CN104587796B - 从工业废气中回收有机溶剂的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及从工业废气中回收有机溶剂的装置，主要包括空气过滤器、前置空气冷却器、吸附罐系统、后置空气冷却器及分子筛浓缩转轮，吸附罐系统包括若干个吸附罐、分别与每个吸附罐连接的惰性气体回收罐及真空缓冲罐，若干个吸附罐并联安装，使用时吸附罐间交替处于吸附、再生、冷却过程；一管路依序连接废气入口、空气过滤器、前置空气冷却器、吸附罐、后置空气冷却器、分子筛浓缩转轮处理区、处理风机、洁净空气出口。本发明可以满足国外环保要求，处理后的废气中有机溶剂含量满足人体卫生要求的标准，同时作为新鲜空气回流利用，空气湿度控制成本低，吸附材料的吸附容量高。本发明适用于含低沸点或者同时含低沸点与高沸点有机溶剂的废气处理。

Description

从工业废气中回收有机溶剂的装置

技术领域

本发明涉及含有机溶剂的处理设备，具体是从工业废气中回收有机溶剂的装置。

背景技术

工业生产过程会产生大量的含有机溶剂的废气，例如，皮革生产、计算机直接制版CPT（computer to plate）版材生产、包装印刷等都会产生含有机溶剂的废气。从这些含有机溶剂的废气中分离有机溶剂，使废气变成洁净空气排放是解决有机废气污染的重要手段。

如果废气中单纯含高沸点有机溶剂，常用分子筛浓缩转轮加冷却或者冷冻的方法从废气中回收有机溶剂，例如，分子筛浓缩转轮加冷却的方法已经成功地应用于从锂电池生产涂布废气中回收N-甲基吡咯烷酮（NMP），从聚酰亚胺薄膜生产废气中回收二甲基乙酰胺（DMAc）。除此之外，分子筛浓缩转轮也成功地应用于从废气中回收脱芳溶剂油等高沸点有机物质。

如果废气中单纯含低沸点有机溶剂，国内普遍利用活性碳纤维吸附装置或者活性碳颗粒吸附装置从废气中回收有机溶剂。

利用活性碳纤维吸附装置或者活性碳颗粒吸附装置从废气中回收有机溶剂时一般是采取固定床吸附装置从废气中吸附有机溶剂，在吸附床进行吸附操作一段时间，吸附床停止吸附开始再生操作。利用固定式吸附床处理有机废气时最大的缺点在于：吸附床出口中有机溶剂含量是变化的，在吸附开始的初期，出口浓度可以保证几乎为零，随着吸附操作的进行，固定床排放口的浓度会越来越高。在吸附床进口浓度变化的情况下，固定式吸附床出口废气中有机溶剂浓度变化大，在环保要求日益严格的条件下，传统的固定式吸附床很难满足国家环保要求。

另外，活性碳纤维或者活性碳颗粒吸附吸附能力与空气的相对湿度关系很大，例如，在某固定有机溶剂浓度下，当空气湿度从0%变化到50%，65%，80%时，穿透时间则从180min缩短到167min、57min、16min。在湿度变化的情况下，活性碳纤维或者活性碳颗粒吸附吸附能力的下降会导致吸附床出口很难保证达到环保要求，同时，在湿度增加的情况下，由于吸附能力的下降，导致吸附床再生- 吸附操作切换频繁，以至从废气中回收有机溶剂的成本增加。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题和不足，提供一种可以满足国外环保要求的同时处理后的空气回收利用，控制空气湿度成本低，吸附材料吸附容量高的回收有机溶剂装置。

本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现：

从工业废气中回收有机溶剂的装置，主要包括空气过滤器、前置空气冷却器、吸附罐系统、后置空气冷却器及分子筛浓缩转轮。

吸附罐系统包括若干个吸附罐、分别与每个吸附罐连接的惰性气体回收罐及真空缓冲罐。若干个吸附罐并联安装，使用时若干个吸附罐交替处于吸附、再生、冷却过程，每个吸附罐前后分别安装了截止阀。当吸附罐处于吸附操作的时候，吸附罐前后对应的截止阀开启，否则处于关闭状态。

吸附罐内装有吸附材料，吸附材料可以是分子筛、活性碳或者活性碳纤维或者多孔树脂等，当含有机溶剂的空气从吸附材料流过的时候，吸附材料从空气中吸附有机溶剂使空气变成洁净空气；当热空气、空气或者惰性气体循环加热吸附材料的时候，吸附材料上的有机溶剂从吸附材料上解吸，挥发到循环空气中。

吸附罐上设有若干个空气进出口，具体包含：与前置空气冷却器连接的处理空气进口C，与后置空气冷却器连接的处理后空气出口B、与惰性气体回收罐连接的连接口E、与真空缓冲罐连接的连接口F，惰性气体进口G、再生冷却气体循环进口A、再生冷却气体循环出口D。

