CN104888490A - 一种VOCs气体的冷凝回收装置及回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种VOCs气体的冷凝回收装置及回收方法，包括冷凝回路和变温变压吸附回路，所述冷凝回路包括制冷压缩机、冷凝换热器、节流元件、冷箱换热器、气液分离器，所述变温变压吸附回路包括变频风泵、冷箱换热器、防液喷罐、两组以上的变温变压吸附装置、真空泵。本发明通过冷凝、变温变压吸附回路回收并净化有机溶剂中各种物质，最终VOCs气体浓度达到毫克级，并且有效地降低了机组在运行中的二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种气体的冷凝回收装置，尤其涉及的是VOCs气体的冷凝回收装置及回收方法。
背景技术
能源与环境是当今世界发展的主题也是我国发展必须面对的问题。随着环保意识的增强和可持续发展的要求，VOCs气体回收、治理工作将会受到越来越多的重视。VOCs气体的挥发存在于石化行业的生产、装卸、储存、罐装等各个环节，例如：炼厂、焦化厂、PO、PX贮存库等场所。
由于VOCs挥发性有机物在生产、储存、运输、销售、使用等过程中非常容易挥发，从而产生十分严重的VOCs气体固定排放源，不仅造成资源损失，更构成了潜在的火灾危险，同时有毒VOCs气体严重污染了环境，危害职工的身体健康。
据查，名称为“一种两级苯类有机蒸汽回收装置”，专利号为ZL201120415119.7，采用冷凝处理及变温吸附组合的两级苯类有机蒸汽回收装置及其回收方法，其很大层面上解决了苯类有机蒸汽回收，但是与国家毫克级排放指标还有一定的差异。
名称为“一种苯类有机蒸汽回收装置”，专利号为201420557512.3，采用低温冷凝处理、变温吸附及变压吸附组合的三级苯类有机蒸汽回收装置，其解决了苯类有机蒸汽毫克级排放，但是因为变温吸附的原因产生了二次污染，对于污水处理系统的单位可以再处理，而那么储运单位就望洋兴叹。
目前为止，市场上尚未有成熟的可满足石化厂和焦化厂、PO、PX贮存库及中转库等存在VOCs气体挥发排放的场所使用的VOCs回收并降低二次污染且能达标排放的装置。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的是提供一种利用冷凝、变温变压吸附技术实现VOCs气体的连续冷却分凝回收并达标排放的回收装置；第二个目的是提供一种VOCs气体回收方法，降低了VOCs气体回收中的二次污染且能达标排放。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供的一种VOCs气体的冷凝回收装置，包括冷凝回路、变温变压吸附回路，所述冷凝回路包括依序连接的制冷压缩机、冷凝换热器、节流元件、冷箱换热器、气液分离器，所述气液分离器与制冷压缩机连接；所述冷箱换热器底部设有出液口；
变温变压吸附回路包括变频风泵、冷箱换热器、防液喷罐、两组以上的变温变压吸附装置、真空泵；每组变温变压吸附装置包括吸附罐、进气阀、解析阀、排气阀、回压阀，所述的吸附罐包括吸附罐体、放置在吸附罐体内腔的吸附剂和使吸附剂再生的加热解析装置；所述油气入口通过第二阻火器与变频风泵的入口相连，变频风泵的出口通过第一阻火器与冷箱换热器的气路进口相连，冷箱换热器的气路出口通过防液喷罐、进气阀与吸附罐体底部的进气口相连，吸附罐体底部的进气口和进气阀出口之间连接有解析阀的进口，解析阀的出口通过真空泵与变频风泵的入口连接；所述VOCs气体在冷箱换热器进行冷热交换；
所述吸附罐体顶端的出气口通过排气阀、第三阻火器与高空筒相连，在吸附罐体顶端的出气口和排气阀的进气口之间还连接有回压阀的出口。
