CN106861388B - 一种环氧乙烷废气处理及能量回收系统 - Google Patents

一种环氧乙烷废气处理及能量回收系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种环氧乙烷废气处理及能量回收系统，包括EO尾气发生装置、尾气吸收装置、能源回收装置，尾气吸收装置包括水环式真空泵、汽水分离器、储水箱、若干组合式乙二醇反应池、组合式喷淋塔；能源回收装置包括废液燃烧螺旋管换热器、若干气水换热器、若干组合式空气能热泵、活性炭吸附箱、引风机，所述废液燃烧螺旋管换热器包括燃烧罐、废液喷淋装置、助燃气喷射装置、压缩空气喷射装置；本申请将经过尾气吸收装置处理后乙二醇的废液和未被水吸收的环氧乙烷气体进行燃烧，通过自动控制，确保充分燃烧，使环氧乙烷、乙二醇等有机物全部转化为水和二氧化碳，实现环氧乙烷“0”排放，同时，通过设置多组换热器，将燃烧后的能量进行热交换应用。

Description

一种环氧乙烷废气处理及能量回收系统
技术领域
本发明涉及一种环氧乙烷废气处理系统，特别是一种环氧乙烷废气处理及能量回收系统。
背景技术
环氧乙烷废气的主要来源是环氧乙烷灭菌产生的废气，环氧乙烷灭菌是一种低温
化学灭菌方法，因其对产品的影响很小，而被广泛应用。现在市场上常用的环氧乙烷废气处理装置是淋洗塔和焚烧塔。淋洗塔废气处理系统的工作原理是将环氧乙烷通入硫酸溶液中，通过淋洗塔，使环氧乙烷和硫酸溶液充分接触，溶解在硫酸溶液中，在硫酸的催化下，环氧乙烷水合生成乙二醇，通常需要多级淋洗，但环氧乙烷不能被完全吸收，会有微量的环氧乙烷排到大气中，对环境造成污染。且产生的废液属于危废，需要有资质的危废处理公司处理，处理费用昂贵。
燃烧塔废气处理系统的工作原理是将环氧乙烷直接燃烧生成二氧化碳和水，环氧乙烷去除率可达到100％，对环境没有污染，但这种方式对设备要求高，安全隐患大，因为环氧乙烷在2.6％～100％浓度范围内，遇到明火都会爆炸，且能量没有进行回收处理。
发明内容
本发明的目的就是为了避免背景技术中的不足之处，提供一种环氧乙烷废气处理及能量回收系统。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种环氧乙烷废气处理及能量回收系统，包括环氧乙烷灭菌器、尾气吸收装置、能源回收装置，所述尾气吸收装置包括水环式真空泵、汽水分离器、储水箱、若干组合式乙二醇反应池、组合式喷淋塔；汽水分离器的上部一侧设有进水口、下部一侧设有出水口、顶部设有出气口、底部设有带排水阀的排水口，所述环氧乙烷灭菌器的EO废气出管与水环式真空泵的进气端连接，水环式真空泵的气液混合出口端通过管路与进水口连通连接，出水口通过串接有第一循环水泵的管路与储水箱顶部一侧回水端连通连接，储水箱底部的出水端通过管路与水环式真空泵的进水端连通连接，各组合式乙二醇反应池的上方分别搭设有组合式喷淋塔从而构成一组喷淋反应装置，各组合式乙二醇反应池与组合式喷淋塔之间容腔分别构成反应仓，各组合式乙二醇反应池的池底与相配置的组合式喷淋塔内喷淋装置之间分别通过串接有第一化学循环泵的管路连通连接，汽水分离器的出气口通过管路连通连接于首组喷淋反应装置的反应仓，首组喷淋反应装置顶部的排气口通过管路连通连接于下一组喷淋反应装置的反应仓，末组喷淋反应装置的顶部的排气口以及各组喷淋反应装置的组合式乙二醇反应池池底均通过管路连通连接于能源回收装置，从而进行焚烧生成二氧化碳和水。
