CN105854508B - 一种组合式VOCs净化回收装置 - Google Patents

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Abstract

一种组合式VOCs净化回收装置，包括吸附腔，装置包括同轴设置的壳体和第一隔热隔板，第一隔热隔板沿竖直方向设置在壳体内并将壳体内的空腔分隔成至少两个吸附腔，每个吸附腔内都设置有固定床吸附床层，壳体的底部和顶部都开设有气相孔，两个气相孔都与壳体同轴设置且都同时与所有的吸附腔连通，壳体底部的气相孔为有机废气和脱附气体的进口，壳体顶部的气相孔为有机废气和脱附气体的出口。可达到在一个壳体内部同时并且连续进行吸附和脱附作业的目的，实现了有机废气吸附和吸附材料脱附过程的一体化，具有简化工艺流程、操作简单、自动化程度高及成本低等特点。由多套设备减少成一套设备，大大缩小了占地面积，节省空间。

Description

一种组合式VOCs净化回收装置
技术领域
本发明属于化工设备技术领域，涉及到一种组合式VOCs净化回收装置。
背景技术
工业行业中，如包装印刷、炼油与石化、电子产品制造、汽车制造涂装与维修等，均会在生产过程中排放大量含VOCs(挥发性有机物)的废气，如果将其直接排放到大气，不仅会造成空气污染，人员中毒，也会导致材料浪费，提高生产成本。近年来，由于环境污染的问题日益凸显，各地出现的雾霾问题已经严重影响了人民的日常生活，而根据雾霾产生的原因分析，VOCs的排放占据了很大部分，政府以及环保组织对降低VOCs排放，改善空气质量问题高度关注，各地针对VOCs排放收费的法律法规也相继出台，因此VOCs排放治理工作已经迫在眉睫。
VOCs治理技术有燃烧法、生物法、吸收法、吸附法、光催化法等等，其中吸附法由于具有操作工艺简单、易实现自动化控制、无二次污染以及VOCs可以回收、吸附剂可以再生重复利用等优点而被广泛使用。据统计，吸附法在所有VOCs治理工艺中所占比例接近60％，但目前使用吸附法在吸附过程中存在以下问题：①吸附脱附过程设备分离，如果需要进行两级吸附的话，则需要两套吸附设备，导致工艺流程复杂，操作要求高；②自控要求严格；③处理废气所需设备数量多，占地大，成本高。以上问题制约了吸附法处理VOCs废气的发展，迫切需要技术的发展来解决问题，改善工艺，降低成本。
因此，针对工业废气排放的治理，开发一种简单有效、操作简便、占地小、成本低的净化装置极其重要。
发明内容
本发明为了克服现有技术的缺陷，设计了一种组合式VOCs净化回收装置，解决了现有技术中存在的流程复杂、操作要求高、自控要求严格、设备数量多、占地大、成本高等问题。
本发明所采取的具体技术方案是：一种组合式VOCs净化回收装置，包括吸附腔，关键是：所述的装置包括同轴设置的壳体和第一隔热隔板，第一隔热隔板沿竖直方向设置在壳体内并将壳体内的空腔分隔成至少两个吸附腔，每个吸附腔内都设置有固定床吸附床层，壳体的底部和顶部都开设有气相孔，两个气相孔都与壳体同轴设置且都同时与所有的吸附腔连通，壳体底部的气相孔为有机废气和脱附气体的进口，壳体顶部的气相孔为有机废气和脱附气体的出口。
所述的壳体底部的气相孔处设置有底部气体换向管，壳体顶部的气相孔处设置有顶部气体换向管，底部气体换向管和顶部气体换向管都与壳体形成转动配合，底部气体换向管内部有竖直设置的第二隔热隔板，第二隔热隔板与底部气体换向管同轴设置并将底部气体换向管内部的空腔分隔成有机废气腔和脱附气体腔两部分，顶部气体换向管内部有竖直设置的第三隔热隔板，第三隔热隔板与顶部气体换向管同轴设置并且也将顶部气体换向管内部的空腔分隔成有机废气腔和脱附气体腔两部分。
所述的第一隔热隔板、第二隔热隔板和第三隔热隔板结构相同横截面形状都是Y字形，第一隔热隔板将壳体内部均分成相互独立的三个吸附腔，分别为a吸附腔、b吸附腔和c吸附腔；
第二隔热隔板将底部气体换向管内部均分成相互独立且依次排列的三个腔，分别为一次吸附进气腔、二次吸附出气腔和脱附气体进气腔；
