CN107008111A - 有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置，包括两相分离器、多级喷淋洗涤立管、气液分离塔、低温液体罐和引风机，由引风机提供动力，将气体在负压状态下通过管道输送到两相分离器，在多级喷淋洗涤立管中分级冷凝喷淋洗涤，塔内设置填料和内盘管换热器，冷媒从塔上部进入盘管换热器，从塔下部回用，冷凝下来的有机液体进入低温液体罐循环使用。本发明能处理所有高沸点的有机废气组分和绝大部分复杂的含低沸点挥发性有机物的废气，通过多级喷淋洗涤立管对有机废气进行洗涤，洗涤效果好，具有设备模块化、运行成本低、处理效果高、自动化程度高、有机液体可回用、尾气处理完全的优点。
Description
技术领域
本发明涉及有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置及方法，尤其适用于高沸点的有机废气组分和绝大部分复杂的含低沸点挥发性有机物的废气的处理。
背景技术
随着社会的不断发展，在经济发展速度不断提高的同时，所面临的生态环境问题也日益严重。其中，挥发性有机废气是一种较为严重的污染物，其具有危害性大、传播范围广、污染源多等特点。因废气中含有的挥发性有机物成份繁多，性质复杂，对大气污染危害严重。这些废气未经处理排进大气，在一定条件下会形成光化学污染，影响大气质量，影响动植物生长和人类的健康。其污染主要表现在两个方面，一方面是多数VOCs本身具有毒理特性，危害人体健康，有机废气是有害人体健康的污染物质，可形成光化学烟雾，并伴随着异味、恶臭散发到空气中，对人的眼、鼻和呼吸道有刺激作用，对心、肺、肝等内脏及神经系统产生有害影响，有些则是影响人体某些器官和机体的变态反应源，甚至造成急性和慢性中毒，可致癌、致突变；另一方面是一些VOCs物种具有较强的光化学反应活性，能在环境中进行二次转化。其光化学反应主导着光化学烟雾的进程，对城市和区域臭氧的生成至关重要，也是导致雾霾天气的重要原因之一，同时可导致农作物减产。
目前市场上的挥发性有机废气处理装置如申请公布号为CN 103551008A的中国专利，其揭示了一种挥发性气体的清洗装置，其包括壳体和形成于壳体内的内部空间，所述壳体包括底部、顶部，以及连接底部和顶部的侧壁，所述内部空间自所述壳体的底部向顶部依次设置有过滤液体，滤料，喷淋装置和干燥装置；所述过滤液体分别与连接于壳体上的进气管道和排污管道相连通，所述滤料用于过滤经过所述过滤液体处理后上升的气体并降低气体的流动速度，所述喷淋装置包括喷淋管路和螺旋状的喷嘴，所述干燥装置对气体进行干燥处理，干燥处理后的气体从所述排气管道排出。由上述可知，目前的气体清洗大多采用一个喷淋装置进行洗涤，洗涤效果差，排出的气体中仍可能存在高含量的有机物质。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供能高效处置回收有机废气中挥发性有机物的废气处理装置和处理方法。
为了达到目的，本发明提供的技术方案为：
本发明涉及的一种有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置，其特征在于：其包括两相分离器、多级喷淋洗涤立管、气液分离塔、低温液体罐和引风机，所述的多级喷淋洗涤立管为一根竖向布置的空心管，多级喷淋洗涤立管内部设有若干喷头，所述的两相分离器通过气体管道与多级喷淋洗涤立管顶部连通，多级喷淋洗涤立管底部与气液分离塔底部侧壁连通；所述的气液分离塔内从下到上依次设有内部封头、盘管冷却器和填料，内部封头上设有内部气体出口，内部封头为拱形结构，气液分离塔的底部以及内部封头的最低处均设有有机液回收管道口，有机液回收管道口均通过有机液管道与低温液体罐连通，低温液体罐又通过有机液管道与喷头连通，有机液管道上设有有机液喷淋循环泵；所述的气液分离塔的顶部设有气体出口，气体出口通过气体管道与引风机连接。
本发明的处理对象可以处理所有高沸点的有机废气组分和绝大部分复杂的含低沸点挥发性有机物的废气。可根据待处理废气的挥发性有机物含量不同选择相应的溶剂和相应的冷凝温度。
所述的有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置设有温度和压力联锁。
