CN104841245A - 人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置及回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明是针对人造板制造过程中现有冷凝加吸附式甲醛回收设备能效低、运行费用高的问题，提出了人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置及回收方法，包括制冷回路、增压通路、吸附处理通路，富集气循环管路、储液罐。本发明将甲醛通过半封闭活塞式压缩机进行压缩后再进入制冷回路的板翅式蒸发器进行液化，然后保持中压再进入吸附处理通路，并在常压下解析；解析后富集的甲醛再回到半封闭活塞式压缩机进气口循环回收，回收效率大幅提高，回收装置的初投资和运行费用也大大下降。

Description

人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置及回收方法

技术领域

本发明涉及一种甲醛回收装置及回收方法，具体涉及一种人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置及回收方法。

背景技术

在人造板制造过程中会大量使用脲醛、酚醛和三聚氰胺甲醛树脂作为胶粘剂，其中应用最多是脲醛树脂，它是由尿素和甲醛缩聚而成，在制造和胶合使用过程中会大量逸出游离甲醛，从而产生大量甲醛等有机废气排放。过去常用的甲醛治理方式主要有：催化氧化、吸附、膜分离、冷凝等。过去的冷凝加吸附法是常压冷凝加吸附，多因为甲醛浓度较低而显得不够节能，造成运行费用较高，且真空变压吸附故障率高。

如何克服真空变压吸附的高故障率并且能够提高脱附效率，成为人们日益关注的问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明的提出了人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置及回收方法，该装置提高了整个回收装置的能效比，克服了真空变压吸附的高故障率且脱附效率大幅提高。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供了人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置，包括制冷回路、增压通路、吸附处理通路，富集气循环管路、储液罐；所述制冷回路包括依序连接的半封闭螺杆式制冷压缩机、油分离器、水冷冷凝器、电子膨胀阀、板翅式蒸发器，电子膨胀阀的出口与板翅式蒸发器制冷剂通道的进口连通；板翅式蒸发器制冷剂通道的出口与半封闭螺杆式制冷压缩机连通；

所述增压通路包括半封闭活塞式压缩机、储气罐，所述半封闭活塞式压缩机的进气口与废气入口连通，半封闭活塞式压缩机的出气口通过储气罐与板翅式蒸发器甲醛通道的进口连通；

所述吸附处理通路包括两组以上的吸附单元，所述每组吸附单元包括进气阀、解析阀、吸附罐、出气阀；所述板翅式蒸发器甲醛通道的出口通过进气阀与吸附罐底部的进气口连通；吸附罐顶部的出气口通过出气阀与洁净气排放口连通；所述进气阀的出口与吸附罐底部的进气口之间还连接有解析阀的进口，解析阀的出口通过富集气循环管路与半封闭活塞式压缩机的进气口连通，富集气循环管路上设有循环用气动阀；

储液罐与板翅式蒸发器底部的甲醛通道出液口相连，储液罐底部设有液态甲醛出口。

作为优选，所述增压通路还包括控制柜，所述控制柜分别与所述储气罐上的压力传感器、所述半封闭活塞式压缩机上的温度传感器电连接；所述控制柜还与半封闭活塞式压缩机旁通阀电连接。

作为优选，所述旁通阀为电动压差旁通阀。

    作为优选，所述吸附处理通路包括两组并列设置的交替用于吸附和解析的吸附单元。

作为优选，所述半封闭活塞式压缩机为无油润滑式半封闭活塞式压缩机。

作为优选，所述半封闭活塞式压缩机采用防爆电机和防爆接线盒。

作为优选，所述半封闭活塞式压缩机外部设有水冷却装置。

作为优选，所述水冷却装置为环绕在半封闭活塞式压缩机外壁上的冷却用水套。

作为优选，所述吸附罐内腔中放置的吸附剂为柱状活性炭吸附剂。

所述的人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置的回收方法，包括以下步骤：

①增压处理步骤：甲醛气体通过废气入口进入半封闭活塞式压缩机中，经半封闭活塞式压缩机压缩成压力为0.7~0.8MPa的甲醛气体；

②低温冷凝步骤：增压后的甲醛气体经过储气罐通入板翅式蒸发器中，同时与流经板翅式蒸发器的制冷剂进行换热处理，经过制冷回路的循环冷却，90%~95% 的甲醛气体冷却为液态，由与板翅式蒸发器底部的甲醛通道出液口相连的储液罐进行回收；

