CN104815518B - 有机废气深度净化处理系统及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机废气深度净化处理系统及其处理方法，有机废气深度净化处理系统包括控制装置及电连接于控制装置的吸风装置、过滤装置、吸附装置、冷凝装置、分层装置、蒸馏装置及脱水装置，所述吸风装置、过滤装置、吸附装置、冷凝装置、分层装置、蒸馏装置及脱水装置依次连接；所述吸附装置具有至少三个吸附器，所述吸附器连接有加热装置，所述吸附器具有进气口、排气口、入汽口及出汽口，三个所述吸附器并联连接，所述吸附器内具有活性炭纤维层，所述活性炭纤维层设置于所述入汽口及出汽口之间。本发明涉及的有机废气深度净化处理系统，可以适用于流量大、浓度高的有机废气，净化效果佳，节能减排，有机物能得到回收再利用，资源能得到回收再利用。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理领域，特别是涉及一种有机废气深度净化处理系统及其处理方法。
背景技术
有机废气是石油化工、喷漆、制药、印刷所排放的最常见的污染物。挥发性有机废气(VOCS)是指沸点在50～260℃、室温下饱和蒸气压超过133.3Pa的易挥发性有机化合物，其主要成分为烃类、硫化物、氨等。这些有机废气会造成大气污染，危害人体健康多数具有毒性，对人类的健康和环境均具有危害。
目前国内外VOCs的处理方法主要有两类：一类是破坏法，另一类是回收法。回收法主要有：冷凝法、吸收法、膜分离法和吸附法。目前，光催化氧化技术作为近年发展起来的新研究领域，由于存在设备成本较高和处理对象较单一等问题，尚处于实验室研究阶段。催化燃烧法适用于低流量、低浓度的VOCs，而实际中一般都是大流速、高浓度的VOCs；而且催化剂成本高、易中毒，催化燃烧法故此需要和其他方法一起联用。生物处理技术耗能低、运转费用便宜，较少形成二次污染，适用于不同规模的各类中、低浓度有机废气的处理，目前正受到各国的重视。冷凝法只适用于低浓度的VOCs，并且需要加压和降温设备，成本太高，故很少单独使用。膜分离法有着很多优点，只是尚处于研究阶段，离实现工业化还有一段距离。
发明内容
基于此，有必要提供一种适用于流量大、浓度高的有机废气，净化效果佳，节能减排，有机物得到回收再利用，资源得到回收再利用的有机废气深度净化处理系统。
一种有机废气深度净化处理系统，包括控制装置，及电连接于控制装置的吸风装置、过滤装置、吸附装置、冷凝装置、分层装置、蒸馏装置及脱水装置，所述吸风装置、过滤装置、吸附装置、冷凝装置、分层装置、蒸馏装置及脱水装置依次连接；
所述吸附装置具有至少三个吸附器，所述吸附器连接有加热装置，所述吸附器具有进气口、排气口、入汽口及出汽口，三个所述吸附器并联连接，三个所述吸附器内具有活性炭纤维层，所述活性炭纤维层设置于所述入汽口及出汽口之间。
在其中一个实施例中，所述吸风装置具有吸风机及吸风管，所述吸风机连接于所述吸风管，所述吸风管连通于所述过滤装置。
在其中一个实施例中，所述过滤装置具有过滤网层，所述过滤网层为纱布层。
在其中一个实施例中，所述吸附器的顶部设有所述排气口，所述吸附器的底部设有所述进气口，三个所述吸附器的进气口并联连通，三个所述吸附器的排气口并联连通。
在其中一个实施例中，所述吸附器的顶部设有所述入汽口，所述吸附器的底部设有所述出汽口，三个所述吸附器的入汽口并联连通，三个所述吸附器的出汽口并联连通。
在其中一个实施例中，所述脱水装置具有分子筛脱水器，所述分子筛脱水器的分子筛的有效孔径为3A。
本发明的另一目的在于提供一种有机废气深度净化处理方法。
一种有机废气深度净化处理方法，包括如下步骤：
控制装置控制吸风装置吸风，将有机废气吸入过滤装置过滤后，进入吸附装置，通过进气口进入第一个吸附器内，有机废气通过吸附器活性炭纤维层的吸附交换作用后，由吸附器的排气口排出净化气体，当第一个吸附器饱和后，有机废气进入第二个吸附器内吸附交换，控制装置控制第一个吸附器进入脱吸状态，由吸附器的入汽口进入水蒸汽将活性炭纤维层中的有机成分带出吸附器，进入冷凝装置中冷凝，冷凝液依次进入分层装置、蒸馏装置及脱水装置；