作为优选，本发明所述变温变压吸附装置的加热解析装置包括设置在吸附罐体内腔的螺旋状不锈钢内盘管，内盘管采用饱和蒸汽加热；吸附罐体的侧壁设有第一接口和第二接口；该内盘管进口端穿过第一接口通过入口阀与蒸汽进阀的出口连接，该内盘管出口端穿过第二接口通过出口阀与蒸汽出阀进口连接，通过饱和蒸汽加热升温使吸附罐中活性炭吸附的VOCs气体脱离出来；入口阀进口与蒸汽进阀出口之间还连接有冷水进阀出口；所述出口阀出口与蒸汽出阀进口之间还连接有冷水出阀进口。
作为优选，所述变温变压吸附回路包括2组并联设置的交替用于吸附和解析处理的变温变压吸附装置；
所述两组变温变压吸附装置包括吸附罐A、吸附罐B、进气阀A、进气阀B、解析阀A、解析阀B、排气阀A、排气阀B、回压阀；
防液喷罐通过进气阀A与吸附罐A底部的进气口相连；吸附罐A底部的进气口和进气阀A出口之间连接有解析阀A的进口，解析阀A的出口与真空泵连接；所述吸附罐A顶端的出气口通过排气阀A、第三阻火器与高空筒相连，所述吸附罐A顶端的出气口与排气阀A进气口之间还连接有回压阀的出口；所述吸附罐A内腔的内盘管进口端与入口阀A出口相连，入口阀A进口分别与蒸汽进阀出口、冷水进阀出口相连；吸附罐A的内盘管出口端与出口阀A进口相连，出口阀A出口分别与蒸汽出阀进口、冷水出阀进口相连；
防液喷罐通过进气阀B与吸附罐B底部的进气口相连；吸附罐B底部的进气口和进气阀B出口之间连接有解析阀B的进口，解析阀B的出口与真空泵连接；所述吸附罐B顶端的出气口通过排气阀B、第三阻火器与高空筒相连，所述吸附罐B顶端的出气口与排气阀B进气口之间还连接有回压阀的出口；所述吸附罐B内腔的内盘管进口端与入口阀B出口相连，入口阀B进口分别与蒸汽进阀出口、冷水进阀出口相连；吸附罐B的内盘管出口端与出口阀B进口相连，出口阀B出口分别与蒸汽出阀进口、冷水出阀进口相连。
作为优选，所述的冷箱换热器内并排设置有第一换温室、第二换温室和第三换温室，所述第一换温室包括气路进口、气路出口、纵向平行设置的第一进气通道和第一回气通道；第二换温室包括纵向平行设置的第二进气通道和第二回气通道，第三换温室包括纵向平行设置的第三进气通道和第三回气通道；所述气路进口依次与第一进气通道、第二进气通道、第三进气通道、第三回气通道、第二回气通道、第一回气通道、气路出口连通构成换热通道；所述第一换温室、第二换温室和第三换温室底部均对应开有与换热通道连通的出液口；所述第一换温室，第二换温室，第三换温室温度依次降低。
作为优选，所述第二换温室还包括与第二进气通道、第二回气通道平行的第二制冷剂管路；所述第三换温室还包括与第三进气通道、第三回气通道平行的第三制冷剂管路；所述节流元件包括低温场节流元件、预冷场节流元件；第二制冷剂管路的进口通过预冷场节流元件与冷凝换热器连通，第二制冷剂管路的出口通过蒸发压力调节阀与气液分离器连通；所述第三制冷剂管路的进口通过低温场节流元件与冷凝换热器连通，第三制冷剂管路的出口与气液分离器连通。
作为优选，所述第一换温室、第二换温室和第三换温室的宽度为1:1:1.5~2；所述各出液口处均设有开关阀。该宽度设置可以使气体在第三换温室充分冷凝。
所述低温场节流元件用于调节第三换温室温度；预冷场节流元件用于调节第二换温室温度；蒸发压力调节阀用于稳定第二换温室温度及出口蒸发压力。
进一步，本发明用于VOCs气体的冷凝回收装置的回收方法，包括以下步骤：
①低温冷凝步骤：变频风泵将VOCs气体通入冷箱换热器中，经过冷凝回路的循环冷却，使VOCs气体冷却液化，约90%~95% 的VOCs气体冷却为液态，由冷箱换热器底部的出液口回收；
②吸附处理步骤 ：将经低温冷凝步骤处理后的VOCs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；
③吸附切换步骤：经过阀的切换，将经低温冷凝步骤处理后的VOCs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；
④活化再生步骤，包括：
对步骤③中切换下来的已吸附饱和的吸附罐的内盘管中通入蒸汽对吸附剂进行加热解析，将吸附在吸附剂内的VOCs气体脱附出来的步骤；以及
