CN105413384B - 一种有机废气回收处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机废气回收处理系统及方法。所述有机废气回收处理系统包括依次连接的进气管路、冷凝装置、脱硫装置、活性炭吸附装置和排气管路；其中冷凝装置用于对进气管路输入的有机废气进行冷凝，实现气液分离，并将液体部分进行回收；脱硫装置用于对经冷凝后的气体进行脱硫处理；活性炭吸附装置用于对脱硫后的气体进行吸附处理。由于有机废气回收处理系统针对有机废气吸收处理的各个环节针对性的设置有冷凝装置、脱硫装置和活性炭吸附装置，有机废气依次经过冷凝装置、脱硫装置和活性炭吸附装置，在每个废气处理步骤中，废气中的各种组份得到了有效的吸收处理，吸收效率更高，能够回收低风量、高浓度的有机废气。

Description

一种有机废气回收处理系统及方法

技术领域

本发明涉及有机废气回收处理技术，更具体地涉及一种有机废气回收处理系统及方法。

背景技术

在石油、石化生产及储运等领域，由于汽油、苯系物等石化产品具有挥发性，同时受环境影响较明显，不可避免地排放出大量的污染废气。特别是半成品油品储罐、含硫污水储罐、污油储罐等设施排放的废气组分复杂，间歇排放，主要污染物组分中包含烷烃类VOCs(挥发性有机物)及硫化氢等恶臭物质，其中总烃含量可达到100-1000g/m³。这些物质会严重污染环境，同时会对该区域内的工作人员造成身体损伤。

目前行业内主要采用冷凝法、吸附-真空脱附后吸收法、燃烧法、膜分离等治理手段，现有的这些有机废气回收处理技术均不能彻底高效的对有机废气实现回收处理。其中冷凝法和吸附法的二次气体VOCs浓度仍然很高，而燃烧法则存在一定的安全隐患，应用较少。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有更高吸收效率，能够回收低风量、高浓度的有机废气的有机废气回收处理系统及方法。

本发明的另一目的在于提供一种能够对有机废气中的各组分进行有效吸收的有机废气回收处理系统及方法。

根据本发明的第一方面，提供一种有机废气回收处理系统，其特征在于，包括依次连接的进气管路、冷凝装置、脱硫装置、活性炭吸附装置和排气管路；其中所述冷凝装置用于对进气管路输入的有机废气进行冷凝，实现气液分离，并将液体部分进行回收；所述脱硫装置用于对经冷凝后的气体进行脱硫处理；所述活性炭吸附装置用于对脱硫后的气体进行吸附处理。

优选的，所述冷凝装置包括依次连接的多级冷凝单元，每级冷凝单元包括冷凝器和与冷凝器出口相连接的储液罐，经冷凝器冷凝后的气液混合物进入储液罐，储液罐的出液口连接回收罐，储液罐的出气口连接下级冷凝单元或者脱硫装置。

优选的，所述冷凝单元的个数为三个，自上游到下游依次为：第一冷凝单元、第二冷凝单元和第三冷凝单元。

优选的，所述第一冷凝单元、第二冷凝单元以及第三冷凝单元的冷凝器的冷凝温度范围依次为：0～5℃、-25～-35℃、-70～-75℃。

优选的，所述活性炭吸附装置包括依次连接的三个吸附单元，在吸附过程中，其中的两个吸附单元处于吸附状态，有机废气依次经过所述两个吸附单元，形成对有机废气的二级吸附处理。

优选的，每个所述吸附单元均包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口和第六端口，所述第一端口、第三端口和第五端口位于吸附材料的进气侧，所述吸附材料设置于所述吸附单元内，所述第二端口、第四端口和第六端口位于所述吸附材料的出气侧；每个所述端口均设有用于控制其开闭的控制单元。

优选的，每个所述吸附单元的第一端口分别与所述脱硫装置相连通，每个所述吸附单元的第二端口分别与排气管路相连通，所述活性炭吸附装置还包括第一支路，所有所述吸附单元的第三端口和第四端口均与所述第一支路相连接并可通过所述第一支路相互连通。

优选的，还包括与所述活性炭吸附装置相连通的脱附装置。

优选的，所述脱附装置包括脱附风机、加热器和回收冷凝器，所述脱附风机的进风口与所述回收冷凝器的第一端口相连，出风口与所述加热器的第一端口相连；所述回收冷凝器的第二端口分别与每个所述吸附单元的第五端口连通，所述加热器的第二端口分别与每个所述吸附单元的第六端口连通。