当第二个吸附器饱和后，有机废气进入第三个吸附器内吸附交换，第一个吸附器进入干燥再生状态，加热装置对第一个吸附器加热再生，依次循环。
在其中一个实施例中，所述吸风装置的主风机频率为38-42Hz，风速为7.0-7.5m/s，风量为38000-40000m3/h，气体温度为18-22℃，所述吸附器吸附时间为35-45min。
在其中一个实施例中，所述蒸馏装置具有相互连接的蒸馏塔及精馏塔，液体进入所述蒸馏塔的流量为780-820L/h，回流流量为145-155L/h，蒸馏塔内溶液温度为95-100℃，精馏塔塔底温度为90-95℃，精馏塔塔顶温度为70-75℃。
在其中一个实施例中，所述吸附器的入汽口进入的水蒸汽压力为0.3-0.5MPa，温度为145-155℃；
所述加热装置加热时的温度为135-145℃，加热至吸附器内的活性炭纤维层的温度达到20-25℃。
本发明涉及的有机废气深度净化处理系统，通过控制装置、吸风装置、过滤装置、吸附装置、冷凝装置、分层装置、蒸馏装置及脱水装置的配合，以活性炭纤维为吸附剂的核心装置-吸附装置、以3A分子筛为脱水剂的脱水装置和精馏装置的精馏塔等多单元联合组成。其中，吸附装置采用控制装置(PLC可编程序)控制，实现吸附、解吸及再生三个过程的自动化切换和连续操作，并对解吸时产生的水由分层装置进行分层形成分层水后，进一步地通过蒸馏装置进行精馏，并通过脱水装置的3A分子筛脱水，深度提纯有机溶剂。实际的运行结果显示本发明的有机废气深度净化处理系统和常用活性炭装置相比具有净化效率高、能耗小等优点，实现零排放，并且资源得到回收再利用。
本发明涉及的有机废气深度净化处理系统，对于有机废气的净化处理效果佳，其适用范围广、去除性能佳、投资运行费用底，达到了提高去除效率，降低投资运行费用，减少二次污染的目的。本发明涉及的有机废气深度净化处理系统，在回收印刷车间产生的有机废气的过程中，净化效率高、自动化程度高、运行稳定、回收得到的有机溶剂可直接利用，无二次污染，具有明显的经济效益和环境效益，在有机废气处理领域推广应用范围广。
本发明涉及的有机废气深度净化处理系统中的吸附装置的吸附器内的吸附剂为活性炭纤维形成的活性炭纤维层，与传统吸附剂活性炭相比，本实施例中的活性炭纤维比表面积大，约为1000～2000m2/g，有时甚至可达3000m2/g；吸附容量大，是颗粒活性炭的几十倍；吸附脱吸时间短，一般几十分钟就能达到吸附饱和；耐热性好，散热快，安全性高，不会形成二次污染等。
本发明涉及的有机废气深度净化处理系统，吸附装置运行过程采用PLC可编程序控制，通过气动元器件实现工艺过程的自动化，可靠性高、操作简单、便于维护，自动化水平较高。
附图说明
图1为本发明实施例有机废气深度净化处理系统示意；
图2为本发明实施例有机废气深度净化处理系统的吸附装置工艺流程图。
附图标记说明
100、吸风装置；200、过滤装置；300、吸附装置；301、302、303、吸附器；304、进气管道；305、排气管道；306、入汽管道；307、出汽管道；400、冷凝装置；500、分层装置；600、蒸馏装置；700、脱水装置。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个装置，它可以直接在另一个装置上或者也可以存在居中的装置。当一个装置被认为是“连接”另一个装置，它可以是直接连接到另一个装置或者可能同时存在居中装置。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种有机废气深度净化处理系统，参见图1所示，包括控制装置，及电连接于控制装置的吸风装置100、过滤装置200、吸附装置300、冷凝装置400、分层装置500、蒸馏装置600及脱水装置700，所述吸风装置100、过滤装置200、吸附装置300、冷凝装置400、分层装置500、蒸馏装置600及脱水装置700依次连接；
参见图2所示，所述吸附装置300具有三个吸附器301、302、303，所述吸附器301、302、303连接有加热装置，所述加热装置具有风机及电加热箱，风机具有空气进口及空气出口，所述电加热箱连接于所述控制装置，所述吸附器301、302、303具有进气口、排气口、入汽口及出汽口，所述进气口连通有进气管道304，所述排气口连通有排气管道305，所述入汽口连通有入汽管道306，所述出汽口连通有出汽管道307，三个所述吸附器301、302、303并联连接，所述吸附器301、302、303内具有活性炭纤维层(图中未示出)，所述所述活性炭纤维层设置于所述入汽口及出汽口之间。