打开真空泵对吸附罐抽真空，然后切换冷水通入吸附罐内盘管，打开回压阀向吸附罐内通入气体，对吸附罐内吸附剂进行冷却干燥的步骤；以及当该吸附罐再次被步骤③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；
⑤回收处理步骤：将步骤④中对吸附罐抽真空得到的脱附出来的VOCs气体，运输到变温变压吸附回路前端的变频风泵的入口，进入下一个低温冷凝步骤。
作为优选，步骤①所述的VOCs气体通入冷箱换热器中，依次经过第一换温室、第二换温室、第三换温室与制冷剂进行换热处理，最终得到冷凝后的-38~-32℃VOCs气体；然后-38~-32℃的VOCs气体依次经过第三换温室、第二换温室、第一换温室回温处理后输入到吸附罐中进行吸附处理；所述第二换温室的处理温度为1~7℃，第三换温室的处理温度为-38~-32℃。
本发明所述冷凝回路通过制冷压缩机产生的高温高压制冷剂气体，经冷凝换热器冷凝为高压过冷液体后，再经节流元件输送到冷箱换热器中，制冷剂蒸发吸收VOCs气体的热量汽化，使VOCs气体降温液化。
为了增强吸附效果，本发明采用两组结构相同的变温变压吸附装置交替处理，两组变温变压吸附装置包括两个交替吸附和解析的吸附罐。当一个吸附罐处于吸附状态时，另一个吸附罐处于解析状态。当吸附罐内吸附VOCs气体的量达到一定值 （接近饱和）时，进行吸附和解析过程切换。解析过程采用内置于吸附罐内的内盘管通过饱和蒸汽加热，随着吸附剂温度的升高，饱和吸附量降低，从而将VOCs气体脱出，脱出的VOCs气体经过真空泵真空抽取，进入变温变压吸附回路前端的变频风泵的入口，进入下一次回收循环。吸附罐为圆筒形钢制容器，内部装有再生加热用内盘管，其间设置有吸附介质，采用活性炭、硅胶、沸石、炭分子筛等吸附剂，可以采用多种吸附剂的组合。本发明采用的是高传热专用活性炭。此外，本发明变温变压吸附装置并不局限于两组，可以为3组，甚至更多。
内盘管为螺旋状的不锈钢管道，解析时饱和蒸汽通过蒸汽进阀和入口阀进入到内盘管，对流加热吸附介质，实现吸附剂的解析再生，解析后获得的VOCs气体经过真空泵真空抽取，进入变温变压吸附回路前端的变频风泵的入口，进入下一次回收循环。当抽取结束后，冷水通过冷水进阀和入口阀进入到内盘管，并打开回压阀引入气体对吸附剂进行冷却干燥，冷却干燥结束后进入下一个吸附循环。
有益效果：（1）本发明通过冷凝回路、变温变压吸附回路回收并净化VOCs气体，最终VOCs气体浓度达到国标或地标规定的要求，完全达标排放；（2）本发明吸附剂解析脱出的VOCs气体经过真空泵真空抽取，进入变温变压吸附回路前端的变频风泵的入口，进入下一次回收循环，进行再次处理，降低了排放的污染；（3）本发明采用阻火器防止火焰窜入下个环节或阻止火焰在管道间蔓延，使装置更加安全可靠；（4）本发明结构紧凑，占地面积小，机组接通后即可按照预先设定全自动运行，无需专人监管；（5）进一步，本发明吸附罐中吸附剂吸附的VOCs气体可通过内盘管通入饱和蒸汽加热脱附出来，使吸附剂重新具备活性，并且降低了机组在运行中的二次污染；通过内盘管通入冷水，并打开回压阀引入气体对吸附剂进行冷却干燥恢复活性，避免了资源的浪费，并且不会产生污染；（6）进一步，本发明的吸附罐为二个，可同时进行VOCs气体的吸附和解析，提高工作效率；（7）进一步，本发明冷箱换热器中设置有不同的换温室，能够对VOCs气体进行渐变降温，降低了结霜现象，更有效的去除了VOCs气体中的杂质，并可以对冷凝后的气体进行回温处理，进入吸附循环。
附图说明
图1为本发明所述VOCs气体的冷凝回收装置结构示意图；
图2为本发明所述吸附罐结构示意图。
图1中，101-制冷压缩机、102-冷凝换热器、103-低温场节流元件、104-预冷场节流元件、105-冷箱换热器、106-蒸发压力调节阀、107-气液分离器、201-变频风泵、202-第一阻火器、203-防液喷罐、301-真空泵、302-吸附罐A、303-吸附罐B、304-高空筒、401-进气阀A、402-进气阀B、403-解析阀A、404-解析阀B、405-排气阀A、406-排气阀B、407-回压阀、501-蒸汽进阀、502-冷水进阀、503-入口阀A、504-入口阀B，505-蒸汽出阀、506-冷水出阀、507-出口阀A、508-出口阀B。
