CN106492605A - 一种多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术，涉及有机挥发性气体的治理领域，以经济的治理技术方案，通过多级多种单一处理技术联用，VOC经循环设施循环处理，使一次性未被处理达标的VOC经循环设施循环处理，直至全部达标排放。从而解决现有方案中符合经济性方案治理效果不达标，达标的治理方案不符合经济性，企业无力承担的环境治理死结。
Description
技术领域
本发明涉及有机挥发性气体的治理领域，特别涉及一种多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术。
背景技术
VOC是挥发性有机气体的总称，含苯、甲醛等数百种危害气体，其中数十种为致癌物或致突变物，有些长期接触导致白血病、流产、胎儿畸形和生长发育迟缓等，在空气中与光作用，形成其它颗粒进一步污染环境。
我国也非常重视VOC的治理，相关国家法规及地方标准已陆续出台，如国务院2013.9.10下发的国发[2013]37号文件；天津市于2014.8.1出台的DB12/524-2014《工业企业挥发性有机物排放控制标准》；河北省于2016.2.24出台的DB13/2022-2016《工业企业挥发性有机物排放控制标准》等。各地方细则也相继出台，如河南郑州、河北秦皇岛等城市。我国虽然急于大力治理VOC，但VOC治理的技术却不成熟，特别是适合中国国情的大量中小企业的VOC治理方案至今仍在探索中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术，解决大量的中小企业高效、经济的治理VOC的技术方案，为政府、企业、民众等多方面提供快速、高效、经济的VOC治理技术方案。
7.为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种多级联合、循环处理有机挥发性气体的技术，某特征在于：所述治理技术，包含两种或以上的VOC处理技术，且以多级联合串联的形式连接起来，一次处理未能达标的气体再分离技术(如各种吸附脱附工艺或多种吸附脱附工艺联用等方法)进行分离，分离成达标的洁净气体和剩余VOC，达标净气体直接排出，剩余VOC留在分离装置的吸附载体上。留在分离装置的吸附载体上的剩余VOC，通过脱附工艺离开吸附载体，经过后处理装置再次处理后，再经过循环管路被输送回处理系统，与新风一起并成为新风的一部分再次被处理。处理、吸附分离、达标洁净气体排出、剩余VOC脱附、脱附气体后处理、循环、再次被处理、......，如此反复循环直至全部VOC气体处理达标被排出。
8.其中与现存的多级多技术联用的区别在于：对于大风量含VOC的气体，现有复合技术均以先吸附脱附等方式浓缩提高VOC含量浓度，再进行催化氧化或冷凝分离等处理方法。本发明的技术特点在于，先以微波催化或等离子等经济型处理技术进行对含VOC气体进行处理后，对被处理过的气体再进行吸附脱附等方法分离，分离达标净气体及剩余VOC。其中达标洁净气体直接排出，剩余VOC通过吸附脱附的方式分离后，经过后处理装置后，再用循环管路输送回处理系统，与新风一起并成为新风的一部分再次被处理。处理、吸附分离、达标洁净气体排出、剩余VOC脱附、脱附气体后处理、循环、再次被处理、......，如此反复循环直至全部VOC气体处理达标被排出。
优选的，所述VOC处理系统至少包含了用于VOC气体处理的处理装置和包括吸附分离洁净气体、脱附剩余VOC的分离装置和用于处理剩余VOC的后处理装置，也可以是在此基础装置的基础上，增加部分装置优化和改良处理及分离装置。
优选的，所述多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术的处理装置所采用的技术可以是光催化、等离子或其它单一处理技术，也可以是多种单一处理技术的组合。
优选的，所述多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术的分离装置所采用的技术，可以是活性炭、沸石等单一脱附吸附技术，也可以是多种单一脱附吸附技术的组合。
优选的，所述多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术吸附方式分离出来的剩余VOC，可以同步脱附并输送到新风中参与二次循环同步处理(动态循环处理模式)，也可以待新风处理完毕后，再进行脱附，并输送到处理系统中单独进行二次循环处理，(静态循环处理模式)。
采用以上技术方案的有益效果是：该多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术解决了现有技术方案存在达标的治理方案成本高，普通中小企业承担不起；而承担得起的方案又无法达标的尴尬局面。提出了在经济性能上广大企业有能力承担，治理效果又能达标的治理技术方案，使我国的VOC治理政策快速普及变为现实。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
图1是本发明一种多段联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术的的治理技术的功能示意图。
