和氮气入口均布置在吸附层上方的净化气排出区的吸附塔的塔壁上，所述的废气入口通过吸附层与净化气出口气连通；所述的废气入口、净化气出口、氮气入口及脱附气出口各自设有控制阀门。

进一步，优选所述净化区布置有2-10层的吸附层。相邻的吸附层之间留有间距，隔开一定的空间间隙，便于填装树脂，这是本领域技术人员为了实现方案可以理解的。

进一步，所述高分子树脂层由大孔高交联树脂组成，所述树脂的比表面积大于600m²/g，孔径在1-50nm，孔体积大于0.3ml/g。

所述充盈铺设于换热盘管上方吸附塔横截面上的高分子树脂层，是指高分子树脂层在吸附塔横截面的平面空间上是充盈填满的，有机气体必须经过高分子树脂层才能到达吸附层上方的净化气排出区。

所述换热盘管的铺设形状可以为任意形状，但盘管之间留有缝隙可供气体通过，为保证充分换热，优选换热盘管铺设为蛇形。

所述净化区布置的吸附层可布置多层，可根据吸附塔的空间和有机废气的流量自行设计，每层吸附层中充盈填充在换热盘管上方的高分子树脂层的质量也是可变的，并无具体限制，可根据吸附层的平铺面积和总的层数自行设计。但高分子树脂层必须完全充盈填充换热盘管上方吸附塔横截面的平面空间，使气体必须经过高分子树脂层进入净化气排出区。高分子树脂的单位质量的吸附有机物的容量约0.05～0.5g/g，吸附塔中所有高分子树脂的质量决定了吸附塔的总的吸附容量。本领域技术人员可以根据待吸附的有机废气的中有机气体的浓度和有机废气的总的流量，来设计吸附塔的吸附容量，进而计算得到所需高分子树脂的总质量，根据设计的吸附层的层数，得到每层铺设的高分子树脂的质量。这是本领域技术人员的公知技术手段。吸附塔体积空速可控制在500-50000h-1（相对于高分子树脂的体积）。

本发明还提供包括所述的高分子树脂吸附塔的吸附-脱附回收有机废气的装置，所述装置包括至少两个高分子树脂吸附塔、热泵、真空泵、冷凝器及储液罐，所述高分子树脂吸附塔内部至下而上设有废气进入区、供气体吸附净化的净化区及净化气排出区，所述净化区布置有水平铺设的吸附层，所述的吸附层由固定在所述的吸附塔上的多孔支撑板、平铺于多孔支撑板上方的换热盘管、充盈铺设于换热盘管上方吸附塔横截面上的高分子树脂层依次叠置构成，所述换热盘管设有与吸附塔外部的热泵连通的入口和出口；所述废气进入区开设有废气入口及脱附气出口，所述的废气入口设在吸附层下方的废气进入区的吸附塔的塔壁上，所述的脱附气出口设在吸附塔的塔底；所述的净化气排出区设有净化气出口和氮气入口，所述的净化气出口和氮气入口均布置在最高的吸附层上方的净化气排出区的吸附塔的塔壁上，所述的废气入口通过吸附层与净化气出口气连通；所述的废气入口、净化气出口、氮气入口及脱附气出口各自设有控制阀门；

所述高分子树脂吸附塔的废气入口通过废气进气控制阀门都与废气进气管道连通，氮气入口通过氮气控制阀门连通氮气进气管道；净化气出口设有在线监测有机气体浓度装置，所述净化气出口通过净化气控制阀门都与排气管道连通；所述脱附气出口经过脱附气控制阀门通过真空泵连通冷凝器入口，冷凝器底端的液体出口连通储液罐，冷凝器的气体出口连通到废气进气管道；

所述换热盘管的入口和出口分别通过管道与吸附塔外部的热泵连通；所述热泵可同时加热或冷却得到热媒或冷媒，所述热媒或冷媒可以为液态或气态。

所述冷凝器优选为三级冷凝系统，包括依次连通的一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器，高分子树脂吸附塔的脱附废气出口通过真空泵连通一级冷凝器入口，一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器各自的底端液体出口分别连通同一储液罐，三级冷凝器的气体出口连通废气进气管道。