优选的，在该有机废气回收处理系统的进气管路上还设置有压力控制装置，所述压力控制装置包括压力变送器和风机。

优选的，还包括回收罐，所述回收罐的第一端口与所述储液罐的下端连通，所述回收罐的第二端口与回收冷凝器的出液口连通，所述回收罐的位于下端的第三端口连通有机溶剂回收装置。

根据本发明的第二方面，提供一种有机废气回收处理方法，有机废气经过如下步骤进行回收处理：

a、对有机废气进行冷凝处理，使气液分离并对液体进行回收；

b、对经过冷凝处理后的有机废气进行脱硫处理，降低有机废气中的硫含量；

c、利用活性炭吸附装置对经过脱硫处理后的有机废气进行吸附处理后排出。

优选的，步骤a中的冷凝处理包括三级冷凝处理，其中一级冷凝处理的温度为0～5℃，二级冷凝处理的温度为-25～-35℃，三级冷凝处理的温度为-70～-75℃。

优选的，步骤c中的活性炭吸附装置(3)对经过脱硫处理后的有机废气进行至少两级吸附处理。

优选的，所述有机废气回收处理方法还包括对排出气体的VOCs浓度进行检测，若VOCs浓度超出预定值，则对活性炭吸附装置利用高温氮气进行脱附处理。

优选的，所述活性炭吸附装置包括第一吸附单元、第二吸附单元和第三吸附单元，脱硫处理后的有机废气依次经过第一吸附单元和第二吸附单元进行吸附处理；若检测到经吸附处理后的气体VOCs浓度超出预定值，则对第一吸附单元进行脱附处理，并将脱硫处理后的有机废气依次经过第二吸附单元和第三吸附单元进行吸附处理。

优选的，所述高温氮气的温度范围为120-200℃。

本发明提供的有机废气回收处理系统以及有机废气回收处理方法，由于有机废气回收处理系统针对有机废气吸收处理的各个环节针对性的设置有冷凝装置、脱硫装置和活性炭吸附装置，有机废气依次经过冷凝装置、脱硫装置和活性炭吸附装置，在每个废气处理步骤中，废气中的各种组份得到了有效的吸收处理，吸收效率更高，能够回收低风量、高浓度的有机废气。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本发明中有机废气回收处理系统的整体结构示意图；

图2为本发明中有机废气回收处理系统的结构示意图；

图3为本发明中当第一吸附单元31和第二吸附单元32处于吸附状态，而第三吸附单元33处于脱附状态时的有机废气流动状态示意图；

图4为本发明中当第二吸附单元32和第三吸附单元33处于吸附状态，而第一吸附单元31处于脱附状态时的有机废气流动状态示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

说明：本申请中的“上游”、“下游”是按照待处理有机废气流动的方向来定义的，有机废气流动的方向是从上游到下游流动的。

图1-2示出了本发明中的有机废气回收处理系统，有机废气的进口口10与所述化工储罐或者化工装置连通，来对有机废气进行收集并进行回收处理。所述有机废气回收处理系统包括依次连接的进气管路、冷凝装置1、脱硫装置2和活性炭吸附装置3和排气管路5；其中所述冷凝装置1用于对进气管路输入的有机废气进行冷凝，实现气液分离，并将液体部分进行回收；所述脱硫装置2用于对经冷凝后的气体进行脱硫处理；所述活性炭吸附装置3用于对脱硫后的气体进行吸附处理。

所述脱硫装置2包括多个脱硫罐21，所述脱硫罐21的数目优选为两个。

所述冷凝装置1包括依次连接的多级冷凝单元11，每级冷凝单元11包括冷凝器111和与冷凝器111出口相连接的储液罐112，经冷凝器111冷凝后的气液混合物进入储液罐112，储液罐112的出液口连接回收罐7，储液罐112的出气口连接下级冷凝单元或者脱硫装置。

在该有机废气回收处理系统的进口端还设置有压力控制装置6，所述压力控制装置包括压力变送器61、风机62和可调节阀门63，所述压力变送器设置在所述风机62的上游侧，所述可调节阀门63与所述风机62并联设置，用于在有较小流量的有机废气流过所述风机62时，有机废气的回流，防止所述风机62的喘振；所述压力变送器61用于采集所述有机废气回收处理系统的有机废气的进气压力，并将进气压力传输到控制系统，控制系统经过运算后，输出控制信号控制所述风机63的转速，进而调节有机废气的进气压力，使其不影响正常的生产过程。