对于本发明的一种优化，所述能源回收装置包括废液燃烧螺旋管换热器、若干气水换热器、若干组合式空气能热泵、活性炭吸附箱、引风机，所述废液燃烧螺旋管换热器包括燃烧罐、废液喷淋装置、助燃气喷射装置、压缩空气喷射装置，燃烧罐自下而上分为燃烧室、换热室以及集气室，燃烧罐内换热室上方空间作为集气室，换热室内设有若干连通连接集气室与燃烧室的第一换热管，换热室内自下而上横向分布有若干组第二换热管，换热室内灌装有换热水，所述燃烧室内横向设有助燃气喷射装置，助燃气喷射装置上方对应设置有废液喷淋装置，各组喷淋反应装置的组合式乙二醇反应池池底均通过管路连通连接于废液喷淋装置，助燃气喷射装置下方对应设置有压缩空气喷射装置，末组喷淋反应装置顶部的排气口通过管路连通连接于燃烧室内压缩空气喷射装置下方空间内；各气水换热器分别与各组合式空气能热泵的一侧换热接口循环连接，各组合式空气能热泵分别与各第二换热管的另一侧换热接口循环连接，集气室顶部通过管路与各气水换热器的供气管接口连接，各气水换热器的排气管接口通过管路与活性炭吸附箱连接，活性炭吸附箱上设有连接有引风机的排气管路。
对于本发明的一种优化，各气水换热器依次串接，集气室顶部通过管路与首组气水换热器的供气管接口连通连接，末组气水换热器的排气管接口通过管路与活性炭吸附箱连接，换热室内自下而上首组第二换热管连接的组合式空气能热泵与首组气水换热器连接，换热室内自下而上第二组第二换热管连接的组合式空气能热泵与第二组气水换热器连接，换热室内自下而上第n+1组第二换热管连接的组合式空气能热泵与第n+1组气水换热器连接。
对于本发明的一种优化，所述环氧乙烷废气处理及能量回收系统还包括乙二醇混合液储罐，各组喷淋反应装置的组合式乙二醇反应池池底均通过支管路集中连接于主管路，由主管路连接至乙二醇混合液储罐的入液口，主管路上串接有第二化学循环泵，乙二醇混合液储罐的底部设有排液口，依次串接有第三化学循环泵、调节阀的管路两端分别与排液口、废液喷淋装置连通连接。
对于本发明的一种优化，所述环氧乙烷废气处理及能量回收系统还包括集中供热储水箱、水水换热泵，集中供热储水箱内底部一侧设有第三换热管，储水箱内设有第四换热管，第四换热管与水水换热泵一侧换热接口循环连接，第三换热管与水水换热泵另一侧换热接口循环连接，换热室底部一侧设有换热进水口，集中供热储水箱底部一侧通过串接有第二循环水泵的管路与换热进水口连通连接，换热室顶部一侧设有换热出水口，集中供热储水箱顶部一侧通过管路与换热出水口连通连接。
对于本发明的一种优化，燃烧室内助燃气喷射装置一侧设有点火装置。
对于本发明的一种优化，助燃气喷射装置与设有调节阀的助燃气罐连接，压缩空气喷射装置与设有调节阀的干燥空气压缩罐连接。
对于本发明的一种优化，第一换热管为螺旋形盘管，第二换热管为蛇形盘管。
对于本发明的一种优化，第三换热管、第四换热管均为蛇形盘管。
对于本发明的一种优化，集中供热水箱内设有若干第五换热管，且其中一组或多组气水换热器与相应的组合式空气能热泵的一侧换热接口循环连接，一组或多组组合式空气能热泵另一侧换热接口与一组或多组第五换热管连通连接。
本发明与背景技术相比，其采用的工艺原理是：环氧乙烷气体由水环式真空泵抽出后，通过汽水分离装置，环氧乙烷气体进入组合式乙二醇反应池，部分直接溶解在组合式乙二醇反应池的酸液中，逸出的部分进入相应的组合式喷淋塔，组合式乙二醇反应池中的酸液通过化学循环泵打到组合式喷淋塔的顶部，通过重力作用，回到组合式乙二醇反应池内，组合式喷淋塔内填充有专用的填充物，将酸液充分分散，增加酸液和环氧乙烷的接触面积，最大程度地将环氧乙烷溶解在酸液中。