所述装置为保证连续运行，一般包括两个以上的高分子树脂吸附塔。所述装置包括两个高分子树脂吸附塔时，分别为第一高分子树脂吸附塔、第二高分子树脂吸附塔，，所述的高分子树脂吸附塔废气入口都与废气进气管道连通，所述净化气出口都通过净化气控制阀门与排气管道连通。

所述装置为两个高分子树脂吸附塔时，本发明还提供利用所述装置吸附-脱附回收有机废气的方法，所述方法包括以下步骤：

（1）吸附：开启第一高分子树脂吸附塔的第一废气进气控制阀门、将废气进气管道的有机废气输送到第一高分子树脂吸附塔进行吸附，关闭第二高分子树脂吸附塔的第二废气进气控制阀门，关闭第一高分子树脂吸附塔的第一氮气控制阀门和第一脱附气控制阀门；有机废气穿过吸附层，使有机分子被高分子树脂吸附，开启热泵，将-10～20℃的冷媒通入第一高分子树脂吸附塔的换热盘管循环流动，以移除树脂吸附产生的吸附热，并对有机废气进一步冷却，提高树脂的吸附容量，吸附后的气体经在线监测有机气体浓度装置检测，达到排放标准后，开启第一高分子树脂吸附塔的第一净化气控制阀门，进入排气管道排放；

（2）在线监测有机气体浓度装置检测到吸附后的气体中有机气体浓度上升至接近排放标准浓度时，关闭第一净化气控制阀门和第一废气进气控制阀门，开启第二废气进气控制阀门，将废气进气管道的有机废气输送到第二高分子树脂吸附塔进行吸附，按照步骤（1）操作进行吸附、排放；同时切换热泵，将-10～20℃的冷媒通入第二高分子树脂吸附塔的换热盘管循环流动，将30-100℃的热媒通入第一高分子树脂吸附塔的换热盘管循环流动；

（3）脱附：对第一高分子树脂吸附塔进行脱附处理，开启第一脱附气控制阀门和真空泵，同时在换热盘管中流动的30-100℃的热媒作用下，通过加热和真空使吸附在高分子树脂孔道的有机分子脱附，脱附的有机气体从吸附塔底端的第一脱附气出口经过真空泵抽入冷凝器；

（4）冷凝：脱附的有机气体，经过真空泵后常压进入冷凝器，控制冷凝温度在-40～20℃，冷凝出的有机液体通过底端液体出口进入储液罐，剩余不凝气体回到废气进气管道，通过开启的第二废气进气控制阀门进入第二高分子树脂吸附塔；

（5）冷凝回收后，当冷凝器中无大量有机液体冷凝出来时，打开第一氮气控制阀门，氮气进入第一高分子树脂吸附塔吹扫，使残存的有机废气彻底脱附，一般吹扫3～10分钟（优选5分钟），吹扫后的氮气通过真空泵进入冷凝器，按照步骤（4）冷凝、循环回到废气进气管道；

（6）关闭真空泵，向第一高分子树脂吸附塔内缓慢通入氮气，使塔内回复常压后关闭第一氮气控制阀门；

（7）待第二高分子树脂吸附塔的在线监测有机气体浓度装置检测到吸附后的气体中有机气体浓度上升至接近排放标准浓度时，关闭第二高分子树脂吸附塔的第二净化气控制阀门和第二废气进气控制阀门，开启第一废气进气控制阀门，按照步骤（1）～（6）重复操作，并对第二高分子树脂吸附塔按照步骤（3）～（6）重复操作进行脱附再生。

