CN104587799B - 用于处理复杂有机废气成分及资源回收的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于处理复杂有机废气成分及资源回收的装置和方法，该装置包括吸收剂储罐、吸收塔、换热器、精馏塔，吸收剂储罐通过一个吸收剂进料泵与吸收塔的溶剂进口连通；吸收塔塔顶气体排放口设有塔顶排放气体在线监测仪，当废气出口浓度大于排放标准时，顶排放气体在线监测仪将自动调整吸收剂进料阀的开度；吸收塔底部的液体出口与一个塔底离心泵的进口互相连通；塔底离心泵的出口与换热器的冷流体进口连通；经过换热器的液体出口与精馏塔的进料口相互连通；精馏塔进行精馏分离实现有机物的回收和吸收剂的循环利用。本发明净化有机废气，同时回收有机物质，同时可以使吸收剂循环利用，避免了吸收剂的频繁更换。
Description
技术领域
本发明涉及一种回收的装置和方法，具体地，涉及一种用于处理复杂有机废气成分及资源回收的装置和方法。
背景技术
焚烧法普遍应用于高浓度的工业废气和工艺尾气的处理，但是在应用过程中存在气体对焚烧炉的服饰和烟气的二次污染问题；冷凝法主要适用于回收高浓度的高沸点有机物，对低浓度和低沸点的挥发性有机物无能为力，并且对设备要求较高；化学洗涤法是添加NaClO、NaOH等氧化剂，将废气中的一些有机硫和有机胺类物质氧化成味道较轻或溶解度较高的化合物，适用于处理大风量、中高浓度的有机废气。不过，经实际效果来看，净化效率不高，易形成二次污染；光催化氧化是TiO2类催化剂在紫外光照下，可产生高化学活性的、可杀菌除臭的自由集团，投资少、高效稳定、无二次污染，但是对废气的要求较高，并且受到催化剂固定方式和选择性的影响；生物法是利用真菌、细菌等微生物，将废气中的有机成分，降解为CO2和H2O等物质，处理费用低，但是占地面积较大，对疏水性和难生物降解的物质处理还存在较大的问题。
吸附的方法由于其吸附热较小、吸附量大、吸附过程中一般不需要活化能，吸附脱附较快、过程可逆等特点，被广泛应用在石油化工、医药工业、环境保护等领域。
物理吸附的原理是由吸附质和吸附剂分子之间的作用力所引起的，故也称为范德华力，由分子间的吸力所引起。吸附作用的大小跟吸附剂的性质和表面大小、吸附质的性质和浓度大小等密切相关。
活性炭吸附是典型的物理吸附过程，最早应用在废水处理方面。然而，随着技术的进步，其应用的范围日益增多。活性炭孔隙结构发达，比表面积很大，吸附能力较强。按外观形状分，其主要的种类有：颗粒状、柱状、粉状和纤维。
活性炭对有机废气的处理是由于炭粒中的毛细管，这种毛细管具有很强的吸附能力，可以与气体中的杂质充分接触。当这些杂质遇到毛细管，便被吸附，从而起到了对废气净化的作用。
活性炭纤维，是最近几年新兴的技术，不过由于其本身的性质和对吸附设备的要求，在浓度较高的有机废气处理处理方面，应用不多。
到目前为止，绝大多数工业企业的生产废气还是通过活性炭吸附、加大排风口风量以稀释有机物浓度再排空的方法，短时间内可以有效。不过一旦活性炭解吸不充分，则废气只经过稀释，完全不能达到排放要求不仅对大气环境造成严重影响，对企业本身也造成很大的经济损失。
在现有的技术中，吸收剂吸收废气后，有机物含量升高，吸收效率降低，废气处理能力减弱，因此吸收剂需要定期更换，提高了运行成本，且容易造成二次污染。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于处理复杂有机废气成分及资源回收的装置和方法，其净化有机废气，同时回收有机物质，同时可以使吸收剂循环利用，避免了吸收剂的频繁更换。