所述吸附器301、302、303的顶部设有所述排气口，所述吸附器301、302、303的底部设有所述进气口，三个所述吸附器301、302、303的进气口通过进气管道304并联连通，三个所述吸附器301、302、303的排气口通过排气管道305并联连通，三个所述吸附器301、302、303的入汽口通过入汽管道306并联连通，三个所述吸附器301、302、303的出汽口通过出汽管道307并联连通。所述吸附器301、302、303的顶部设有所述入汽口，所述吸附器301、302、303的底部设有所述出汽口，三个所述吸附器301、302、303的入汽口并联连通，三个所述吸附器301、302、303的出汽口并联连通。吸附装置300采用三个吸附器301、302、303联用，如图2所示。在第一个吸附器301吸附时，第二个吸附器302处于解吸状态，第三个吸附器303处于干燥再生状态。当有机废气进入第一个吸附器301时，其中的有机物吸附在活性炭纤维表面，净化的空气由第一个吸附器301的顶部排出；脱吸时脱吸介质水蒸汽从第二个吸附器302顶部进入，穿过活性炭纤维，将其表面吸附的有机物带至冷凝器中，冷凝下来的混合物流入分层槽，通过重力沉降分离，达到回收有机物的目的；干燥是适用外部电加热进行。三个吸附器301、302、303交替吸附解吸，保持了整个系统运行的连续性。
本实施例中的吸附装置300的吸附器301、302、303内的吸附剂为活性炭纤维形成的活性炭纤维层，与传统吸附剂活性炭相比，本实施例中的活性炭纤维比表面积大，约为1000～2000m2/g，有时甚至可达3000m2/g；吸附容量大，是颗粒活性炭的几十倍；吸附脱吸时间短，一般几十分钟就能达到吸附饱和；耐热性好，散热快，安全性高，不会形成二次污染等。
所述吸风装置100具有吸风机及吸风管，所述吸风机连接于所述吸风管，所述吸风管连通于所述过滤装置200。所述过滤装置200具有过滤网层，所述过滤网层为无尘纱布层。所述脱水装置700具有分子筛脱水器，所述分子筛脱水器的分子筛的有效孔径为3A(即3A分子筛脱水器的孔径是3A，主要用于吸附水，不吸附直径大于3A的任何分子)。
本发明涉及的有机废气深度净化处理系统在使用时，涉及的有机废气深度净化处理方法，包括如下步骤：
控制装置控制吸风装置100吸风，将有机废气吸入过滤装置200过滤后，进入吸附装置300，通过进气口进入第一个吸附器301内，有机废气通过吸附器301活性炭纤维层的吸附交换作用后，由吸附器301的排气口排出净化气体，当第一个吸附器301饱和后，有机废气进入第二个吸附器302内吸附交换，控制装置控制第一个吸附器301进入脱吸状态，由吸附器301的入汽口进入水蒸汽将活性炭纤维层中的有机成分带出吸附器，进入冷凝装置400中冷凝，冷凝液依次进入分层装置500、蒸馏装置600及脱水装置700；
当第二个吸附器302饱和后，有机废气进入第三个吸附器303内吸附交换，第一个吸附器301进入干燥再生状态，加热装置对第一个吸附器301加热再生，依次循环。
具体地：本发明涉及的有机废气深度净化处理系统，集吸附-脱吸-干燥-深度提纯于一体。为了保证整个系统可以连续运转，吸附装置300为3个吸附器301、302、303交换使用，当其中一个吸附器301吸附时，另一个吸附器302处于脱附状态，第三个吸附器303则处理干燥再生状态。有机废气通过过滤装置200内的无尘纱布层过滤后由吸附器301、302、303的底部的进气口进入吸附器301、302、303内，有机成分被吸附器301、302、303内的活性炭纤维层内的活性炭纤维交换吸附，净化后的气体从吸附器301、302、303顶部的排气口直接排放到大气中。当活性炭纤维吸附饱和时，可通过控制装置的PLC可编程序控制自动将该吸附器301、302、303切换至脱吸状态(解吸状态)，脱吸时以水蒸汽为介质，从吸附器301、302、303顶部的入汽口进入，将活性炭纤维微孔结构中的有机成分带出吸附器301、302、303，有吸附器301、302、303的出汽口进入冷凝装置400(冷凝器)中冷凝；冷凝装置400(冷凝器)中冷凝后的冷凝液进入分层装置500(分层器)中进行分层，上层有机物溢出自动进入储槽，下层废水进入蒸馏装置600的精馏塔，进行精馏，塔底产物为水，可直接排放，塔顶产物为含水份的有机溶剂；含水份的有机溶剂通过脱水装置700的3A分子筛脱水器进行脱水，得到高浓度的有机溶剂。