所述步骤（4）中，回收的有机分子的沸点较低，一次冷凝无法将有机气体冷凝完全时，可设置多级冷凝，所述冷凝器优选为三级冷凝系统，包括依次连通的一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器，高分子树脂吸附塔的脱附气出口通过真空泵连通一级冷凝器入口，一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器各自的底端液体出口分别连通同一储液罐，三级冷凝器的气体出口连通废气进气管道；所述步骤（4）按以下操作：有机分子脱附后的有机气体，经过真空泵后常压进入一级冷凝器，控制冷凝温度在20～0℃，冷凝出的有机液体a通过底端液体出口进入储液罐，剩余不凝气体a进入二级冷凝器，控制冷凝温度0～-20℃,冷凝得到有机液体b，通过底端液体出口进入储液罐，剩余不凝气体b再进入三级冷凝器，控制冷凝温度-20～-40℃，冷凝得到有机液体c，通过底端液体出口进入储液罐，剩余不凝气体c回到废气进气管道，通过开启的第二废气进气控制阀门进入第二高分子树脂吸附塔，可以进一步降低有机废气的吸附温度，提高高分子树脂的吸附容量。所述冷凝系统可根据回收的有机分子的沸点进行设置，沸点高的有机分子，可省却二级和三级冷凝。所述的有机液体a、b、c仅用于区分不同操作步骤中的有机液体，不具备化学意义。所述的不凝气体a、b、c仅用于区分不同操作步骤中的不凝气体，不具备化学意义。

所述步骤（1）中，所述开启热泵，将-10～20℃的冷媒通入第一高分子树脂吸附塔的换热盘管循环流动，是指热泵中冷却得到-10～20℃的冷媒，经过吸附塔内每层吸附层的换热盘管的入口通入换热盘管中，经过换热盘管的出口，回到热泵，然后经过热泵冷却继续循环流动。

所述步骤（2）中，切换热泵，将-10～20℃的冷媒通入第二高分子树脂吸附塔的换热盘管循环流动，将30-100℃的热媒通入第一高分子树脂吸附塔的换热盘管循环流动。这个操作具体涉及到热泵的功能切换，热泵为一种常用的高效加热、冷却装置，在空调、冰箱等电器中得到广泛应用。但通常应用只单独利用其加热或冷却部分，但实际上热泵在工作时能同时产生热媒、冷媒，本发明创造性的将热源、冷源同时用于不同工作状态的吸附塔，实现能量的高效应用。所述热泵制冷剂（如氟利昂等）能同时产生冷媒、热媒，并分别设有冷媒控制阀门、热媒控制阀门与每层换热盘管的入口、出口连通；热泵在需要通冷媒时，将与换热盘管入口、出口连通的冷媒控制阀门开启，关闭与其连通的热媒控制阀门，将热泵中产生的-10～20℃的冷媒通入换热盘管循环流动；需要通热媒时，将与换热盘管入口、出口连通的热媒控制阀门开启，关闭与其连通的冷媒控制阀门，将热泵中产生的30-100℃的热媒通入换热盘管循环流动。上述热泵切换控制方法是本领域技术人员公知的。热泵可以同时产生冷、热媒，并根据功率调整冷、热媒输出温度。冷媒和热媒的切换在热泵系统内完成，整套系统能耗可大幅下降。

所述步骤（2）中，在线监测有机气体浓度装置检测到吸附后的气体中有机气体浓度上升至接近排放标准浓度时，关闭第一净化气控制阀门和第一废气进气控制阀门，开启第二废气进气控制阀门，将废气进气管道的有机废气输送到第二高分子树脂吸附塔进行吸附，即切换吸附塔，并且切换热泵输出的热媒、冷媒。在工业应用上，因输入的管道中的有机废气的流量和浓度一般是较为固定的，吸附塔安装之后，经过试运行，一般能够预计吸附塔接近吸附饱和的时间，从而设定切换时间，切换时间小于吸附饱和时间，在吸附塔运行时间达到切换时间后，即可切换吸附塔和热泵。这是本领域技术人员能够理解的工业运行方式。