根据本发明的一个方面，提供一种用于处理复杂有机废气成分及资源回收的装置，其特征在于，包括吸收剂储罐、吸收塔、换热器、精馏塔，吸收剂储罐通过一个吸收剂进料泵与吸收塔的溶剂进口连通；吸收塔塔顶气体排放口设有塔顶排放气体在线监测仪，当废气出口浓度大于排放标准时，顶排放气体在线监测仪将自动调整吸收剂进料阀的开度；吸收塔底部的液体出口与一个塔底离心泵的进口互相连通；塔底离心泵的出口与换热器的冷流体进口连通；经过换热器的液体出口与精馏塔的进料口相互连通；精馏塔进行精馏分离实现有机物的回收和吸收剂的循环利用。
优选地，所述吸收剂储罐采用卧式结构，吸收剂储罐的顶部配备物料接口，呼吸阀接口，吸收剂储罐的底部设有出料口；吸收剂进料阀采用电动阀门；吸收剂进料泵采用离心泵；所述塔顶排放气体在线监测仪采用固定式TVOC在线监测仪，所述换热器采用浮头式换热器，精馏塔采用板式塔。
优选地，所述吸收剂储罐设有吸收剂回收口。
优选地，所述吸收塔采用填料塔，吸收塔中设有喷淋器及填料层，填料层的填料采用耐腐蚀材质，吸收塔与一个废气进气风机连接，换热器与精馏塔之间设有一个精馏塔进料泵、精馏塔塔釜物料泵，换热器和吸收剂回收口之间设有冷却器和吸收剂回收泵。
优选地，所述废气进气风机采用离心风机；所述精馏塔进料泵、精馏塔塔釜物料泵和吸收剂回收泵都采用离心泵，精馏塔塔釜产品冷却器采用固定管板式冷却器。
优选地，所述精馏塔的塔顶设置一个冷凝器，冷凝器与一个塔顶产品冷却器连接，塔顶产品冷却器与一稿塔顶产品储罐连接。
优选地，所述塔顶产品冷却器采用固定管板式冷却器，塔顶产品储罐采用卧式球形封头容器。
优选地，所述精馏塔与冷凝器之间设有回流罐和回流泵，精馏塔的塔底设有一个再沸器。
优选地，所述精馏塔回流罐采用卧式结构；精馏塔顶回流泵采用离心泵。
本发明还提供一种用于处理复杂有机废气成分及资源回收的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一，根据废气中的组成，选取相应的吸收剂；
步骤二，有机废气和吸收剂在吸收塔内进行气液交换，有机废气中的有机物被吸收剂充分吸收成为达标排放的气体，通过吸收塔的排气口排出，吸收量有机物的吸收剂经过换热器后进入精馏塔；
步骤三，精馏塔将吸收了有机物的吸收剂进行气液分离形成重组分和轻组分，轻组分通过冷凝器的冷凝后，回收再利用；重组分在经过再沸器后，进入换热器后，返回吸收剂储罐进行循环使用。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明采用了吸收—换热—精馏工艺，设计合理，解决了吸收剂的处理问题，有效实现了有机物的回收，本发明治理废气经济环保，符合国家节能减排的方针，又可以大量回收有机物，实现了资源的回收利用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明用于处理复杂有机废气成分及资源回收的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明用于处理复杂有机废气成分及资源回收的装置包括吸收剂储罐1、吸收塔7、换热器11、精馏塔13，吸收剂储罐1通过一个吸收剂进料泵3与吸收塔7的溶剂进口连通(具体是通过管道连通)；吸收塔塔顶气体排放口设有塔顶排放气体在线监测仪5，当废气出口浓度大于排放标准时，顶排放气体在线监测仪将自动调整吸收剂进料阀4的开度；吸收塔底部的液体出口与一个塔底离心泵10的进口互相连通(具体是通过管道连通)；塔底离心泵10的出口与换热器11的冷流体进口连通(具体是通过管道连通)；换热器11的液体出口与精馏塔13的进料口相互连通(具体是通过管道连通)；精馏塔进行精馏分离实现有机物的回收和吸收剂的循环利用。