所述蒸馏装置600具有相互连接的蒸馏塔及精馏塔，液体即分层水(含水率约为86％)进入所述蒸馏塔的流量为780-820L/h，回流流量为145-155L/h，蒸馏塔的蒸馏釜内溶液温度为95-100℃，精馏塔塔底温度为90-95℃，精馏塔塔顶温度为70-75℃，其中，在本实施例中，所述蒸馏装置600具有相互连接的蒸馏塔及精馏塔，液体即分层水(含水率约为86％)进入所述蒸馏塔的流量为800L/h，回流流量为150L/h，蒸馏塔的蒸馏釜内溶液温度为98℃，精馏塔塔底温度为93℃，精馏塔塔顶温度为72℃，精馏后得到的溶剂含水率约为12％。对分层水进行精馏，塔顶得到有机溶剂，此时的有机溶剂中含有约10％～20％的水分，将其通过3A分子筛脱水器，得到高浓度的有机溶剂。
所述吸风装置100的主风机频率为38-42Hz，风速为7.0-7.5m/s，风量为38000-40000m3/h，气体温度为18-22℃，所述吸附器吸附时间为35-45min。本实施例中，所述吸风装置100的主风机频率为40Hz，风速为7.3m/s，风量为39000m3/h，气体温度约为20℃，所述吸附器301、302、303吸附时间为40min。所述吸附器301、302、303的入汽口进入的水蒸汽压力为0.4MPa，温度为150℃；所述加热装置加热时的温度为140℃，加热至吸附器301、302、303内的活性炭纤维层的温度达到室温。也即吸附装置300的操作条件：主风机频率为40Hz，风速约为7.3m/s，风量为39000m3/h，车间气体温度约为20℃，经计算得风压约为0.35kPa，吸附器301、302、303吸附有机废气时间约为40min；吸附饱和后，通过启动阀阀门控制，切断有机废气进入，从吸附器301、302、303顶部通入过热水蒸汽，水蒸汽压力为0.3-0.5MPa(本实施例中约为0.4MPa)，温度为145-155℃(本实施例中约为150℃)；活性炭纤维再生阶段，通过外部加热，温度为135-145℃(本实施例中约为140℃)，加热25min，活性炭纤维达到常温(20-25℃)的时间约为10min。
3A分子筛脱水器的操作条件：精馏得到的溶剂通过3A分子筛脱水器进行脱水，流量为250L/h，工作0.5h，出口溶剂的含水率为0.08％，工作3h后，溶剂的含水率为2.6％。
3A分子筛使用一段时间后，需要进行再生，再生的步骤如下：开启风机，风速设定为4.8m/s，风量约为300m3/h，10min后，打开加热装置的电加热箱，设定加热装置的空气进口温度为250℃，空气出口温度为150℃，40min后停止加热，继续通风，至空气出口温度达到40℃以下，关闭风机。
本发明涉及的有机废气深度净化处理方法具有效率高、能耗低、操作过程简单、不引入其他试剂，产品不会受到污染，经济效益明显等优点。
本发明涉及的有机废气深度净化处理系统，通过控制装置、吸风装置、过滤装置、吸附装置、冷凝装置、分层装置、蒸馏装置及脱水装置的配合，以活性炭纤维为吸附剂的核心装置-吸附装置、以3A分子筛为脱水剂的脱水装置和精馏装置的精馏塔等多单元联合组成。其中，吸附装置采用控制装置(PLC可编程序)控制，实现吸附、解吸及再生三个过程的自动化切换和连续操作，并对解吸时产生的水由分层装置进行分层形成分层水后，进一步地通过蒸馏装置进行精馏，并通过脱水装置的3A分子筛脱水，深度提纯有机溶剂。实际的运行结果显示本发明的有机废气深度净化处理系统和常用活性炭装置相比具有净化效率高、能耗小等优点，实现零排放，并且资源得到回收再利用。
本发明涉及的有机废气深度净化处理系统，对于有机废气的净化处理效果佳，其适用范围广、去除性能佳、投资运行费用底，达到了提高去除效率，降低投资运行费用，减少二次污染的目的。本发明涉及的有机废气深度净化处理系统，在回收印刷车间产生的有机废气的过程中，净化效率高、自动化程度高、运行稳定、回收得到的有机溶剂可直接利用，无二次污染，具有明显的经济效益和环境效益，在有机废气处理领域推广应用范围广。