图2中，601-出气口、602-装料口、603-吸附罐体、604-内盘管、605-高传热专用活性炭、606-温度测点、607-卸料口、608-进气口、609-内盘管进口、610-内盘管出口。
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：当变温变压吸附装置为两组时：
如图1所示，一种VOCs气体的冷凝回收装置包括冷凝回路、变温变压吸附回路，所述冷凝回路包括依序连接的制冷压缩机101、冷凝换热器102、节流元件、冷箱换热器105、气液分离器107，所述气液分离器107还与制冷压缩机101连接，形成封闭的制冷循环系统。所述阻火器用于防止火焰窜入下个环节或阻止火焰在管道间蔓延。
所述油气入口通过第二阻火器与变频风泵201的入口连接，变频风泵201的出口通过第一阻火器202与冷箱换热器105的气路进口相连，冷箱换热器105的气路出口与防液喷罐203相连；
防液喷罐203通过进气阀A 401与吸附罐A 302底部的进气口相连；吸附罐A 302底部的进气口和进气阀A 401出口之间连接有解析阀A 403的进口，解析阀A 403的出口通过真空泵301与变频风泵201的入口连接；所述吸附罐A 302顶端的出气口通过排气阀A 405、第三阻火器与高空筒304相连，所述吸附罐A 302顶端的出气口与排气阀A 405进气口之间还连接有回压阀407的出口；所述吸附罐A 302的内盘管进口端与入口阀A 503出口相连，入口阀A 503进口分别与蒸汽进阀501出口、冷水进阀502出口相连；吸附罐A 302的内盘管出口端与出口阀A 507进口相连，出口阀A 507出口分别与蒸汽出阀505进口、冷水出阀506进口相连；
防液喷罐203通过进气阀B 402与吸附罐B 303底部的进气口相连；吸附罐B 303底部的进气口和进气阀B 402出口之间连接有解析阀B 404的进口，解析阀B 404的出口通过真空泵301与变频风泵201的入口连接；所述吸附罐B 303顶端的出气口通过排气阀B 406、第三阻火器与高空筒304相连，所述吸附罐B 303顶端的出气口与排气阀B 406进气口之间还连接有回压阀407的出口；所述吸附罐B 303内腔的内盘管进口端与入口阀B 504出口相连，入口阀B 504进口分别与蒸汽进阀501出口、冷水进阀502出口相连；吸附罐B 303的内盘管出口端与出口阀B 508进口相连，出口阀B 508出口分别与蒸汽出阀505进口、冷水出阀506进口相连。
本发明所述的吸附罐包括吸附罐体、放置在吸附罐体内腔中的吸附剂和使吸附剂再生的加热解析装置，所述的加热解析装置的作用是对吸附剂进行加热使吸附在吸附剂中的气体解析出来，本发明所述的加热解析装置优选为螺旋状的不锈钢内盘管，利用通入饱和蒸汽加热吸附剂。所述吸附罐为二组，如图2所示，每组吸附罐包括出气口601、装料口602、吸附罐体603、内盘管604、高传热专用活性炭605、温度测点606、卸料口607、进气口608、内盘管进口609、内盘管出口610，所述吸附罐内高传热专用活性炭605为专用活性炭，其导热率大于0.6W/(m·k)，即热传导能力是普通活性炭的6倍，而且苯吸附值大于40。
本发明的变温变压吸附装置并不仅限于上述实施例中的两组变温变压吸附装置，亦可以为3组或3组以上，其中可以部分进行吸附处理，另一部分进行解析处理。当为3组变温变压吸附装置时，一组可用于解析处理，其余两组可用于吸附处理。吸附和解析交替进行。
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：