第三隔热隔板将顶部气体换向管内部均分成依次排列的三个腔，分别为一次吸附出气腔、二次吸附进气腔和脱附气体出气腔，一次吸附出气腔、二次吸附进气腔和脱附气体出气腔的排列方向与底部气体换向管内部三个腔的排列方向相同，其中，一次吸附出气腔和二次吸附进气腔的顶部连通且一次吸附出气腔和二次吸附进气腔的上方设置有盲板，盲板与顶部气体换向管形成密封锁紧配合。
所述的固定床吸附床层内装填有吸附剂，吸附剂为颗粒活性炭、沸石、分子筛或硅胶。
所述的固定床吸附床层的上端面与壳体内壁之间、下端面与壳体内壁之间都留有流通腔。
所述的第一隔热隔板为双层金属隔板，双层金属隔板中间有隔热层，隔热层的材质为复合硅酸盐、陶瓷纤维、石棉或硅酸铝。
所述的第二隔热隔板和第三隔热隔板结构相同也都是双层金属隔板，双层金属隔板中间有隔热层，隔热层的材质为复合硅酸盐、陶瓷纤维、石棉或硅酸铝。
所述的底部气体换向管和顶部气体换向管都借助法兰与壳体连接在一起。
所述的底部气体换向管的底部和顶部气体换向管的顶部都设置有法兰盘。
本发明的有益效果是：利用第一隔热隔板将壳体内部分隔成至少两个吸附腔，第一隔热隔板可以保证两个吸附腔之间的温度互不干扰，当一个吸附腔吸附饱和后，换另一个吸附腔继续进行吸附，同时对吸附饱和的吸附腔进行脱附处理，脱附完成后的吸附腔则等待进行新一轮的吸附操作，所有的吸附腔如此交替进行，即可达到在一个壳体内部同时并且连续进行吸附和脱附作业的目的，实现了有机废气吸附和吸附材料脱附过程的一体化，具有简化工艺流程、操作简单、自动化程度高及成本低等特点。由现有的吸附操作和脱附操作分别由不同设备来完成，改成在一套设备内同时完成，大大缩小了占地面积，节省了空间，同时提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中壳体内部结构的俯视图。
图3为图1中底部气体换向管内部结构的俯视图。
图4为图1中顶部气体换向管内部结构的俯视图。
附图中，1代表壳体，2代表固定床吸附床层，3代表第一隔热隔板，4代表底部气体换向管，5代表顶部气体换向管，6代表第二隔热隔板，7代表第三隔热隔板，8代表a吸附腔，9代表b吸附腔，10代表c吸附腔，11代表盲板，101代表一次吸附进气腔，201代表二次吸附出气腔，301脱附气体进气腔，302代表脱附气体出气腔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细说明：
具体实施例，如图1、图2、图3和图4所示，一种组合式VOCs净化回收装置，包括吸附腔，装置包括同轴设置的壳体1和第一隔热隔板3，第一隔热隔板3沿竖直方向设置在壳体1内并将壳体1内的空腔分隔成至少两个吸附腔，第一隔热隔板3为双层金属隔板，双层金属隔板中间有隔热层，隔热层的材质为复合硅酸盐、陶瓷纤维、石棉或硅酸铝，隔热层取材方便，成本低，隔热效果好，可以保证相邻吸附腔之间的温度互不干扰。每个吸附腔内都设置有固定床吸附床层2，固定床吸附床层2内装填有吸附剂，吸附剂为颗粒活性炭、沸石、分子筛或硅胶，吸附剂的可选择范围大，取材方便。壳体1的底部和顶部都开设有气相孔，两个气相孔都与壳体1同轴设置且都同时与所有的吸附腔连通，第一隔热隔板3的上端面与壳体1外壁的上端面齐平，第一隔热隔板3的下端面与壳体1外壁的下端面齐平，壳体1底部的气相孔为有机废气和脱附气体的进口，壳体1顶部的气相孔为有机废气和脱附气体的出口。固定床吸附床层2的上端面与壳体1内壁之间、下端面与壳体1内壁之间都留有流通腔，气体可以沿着流通腔流动，使得气体更好的分散和收集，气体分散均匀，可以与吸附腔内的吸附剂充分接触，可以提高吸附效果和脱附效果。
作为对本发明的进一步改进，壳体1底部的气相孔处设置有底部气体换向管4，壳体1顶部的气相孔处设置有顶部气体换向管5，底部气体换向管4和顶部气体换向管5都与壳体1形成转动配合，底部气体换向管4内部有竖直设置的第二隔热隔板6，第二隔热隔板6与底部气体换向管4同轴设置并将底部气体换向管4内部的空腔分隔成有机废气腔和脱附气体腔两部分，顶部气体换向管5内部有竖直设置的第三隔热隔板7，第三隔热隔板7与顶部气体换向管5同轴设置并且也将顶部气体换向管5内部的空腔分隔成有机废气腔和脱附气体腔两部分。需要进行气流切换时，直接转动底部气体换向管4和顶部气体换向管5即可，省去了拆装更换气源连通方式的过程，简化了工艺流程，操作简单，省时省力，提高了工作效率，而且不用停止吸附和脱附过程即可完成气流的切换，实现了吸附和脱附的连续化进行，进一步提高了工作效率。