再生冷却气体循环出口D依序连接冷凝器、循环风机、空气加热器后通过再生冷却气体循环进口A流回吸附罐，冷凝器下部设有溶剂排放口，一旁支路连通再生冷却气体循环出口D与循环风机，惰性气体回收罐、真空缓冲罐通过管路连接真空泵, 吸附罐系统内部件与部件之间设有截止阀。

一管路依序连接废气入口、空气过滤器、前置空气冷却器、吸附罐、后置空气冷却器、分子筛浓缩转轮处理区、处理风机、洁净空气出口；含有机溶剂的空气先经过空气过滤器过滤处理，然后经过前置空气冷却器将空气温度降低到30℃左右后经过吸附罐进行吸附处理，由于吸附过程是释放热量的过程，所以，从吸附罐排出的空气经过后置空气冷却器冷却，将空气温度降低到30℃左右后在经过分子筛转轮进一步处理。

分子筛浓缩转轮由可以从空气中吸附有机溶剂的分子筛制造而成，圆盘状结构，沿圆盘轴向是空气流通通道。分子筛浓缩转轮被特殊制造的隔板分割成三个区域，分别为再生区、处理区、冷却区。分子筛浓缩转轮在电机带动下旋转，转轮上的吸附材料始终依序处于吸附区、再生区与冷却区。当含有机溶剂的空气从分子筛浓缩转轮处理区流过的时候，转轮上的分子筛从空气中吸附有机溶剂，空气变成洁净空气；当温度180℃左右的热空气从分子筛浓缩转轮再生区流过的时候，吸附在转轮上的有机溶剂在热空气的作用下从吸附材料上解吸并且随空气带走。由于转轮经过再生处理后，转轮上的吸附材料温度高，不具备吸附能力，所以，转轮经过再生区后先经过冷却区冷却，然后再转动到转轮吸附区。

洁净空气出口分两支路，一支路直接接通大气，另一支路连接废气入口，小部分空气直接排向大气，大部分空气作为新鲜空气送回产生有机溶剂污染源的空间，废气入口还连接有空气补入口，维持产生污染源空间的空气平衡。

另一管路依次连接后置空气冷却器出气口、分子筛浓缩转轮冷却区、再生加热器、分子筛浓缩转轮再生区、再生风机、前置空气冷却器进气口。

本发明通过上述的结构设计，具备以下优点：

（1）经过本装置处理后的废气中有机溶剂含量可以满足国外环保要求。

（2）处理后的废气中有机溶剂含量满足生产车间人体卫生要求的标准，处理后的废气可以作为新鲜空气送到产生有机溶剂污染的车间，空气湿度控制成本大幅度下降。在湿度控制的条件下，吸附材料的吸附容量高，从废气中回收有机溶剂的成本下降。

（3）本发明的吸附装置可以保证吸附材料在氮气保护条件下进行，吸附材料可以在高温下再生，同时回收的溶剂水分含量低，和水蒸汽再生比较，溶剂回收过程不会产生含有机溶剂的废水。

（4）本装置除用于含低沸点有机溶剂的废气处理外，也可以用于同时含低沸点与高沸点混合溶剂的有机废气处理。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明的吸附罐系统结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明从工业废气中回收有机溶剂的装置，一管路依序连接空气补入口A4、废气间、废气入口A1、空气过滤器1、前置空气冷却器2、吸附罐、后置空气冷却器4、分子筛浓缩转轮5处理区、处理风机6、洁净空气出口A2，小部分空气直接排向大气，大部分空气经A3送回废气间。

另一管路依次连接后置空气冷却器4出气口、分子筛浓缩转轮5冷却区、再生加热器7、分子筛浓缩转轮5再生区、再生风机8、前置空气冷却器2进气口。

吸附罐系统3包括三个吸附罐，分别为吸附罐31、32、33，与每个吸附罐连接的惰性气体回收罐9及真空缓冲罐10，三个吸附罐并联安装，使用时三个吸附罐交替使用，每个吸附罐前后分别安装了截止阀，安装吸附罐31前后的截止阀X1、X2；安装吸附罐32前后的截止阀X3、X4；安装吸附罐33前后的截止阀X5、X6。

吸附罐内装有吸附材料，吸附罐上设有再生冷却气体循环出口D、再生冷却气体循环进口A、惰性气体进口G，再生冷却气体循环出口D依序连接冷凝器34、循环风机35、空气加热器36后通过再生冷却气体循环进口A流回吸附罐，冷凝器34下部设有溶剂排放口，一旁支路连通再生冷却气体循环出口D与循环风机35，惰性气体回收罐9、真空缓冲罐10通过管路连接真空泵, 吸附罐系统3内部件与部件之间设有截止阀，处理空气进口C上的截止阀X1，处理后空气出口B上的截止阀X2，惰性气体回收罐9连接口E上的截止阀F11，真空缓冲罐10连接口F上的截止阀F7，惰性气体进口G的截止阀F12，再生冷却气体循环进口A的截止阀F3，再生冷却气体循环出口D的截止阀F6，惰性气体回收罐9通过截止阀F10与真空泵连接，真空缓冲罐10通过截止阀F9与真空泵连接，同时通过截止阀F8与大气连接。再生冷却气体循环出口D与循环风机35连通管路上的截止阀F5，再生冷却气体循环出口D与冷凝器34连通管路上的截止阀F2。