所述冷箱换热器105内并排设置有第一换温室、第二换温室和第三换温室，所述第一换温室包括气路进口、气路出口、纵向平行设置的第一进气通道和第一回气通道；第二换温室包括纵向平行设置的第二进气通道和第二回气通道，第三换温室包括纵向平行设置的第三进气通道和第三回气通道；所述气路进口依次与第一进气通道、第二进气通道、第三进气通道、第三回气通道、第二回气通道、第一回气通道、气路出口连通构成换热通道；所述出液口分别对应开设在第一换温室、第二换温室和第三换温室底部，所述各出液口与换热通道连通。
所述第二换温室还包括与第二进气通道、第二回气通道平行的第二制冷剂管路；所述第三换温室还包括与第三进气通道、第三回气通道平行的第三制冷剂管路；所述节流元件包括低温场节流元件103、预冷场节流元件104；第二制冷剂管路的进口通过预冷场节流元件104与冷凝换热器102连通，第二制冷剂管路的出口通过蒸发压力调节阀106与气液分离器107连通；所述第三制冷剂管路的进口通过低温场节流元件103与冷凝换热器102连通，第三制冷剂管路的出口与气液分离器107连通。
实施例3：本发明用于VOCs气体的冷凝回收装置的回收方法，包括以下步骤：
①低温冷凝步骤：变频风泵将VOCs气体通入冷箱换热器中，依经过冷凝回路的循环冷却，使VOCs气体冷却液化，90%~95% 的VOCs气体冷却为液态，由冷箱换热器底部的出液口回收；
②吸附处理步骤 ：将经低温冷凝步骤处理后的VOCs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；
③吸附切换步骤：经过阀的切换，将经低温冷凝步骤处理后的VOCs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；
④活化再生步骤，包括：
对步骤③中切换下来的已吸附饱和的吸附罐的内盘管中通入蒸汽对吸附剂进行加热解析，将吸附在吸附剂内的VOCs气体脱附出来的步骤；以及
打开真空泵对吸附罐抽真空，然后切换冷水通入吸附罐内盘管，打开回压阀向吸附罐内通入气体，对吸附罐内吸附剂进行冷却干燥的步骤；以及当该吸附罐再次被步骤③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；
⑤回收处理步骤：将步骤④中对吸附罐抽真空得到的脱附出来的VOCs气体，运输到变温变压吸附回路前端的变频风泵的入口，进入下一个低温冷凝步骤。
步骤①所述的VOCs气体通入冷箱换热器中，依次经过第一换温室、第二换温室、第三换温室与制冷剂进行换热处理，最终得到冷凝后的-38~-32℃VOCs气体；然后-38~-32℃的VOCs气体依次经过第三换温室、第二换温室、第一换温室回温处理后输入到吸附罐中进行吸附处理；所述第二换温室的处理温度为1~7℃，第三换温室的处理温度为-38~-32℃。
将VOCs气体通入冷箱换热器105中，再依次经过冷凝回路循环冷却，使VOCs气体冷却至-35℃左右，约90%~95%的VOCs气体冷却为液态，由冷箱换热器105的出液口回收，处理后的VOCs气体浓较低，为近净VOCs气体；
经过冷凝回路处理的VOCs气体经过进气阀进入吸附罐，利用放置在吸附罐内腔的吸附剂对吸附质的选择性，即VOCs气体和空气混合气中各组分与活性炭之间结合力强弱的差别，使难吸附的空气组分与易吸附的VOCs气体组分分离，吸附完成后，关闭与吸附罐底部的进气口相连的进气阀，打开与吸附罐顶部的出气口相连的排气阀，将吸附后剩余的气体通过高空筒排出。
对完成吸附的吸附罐，利用分子活性随温度升高而增强的特性，打开蒸汽进阀和入口阀，饱和蒸汽通过内盘管的进口端进入内盘管内间接对高传热专用活性炭进行加热解析，将吸附在活性炭微孔内的VOCs气体脱附出来；加热同时，打开与吸附罐底部进气口相连的真空泵，进行抽真空，并将抽取的气体传送到变频风泵的入口端，进入下一轮回收循环，使吸附剂获得再生；饱和蒸汽通过蒸汽出阀排出。解析完成后，通过打开冷水进阀和入口阀，在吸附罐内盘管通入冷水，并打开回压阀引入气体对吸附剂进行冷却干燥，冷却干燥结束后进入下一个吸附循环。