③吸附处理步骤：将低温冷凝步骤处理后的甲醛气体输入到吸附罐中进行吸附处理，吸附处理后的气体排入到大气中；

④吸附切换步骤：经过阀的切换，将低温冷凝步骤处理后的甲醛气体从通入已吸附饱和的吸附罐切换为通入其他吸附罐进行吸附处理；

⑤解析再生步骤，包括：

打开解析阀和循环用气动阀，将步骤④切换下来的已吸附饱和的吸附罐的吸附剂在常压下进行解析，将吸附在吸附剂内的甲醛气体脱附出来的步骤；以及当该吸附罐再次被步骤④切换作为当前吸附处理的吸附罐时，进入下一个吸附处理步骤；

⑥循环回收步骤：将步骤⑤中脱附出来的甲醛气体输入至半封闭活塞式压缩机的进气口，进入下一个增压处理步骤。

本发明是针对人造板制造过程中现有冷凝加吸附式甲醛回收设备能效低、运行费用高的问题，提出了人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置及回收方法。在现有冷凝加吸附式甲醛回收设备上进行升级改造，将甲醛通过半封闭活塞式压缩机进行中压压缩后再进入制冷回路的板翅式蒸发器进行液化，然后保持中压再进入吸附处理通路，并在常压下解析；解析后富集的甲醛再回到半封闭活塞式压缩机进气口循环回收。该装置使得制冷回路的终极蒸发温度大幅提高，制冷回路结构也大大简化，同时吸附处理通路摒弃了故障率高的真空泵解析方式且脱附效率提高30%左右，常压解析后的富集气回到半封闭活塞式压缩机的进气口循环回收，回收效率大幅提高，回收装置的初投资和运行费用也大大下降。因为甲醛装卸场所通常甲醛挥发量不大，甲醛常压沸点为-20℃，宜采用半封闭活塞式压缩机。

有益效果：1、本发明提供的人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置及回收方法，针对甲醛装卸场所通常甲醛挥发量不大，甲醛常压沸点为-20℃，故采用半封闭活塞式压缩机对甲醛气体进行压缩，压缩的气体再通过板翅式蒸发器进行冷凝，因为中压冷凝，达到甲醛液化的效果可以不必像现有冷凝吸附式甲醛回收设备一样要非常低的蒸发温度，从而简化了制冷回路，提高制冷回路和整个回收装置的能效比；冷凝后的气体再入吸附处理通路进行吸附，提高了吸附和脱附的压差，使得脱附即可在常压下完成，要达到甲醛富集的效果不必像现有技术那样依赖真空泵，脱附效率提高30%左右，而半封闭活塞式压缩机的成本以及故障率也比真空泵大幅下降，更好地实现甲醛回收的目的；同时解析后的富集气回到半封闭活塞式压缩机进气口进行循环处理，提高了甲醛回收效率，减少直接排放带来的污染；2、采用板翅式蒸发器确保制冷剂对甲醛气体进行冷却并使甲醛有效液化；3、进一步，采用2组并列设置的吸附单元，2组吸附单元交替用于吸附和解析处理，提高了效率；4、进一步，为了适应甲醛气体的易爆特性，半封闭活塞式压缩机的电机和接线盒为防爆电机和防爆接线盒；5、进一步，为了防止润滑油雾化后污染甲醛气体，半封闭活塞式压缩机采用无油润滑方式；6、进一步，为了确保压缩过程不会引起燃爆，半封闭活塞式压缩机外部设有散热或冷却装置；7、进一步，控制柜能够调节排气压力和调节排气温度，同时设定安全保护措施，确保装置安全、稳定地运行。