同样的，步骤（7）中，待第二高分子树脂吸附塔的在线监测有机气体浓度装置检测到吸附后的气体中有机气体浓度上升至接近排放标准浓度时，关闭第二高分子树脂吸附塔的第二净化气控制阀门和第二废气进气控制阀门，开启第一废气进气控制阀门，此步的切换吸附塔在工业中也可按照上述方法设定切换时间来进行切换。

所述装置还可以包括洗涤塔和除雾器，有机废气管道连通洗涤塔气体入口，洗涤塔的气体出口连通除雾器入口，除雾器出口连通废气进气管道。有机废气含有含固体颗粒尘、酸性气体和难挥发物质时，可先经过以下预处理：有机废气进入洗涤塔进行水喷淋洗涤，脱附酸性气体和固态颗粒物质，然后夹杂水汽的有机废气进入除雾器，消除水雾，预处理的有机废气再按照上述方法进行吸附、脱附处理。如有机废气不含固体颗粒尘、酸性气体和难挥发物质，可省却喷淋洗涤预处理。

所述有机废气一般为二氯甲烷、四氢呋喃、氯仿、乙醇、乙酸、异丙醇等低沸点、高挥发性的有机气体。本发明特别适用于中高浓度有机废气的吸附-脱附回收处理，所述中高浓度有机废气一般是指浓度大于5g/m³的有机废气，当然也适用于低浓度的有机废气的吸附-脱附回收处理。只是针对中高浓度有机废气，现有技术没有较好的处理手段。

本发明提供的利用高分子树脂吸附塔的吸附-脱附回收有机废气的装置和方法具有以下有益效果：

（1）本发明技术工艺采用不易燃的高分子树脂为吸附剂，可以彻底消除中高浓度有机废气吸附发生燃烧的安全隐患；（2）本发明工艺有机废气回收率高，树脂再生完全；（3）再生温度低，可有效防止脱附的有机分子在吸附剂表面结焦和聚合；（4）本工艺不引入水蒸汽，回收得到高纯的有机液体，回收得到的有机液体含水率低，大大降低其后处理的分离成本，提高回收液体的使用价值，而且避免了二次污染产生；（5）本发明采用热泵结合真空脱附技术来再生吸附树脂工艺，再生速率快，并且省却了干燥和冷却的工艺，相比较于水蒸气再生技术，其能耗下降30%以上；（6）系统采用热泵技术同时提供冷媒和热媒，和吸附－脱附进行很好的匹配，不仅能提高吸附容量和加快脱附速率，而且大幅降低了能耗。

本发明工艺对中高浓度有机废气去除率在98%以上，有机废气回收率在95%以上，有机废气可以达标排放。产生的副产物是回收的有机液体，纯度较高，含水率低，具有可观的经济价值，可以实现环保治理“变废为宝”，本发明工艺不产生二次污染。

本发明整个工艺综合运行成本低，有机液体回收可产生可观的“正效益”，符合国家倡导的循环经济和可持续发展政策。

综上，本技术工艺解决了中高浓度有机废气治理中的燃烧隐患，以及回收有机液体含水率高的问题，提供了一种能耗低、运行简便和安全的中高浓度有机废气处理工艺。

（四）附图说明

图1为采用吸附-脱附回收有机废气的工艺流程示意图。

图1中标号：

T101：洗涤塔；X101：除雾器；T102：第一高分子树脂吸附塔；T103：第二高分子树脂吸附塔；P101：真空泵；P102：热泵；E101：一级冷凝器；E102：二级冷凝器；E103：三级冷凝器；V101：储液罐。

图2为本发明高分子树脂吸附塔的剖视图。

图2中，1为废气进入区；2为净化区；3为净化气排出区；4为吸附层，41为吸附层的底层的多孔支撑板、42为吸附层的换热盘管、43为吸附层的高分子树脂层，5为换热盘管的入口，6为换热盘管的出口；7为废气入口，8为脱附气出口；9为净化气出口，10为氮气入口。7、8、9、10的箭头的方向代表了气体的进出方向。