其中VOCs气体可在一个吸附罐中进行吸附，另一吸附罐内盘管通入蒸汽进行加热解析，在解析完成后，通过阀的切换在吸附罐内盘管通入冷水，并引入洁净气体对吸附剂进行冷却干燥，冷却干燥结束后进入下一个吸附循环。
本发明的主要工作原理是：本发明中，冷凝回路工作时由制冷压缩机101排出的高温高压制冷剂气体进入冷凝换热器102被冷凝成高压过冷液体，经节流元件降压变成低温低压的汽液两相混和物进入冷箱换热器105，低温低压的汽液两相混和物在冷箱换热器105内蒸发并吸收通过冷箱换热器105中的VOCs气体的热量，使流经冷箱换热器105的苯类有机蒸汽、水蒸气等得以降温液化，制冷剂充分汽化后通过气液分离器107再被制冷压缩机101压缩进入下一轮循环。
其中冷箱换热器105有多个换温室，所述第一换温室的处理温度约为22~28℃，第二换温室的处理温度约为1~7℃，第三换温室的处理温度约为-38~-32℃。VOCs气体经冷箱换热器105进入第一换温室，经过进气通道进入第二换温室，与预冷场节流元件104流出的制冷剂进行冷热交换，使气体的温度降为1~7℃，然后经过进气通道进入第三换温室，与低温场节流元件103流出的制冷剂进行冷热交换，使气体的温度降为约-38~-32℃；然后约-38~-32℃的剩余气体又依次经过第三换温室、第二换温室进行回温后进入第一换温室，这部分气体与经气路进口进入的VOCs气体进行冷热交换，使VOCs气体降温到约22~28℃后进入第二换温室；剩余气体则吸热变为常温进入防液喷罐。整机通过以上过程不断循环，从而达到VOCs气体连续降温至-35℃左右的目的。根据VOCs气体具体成份，温度可以适时调整。所述第一换温室亦可设有节流元件来控制温度。
所述低温场节流元件103用于调节第三换温室温度；预冷场节流元件104用于调节第二换温室温度；蒸发压力调节阀106用于稳定第二换温室温度及出口蒸发压力。第一换温室、第二换温室、第三换温室的温度依次降低。第二、第三换温室共用制冷压缩机，相比第三换温室，第二换温室温度较高其制冷剂管路压力较大，本发明通过与第二换温室的第二制冷剂管路连接的蒸发压力调节阀106来调整蒸发压力并稳定系统。同时，对于第二换温室，本发明通过预冷场节流元件104对制冷剂进行控制来调节第二换温室温度，并可进一步通过蒸发压力调节阀106改变制冷剂压力实现对第二换温室温度的精确微调。
VOCs气体经过冷箱换热器105的气路进口进入冷箱换热器105中，经过多个换温室，从而达到VOCs气体连续降温至-35℃左右的目的；冷凝、回温处理后的剩余气体经过进气阀进入吸附罐中，利用吸附罐中的吸附剂对吸附质的选择性，即VOCs气体和空气混合气中各组分与活性炭之间结合力强弱的差别，使难吸附的空气组分与易吸附的苯类有机蒸汽组分分离；同时利用分子活性随温度升高而增强的特性，当吸附剂吸附饱和后通入蒸汽加热，加热同时，打开与吸附罐底部进气口相连的真空泵301，进行抽真空，并将抽取的气体传送到变频风泵201的入口端，进入下一轮吸附循环，使吸附剂获得再生。
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 (8)
1.一种VOCs气体的冷凝回收装置，其特征在于：包括冷凝回路、变温变压吸附回路，所述冷凝回路包括依序连接的制冷压缩机（101）、冷凝换热器（102）、节流元件、冷箱换热器（105）、气液分离器（107），所述气液分离器（107）与制冷压缩机（101）连接；所述冷箱换热器（105）底部开设有出液口；
变温变压吸附回路包括变频风泵（201）、冷箱换热器（105）、防液喷罐（203）、两组以上的变温变压吸附装置、真空泵（301）；每组变温变压吸附装置包括吸附罐、进气阀、解析阀、排气阀、回压阀，所述的吸附罐包括吸附罐体、放置在吸附罐体内腔中的吸附剂和使吸附剂再生的加热解析装置；所述油气入口通过第二阻火器与变频风泵（201）的入口连接，变频风泵（201）的出口通过第一阻火器（202）与冷箱换热器（105）的气路进口相连，冷箱换热器（105）的气路出口通过防液喷罐（203）、进气阀与吸附罐体底部的进气口相连，吸附罐体底部的进气口和进气阀出口之间连接有解析阀的进口，解析阀的出口通过真空泵（301）与变频风泵（201）的入口连接；