本系统中可以安装多组组合式乙二醇反应池和组合式喷淋塔，也可以只安装一组，从组合式喷淋塔内排出的环氧乙烷气体进入燃烧罐内燃烧室焚烧，生成二氧化碳和水；其中灭菌时，环氧乙烷会被加热到50℃～60℃，水环式真空泵在工作时也会产生热量，这些会导致汽水分离器内的水温升高，本申请使用水水换热器进行能量回收，降低汽水分离器内水的温度，回收的能量用于加热集中供热储水箱内的水；由于因在抽真空时，会有少量的环氧乙烷溶解在汽水分离器内的水中，当汽水分离器内的水中的环氧乙烷达到一定的浓度时，通过化学循环泵转移至乙二醇混合液储罐内，乙二醇混合液储罐内的溶液通过化学高压泵和调节阀定量喷到废液燃烧加热器内，与组合式喷淋塔排出的气体一起燃烧，燃烧罐内换热室安装有用于废液燃烧后换热的换热器，即在换热室内灌装换热水，并布置第一换热管，使废液燃烧后与换热水热交换进行降温，从而降低集气室输出气体温度；而第二换热管则是进一步对换热水进行降温；第一换热管设置成螺旋形盘管可延长高温空气在换热室内的通过时间，对换热室内的水进行充分热交换，排放出来的热空气的温度在100℃以下，经过气水换热器层层降温热交换后，最终输出并经活性炭吸附箱后排出至大气中。
附图说明
图1是环氧乙烷废气处理及能量回收系统的系统原理图。
图2是集中供热储水箱与储水箱、废液燃烧螺旋管换热器的连接示意图。
图3是集中供热水箱内第五换热管与气水换热器的换热原理示意图。
具体实施方式
实施例：参照图1和2。一种环氧乙烷废气处理及能量回收系统，包括环氧乙烷灭菌器1、尾气吸收装置2、能源回收装置3，所述尾气吸收装置2包括水环式真空泵21、汽水分离器22、储水箱23、若干组合式乙二醇反应池25、组合式喷淋塔26；汽水分离器22的上部一侧设有进水口、下部一侧设有出水口、顶部设有出气口、底部设有带排水阀的排水口，所述环氧乙烷灭菌器1的EO废气出管与水环式真空泵21的进气端连接，水环式真空泵21的气液混合出口端通过管路与进水口连通连接，出水口通过串接有第一循环水泵27的管路与储水箱23顶部一侧回水端连通连接，储水箱23底部的出水端通过管路与水环式真空泵21的进水端连通连接，各组合式乙二醇反应池25的上方分别搭设有组合式喷淋塔26从而构成一组喷淋反应装置，各组合式乙二醇反应池25与组合式喷淋塔26之间容腔分别构成反应仓28，各组合式乙二醇反应池25的池底与相配置的组合式喷淋塔26内喷淋装置29之间分别通过串接有第一化学循环泵20的管路连通连接，汽水分离器22的出气口通过管路连通连接于首组喷淋反应装置的反应仓28，首组喷淋反应装置顶部的排气口通过管路连通连接于下一组喷淋反应装置的反应仓28，末组喷淋反应装置的顶部的排气口以及各组喷淋反应装置的组合式乙二醇反应池25池底均通过管路连通连接于能源回收装置3，从而进行焚烧生成二氧化碳和水。
所述能源回收装置3包括废液燃烧螺旋管换热器31、若干气水换热器32、若干组合式空气能热泵33、活性炭吸附箱34、引风机35，所述废液燃烧螺旋管换热器31包括燃烧罐311、废液喷淋装置312、助燃气喷射装置313、压缩空气喷射装置314，燃烧罐311自下而上分为燃烧室31a、换热室31b以及集气室31c，燃烧罐311内换热室31b上方空间作为集气室31c，换热室31b内设有若干连通连接集气室31c与燃烧室31a的第一换热管315，换热室31b内自下而上横向分布有若干组第二换热管316，换热室31b内灌装有换热水，所述燃烧室31a内横向设有助燃气喷射装置313，助燃气喷射装置313上方对应设置有废液喷淋装置312，各组喷淋反应装置的组合式乙二醇反应池25池底均通过管路连通连接于废液喷淋装置312