在一个优选的实施例中，所述冷凝装置为三级冷凝单元，包括三个所述冷凝单元11，自上游到下游依次为：第一冷凝单元、第二冷凝单元、第三冷凝单元。有机废气经风量调节后，依次进入三级冷凝单元，一级冷凝温度为0～5℃，二级冷凝温度为-25～-35℃，三级冷凝温度为-70～-75℃，这样可以最大程度的实现对进入该冷凝装置1的有机废气的各组份进行较大程度的冷凝处理，进而使部分溶剂气凝结成液相，实现降低废气浓度和回收部分物料的目的。冷凝处理后的有机废气，其VOCs浓度可达到100g/m³以下，其中硫化物的含量也得到有效降低。

所述活性炭吸附装置3包括依次连接的第一吸附单元31、第二吸附单元32和第三吸附单元33。在吸附过程中，其中的两个吸附单元处于吸附状态，有机废气依次经过所述两个吸附单元，形成对有机废气的二级吸附处理。

在每个所述吸附单元内填充有吸附材料，所述吸附材料优选为煤质活性炭。

其中，所述多个吸附单元均包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口和第六端口，所述第一端口为有机废气的进入端口，所述第二端口与和大气连通的排气管路5相连通，处理后的有机废气通过所述排气管路5排入大气中；所述第一端口、第三端口和第五端口位于吸附材料的进气侧，所述第二端口、第四端口和第六端口位于所述吸附材料的出气侧。

所述多个吸附单元的第一端口分别与所述脱硫装置2相连通，所述多个吸附单元的第二端口分别与所述排气管路5相连通，所述活性炭吸附装置3还包括第一支路，所有吸附单元的第三端口和第四端口均与所述第一支路相连接并可通过所述第一支路相互连通。

在所述吸附单元的各个端口上分别设置有用于控制其开闭的控制单元，所述控制单元可为控制阀门，并可通过各个控制阀门之间的开启配合来实现吸附和脱附过程的交替进行，以及控制处理后的有机废气实时排放。

有机废气回收处理系统还包括与所述活性炭吸附装置3相连通的脱附装置4。所述脱附装置4包括脱附风机41、加热器42和回收冷凝器43，所述脱附风机41的进风口与所述回收冷凝器43的第一端口相连，出风口与所述加热器42的第一端口相连；所述回收冷凝器43的第二端口分别与每个吸附单元的第五端口连通，所述加热器42的第二端口分别与每个吸附单元的第六端口连通。所述有机废气回收处理系统还设置有VOCs在线检测装置，用于对排放的有机废气进行实时采样分析，并将采集信号返回控制系统，对所述吸附单元的吸附和脱附过程进行控制。该VOCs在线检测装置包括设置在排气管路5上的浓度检测器8，用于监测经所述有机废气回收处理系统处理后的气体排放浓度，来控制相应的控制阀门的开启。

在进行吸附作业过程中，其中的两个所述吸附单元始终处于有机废气吸附状态，另一个所述吸附单元处于脱附状态，三个所述吸附单元交替进行吸附和脱附过程。有机废气从所述吸附单元的第一端口进入，从所述吸附单元的第四端口回流到下一级吸附单元的第三端口，进行循环吸附，当待处理的有机废气达到排放标准时，相应控制阀门打开，通过所述排气管路5排入到大气中。

所述有机废气回收处理系统还包括回收罐7，所述回收罐7的第一端口与所述储液罐112的下端连通，所述回收罐7的第二端口与所述回收冷凝器的出液口连通，所述回收罐7的位于下端的第三端口连通有机溶剂回收装置。在所述脱附装置4进行脱附处理过程中，所述吸附单元中经过脱附的有机物质、以及所述储液罐112经过冷凝处理后的液相有机废气进入所述回收罐7，从而完成对有机废气中有机溶剂成分的回收。

当所述VOCs在线检测装置监测到所排放的废气浓度超过设定值时，则控制其中的至少一个吸附单元进行脱附处理，以恢复其吸附能力。

下面就三个所述吸附单元的吸脱附状态的切换过程进行详细说明。

图3示出了本实施例中当所述第一吸附单元31和第二吸附单元32处于吸附状态，而所述第三吸附单元33处于脱附状态时的有机废气流动状态。在图3中，为了清楚的示出吸附和脱附的过程，将活性炭吸附装置3的各个吸附单元在该状态下处于关闭的端口的连接管路断开示出。此过程中，所述第一吸附单元31的第一端口311和第四端口314，以及第二吸附单元32的第三端口323和第二端口322打开；所述第一吸附单元31的第二端口312、第三端口313、第五端口315和第六端口316，以及所述第二吸附单元32的第一端口321、第四端口324、第五端口325和第六端口326关闭，来自所述脱硫装置2的有机废气进入通过所述第一吸附单元31的第一端口311进入所述第一吸附单元，进行一级吸附处理，然后通过第一吸附单元31的第四端口314流出，并通过所述第二吸附单元32的第三端口323进入所述第二吸附单元32，继续进行二级吸附处理。经过二级吸附处理后的有机废气经过所述第二吸附单元32的第二端口322进入排气管路5，并通过该排气管路5外排到大气中。