附图说明

图1为本发明所述人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：如图1所示，本实施例所述的人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置，包括半封闭活塞式压缩机10、储气罐11、两组吸附单元、循环用气动阀8、制冷回路、储液罐9、控制柜12；制冷回路由半封闭螺杆式制冷压缩机1、油分离器2、水冷冷凝器3、电子膨胀阀4和板翅式蒸发器5构成；第一组吸附单元包括吸附罐A 6、进气阀A 601、解析阀A 602、出气阀A 603，所述板翅式蒸发器5甲醛通道的出口通过进气阀A 601与吸附罐A 6底部的进气口相连，吸附罐A 6顶部的出气口通过出气阀A 603与洁净气排放口相连，所述进气阀A 601的出口与吸附罐A 6底部的进气口之间还连接有解析阀A 602的进口；第二组吸附单元包括吸附罐B 7、进气阀B 701、解析阀B 702、出气阀B 703，所述板翅式蒸发器5甲醛通道的出口通过进气阀B 701与吸附罐B 7底部的进气口相连，吸附罐B 7顶部的出气口通过出气阀B 703与洁净气排放口相连，所述进气阀B 701的出口与吸附罐B 7底部的进气口之间还连接有解析阀B 702的进口。所述解析阀A 602的出口和解析阀B 702的出口通过设有循环用气动阀8的富集气循环管路与半封闭活塞式压缩机的进气口连通，废气入口也与半封闭活塞式压缩机10的进气口相连，半封闭活塞式压缩机10的出气口通过储气罐11与板翅式蒸发器5甲醛通道的进口相连；储液罐与板翅式蒸发器底部的甲醛通道出液口相连，储液罐底部设有液态甲醛出口。所述板翅式蒸发器优选为铝板翅式蒸发器。

本发明所述的吸附单元并不仅限于两组，可以为3组甚至更多，其中一部分进行吸附处理的同时，另一部分进行解析处理。当吸附单元为3组时，其中两组进行吸附处理的同时，一组进行解析处理。

实施例2：与实施例1结构基本相同，相同之处不再累述，所不同的是：所述增压通路还包括控制柜12，所述控制柜12分别与所述储气罐11上的压力传感器13、所述半封闭活塞式压缩机10上的温度传感器14电连接；所述控制柜12还与半封闭活塞式压缩机10旁通阀电连接。

实施例3：所述的人造板制造行业用的冷凝吸附式甲醛回收装置的回收方法，包括以下步骤：①增压处理步骤：甲醛气体通过废气入口进入半封闭活塞式压缩机中，经半封闭活塞式压缩机压缩成压力为0.7~0.8MPa的甲醛气体；

②低温冷凝步骤：增压后的甲醛气体经过储气罐通入板翅式蒸发器中，同时与流经板翅式蒸发器的制冷剂进行换热处理，经过制冷回路的循环冷却，90%~95% 的甲醛气体冷却为液态，由与板翅式蒸发器底部的甲醛通道出液口相连的储液罐进行回收；经过低温冷凝步骤处理后的甲醛气体压强略微变动；

③吸附处理步骤：将低温冷凝步骤处理后的甲醛气体输入到吸附罐中进行吸附处理，吸附处理后的气体排入到大气中；

④吸附切换步骤：经过阀的切换，将低温冷凝步骤处理后的甲醛气体从通入已吸附饱和的吸附罐切换为通入其他吸附罐进行吸附处理；

⑤解析再生步骤，包括：

打开解析阀和循环用气动阀，将步骤④切换下来的已吸附饱和的吸附罐的吸附剂在常压下进行解析，将吸附在吸附剂内的甲醛气体脱附出来的步骤；以及当该吸附罐再次被步骤④切换作为当前吸附处理的吸附罐时，进入下一个吸附处理步骤；