，助燃气喷射装置313下方对应设置有压缩空气喷射装置314，末组喷淋反应装置顶部的排气口通过管路连通连接于燃烧室31a内压缩空气喷射装置314下方空间内；各气水换热器32分别与各组合式空气能热泵33的一侧换热接口循环连接，各组合式空气能热泵33分别与各第二换热管316的另一侧换热接口循环连接，且该循环管路上设置有气动或电动调节阀；集气室31c顶部通过管路与各气水换热器32的供气管接口连接，各气水换热器32的排气管接口通过管路与活性炭吸附箱34连接，活性炭吸附箱34上设有连接有引风机35的排气管路36。
燃烧室31c内助燃气喷射装置313一侧设有点火装置319。助燃气喷射装置313与设有调节阀的助燃气罐16连接，压缩空气喷射装置314与设有调节阀的干燥空气压缩罐15连接。
各气水换热器32依次串接，集气室31c顶部通过管路与首组气水换热器32的供气管接口连通连接，末组气水换热器32的排气管接口通过管路与活性炭吸附箱34连接，换热室31b内自下而上首组第二换热管316连接的组合式空气能热泵33与首组气水换热器32连接，换热室31b内自下而上第二组第二换热管316连接的组合式空气能热泵33与第二组气水换热器32连接，换热室31b内自下而上第n+1组第二换热管316连接的组合式空气能热泵33与第n+1组气水换热器32连接。第一换热管315为螺旋形盘管，第二换热管316为蛇形盘管。
所述环氧乙烷废气处理及能量回收系统还包括乙二醇混合液储罐4、集中供热储水箱9、水水换热泵11，各组喷淋反应装置的组合式乙二醇反应池25池底均通过支管路集中连接于主管路5，由主管路5连接至乙二醇混合液储罐4的入液口，主管路5上串接有第二化学循环泵6，乙二醇混合液储罐4的底部设有排液口，依次串接有第三化学循环泵7、调节阀8的管路两端分别与排液口、废液喷淋装置312连通连接。集中供热储水箱9内底部一侧设有第三换热管12，储水箱23内设有第四换热管13，第四换热管13与水水换热泵11一侧换热接口循环连接，第三换热管12与水水换热泵11另一侧换热接口循环连接，换热室31b底部一侧设有换热进水口317，集中供热储水箱9底部一侧通过串接有第二循环水泵14的管路与换热进水口317连通连接，换热室31b顶部一侧设有换热出水口318，集中供热储水箱9顶部一侧通过管路与换热出水口318连通连接。第三换热管12、第四换热管13均为蛇形盘管。
实施例2：参照图3。集中供热水箱9内设有若干第五换热管37，且其中一组或多组气水换热器32与相应的组合式空气能热泵33的一侧换热接口循环连接，一组或多组组合式空气能热泵33另一侧换热接口与一组或多组第五换热管37连通连接。从而焚烧后气体经气水换热器32换热至组合式空气能泵33，由组合式空气能热泵33换热至第五换热管37，达到对集中供热水箱9内水进行热交换。
实施例3：参照图1-3。环氧乙烷灭菌器处理其产生的环氧乙烷废气，灭菌时，腔体内的环氧乙烷浓度在650mg/L左右；组合式乙二醇反应池25内的酸液通过化学循环泵加压，输送到组合式喷淋塔26顶部，通过喷淋装置29的酸液分散喷头将酸液喷到液体均布器上。
工作时，环氧乙烷自下而上经过液体均布器，酸液自上而下经过液体均布器，最大化环氧乙烷和酸液的接触表面积，使环氧乙烷最大限度地溶解在酸液中；燃烧时，乙二醇废液通过化学高压泵和电动调节阀将乙二醇混合液通过燃烧器内废液喷淋装置312的雾化器产生雾化小液滴，均匀的喷到点火后助燃气喷射装置313的火苗上方，助燃气喷射装置采用天然气作为助燃气体，通过检测燃烧后气体的一氧化碳浓度自动调节压缩空气和乙二醇混合液的比例，确保乙二醇混合液的充分燃烧。