图3为本发明高分子树脂吸附塔内吸附层底部盘管的俯视示意图。

图3中，41为吸附层的底层的多孔支撑板、42为平铺于多孔支撑板上方的换热盘管。

（五）具体实施方式：

实施例1

下面参考图1、图2和图3给出本发明工艺技术的装置系统及流程示意图，本发明的装置包括两个高分子树脂吸附塔，如图1所示，分别为第一高分子树脂吸附塔T102、第二高分子树脂吸附塔T103；以及真空泵P101、热泵P102、一级冷凝器E101、二级冷凝器E102、三级冷凝器E103、储液罐V101、洗涤塔T101、除雾器X101。

第一高分子树脂吸附塔T102和第二高分子树脂吸附塔T103内部构造相同，剖视图如图2所示，至下而上设有废气进入区1、供气体吸附净化的净化区2及净化气排出区3，所述净化区2布置有水平铺设的吸附层4，吸附层4可布置多层，图2仅为本发明实施例装置的示意图，不代表实际布置层数必须为四层。所述的吸附层4由固定在所述的吸附塔上的多孔支撑板41、平铺于多孔支撑板41上方的换热盘管42、充盈铺设于换热盘管42上方吸附塔横截面上的高分子树脂层43依次叠置构成，所述换热盘管42设有与吸附塔外部的热泵P102连通的入口5和出口6；所述废气进入区1开设有废气入口7及脱附气出口8，所述的废气入口7设在吸附层下方的废气进入区的吸附塔的塔壁上，所述的脱附气出口8设在吸附塔的塔底；所述的净化气排出区3设有净化气出口9和氮气入口10，所述的净化气出口9和氮气入口10均布置在最高的吸附层上方的净化气排出区的吸附塔的塔壁上，所述的废气入口7通过吸附层4与净化气出口9气连通；所述的废气入口7、净化气出口9、氮气入口10及脱附气出口8各自设有控制阀门。所述高分子树脂层43在吸附塔横截面的平面空间上是充盈填满的，有机气体必须经过高分子树脂层43才能到达吸附层4上方的净化气排出区3。

第一高分子树脂吸附塔的废气入口通过第一废气进气控制阀门与废气进气管道连通，第二高分子树脂吸附塔的废气入口通过第二废气进气控制阀门与废气进气管道连通；第一高分子树脂吸附塔的氮气入口通过第一氮气控制阀门连通氮气进气管道；第二高分子树脂吸附塔的氮气入口通过第二氮气控制阀门连通氮气进气管道；第一高分子树脂吸附塔的净化气出口设有在线监测有机气体浓度装置，通过第一净化气控制阀门与排气管道连通；第二高分子树脂吸附塔的净化气出口设有在线监测有机气体浓度装置，通过第二净化气控制阀门与排气管道连通；第一高分子树脂吸附塔的脱附气出口经过第一脱附气控制阀门通过真空泵P101连通一级冷凝器E101入口，第二高分子树脂吸附塔的脱附气出口经过第二脱附气控制阀门通过真空泵P101连通一级冷凝器E101入口；一级冷凝器E101的气体出口连通二级冷凝器E102入口，二级冷凝器E102的气体出口连通三级冷凝器E103入口，一级冷凝器E101、二级冷凝器E102、三级冷凝器E103各自的底端液体出口分别连通同一储液罐V101，三级冷凝器E103的气体出口连通废气进气管道。

利用上述装置进行吸附-脱附回收挥发性有机气体工艺，包括下列步骤：

有机废气在进入废气进气管道先前经过以下预处理：

预处理：有机废气经过洗涤塔T101进行水喷淋洗涤（喷淋液循环使用），去尘粒、难挥发有机质和酸性气体，然后进入除雾器X101，去除水雾，降低有机废气的湿度，得到经过洗涤净化预处理的有机废气通入废气进气管道。洗涤塔内喷淋液可根据有机气体成分进行碱度调配，喷淋液循环使用，一段时间后更换。