⑥循环回收步骤：将步骤⑤中脱附出来的甲醛气体输入至半封闭活塞式压缩机的进气口，进入下一个增压处理步骤。

    如图1为一台800m³/h规格的人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置，收集来的甲醛经DN250口径的管路在半封闭活塞式压缩机10中提压到0.8MPa压力后经DN100口径的管路进入储气罐11，然后进入制冷回路的板翅式蒸发器5（蒸发器进出口均为DN100），被低温制冷剂冷却到一定温度后凝结成液体，并集中在板翅式蒸发器5底部；从板翅式蒸发器5甲醛通道的出口出来的少量甲醛与空气混合物再次进入吸附罐A 6，被罐内吸附剂吸附，当吸附罐A 6吸附剂饱和后，关闭进气阀A 601，打开进气阀B 701切换到吸附罐B 7吸附，而吸附罐A 6则降到常压进行脱附；解析出来的富集甲醛通过DN80富集气循环管路连通到半封闭活塞式压缩机的进气口，与装置入口废气一起进入制冷回路的板翅式蒸发器进行循环冷却；制冷回路的板翅式蒸发器底部的液态甲醛汇流后通过DN50的管路进入储液罐达到回收的目的。

控制柜12通过对储气罐11上的压力传感器13的数据采集控制甲醛用半封闭活塞式压缩机10旁通阀的开启度以调节排气压力，通过对甲醛用半封闭活塞式压缩机10上的温度传感器14的数据采集控制旁通阀的开启度以调节排气温度，同时设定安全保护措施，确保系统安全、稳定地运行。采集到的数据反馈到PLC的处理器，再通过PLC运算后通过控制回路给半封闭活塞式压缩机10下达指令。

    半封闭活塞式压缩机10是能适应甲醛用的防爆半封闭活塞式压缩机（蚌埠LH压缩机厂生产的甲醛用半封闭活塞式压缩机），为了适应甲醛气体的易爆特性，半封闭活塞式压缩机采用特殊防爆电机和防爆接线盒；为了防止润滑油雾化后污染甲醛气体，半封闭活塞式压缩机采用无油润滑方式；为了确保压缩过程不会引起燃爆，半封闭活塞式压缩机10外部设有水冷却装置；同时由控制柜提供一系列的安全保护措施。

    吸附处理通路包括二个吸附罐和六个阀门，分别为吸附罐A 6、吸附罐B 7、进气阀A 601、解析阀A 602、出气阀A 603、进气阀B 701、解析阀B 702、出气阀B 703，上述阀门均为气动阀。二个吸附罐内装填柱状微孔活性炭吸附剂（德国Carbotech公司C系列活性炭），上述阀门为东京工装株式会社自控产品。六个阀门交替开启或关闭完成二个吸附罐的交替吸附或解析功能。

    制冷回路采用能够提供-35℃低温的半封闭螺杆式制冷压缩机；采用高效的油分离器将制冷剂带出半封闭螺杆式制冷压缩机的冷冻油进行分离并送回半封闭螺杆式制冷压缩机油腔以适应低温工况；采用高效水冷冷凝器对高温高压制冷剂进行冷却；采用电子膨胀阀对制冷剂节流；采用专用的铝板翅式蒸发器确保制冷剂对甲醛进行冷却并使甲醛有效液化。

    通过对甲醛提压，并经过周密细化的系统设计，使得制冷回路的蒸发温度由现有冷凝加吸附式甲醛回收设备的-80℃提高到-35℃，同样能达到甲醛液化的效果，从而简化了制冷回路，提高制冷回路和整个回收装置的能效比；其次由于常压脱附克服了真空变压吸附的高故障率且脱附效率大幅提高；第三由于解析后的富集气通过富集气循环管路回到半封闭活塞式压缩机进气口进行循环冷凝、吸附，因而甲醛回收效率大大提高。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (9)