本发明涉及的有机废气深度净化处理系统中的吸附装置的吸附器内的吸附剂为活性炭纤维形成的活性炭纤维层，与传统吸附剂活性炭相比，本实施例中的活性炭纤维比表面积大，约为1000～2000m2/g，有时甚至可达3000m2/g；吸附容量大，是颗粒活性炭的几十倍；吸附脱吸时间短，一般几十分钟就能达到吸附饱和；耐热性好，散热快，安全性高，不会形成二次污染等。
本发明涉及的有机废气深度净化处理系统，吸附装置运行过程采用PLC可编程序控制，通过气动元器件实现工艺过程的自动化，可靠性高、操作简单、便于维护，自动化水平较高。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种有机废气深度净化处理系统，其特征在于，包括控制装置，及电连接于控制装置的吸风装置、过滤装置、吸附装置、冷凝装置、分层装置、蒸馏装置及脱水装置，所述吸风装置、过滤装置、吸附装置、冷凝装置、分层装置、蒸馏装置及脱水装置依次连接；
所述吸附装置具有至少三个吸附器，所述吸附器连接有加热装置，所述加热装置具有风机及电加热箱，风机具有空气进口及空气出口，所述电加热箱连接于所述控制装置；所述吸附器具有进气口、排气口、入汽口及出汽口，三个所述吸附器并联连接，三个所述吸附器内具有活性炭纤维层，所述活性炭纤维层设置于所述入汽口及出汽口之间，所述活性炭纤维层的活性炭纤维比表面积大为1000～2000m2/g；在第一个吸附器吸附时，第二个吸附器处于解吸状态，第三个吸附器处于干燥再生状态；
所述吸风装置具有吸风机及吸风管，所述吸风机连接于所述吸风管，所述吸风管连通于所述过滤装置。
2.根据权利要求1所述的有机废气深度净化处理系统，其特征在于，所述过滤装置具有过滤网层，所述过滤网层为纱布层。
3.根据权利要求1所述的有机废气深度净化处理系统，其特征在于，所述吸附器的顶部设有所述排气口，所述吸附器的底部设有所述进气口，三个所述吸附器的进气口并联连通，三个所述吸附器的排气口并联连通。
4.根据权利要求1所述的有机废气深度净化处理系统，其特征在于，所述吸附器的顶部设有所述入汽口，所述吸附器的底部设有所述出汽口，三个所述吸附器的入汽口并联连通，三个所述吸附器的出汽口并联连通。
5.根据权利要求1所述的有机废气深度净化处理系统，其特征在于，所述脱水装置具有分子筛脱水器，所述分子筛脱水器的分子筛的有效孔径为
6.一种有机废气深度净化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
控制装置控制吸风装置吸风，将有机废气吸入过滤装置过滤后，进入吸附装置，通过进气口进入第一个吸附器内，有机废气通过吸附器活性炭纤维层的吸附交换作用后，由吸附器的排气口排出净化气体，当第一个吸附器饱和后，有机废气进入第二个吸附器内吸附交换，控制装置控制第一个吸附器进入脱吸状态，由吸附器的入汽口进入水蒸汽将活性炭纤维层中的有机成分带出吸附器，进入冷凝装置中冷凝，冷凝液依次进入分层装置、蒸馏装置及脱水装置；
当第二个吸附器饱和后，有机废气进入第三个吸附器内吸附交换，第一个吸附器进入干燥再生状态，加热装置对第一个吸附器加热再生，依次循环；
所述吸风装置的主风机频率为38-42Hz，风速为7.0-7.5m/s，风量为38000-40000m3/h，气体温度为18-22℃，所述吸附器吸附时间为35-45min；所述蒸馏装置具有相互连接的蒸馏塔及精馏塔，液体进入所述蒸馏塔的流量为780-820L/h，回流流量为145-155L/h，蒸馏塔内溶液温度为95-100℃，精馏塔塔底温度为90-95℃，精馏塔塔顶温度为70-75℃；所述吸附器的入汽口进入的水蒸汽压力为0.3-0.5MPa，温度为145-155℃；活性炭纤维再生阶段，所述加热装置对吸附器加热再生，加热装置对活性炭纤维加热至温度为135-145℃，再通过所述加热装置对吸附器内的活性炭纤维层加热至温度达到20-25℃。
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