然后按照以下步骤操作：

（1）吸附：开启第一高分子树脂吸附塔的第一废气进气控制阀门、将废气进气管道的经过洗涤净化预处理的有机废气输送到第一高分子树脂吸附塔进行吸附，关闭第二高分子树脂吸附塔的第二废气进气控制阀门，关闭第一高分子树脂吸附塔的第一氮气控制阀门和第一脱附气控制阀门；有机废气从下方的废气进入区进入净化区，穿过吸附层，使有机分子被高分子树脂吸附，开启热泵，将-10～20℃的冷媒通入第一高分子树脂吸附塔的换热盘管循环流动，以移除树脂吸附产生的吸附热，并对有机废气进一步冷却，提高树脂的吸附容量，吸附后的气体进入上方的净化气排出区，经净化气出口设置的在线监测有机气体浓度装置检测，达到排放标准后，开启第一高分子树脂吸附塔的第一净化气控制阀门，进入排气管道排放；

（2）在线监测有机气体浓度装置检测到吸附后的气体中有机气体浓度上升至接近排放标准浓度时，关闭第一净化气控制阀门和第一废气进气控制阀门，开启第二废气进气控制阀门，将废气进气管道的有机废气输送到第二高分子树脂吸附塔进行吸附，按照步骤（1）操作进行吸附、排放；同时切换热泵，将-10～20℃的冷媒通入第二高分子树脂吸附塔的换热盘管循环流动，将30-100℃的热媒通入第一高分子树脂吸附塔的换热盘管循环流动；

（3）脱附：对第一高分子树脂吸附塔进行脱附处理，开启第一脱附气控制阀门和真空泵，同时在换热盘管中流动的30-100℃的热媒作用下，通过加热和真空使吸附在高分子树脂孔道的有机分子脱附，脱附的有机气体从吸附塔底端的第一脱附气出口经过真空泵抽入冷凝器；

（4）冷凝：脱附的有机气体，经过真空泵后常压进入一级冷凝器，控制冷凝温度在10～-10℃，冷凝出的有机液体a通过底端液体出口进入储液罐，剩余不凝气体a进入二级冷凝器，控制冷凝温度-10～-20℃,冷凝得到有机液体b，通过底端液体出口进入储液罐，剩余不凝气体b再进入三级冷凝器，控制冷凝温度-20～-30℃，冷凝得到有机液体c，基本冷凝完全，通过底端液体出口进入储液罐，剩余不凝气体c回到废气进气管道，通过开启的第二废气进气控制阀门进入第二高分子树脂吸附塔，可以进一步降低有机废气的吸附温度，提高高分子树脂吸附容量；

（5）冷凝回收后，当冷凝器中无大量有机液体冷凝出来时，打开第一氮气控制阀门，氮气进入第一高分子树脂吸附塔吹扫5分钟，使残存的有机废气彻底脱附，吹扫后的氮气通过真空泵进入一级冷凝器，按照步骤（4）冷凝、循环回到废气进气管道；

（6）关闭真空泵，向第一高分子树脂吸附塔内缓慢通入氮气，使塔内回复常压后关闭第一氮气控制阀门；

（7）待第二高分子树脂吸附塔的在线监测有机气体浓度装置检测到吸附后的气体中有机气体浓度上升至接近排放标准浓度时，关闭第二高分子树脂吸附塔的第二净化气控制阀门和第二废气进气控制阀门，开启第一废气进气控制阀门，按照步骤（1）～（6）重复操作，并对第二高分子树脂吸附塔按照步骤（3）～（6）重复操作进行脱附再生。

运行效果：利用本装置按照上述工艺对浙江省某药厂二氯甲烷废气进行吸附和脱附（废气流量为1000m³/h、浓度为30g/m³），每个高分子树脂吸附塔内设有4吸附层，每层吸附层的高分子树脂层的质量为70Kg，按照大气污染综合排放标准GB16297-1996对净化气出口进行监测，废气空速2000h^-1，每60min后切换一次吸附塔，连续运行半年后，高分子树脂的吸附容量没有下降。