吸收剂储罐1内的吸收剂根据废气组成不同，选用相应的吸收剂，吸收剂的沸点与废气组分的平均沸点要有区别，比如二乙二醇二乙醚、γ-丁内酯等。吸收剂储罐1采用卧式结构，制造材质为须耐腐蚀，吸收剂储罐的顶部配备物料接口，呼吸阀接口，吸收剂储罐的底部设有出料口。吸收剂进料阀采用电动阀门；吸收剂进料泵采用离心泵；换热器采用浮头式换热器。
顶排放气体在线监测仪采用固定式VOC(Volatile Organic Compounds，挥发性有机化合物)在线监测仪。
精馏塔采用板式塔，为逐级接触型设备。根据分离料液组成的不同，相应的塔板结构可选择筛孔、浮阀(条形和弹性)。
精馏塔的塔顶设置一个冷凝器14，冷凝器14与一个塔顶产品冷却器17连接，塔顶产品冷却器17与一个塔顶产品储罐18连接。所述精馏塔回流罐采用卧式结构；精馏塔顶回流泵采用离心泵；塔顶产品冷却器采用固定管板式冷却器，塔顶产品储罐采用卧式球形封头容器。精馏塔与冷凝器14之间设有回流罐15和回流泵16，精馏塔的塔底设有一个再沸器19。精馏塔回流罐采用卧式结构；精馏塔顶回流泵采用离心泵。
具体来说，吸收塔富液经过换热后，在精馏塔进行精馏分离形成重组分和轻组分(废气中可回收再利用的组分)，重组分经过一个再沸器19(蒸馏釜可以替换再沸器)后，通过换热器的热流体进口进入换热器；重组分经过换热器的换热后形成吸收剂，返回吸收剂储罐，可以循环利用；精馏塔的轻组分经过一个冷凝器14的冷凝后回收得以再利用，即实现了有机物的回收。轻组分的部分产品经过塔顶产品冷却器17的冷却后进入塔顶产品储罐18，保证精馏塔正常运转。
吸收剂储罐设有吸收剂回收口2，这样用于回收吸收剂，节约成本。
吸收塔采用填料塔，吸收塔7中设有喷淋器6及填料层8，填料层的填料采用耐腐蚀材质，吸收塔与一个废气进气风机9连接，换热器11与精馏塔13之间设有一个精馏塔进料泵12、精馏塔塔釜物料泵20，换热器11和吸收剂回收口2之间设有精馏塔塔釜产品冷却器21和吸收剂回收泵22。
废气进气风机采用离心风机；所述精馏塔进料泵、精馏塔塔釜物料泵和吸收剂回收泵都采用离心泵，精馏塔塔釜产品冷却器采用固定管板式冷却器。
吸收剂储罐1中的吸收剂通过进料泵3，经吸收剂进料阀4，通过管道送入喷淋器6中喷淋，有机废气经过废气进气风机9，从吸收塔底部进入，经过吸收剂的喷淋及填料层8的充分吸收，净化成达标尾气从吸收塔的顶部排出，吸收了有机废气的吸收剂从吸收塔的塔底排出，经塔底离心泵10进入换热器11中，经过换热器11的换热后，物料通过精馏塔进料泵12，进入精馏塔13，经过精馏分离，实现了对有机物的回收。吸收剂(吸收剂的重组分)经过再沸器19后，通过精馏塔塔釜物料泵20并经过精馏塔塔釜产品冷却器21的换热冷却后，通过吸收剂回收泵22返回吸收剂储罐1中进行循环利用。填料层根据废气量大小和废气浓度，设有一级到多级填料。
吸收塔的气体进出口及设有在线监测设备(在线监测设备主要由探测器和控制器组成，当废气出口浓度高于设定标准时，设备通过反馈信号传输至控制系统，控制系统发出信号令进料阀门开度增大，例如：TD010-TVOC-A固定式TVOC监测仪)。当有机废气进口浓度超过定值时，给出信号加大吸收剂进料阀4的开度；吸收塔废气出口监测达标后，给出反馈信号，吸收剂进料阀的开度减小。