而此过程中的所述的第三吸附单元33进行脱附处理。在此过程中，所述第三吸附单元33的第五端口335和第六端口336打开，所述第三吸附单元33的第一端口331、第二端口332、第三端口333和第四端口334关闭，所述脱附风机41将所述加热器42加热后的高温氮气自所述第三吸附单元33的第六端口336吹入所述第三吸附单元33，使高温氮气相对脱附过程逆向流经吸附材料，对所述第三吸附单元33进行脱附，第三吸附单元33中的经过脱附后的有机成分通过所述第三吸附单元33的第五端口335进入所述回收冷凝器43，从而完成对所述第三吸附单元33的脱附以及对有机成分的回收过程。

如图4所示，当所述VOCs在线检测装置监测到所排放的废气浓度超过设定值时，控制所述第一吸附单元31进行脱附处理，而所述第二吸附单元32和第三吸附33继续进行吸附处理。在图4中，为了清楚的示出吸附和脱附的过程，将活性炭吸附装置3的各个吸附单元在该状态下处于关闭的端口的连接管路断开示出。此过程中，所述第二吸附单元32的第一端口321和第四端口324，以及所述第三吸附单元33的第三端口333和第二端口332打开；所述第二吸附单元32的第二端口322、第三端口323和第五端口325和第六端口326，以及第三吸附单元33的第一端口331、第四端口334、第五端口335和第六端口336断开，有机废气通过第二吸附单元32的第一端口321进入所述第二吸附单元32，进行一级吸附处理，然后从第二吸附32的第六端口326流出，并通过所述第三吸附单元33的第三端口333进入所述第三吸附单元33，进行二级吸附处理。经过二级吸附处理后，有机废气通过所述第三吸附单元33的第二端口332进入排气管路5，最终经过本有机废气回收处理系统的出气口20排入到大气中。

而此过程中所述的第一吸附单元31进行脱附处理，这里不再做详细介绍。

有机废气流经所述有机废气回收处理系统，采用如下步骤进行回收处理：

a、对有机废气进行冷凝处理，使气液分离并对液体进行回收；

b、对经过冷凝处理后的有机废气进行脱硫处理，降低有机废气中的硫含量；

c、利用活性炭吸附装置3对经过脱硫处理后的有机废气进行吸附处理后排出。

步骤a中的冷凝处理包括三级冷凝处理，其中一级冷凝处理的温度为0～5℃，二级冷凝处理的温度为-25～-35℃，三级冷凝处理的温度为-70～-75℃。

经过气液分离后的液体通过本有机废气回收处理系统的出液口30进行最终回收。

步骤c中的活性炭吸附装置3对经过脱硫处理后的有机废气进行至少两级吸附处理，以便充分吸收废气中的有机成分进行充分吸收。

当经过处理后的有机废气经过所述排气管路5进行外排时，浓度检测器8对排出气体的VOCs浓度进行检测，若VOCs浓度超出预定值，则对活性炭吸附装置3利用高温氮气进行脱附处理。

所述活性炭吸附装置3包括第一吸附单元和第二吸附单元和第三吸附单元，脱硫处理后的有机废气依次经过第一吸附单元和第二吸附单元进行吸附处理；若检测到经吸附处理后的气体VOCs浓度超出预定值，则对第一吸附单元进行脱附处理，并将脱硫处理后的有机废气依次经过第二吸附单元和第三吸附单元进行吸附处理。

所述高温氮气的温度范围优选为120-200℃，更加优选为150-180℃。

本申请中，由于所述有机废气回收处理系统针对有机废气吸收处理的各个环节针对性的设置有冷凝装置1、脱硫装置2和活性炭吸附装置3，有机废气依次经过冷凝装置1、脱硫装置2和活性炭吸附装置3，在每个废气处理步骤中，废气中的各种组份得到了有效的吸收处理，吸收效率更高，能够回收低风量、高浓度的有机废气。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种有机废气回收处理系统，其特征在于，包括依次连接的进气管路、冷凝装置（1）、脱硫装置（2）、回收罐（7）、活性炭吸附装置（3）、脱附装置（4）和排气管路（5），所述有机废气依次经过所述冷凝装置（1）、所述脱硫装置（2）和所述活性炭吸附装置（3），