整个系统有机废气可以达标排放，有机废气去除率大于98%，有机废气液化回收率≥98％，年回收高纯有机液体200吨，回收得到的有机液体含水率在2％以下，没有“三废”等二次污染。

Claims (9)

1.一种高分子树脂吸附塔，其特征在于所述高分子树脂吸附塔内部至下而上设有废气进入区、供气体吸附净化的净化区及净化气排出区，所述净化区布置有水平铺设的吸附层，所述的吸附层由固定在所述的吸附塔上的多孔支撑板、平铺于多孔支撑板上方的换热盘管、充盈铺设于换热盘管上方吸附塔横截面上的高分子树脂层依次叠置构成，所述换热盘管设有与吸附塔外部的热泵连通的入口和出口；所述废气进入区开设有废气入口及脱附气出口，所述的废气入口设在吸附层下方的废气进入区的吸附塔的塔壁上，所述的脱附气出口设在吸附塔的塔底；所述的净化气排出区设有净化气出口和氮气入口，所述的净化气出口和氮气入口均布置在吸附层上方的净化气排出区的吸附塔的塔壁上，所述的废气入口通过吸附层与净化气出口气连通；所述的废气入口、净化气出口、氮气入口及脱附气出口各自设有控制阀门。 

2.如权利要求1所述的高分子树脂吸附塔，其特征在于所述净化区布置有2-10层的吸附层。 

3.如权利要求1所述的高分子树脂吸附塔，其特征在于所述高分子树脂层由大孔高交联树脂组成，所述树脂的比表面积大于600m²/g，孔径在1-50nm，孔体积大于0.3ml/g。 

4.一种包括权利要求1所述的高分子树脂吸附塔的吸附-脱附回收有机废气的装置，其特征在于所述装置包括至少两个高分子树脂吸附塔、热泵、真空泵、冷凝器及储液罐；所述高分子树脂吸附塔内部至下而上设有废气进入区、供气体吸附净化的净化区及净化气排出 区，所述净化区布置有水平铺设的吸附层，所述的吸附层由固定在所述的吸附塔上的多孔支撑板、平铺于多孔支撑板上方的换热盘管、充盈铺设于换热盘管上方吸附塔横截面上的高分子树脂层依次叠置构成，所述换热盘管设有与吸附塔外部的热泵连通的入口和出口；所述废气进入区开设有废气入口及脱附气出口，所述的废气入口设在吸附层下方的废气进入区的吸附塔的塔壁上，所述的脱附气出口设在吸附塔的塔底；所述的净化气排出区设有净化气出口和氮气入口，所述的净化气出口和氮气入口均布置在吸附层上方的净化气排出区的吸附塔的塔壁上，所述的废气入口通过吸附层与净化气出口气连通；所述的废气入口、净化气出口、氮气入口及脱附气出口各自设有控制阀门； 

所述高分子树脂吸附塔的废气入口通过废气进气控制阀门都与废气进气管道连通，氮气入口通过氮气控制阀门连通氮气进气管道；净化气出口设有在线监测有机气体浓度装置，所述净化气出口通过净化气控制阀门都与排气管道连通；所述脱附气出口经过脱附气控制阀门通过真空泵连通冷凝器入口，冷凝器底端的液体出口连通储液罐，冷凝器的气体出口连通到废气进气管道； 

所述换热盘管的入口和出口分别通过管道与吸附塔外部的热泵连通；所述热泵可加热或冷却得到热媒或冷媒。 

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述冷凝器为三级冷凝系统，包括依次连通的一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器，活高分子树脂吸附塔的脱附废气出口通过真空泵连通一级冷凝器入口，一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器各自的底端液体出口分别连通 同一储液罐，三级冷凝器的气体出口连通废气进气管道。 

6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于所述装置包括两个高分子树脂吸附塔，分别为第一高分子树脂吸附塔、第二高分子树脂吸附塔，所述的高分子树脂吸附塔废气入口都与废气进气管道连通，所述净化气出口都通过净化气控制阀门与排气管道连通。 