1.人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置，其特征在于：包括制冷回路、增压通路、吸附处理通路、富集气循环管路、储液罐；所述制冷回路包括依序连接的半封闭螺杆式制冷压缩机、油分离器、水冷冷凝器、电子膨胀阀、板翅式蒸发器，电子膨胀阀的出口与板翅式蒸发器制冷剂通道的进口连通；板翅式蒸发器制冷剂通道的出口与半封闭螺杆式制冷压缩机连通；

所述增压通路包括半封闭活塞式压缩机、储气罐，所述半封闭活塞式压缩机的进气口与废气入口连通，半封闭活塞式压缩机的出气口通过储气罐与板翅式蒸发器甲醛通道的进口连通；

所述吸附处理通路包括两组以上的吸附单元，所述每组吸附单元包括进气阀、解析阀、吸附罐、出气阀；所述板翅式蒸发器甲醛通道的出口通过进气阀与吸附罐底部的进气口连通；吸附罐顶部的出气口通过出气阀与洁净气排放口连通；所述进气阀的出口与吸附罐底部的进气口之间还连接有解析阀的进口，解析阀的出口通过富集气循环管路与半封闭活塞式压缩机的进气口连通，富集气循环管路上设有循环用气动阀；

所述板翅式蒸发器底部的甲醛通道出液口与储液罐相连，储液罐底部设有液态甲醛出口。

2.根据权利要求1所述的人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置，其特征在于：所述增压通路还包括控制柜，所述控制柜分别与所述储气罐上的压力传感器、所述半封闭活塞式压缩机上的温度传感器电连接；所述控制柜还与半封闭活塞式压缩机旁通阀电连接。

3.根据权利要求2所述的人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置，其特征在于：所述旁通阀为电动压差旁通阀。

4.根据权利要求1所述的人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置，其特征在于：所述吸附处理通路包括两组并列设置的交替用于吸附和解析的吸附单元。

5.根据权利要求1所述的人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置，其特征在于：所述半封闭活塞式压缩机为无油润滑式半封闭活塞式压缩机。

6.根据权利要求1所述的人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置，其特征在于：所述半封闭活塞式压缩机采用防爆电机和防爆接线盒。

7.根据权利要求1所述的人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置，其特征在于：所述半封闭活塞式压缩机外部设有水冷却装置。

8.根据权利要求7所述的人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置，其特征在于：所述水冷却装置为环绕在半封闭活塞式压缩机外壁上的冷却用水套。

9.用于权利要求1-8任一所述的人造板制造行业用冷凝加吸附式甲醛回收装置的回收方法，其特征在于：包括以下步骤：①增压处理步骤：甲醛气体通过废气入口进入半封闭活塞式压缩机中，经半封闭活塞式压缩机压缩成压力为0.7~0.8MPa的甲醛气体；

②低温冷凝步骤：增压后的甲醛气体经过储气罐通入板翅式蒸发器中，同时与流经板翅式蒸发器的制冷剂进行换热处理，经过制冷回路的循环冷却，90%~95% 的甲醛气体冷却为液态，由与板翅式蒸发器底部的甲醛通道出液口相连的储液罐进行回收；

③吸附处理步骤：将低温冷凝步骤处理后的甲醛气体输入到吸附罐中进行吸附处理，吸附处理后的气体排入到大气中；

④吸附切换步骤：经过阀的切换，将低温冷凝步骤处理后的甲醛气体从通入已吸附饱和的吸附罐切换为通入其他吸附罐进行吸附处理；

⑤解析再生步骤，包括：

打开解析阀和循环用气动阀，将步骤④切换下来的已吸附饱和的吸附罐的吸附剂在常压下进行解析，将吸附在吸附剂内的甲醛气体脱附出来的步骤；以及当该吸附罐再次被步骤④切换作为当前吸附处理的吸附罐时，进入下一个吸附处理步骤；

⑥循环回收步骤：将步骤⑤中脱附出来的甲醛气体输入至半封闭活塞式压缩机的进气口，进入下一个增压处理步骤。