所述吸附罐体顶端的出气口通过排气阀、第三阻火器与高空筒（304）相连，在吸附罐体顶端的出气口和排气阀的进气口之间还连接有回压阀（407）的出口。
2.根据权利要求1所述的VOCs气体的冷凝回收装置，其特征在于：所述变温变压吸附回路中变温变压吸附装置的加热解析装置包括设置在吸附罐体内腔的螺旋状不锈钢内盘管；吸附罐体的侧壁设有第一接口和第二接口；该内盘管进口端穿过第一接口通过入口阀与蒸汽进阀（501）出口连接，该内盘管出口端穿过第二接口通过出口阀与蒸汽出阀（505）进口连接；所述入口阀进口与蒸汽进阀（501）出口之间还连接有冷水进阀（502）的出口；所述出口阀的出口与蒸汽出阀（505）进口之间还连接有冷水出阀（506）进口。
3.根据权利要求2所述的VOCs气体的冷凝回收装置，其特征在于：所述变温变压吸附回路包括2组并联设置的交替用于吸附和解析处理的变温变压吸附装置；
所述两组变温变压吸附装置包括吸附罐A（302）、吸附罐B（303）、进气阀A（401）、进气阀B（402）、解析阀A（403）、解析阀B（404）、排气阀A（405）、排气阀B（406）、回压阀（407）；
防液喷罐（203）通过进气阀A（401）与吸附罐A（302）底部的进气口相连；吸附罐A（302）底部的进气口和进气阀A（401）出口之间连接有解析阀A（403）的进口，解析阀A（403）的出口与真空泵（301）连接；所述吸附罐A（302）顶端的出气口通过排气阀A（405）、第三阻火器与高空筒（304）相连，所述吸附罐A（302）顶端的出气口与排气阀A（405）进气口之间还连接有回压阀（407）的出口；所述吸附罐A（302）内腔的内盘管进口端与入口阀A（503）出口相连，入口阀A（503）进口分别与蒸汽进阀（501）出口、冷水进阀（502）出口相连；吸附罐A（302）的内盘管出口端与出口阀A（507）进口相连，出口阀A（507）出口分别与蒸汽出阀（505）进口、冷水出阀（506）进口相连；
防液喷罐（203）通过进气阀B（402）与吸附罐B（303）底部的进气口相连；吸附罐B（303）底部的进气口和进气阀B（402）出口之间连接有解析阀B（404）的进口，解析阀B（404）的出口与真空泵（301）连接；所述吸附罐B（303）顶端的出气口通过排气阀B（406）、第三阻火器与高空筒（304）相连，所述吸附罐B（303）顶端的出气口与排气阀B（406）进气口之间还连接有回压阀（407）的出口；所述吸附罐B（303）内腔的内盘管进口端与入口阀B（504）出口相连，入口阀B（504）进口分别与蒸汽进阀（501）出口、冷水进阀（502）出口相连；吸附罐B（303）的内盘管出口端与出口阀B（508）进口相连，出口阀B（508）出口分别与蒸汽出阀（505）进口、冷水出阀（506）进口相连。
4.根据权利要求1所述的VOCs气体的冷凝回收装置，其特征在于：所述冷箱换热器（105）内并排设置有第一换温室、第二换温室和第三换温室，所述第一换温室包括气路进口、气路出口、纵向平行设置的第一进气通道和第一回气通道；第二换温室包括纵向平行设置的第二进气通道和第二回气通道，第三换温室包括纵向平行设置的第三进气通道和第三回气通道；所述气路进口依次与第一进气通道、第二进气通道、第三进气通道、第三回气通道、第二回气通道、第一回气通道、气路出口连通构成换热通道；所述出液口分别对应开设在第一换温室、第二换温室和第三换温室底部，所述各出液口与换热通道连通。