图2是是本发明一种多段联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术的的治理技术控制系统示意图。其中，分离装置的吸附和脱附两个部份是通过电路控制来实现功能切换的，关于分离装置内的吸附与脱附的结构和工作方式，因不是本发明的内容，本发明不作详细说明。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明一种多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术的优选实施方式。
结合图1出示本发明一种多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术的具体实施方式：
为在此便于说明，以原气流量为5万m3/h，产生VOC气体的车间每天生产8小时，生产时原气中含有的VOC浓度为500mg/m3，停产时原气中含有的VOC浓度为0mg/m3。
本例选择设备的额定处理风量为5万m3/h，设备处理装置选用微波催化技术，一次综合处理效率为80％，设备分离装置选用活性炭分离技术，吸附效率为60％，脱附效率为99％，吸附载体的容量为足够大，短期内无需更换。脱附采用N2脱附，气源由脱附装置配置的气源发生装置发生，流量为500m3/h。后处理装置选用冷凝回收，回收处理效率为80％左右。
气体流向说明：车间生产时产生的需要处理的含VOC气体，经过粉尘过滤，酸洗、碱洗等预处理工艺后，成为预处理后的VOC气体(在本发明中，预处理后需进行VOC处理的气体称为原气，本发明中以下也均简称原气)。原气流量5万m3/h，含VOC气体500mg/m3，在主风机负压抽取下，经过处理装置和分离装置后，经排放口排出
一、静态模式结合图表说明：
表1：静态模式(间隔循环处理-吸附)
| 位置编号 | 流量(万m3/h) | 浓度(mg/m3) | 产生VOC的质量(Kg/h) |
| 1 | 5 | 500 | 25 |
| 2 | 5 | 100 | 5 |
| 3 | 5 | 40 | 2 |
在1号位置，原气流量为5万m3/h，VOC浓度为500mg/m3，回流阀关闭，主风机开启，脱附风机关闭，原气体在主风机负压抽气下连续经过处理装置、2号位、分离装置吸附系统、3号位主风机等位置后排放，有如下过程：
1号位，原气流量5万m3/h，VOC浓度为500mg/m3，折合VOC质量约25Kg/h；经处理装置微波催化后到达2号位，气体流量5万m3/h，VOC浓度为100mg/m3，折合VOC质量约5Kg/h；再经分离装置吸附载体后到达3号位，此位置排放的气体流量5万m3/h，VOC浓度为40mg/m3，折合VOC质量约2Kg/h随气体排出，同时折合质量约3Kg/h的VOC气体被留在吸附载体上。整套设备的处理效率为92％
每天按车间排放8小时计算，共计有3Kg/h×8h＝24kg的VOC气体被吸附在吸附载体上。
表2：静态模式(间隔循环处理-脱附)
| 位置编号 | 流量(万m3/h) | 浓度(mg/m3) | 产生VOC的质量(Kg/h) |
| 4 | 0.05 | 24000 | 12 |
| 5 | 0.05 | 4800 | 2.4 |
当车间停止生产，不再排放VOC气体时，主风机及吸附系统依旧开启，原气流量为5万m3/h，其含有的VOC浓度为0mg/m3时，开启脱附风机及回流阀，并启动分离装置的脱附系统及后处理装置，吸附系统和脱附系统同时工作。留存在吸附载体上的24kg的VOC气体在N2发生装置产生N2的吹脱下，逐步由回流管路4号位进入到后处理装置，被再次处理。本例中24KgVOC，吹脱时间控制在2小时，折合12Kg/h。在吹脱过程中，采取N2逐步增加流量、逐步升温及分区吹脱等方式来控制VOC吹脱的速度。4号位折合VOC质量约12Kg/h，流量为500m3/h，VOC浓度为24000mg/m3。经后处理装置后，到达5号位时，冷凝回收的处理效率80％左右，5号位置回气流量为0.05万m3/h，VOC浓度约为4800mg/m3，折合VOC质量2.4kg/h随气体回流，9.6kg/h的VOC被冷凝回收。经后处理装置处理后的气体经5号位回到1号位，在VOC浓度为0mg/m3的原气的混合稀释下，再次进入处理系统进行循环处理。
处理后的气体经5号位回到1号位，在VOC浓度为0mg/m3的原气的混合稀释下，再次进入处理系统进行循环处理。
至此，用户可以根据自己的生产需求，选择再次循环处理或是将少量的VOC留存在吸附载体上，与第二天的气体一起处理。
二、动态模式结合图表说明：
表3动态模式(同步循环处理)
| 位置编号 | 流量(万m3/h) | 浓度(mg/m3) | 产生VOC的质量(Kg/h) |
| 1 | 约5 | 510 | 约25.6 |
| 2 | 约5 | 102 | 约5.1 |
| 3 | 约5 | 41 | 约2.1 |
| 4 | 0.05 | 6000 | 约3 |
| 5 | 0.05 | 1200 | 约0.6 |
在1号位置，原气流量5万m3/h，VOC浓度为500mg/m3左右，折合VOC质量约25kg/h；同时5号位置回气0.05万m3/h，VOC浓度为1200mg/m3左右，折合VOC质量约0.6kg/h；因此1号位置的混合气体量为约5万m3/h，混合VOC浓度约为510mg/m3，折合VOC质量约25.6kg/h。