作为对本发明的进一步改进，第一隔热隔板3、第二隔热隔板6和第三隔热隔板7结构相同横截面形状都是Y字形，第一隔热隔板3将壳体1内部均分成相互独立的三个吸附腔，分别为a吸附腔8、b吸附腔9和c吸附腔10；第二隔热隔板6将底部气体换向管4内部均分成相互独立且依次排列的三个腔，分别为一次吸附进气腔101、二次吸附出气腔201和脱附气体进气腔301；第三隔热隔板7将顶部气体换向管5内部均分成依次排列的三个腔，分别为一次吸附出气腔、二次吸附进气腔和脱附气体出气腔302，一次吸附出气腔、二次吸附进气腔和脱附气体出气腔302的排列方向与底部气体换向管4内部三个腔的排列方向相同，其中，一次吸附出气腔和二次吸附进气腔的顶部连通且一次吸附出气腔和二次吸附进气腔的上方设置有盲板11，盲板11与顶部气体换向管5形成密封锁紧配合。可以自动进行二次吸附，使得吸附效果更好，排放的尾气达标，可以减少对环境的污染。
第二隔热隔板6和第三隔热隔板7结构相同也都是双层金属隔板，双层金属隔板中间有隔热层，隔热层的材质为复合硅酸盐、陶瓷纤维、石棉或硅酸铝，隔热层取材方便，成本低，隔热效果好，可以保证相邻吸附腔之间的温度互不干扰。
底部气体换向管4和顶部气体换向管5都借助法兰与壳体1连接在一起，拆装方便快捷。底部气体换向管4的底部和顶部气体换向管5的顶部都设置有法兰盘，与外部其它设备连接或拆卸时更加方便快捷。
本发明在具体实施时：壳体1为圆柱形结构，底部气体换向管4和顶部气体换向管5直径相等，壳体1的横截面积是底部气体换向管4横截面积的15～20倍，壳体1内气体流速按照HJ2026-2013吸附法工业有机废气治理工程技术规范(6.3.3.3)中的规定设置为0.4～0.6m/s。换向管内的气体流速太小会使该装置整体的处理效率降低，而流速太大，会使换向管出口处的阻力较大，尤其是会使吸附剂和脱附剂供大于求，造成资源的浪费，所以将换向管内气体流速设置为10～15m/s。固定床吸附床层2的高度是0.8～1.2m，预先向固定床吸附床层2内装填吸附剂，然后在壳体1内的每个吸附腔内都装入带有吸附剂的固定床吸附床层2，经降温的有机废气从底部气体换向管4的一次吸附进气腔101进入，经过流通腔分散后进入对应的a吸附腔8进行吸附，经过一次吸附后的有机废气经过流通腔汇聚后，进入顶部气体换向管5的一次吸附出气腔，一次吸附出气腔和二次吸附进气腔的顶部连通且一次吸附出气腔和二次吸附进气腔的上方设置有盲板11，所以有机废气就会通过顶部气体换向管5换向，由一次吸附出气腔进入到二次吸附进气腔内，然后向下进入b吸附腔9内，进行二次吸附，经净化后的气体从底部气体换向管4的二次吸附出气腔201排出并排空。在吸附正常进行的同时，脱附用的热载气体从底部气体换向管4的脱附气体进气腔301进入，经过流通腔分散后，进入对应的c吸附腔10进行脱附，脱附气体经流通腔汇聚后，从顶部气体换向管5的脱附气体出气腔302排出到冷凝装置进行冷凝回收，脱附气体的温度经过隔热隔板后传递到相邻吸附腔的温度不高于30℃，使得各个腔之间的温度互不干扰。
每个吸附腔的出口处都设置有浓度检测仪，达到预设值后即判定该吸附腔吸附饱和，当壳体1内的a吸附腔8吸附饱和后，旋转底部气体换向管4和顶部气体换向管5，使降温后的有机废气从底部气体换向管4的一次吸附进气腔101进入对应的b吸附腔9进行吸附，此时顶部气体换向管5的脱附气体出气腔302已经旋转到a吸附腔8上方，使得壳体1内的b吸附腔9和c吸附腔10连通，因此有机废气通过顶部气体换向管5换向到c吸附腔10进行二次吸附，同时对a吸附腔8进行脱附操作。