所述冷凝装置（1）用于对进气管路输入的有机废气进行冷凝，实现气液分离，并将液体部分进行回收；

所述脱硫装置（2）用于对经冷凝后的气体进行脱硫处理；

所述活性炭吸附装置（3）用于对脱硫后的气体进行吸附处理；

所述脱附装置（4）与所述活性炭吸附装置（3）相连通；

所述冷凝装置（1）包括依次连接的多级冷凝单元（11），每级冷凝单元（11）包括冷凝器（111）和与冷凝器（111）出口相连接的储液罐（112），经冷凝器（111）冷凝后的气液混合物进入储液罐（112），储液罐（112）的出液口连接回收罐（7），储液罐（112）的出气口连接下级冷凝单元或者脱硫装置；

所述活性炭吸附装置（3）包括依次连接的三个吸附单元，在吸附过程中，其中的两个吸附单元处于吸附状态，有机废气依次经过所述两个吸附单元，形成对有机废气的二级吸附处理，另一个吸附单元处于脱附状态。

2.根据权利要求1所述的有机废气回收处理系统，其特征在于，所述冷凝单元的个数为三个，自上游到下游依次为：第一冷凝单元、第二冷凝单元和第三冷凝单元。

3.根据权利要求2所述的有机废气回收处理系统，其特征在于，所述第一冷凝单元、第二冷凝单元以及第三冷凝单元的冷凝器（111）的冷凝温度范围依次为：0～5℃、-25～-35℃、-70～-75℃。

4.根据权利要求1所述的有机废气回收处理系统，其特征在于，每个所述吸附单元均包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口和第六端口，所述第一端口、第三端口和第五端口位于吸附材料的进气侧，所述吸附材料设置于所述吸附单元内，所述第二端口、第四端口和第六端口位于所述吸附材料的出气侧；每个所述端口均设有用于控制其开闭的控制单元。

5.根据权利要求4所述的有机废气回收处理系统，其特征在于，每个所述吸附单元的第一端口分别与所述脱硫装置（2）相连通，每个所述吸附单元的第二端口分别与排气管路（5）相连通，所述活性炭吸附装置（3）还包括第一支路，所有所述吸附单元的第三端口和第四端口均与所述第一支路相连接并可通过所述第一支路相互连通。

6.根据权利要求1所述的有机废气回收处理系统，其特征在于，所述脱附装置（4）包括脱附风机（41）、加热器（42）和回收冷凝器（43），所述脱附风机（41）的进风口与所述回收冷凝器（43）的第一端口相连，出风口与所述加热器（42）的第一端口相连；所述回收冷凝器（43）的第二端口分别与每个所述吸附单元（31）的第五端口连通，所述加热器（42）的第二端口分别与每个所述吸附单元的第六端口连通。

7.根据权利要求1所述的有机废气回收处理系统，其特征在于，在该有机废气回收处理系统的进气管路上还设置有压力控制装置（6），所述压力控制装置包括压力变送器（61）和风机（62）。

8.根据权利要求1所述的有机废气回收处理系统，其特征在于，所述回收罐（7）的第一端口与所述储液罐（112）的下端连通，所述回收罐（7）的第二端口与回收冷凝器（43）的出液口连通，所述回收罐（7）的位于下端的第三端口连通有机溶剂回收装置。

9.一种有机废气回收处理方法，其特征在于，在根据权利要求1至8中任一项所述的有机废气回收处理系统执行，所述有机废气回收处理方法包括：

a、利用多级冷凝单元对有机废气进行多级冷凝处理，使气液分离并对液体进行回收；

b、对经过冷凝处理后的有机废气进行脱硫处理，降低有机废气中的硫含量；

c、利用活性炭吸附装置（3）对经过脱硫处理后的有机废气进行吸附处理后排出，其中若检测到经吸附处理后的气体VOCs浓度超出预定值，则对三个吸附单元之一进行脱附处理，并将脱硫处理后的有机废气依次经过三个吸附单元中另外两个吸附单元进行吸附处理，

在每个步骤中，所述有机废气的各种组分得到吸收处理。

10.根据权利要求9所述的有机废气回收处理方法，其特征在于，

步骤a中的冷凝处理包括三级冷凝处理，其中一级冷凝处理的温度为0～5℃，二级冷凝处理的温度为-25～-35℃，三级冷凝处理的温度为-70～-75℃。

11.根据权利要求9所述的有机废气回收处理方法，其特征在于，所述脱附处理包括：利用高温氮气进行脱附处理。

12.根据权利要求11所述的有机废气回收处理方法，其特征在于，所述高温氮气的温度范围为120-200℃。