燃烧产生的高温气体通过废液燃烧螺旋管换热器31内的第一换热器与水进行热交换，第一换热器盘管的出口处的空气温度被降至90℃左右，然后通过若干组气水换热器32和空气能热泵组合构成与换热室31b水进行降温的热交换装置，假设设置三组气水换热器32，则第三组气水换热器32输出的空气出口处温度降温至45℃左右。
本申请人在环氧乙烷废气处理及能量回收系统的排放口进行环氧乙烷检测，未检出环氧乙烷，证明本系统可100％去除环氧乙烷，实现环氧乙烷“0”排放。另外，经测量，一个环氧乙烷灭菌循环可节约用电约160度。
需要理解到的是：本实施例虽然对本发明作了比较详细的说明，但是这些说明，只是对本发明的简单说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神内的发明创造，均落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种环氧乙烷废气处理及能量回收系统，其特征在于：包括EO尾气产生装置(1)、尾气吸收装置(2)、能源回收装置(3)，所述尾气吸收装置(2)包括水环式真空泵(21)、汽水分离器(22)、储水箱(23)、若干组合式乙二醇反应池(25)、组合式喷淋塔(26)；汽水分离器(22)的上部一侧设有进水口、下部一侧设有出水口、顶部设有出气口、底部设有带排水阀的排水口，所述EO尾气产生装置(1)的EO废气出管与水环式真空泵(21)的进气端连接，水环式真空泵(21)的气液混合出口端通过管路与汽水分离器(22)的进水口连通连接，汽水分离器(22)出水口通过串接有第一循环水泵(27)的管路与储水箱(23)顶部一侧回水端连通连接，储水箱(23)底部的出水端通过管路与水环式真空泵(21)的进水端连通连接，各组合式乙二醇反应池(25)的上方分别搭设有组合式喷淋塔(26)从而构成一组喷淋反应装置，各组合式乙二醇反应池(25)与组合式喷淋塔(26)之间容腔分别构成进气仓(28)，各组合式乙二醇反应池(25)的池底与相配置的组合式喷淋塔(26)内喷淋装置(29)之间分别通过串接有第一化学循环泵(20)的管路连通连接，汽水分离器(22)的出气口通过管路连通连接于首组喷淋反应装置的进气仓(28)，首组喷淋反应装置顶部的排气口通过管路连通连接于下一组喷淋反应装置的进气仓(28)，末组喷淋反应装置的顶部的排气口通过管路连通连接于能源回收装置(3)，从而进行焚烧生成二氧化碳和水，各组喷淋反应装置的组合式乙二醇反应池(25)池底通过串接有第二化学循环泵(6)的管路均与乙二醇混合液储罐(4)的上端连通；
所述能源回收装置(3)包括废液燃烧螺旋管换热器(31)、若干气水换热器(32)、若干组合式空气能热泵(33)、活性炭吸附箱(34)、引风机(35)，所述废液燃烧螺旋管换热器(31)包括燃烧罐(311)、废液喷淋装置(312)、助燃气喷射装置(313)、压缩空气喷射装置(314)，燃烧罐(311)自下而上分为燃烧室(31a)、换热室(31b)以及集气室(31c)，燃烧罐(311)内换热室(31b)上方空间为集气室(31c)，换热室(31b)内设有若干连通连接集气室(31c)与燃烧室(31a)的第一换热管(315)，换热室(31b)内自下而上横向分布有若干组第二换热管(316)，换热室(31b)内灌装有换热水，所述燃烧室(31a)内横向设有助燃气喷射装置(313)，助燃气喷射装置(313)上方对应设置有废液喷淋装置(312)，乙二醇混合液储罐(4)的底部通过管路连接于废液