混合气体经处理装置微波催化后到达2号位，在2号位置时，80％的VOC已被催化氧化，气体流量仍为5万m3/h，VOC浓度约为102mg/m3，折合VOC质量约5.1kg/h；气体再经分离装置的吸附载体后到达3号位，此位置排放的气体流量5万m3/h，VOC浓度为41mg/m3，折合VOC质量约2.1kg/h随气体排出。同时折合VOC质量约3kg/h的VOC气体被留存在吸附载体上。
在经过分离装置时，剩余VOC气体的60％，即5.1×60％≈3kg/h被吸附在分离装置的吸附载体上，剩余VOC气体的40％，即5.1×40％≈2.1公斤随气体一起排出，3号位置的排放出的风量为5万m3/h，浓度为41mg/m3。
经过吸附被留在吸附载体上的剩余VOC(3kg/h)，在脱附装置氮气发生装置产生的氮气(0.05万m3/h)的吹脱下进行脱附，产生的回流混合气体称为回气。4号位置回气流量为0.05万m3/h，VOC浓度约为3kg/h÷500m3/h＝6000mg/m3，剩余VOC回流气体被后处理装置通过冷凝回收。冷凝回收的处理效率80％左右，5号位置回气流量为0.05万m3/h，VOC浓度约为1200mg/m3，折合VOC质量0.6kg/h随气体回流，2.4kg/h的VOC被冷凝回收。经后处理装置处理后的气体经5号位回到1号位，在VOC浓度为0mg/m3的原气的混合稀释下，再次进入处理系统进行循环处理。
沿回流管路到1号位置与原气混合，并重新进入处理装置，按上述循环进行同步循环处理。
同时，在吹脱过程中，采取N2逐步增加流量、逐步升温及分区吹脱等方式来控制VOC吹脱的速度，以尽量保证回流气体的VOC浓度稳定，提高设备的效率。
无论是上述静态或动态模式，按照相应的原气VOC浓度比例，提高或降低分离装置的吸附效率，则出口排放量气体的VOC浓度可控制在小于50mg/m3和综合处理效率大于90％以上，符合现行地方标准中的最主要的两项考核指标，即达到本发明的首要目标：排放达标。
关于分离装置内的吸附与脱附的结构和工作方式，因不是本发明的内容，本发明不作详细说明。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。
Claims (6)
1.一种多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术，其特征在于：所述多级联合、循环处理有机挥发性气体的处理技术包含两种或以上的VOC处理技术，且以多级联合串联的形式连接起来，一次处理未能达标的气体经循环设施循环进入处理设备多次处理直至达标排放。大风量含VOC的气体，先以经济型处理技术(如微波催化、等离子或多种技术联用等)进行处理后，对被处理过的气体用分离技术(如各种吸附脱附工艺或多种吸附脱附工艺联用等方法)进行分离，分离成达标的洁净气体和剩余VOC，达标洁净气体直接排出，剩余VOC留在分离装置的吸附载体上。留在分离装置吸附载体上的剩余VOC，通过脱附工艺离开吸附载体，经过后处理装置再次处理后，再经过循环管路被输送回处理系统，与新风一起并成为新风的一部分再次被处理。处理、吸附分离、达标洁净气体排出、剩余VOC脱附、脱附气体后处理、循环、再次被处理、......，如此反复循环直至全部VOC气体处理达标被排出。
2.根据权利要求1所述的多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术，其特征在于：所述VOC处理系统至少包含了用于VOC气体处理的处理装置和包括吸附分离气体、脱附剩余VOC的分离装置以及用于处理剩余VOC的后处理装置三大部分，也可以是在此基础装置的基础上，增加部分装置优化和改良处理处理装置和分离装置。
3.根据权利要求1所述的多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术，其特征在于：所述多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术的处理装置所采用的技术可以是光催化、等离子或其它单一处理技术，也可以是多种单一处理技术的组合。
4.根据权利要求1所述的多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术，其特征在于：所述多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术的后处理装置所采用的技术可以是热氧化、冷凝或其它单一处理技术，也可以是多种单一处理技术的组合。
5.根据权利要求1所述的多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术，其特征在于：所述多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术的分离装置所采用的技术，可以是活性炭、沸石等单一脱附吸附技术，也可以是多种单一脱附吸附技术的组合。
6.根据权利要求1所述的多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术，其特征在于：所述多级联合、循环处理有机挥发性气体的治理技术吸附方式分离出来的剩余VOC，可以同步脱附并输送到新风中参与二次循环同步处理(动态循环处理模式)，也可以待新风处理完毕后，再进行脱附，并输送到处理系统中单独进行二次循环处理，(静态循环处理模式)。
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