本发明用于处理复杂有机废气成分及资源回收的包括以下步骤：
步骤一，根据废气中的组成，选取相应的吸收剂；
步骤二，有机废气和吸收剂在吸收塔内进行气液交换，有机废气中的有机物被吸收剂充分吸收成为达标排放的气体，通过吸收塔的排气口排出，吸收量有机物的吸收剂经过换热器后进入精馏塔；
步骤三，精馏塔将吸收了有机物的吸收剂进行气液分离形成重组分和轻组分，轻组分通过冷凝器的冷凝后，回收再利用；重组分在经过再沸器后，进入换热器后，返回吸收剂储罐进行循环使用。
吸收塔的废气进出口和吸收剂进口阀门之间设有在线监测设备，当吸收塔的废气进气中有机物的含量超过定值时，给出反馈信号，调节吸收剂的阀门开度，增加吸收剂的用量，当吸收塔出口监测到的有机物含量达到国家标准时，信号反馈到吸收剂阀门，可以调小阀门开度，吸收剂用量可以减少。
本发明将有机废气和吸收剂在吸收塔内进行气液交换，有机废气中的有机物被吸收剂充分吸收，成为达标气体，通过吸收塔的气体出口排出，吸收了有机物的吸收剂进入换热器；经过换热器的有机溶剂进入精馏塔；吸收塔溶剂出口与换热器之间设有精馏塔塔釜物料泵；进入精馏塔的吸收溶剂中的轻组分上升到塔顶，通过塔顶冷凝器冷凝后，部分冷凝液回流入塔顶，其他作为塔顶产品进入塔顶产品回收储罐；重组分经过再沸器或者蒸馏釜后，通过化工泵进入换热器，换热后的吸收剂通过管道返回到吸收剂储罐中循环使用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (1)
1.一种用于处理复杂有机废气成分及资源回收的装置，其特征在于，包括吸收剂储罐、吸收塔、换热器、精馏塔，吸收剂储罐通过一个吸收剂进料泵与吸收塔的溶剂进口连通；吸收塔塔顶气体排放口设有塔顶排放气体在线监测仪，当废气出口浓度大于排放标准时，塔顶排放气体在线监测仪将自动调整吸收剂进料阀的开度；吸收塔底部的液体出口与一个塔底离心泵的进口互相连通；塔底离心泵的出口与换热器的冷流体进口连通；经过换热器的液体出口与精馏塔的进料口相互连通；精馏塔进行精馏分离实现有机物的回收和吸收剂的循环利用；
所述吸收剂储罐采用卧式结构，吸收剂储罐的顶部配备物料接口，呼吸阀接口，吸收剂储罐的底部设有出料口；吸收剂进料阀采用电动阀门；吸收剂进料泵采用离心泵；所述塔顶排放气体在线监测仪采用固定式TVOC在线监测仪，所述换热器采用浮头式换热器，精馏塔采用板式塔；
所述吸收剂储罐设有吸收剂回收口；
所述吸收塔采用填料塔，吸收塔中设有喷淋器及填料层，填料层的填料采用耐腐蚀材质，吸收塔与一个废气进气风机连接，换热器与精馏塔之间设有一个精馏塔进料泵、精馏塔塔釜物料泵，换热器和吸收剂回收口之间设有精馏塔塔釜产品冷却器和吸收剂回收泵；
所述废气进气风机采用离心风机；所述精馏塔进料泵、精馏塔塔釜物料泵和吸收剂回收泵都采用离心泵，精馏塔塔釜产品冷却器采用固定管板式冷却器；
所述精馏塔的塔顶设置一个冷凝器，冷凝器与一个塔顶产品冷却器连接，塔顶产品冷却器与一个塔顶产品储罐连接；
所述塔顶产品冷却器采用固定管板式冷却器，塔顶产品储罐采用卧式球形封头容器；
所述精馏塔与冷凝器之间设有回流罐和回流泵，精馏塔的塔底设有一个再沸器；
所述精馏塔回流罐采用卧式结构；精馏塔顶回流泵采用离心泵。
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