如此重复，在a吸附腔8、b吸附腔9和c吸附腔10三个区域之间反复交替进行吸附和脱附工作，即可达到在一个壳体1内同时并且连续进行吸附和脱附的目的，实现了有机废气吸附和吸附材料脱附过程的一体化，具有简化工艺流程、操作简单、自动化程度高、装置占地面积小及成本低等特点。
现有技术需要通过三台直径都是2.5米的设备实现一级吸附、二级吸附和脱附过程，设备数量多，占地面积为14.7m2，自控程序要求很高，管道连接复杂，投资高，并且对操作和维修人员素质要求高。本发明只需一台直径为3.8m的设备就可实现一级吸附、二级吸附和脱附过程，占地面积为11.3m2，管道连接简单，自控程序要求简单。

Claims (8)

1.一种组合式VOCs净化回收装置，包括吸附腔，其特征在于：所述的装置包括同轴设置的壳体(1)和第一隔热隔板(3)，第一隔热隔板(3)沿竖直方向设置在壳体(1)内并将壳体(1)内的空腔分隔成至少两个吸附腔，每个吸附腔内都设置有固定床吸附床层(2)，壳体(1)的底部和顶部都开设有气相孔，两个气相孔都与壳体(1)同轴设置且都同时与所有的吸附腔连通，壳体(1)底部的气相孔为有机废气和脱附气体的进口，壳体(1)顶部的气相孔为有机废气和脱附气体的出口；
所述的壳体(1)底部的气相孔处设置有底部气体换向管(4)，壳体(1)顶部的气相孔处设置有顶部气体换向管(5)，底部气体换向管(4)和顶部气体换向管(5)都与壳体(1)形成转动配合，底部气体换向管(4)内部有竖直设置的第二隔热隔板(6)，第二隔热隔板(6)与底部气体换向管(4)同轴设置并将底部气体换向管(4)内部的空腔分隔成有机废气腔和脱附气体腔两部分，顶部气体换向管(5)内部有竖直设置的第三隔热隔板(7)，第三隔热隔板(7)与顶部气体换向管(5)同轴设置并且也将顶部气体换向管(5)内部的空腔分隔成有机废气腔和脱附气体腔两部分；
所述的第一隔热隔板(3)、第二隔热隔板(6)和第三隔热隔板(7)结构相同横截面形状都是Y字形，第一隔热隔板(3)将壳体(1)内部均分成相互独立的三个吸附腔，分别为a吸附腔(8)、b吸附腔(9)和c吸附腔(10)；
第二隔热隔板(6)将底部气体换向管(4)内部均分成相互独立且依次排列的三个腔，分别为一次吸附进气腔(101)、二次吸附出气腔(201)和脱附气体进气腔(301)；
第三隔热隔板(7)将顶部气体换向管(5)内部均分成依次排列的三个腔，分别为一次吸附出气腔、二次吸附进气腔和脱附气体出气腔(302)，一次吸附出气腔、二次吸附进气腔和脱附气体出气腔(302)的排列方向与底部气体换向管(4)内部三个腔的排列方向相同，其中，一次吸附出气腔和二次吸附进气腔的顶部连通且一次吸附出气腔和二次吸附进气腔的上方设置有盲板(11)，盲板(11)与顶部气体换向管(5)形成密封锁紧配合。
2.根据权利要求1所述的一种组合式VOCs净化回收装置，其特征在于：所述的固定床吸附床层(2)内装填有吸附剂，吸附剂为颗粒活性炭、分子筛或硅胶。
3.根据权利要求1所述的一种组合式VOCs净化回收装置，其特征在于：所述的固定床吸附床层(2)的上端面与壳体(1)内壁之间、下端面与壳体(1)内壁之间都留有流通腔。
4.根据权利要求1所述的一种组合式VOCs净化回收装置，其特征在于：所述的第一隔热隔板(3)为双层金属隔板，双层金属隔板中间有隔热层，隔热层的材质为复合硅酸盐、陶瓷纤维、石棉或硅酸铝。
5.根据权利要求1所述的一种组合式VOCs净化回收装置，其特征在于：所述的第二隔热隔板(6)和第三隔热隔板(7)结构相同也都是双层金属隔板，双层金属隔板中间有隔热层，隔热层的材质为复合硅酸盐、陶瓷纤维、石棉或硅酸铝。
6.根据权利要求1所述的一种组合式VOCs净化回收装置，其特征在于：所述的底部气体换向管(4)和顶部气体换向管(5)都借助法兰与壳体(1)连接在一起。
7.根据权利要求1所述的一种组合式VOCs净化回收装置，其特征在于：所述的底部气体换向管(4)的底部和顶部气体换向管(5)的顶部都设置有法兰盘。
8.根据权利要求2所述的一种组合式VOCs净化回收装置，其特征在于：所述的分子筛为沸石。
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