7.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于所述装置包括洗涤塔和除雾器，有机废气管道连通洗涤塔气体入口，洗涤塔的气体出口连通除雾器入口，除雾器出口连通废气进气管道。 

8.一种利用如权利要求1所述的装置吸附-脱附回收有机废气的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤： 

（1）吸附：开启第一高分子树脂吸附塔的第一废气进气控制阀门、将废气进气管道的有机废气输送到第一高分子树脂吸附塔进行吸附，关闭第二高分子树脂吸附塔的第二废气进气控制阀门，关闭第一高分子树脂吸附塔的第一氮气控制阀门和第一脱附气控制阀门；有机废气穿过吸附层，使有机分子被高分子树脂吸附，开启热泵，将-10～20℃的冷媒通入第一高分子树脂吸附塔的换热盘管循环流动，吸附后的气体经在线监测有机气体浓度装置检测，达到排放标准后，开启第一高分子树脂吸附塔的第一净化气控制阀门，进入排气管道排放； 

（2）在线监测有机气体浓度装置检测到吸附后的气体中有机气体浓度上升至接近排放标准浓度时，关闭第一净化气控制阀门和第一废气进气控制阀门，开启第二废气进气控制阀门，将废气进气管道的有 机废气输送到第二高分子树脂吸附塔进行吸附，按照步骤（1）操作进行吸附、排放；同时切换热泵，将-10～20℃的冷媒通入第二高分子树脂吸附塔的换热盘管循环流动，将30-100℃的热媒通入第一高分子树脂吸附塔的换热盘管循环流动； 

（3）脱附：对第一高分子树脂吸附塔进行脱附处理，开启第一脱附气控制阀门和真空泵，第一高分子树脂吸附塔的换热盘管中通入30-100℃的热媒循环流动，脱附的有机气体从吸附塔底端的第一脱附气出口经过真空泵抽入冷凝器； 

（4）冷凝：脱附的有机气体，经过真空泵后常压进入冷凝器，控制冷凝温度在-40～20℃，冷凝出的有机液体通过底端液体出口进入储液罐，剩余不凝气体回到废气进气管道，通过开启的第二废气进气控制阀门进入第二高分子树脂吸附塔； 

（5）冷凝回收后，打开第一氮气控制阀门，氮气进入第一高分子树脂吸附塔吹扫，吹扫后的氮气通过真空泵进入冷凝器，按照步骤（4）冷凝、循环回到废气进气管道； 

（6）关闭真空泵，向第一高分子树脂吸附塔内通入氮气，使塔内回复常压后关闭第一氮气控制阀门； 

（7）待第二高分子树脂吸附塔的在线监测有机气体浓度装置检测到吸附后的气体中有机气体浓度上升至接近排放标准浓度时，关闭第二高分子树脂吸附塔的第二净化气控制阀门和第二废气进气控制阀门，开启第一废气进气控制阀门，按照步骤（1）～（6）重复操作，并对第二高分子树脂吸附塔按照步骤（3）～（6）重复操作进行脱附 再生。 

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述步骤（4）中，所述冷凝器为三级冷凝系统，包括依次连通的一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器，高分子树脂吸附塔的脱附气出口通过真空泵连通一级冷凝器入口，一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器各自的底端液体出口分别连通同一储液罐，三级冷凝器的气体出口连通废气进气管道；所述步骤（4）按以下操作：有机分子脱附后的有机气体，经过真空泵后常压进入一级冷凝器，控制冷凝温度在20～-0℃，冷凝出的有机液体a通过底端液体出口进入储液罐，剩余不凝气体a进入二级冷凝器，控制冷凝温度0～-20℃,冷凝得到有机液体b，通过底端液体出口进入储液罐，剩余不凝气体b再进入三级冷凝器，控制冷凝温度-20～-40℃，冷凝得到有机液体c，通过底端液体出口进入储液罐，剩余不凝气体c回到废气进气管道，通过开启的第二废气进气控制阀门进入第二高分子树脂吸附塔。 

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