在吸附罐上分别安装了压力传感器P测量吸附罐内的压力，氧气浓度传感器O测量吸附罐中氧气浓度、温度传感器T测量吸附罐内温度。

空气加热器36的功能就是利用导热油加热循环气体，冷凝器34的功能就是利用循环冷却水或者冷冻水使气体冷却并且使气体中的有机溶剂冷凝。

在吸附罐投入运行前，惰性气体回收罐9与真空缓冲罐10都预先进行抽真空处理。

当吸附罐31处于吸附操作的时候，除截止阀X1、X2开启外，其他所有的阀门处于关闭状态。此时，含有机溶剂的空气从吸附罐31处理空气进口C进入吸附罐31，含有机溶剂的空气经过吸附材料后，从处理后空气出口B排向大气。

当吸附操作进行一段时间后，截止阀X1、X2关闭，吸附罐31开始进行再生操作。进行再生操作时，先打开截止阀F7，吸附罐31中的气体被吸到真空缓冲罐10，然后，开启截止阀F12，向吸附罐31中补充氮气，测试检测到吸附罐中氧气浓度超过3%时，开启F11，吸附罐31中含氧气的氮气将被吸进惰性气体回收罐9，最后关闭F11，开启F12，再次向吸附罐中补充氮气。

在吸附罐31中氧气浓度控制到3%以下后，吸附罐31开启再生升温操作，此时，开启截止阀F3、F5、F6，启动循环风机35，同时空气加热器36开始加热。在再生加热操作时，循环风机35全频率运行。由于吸附罐31中气体温度升高，吸附罐31中压力也会升高，此时，吸附罐31上的压力传感器P控制阀门F11的开启，吸附罐31中部分气体流到惰性气体回收罐9中，吸附罐31压力下降，在吸附罐31压力达到正常压力后，F11关闭。当吸附罐31中温度升高到一定值后，开始溶剂回收操作，此时，循环风机35频率降低，阀门F5关闭，阀门F2开启，向冷凝器34中通冷却介质，例如，循环冷却水、低温冷冻水等，当含有机溶剂的氮气流过冷凝器34时，氮气中的有机溶剂冷凝，由此实现溶剂回收。当循环风机35低频运行一段时间后，吸附罐31进入冷却操作，此时，循环风机35频率处于最大状态，空气加热器36停止工作，冷凝器34中只通循环冷却水冷却，在吸附罐31冷却到一定温度后，循环风机35停止工作，F6、F5、F2、F3全部关闭。吸附罐31准备重新进入吸附操作。进入吸附操作前，阀门F11开启几分钟，进一步回收吸附罐31中氮气，最后关闭F11、开启F7、F8，真空缓冲罐10中的气体以及大气中的空气进入吸附罐31使吸附罐31处于常压状态。吸附罐31进入吸附操作时，X1开启、X4开启，同时，真空缓冲罐10重新抽真空操作。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.从工业废气中回收有机溶剂的装置，其特征在于:主要包括空气过滤器（1）、前置空气冷却器（2）、吸附罐系统（3）、后置空气冷却器（4）及分子筛浓缩转轮（5）；

一管路依序连接废气入口、空气过滤器（1）、前置空气冷却器（2）、吸附罐、后置空气冷却器（4）、分子筛浓缩转轮（5）处理区、处理风机（6）、洁净空气出口；

另一管路依次连接后置空气冷却器（4）出气口、分子筛浓缩转轮（5）冷却区、再生加热器（7）、分子筛浓缩转轮（5）再生区、再生风机（8）、前置空气冷却器（2）进气口；

所述吸附罐系统（3）包括若干个吸附罐、分别与每个吸附罐连接的惰性气体回收罐（9）及真空缓冲罐（10）、冷凝器（34）、循环风机（35）、空气加热器（36），若干个吸附罐并联安装，吸附罐内装有吸附材料，吸附罐上设有再生冷却气体循环出口D、再生冷却气体循环进口A、惰性气体进口G，再生冷却气体循环出口D依序连接冷凝器（34）、循环风机（35）、空气加热器（36）后通过再生冷却气体循环进口A流回吸附罐，冷凝器（34）下部设有溶剂排放口，一旁支路连通再生冷却气体循环出口D与循环风机（35），惰性气体回收罐（9）、真空缓冲罐（10）通过管路连接真空泵, 吸附罐系统（3）内部件与部件之间及吸附罐与前置空气冷却器（2）、后置空气冷却器（4）之间设有截止阀。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:上述洁净空气出口分两支路，一支路直接接通大气，另一支路连接废气入口，废气入口还连接有空气补入口，上述吸附罐为三个。