喷淋装置(312)，助燃气喷射装置(313)下方对应设置有压缩空气喷射装置(314)，末组喷淋反应装置顶部的排气口通过管路连通连接于燃烧室(31a)内压缩空气喷射装置(314)下方空间内；各气水换热器(32)分别与各组合式空气能热泵(33)的一侧换热接口循环连接，各组合式空气能热泵(33)分别与各第二换热管(316)的另一侧换热接口循环连接，集气室(31c)顶部通过管路与各气水换热器(32)的供气管接口连接，各气水换热器(32)的排气管接口通过管路与活性炭吸附箱(34)连接，活性炭吸附箱(34)上设有连接有引风机(35)的排气管路(36)；
各气水换热器(32)依次串接，集气室(31c)顶部通过管路与首组气水换热器(32)的供气管接口连通连接，末组气水换热器(32)的排气管接口通过管路与活性炭吸附箱(34)连接，换热室(31b)内自下而上首组第二换热管(316)连接的组合式空气能热泵(33)与首组气水换热器(32)连接，换热室(31b)内自下而上第二组第二换热管(316)连接的组合式空气能热泵(33)与第二组气水换热器(32)连接，换热室(31b)内自下而上第n+1组第二换热管(316)连接的组合式空气能热泵(33)与第n+1组气水换热器(32)连接；
还包括乙二醇混合液储罐(4)，各组喷淋反应装置的组合式乙二醇反应池(25)池底均通过支管路集中连接于主管路(5)，由主管路(5)连接至乙二醇混合液储罐(4)的入液口，主管路(5)上串接有第二化学循环泵(6)，乙二醇混合液储罐(4)的底部设有排液口，依次串接有第三化学循环泵(7)、调节阀(8)的管路两端分别与排液口、废液喷淋装置(312)连通连接。
2.根据权利要求1所述的环氧乙烷废气处理及能量回收系统，其特征在于：还包括集中供热储水箱(9)、水水换热泵(11)，集中供热储水箱(9)内底部一侧设有第三换热管(12)，储水箱(23)内设有第四换热管(13)，第四换热管(13)与水水换热泵(11)一侧换热接口循环连接，第三换热管(12)与水水换热泵(11)另一侧换热接口循环连接，换热室(31b)底部一侧设有换热进水口(317)，集中供热储水箱(9)底部一侧通过串接有第二循环水泵(14)的管路与换热进水口(317)连通连接，换热室(31b)顶部一侧设有换热出水口(318)，集中供热储水箱(9)顶部一侧通过管路与换热出水口(318)连通连接。
3.根据权利要求1所述的环氧乙烷废气处理及能量回收系统，其特征在于：燃烧室(31a)内助燃气喷射装置(313)一侧设有点火装置(319)。
4.根据权利要求1所述的环氧乙烷废气处理及能量回收系统，其特征在于：助燃气喷射装置(313)与设有调节阀的助燃气罐(16)连接，压缩空气喷射装置(314)与设有调节阀的干燥空气压缩罐(15)连接。
5.根据权利要求1所述的环氧乙烷废气处理及能量回收系统，其特征在于：第一换热管(315)为螺旋形盘管，第二换热管(316)为蛇形盘管。
6.根据权利要求1所述的环氧乙烷废气处理及能量回收系统，其特征在于：第三换热管(12)、第四换热管(13)均为蛇形盘管。
7.根据权利要求6所述的环氧乙烷废气处理及能量回收系统，其特征在于：集中供热储水箱(9)内设有若干第五换热管(37)，且其中一组或多组气水换热器(32)与相应的组合式空气能热泵(33)的一侧换热接口循环连接，一组或多组组合式空气能热泵(33)另一侧换热接口同时与一组或多组第五换热管(37)连通连接。
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