5.根据权利要求4所述的VOCs气体的冷凝回收装置，其特征在于：所述第二换温室还包括与第二进气通道、第二回气通道平行的第二制冷剂管路；所述第三换温室还包括与第三进气通道、第三回气通道平行的第三制冷剂管路；所述节流元件包括低温场节流元件（103）、预冷场节流元件（104）；第二制冷剂管路的进口通过预冷场节流元件（104）与冷凝换热器（102）连通，第二制冷剂管路的出口通过蒸发压力调节阀（106）与气液分离器（107）连通；所述第三制冷剂管路的进口通过低温场节流元件（103）与冷凝换热器（102）连通，第三制冷剂管路的出口与气液分离器（107）连通。
6.根据权利要求4所述的VOCs气体的冷凝回收装置，其特征在于：所述第一换温室、第二换温室和第三换温室的宽度为1:1:1.5~2；所述各出液口处均设有开关阀。
7.用于权利要求1-6任一所述VOCs气体的冷凝回收装置的回收方法，其特征在于：包括以下步骤：①低温冷凝步骤：变频风泵将VOCs气体通入冷箱换热器中，经过冷凝回路的循环冷却，使VOCs气体冷却液化，90%~95% 的VOCs气体冷却为液态，由冷箱换热器底部的出液口回收；
②吸附处理步骤 ：将经低温冷凝步骤处理后的VOCs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；
③吸附切换步骤：经过阀的切换，将经低温冷凝步骤处理后的VOCs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；
④活化再生步骤，包括：
对步骤③中切换下来的已吸附饱和的吸附罐的内盘管中通入蒸汽对吸附剂进行加热解析，将吸附在吸附剂内的VOCs气体脱附出来的步骤；以及
打开真空泵对吸附罐抽真空，然后切换冷水通入吸附罐内盘管，打开回压阀向吸附罐内通入气体，对吸附罐内吸附剂进行冷却干燥的步骤；以及当该吸附罐再次被步骤③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；
⑤回收处理步骤：将步骤④中对吸附罐抽真空得到的脱附出来的VOCs气体，运输到变温变压吸附回路前端的变频风泵的入口，进入下一个低温冷凝步骤。
8.根据权利要求7所述用于VOCs气体的冷凝回收装置的回收方法，其特征在于：步骤①所述的VOCs气体通入冷箱换热器中，依次经过第一换温室、第二换温室、第三换温室与制冷剂进行换热处理，最终得到-38~-32℃的VOCs气体；然后-38~-32℃的VOCs气体依次经过第三换温室、第二换温室、第一换温室回温处理后输入到吸附罐中进行吸附处理；所述第二换温室的处理温度为1~7℃，第三换温室的处理温度为-38~-32℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A condensation recovery device and recovery method for VOCs Effective date of registration: 20221025 Granted publication date: 20170613 Pledgee: Jiangsu SINOSURE technology microfinance Co.,Ltd. Pledgor: NANJING ALL DELIGHT REFRIGERATION EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2022980019380 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20170613 Pledgee: Jiangsu SINOSURE technology microfinance Co.,Ltd. Pledgor: NANJING ALL DELIGHT REFRIGERATION EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2022980019380 |
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