优选地，所述的内部封头下方的气液分离塔侧壁上设有内部导液管，内部导液管外壁与气液分离塔侧壁无缝连接，多级喷淋洗涤立管的底部与内部导液管连通。
优选地，所述的多级喷淋洗涤立管高度不小于4m，若干喷头等间距布设，喷头均向上，所述的喷头采用旋转喷雾式喷头。多级喷淋洗涤立管内的喷头级数根据废气的量和所含有机挥发性气体的沸点决定。
优选地，所述的盘管冷却器的两端设有冷媒入口和冷媒出口，冷媒入口和冷媒出口均设在气液分离塔的侧壁上，且冷媒入口位于冷媒出口的上方。冷媒可继续回用或作为它用，盘管的面积、根数和层数根据废气量而定。
优选地，所述的两相分离器采用浮头式或列管式换热器，底部设有集液包，集液包通过输液管与外部连通。集液包用来收集预冷的挥发性有机物和气体中所含的大部分水份。
采用上述有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置的废气处理方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)启动引风机，使整套装置内部形成负风压状态，含挥发性有机物的废气首先经过两相分离器进行预冷，回收部分高沸点的有机物和大部分水分；
(2)经过预冷的废气进入多级喷淋洗涤立管，有机液喷淋循环泵从低温液体罐内抽取有机液，有机液通过若干喷头喷射到多级喷淋洗涤立管内，对废气进行冷凝洗涤，洗涤后的有机液通过内部导液管流到气液分离塔内，然后通过气液分离塔底部的有机液回收管道口流回低温液体罐；
(3)洗涤后的废气经过内部气体出口向上运输，在盘管冷却器位置深度冷凝，然后在填料的作用下，气体分子动能被削弱，气体进一步冷凝，冷凝产生的液体经过内部封头处的有机液回收管道口流回低温液体罐内，气体最终从引风机位置排出。
优选地，废气在两相分离器中预冷至4℃。
优选地，所述的盘管冷却器中的冷媒采用液氮、液氨或液态金属。
优选地，所述的低温液体罐内的温度为-196℃～2℃。
所述的有机液采用N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮，也可以根据废气中有机物成份的变化选择相应的有机溶剂。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明能处理所有高沸点的有机废气组分和绝大部分复杂的含低沸点挥发性有机物的废气，通过多级喷淋洗涤立管对有机废气进行洗涤，洗涤效果好，具有设备模块化、运行成本低、处理效果高、自动化程度高、有机液体可回用、尾气处理完全的优点。
附图说明
图1是本发明有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置的结构示意图；
图2是本发明多级喷淋洗涤立管和气液分离塔的结构示意图。
图示说明：1两相分离器，2多级喷淋洗涤立管，3气液分离塔，4低温液体罐，5有机液喷淋循环泵，6引风机，7有机液管道，8气体管道，11集液包，21喷头，31内部导液管，32内部封头，33内部气体出口，34盘管冷却器，35填料，36有机液回收管道口，37气体出口，38挡板。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
结合附图1所示，本发明涉及的有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置包括两相分离器1、多级喷淋洗涤立管2、气液分离塔3、低温液体罐4和引风机6，所述的两相分离器1采用浮头式或者列管式换热器，底部设有一个集液包11，集液包通过输液管与外部连通，气体预冷形成的有机物及水分收集在集液包中，通过输液管排出系统。两相分离器1的出气口通过气体管道8与多级喷淋洗涤立管2顶部连通，多级喷淋洗涤立管2的高度为4m，内部等间距地设有四个喷头21，喷射方向朝上，多级喷淋洗涤立管2底部通过内部导液管31与气液分离塔3底部连通，喷头喷出的有机液通过内部导液管31流回气液分离塔3中。本实施例中的有机液为根据废气中有机物成份的变化选择相应的有机溶剂。
结合附图1和附图2，所述的气液分离塔3内部从下到上依次设有内部封头32、盘管冷却器34和填料35，内部封头上设有内部气体出口33，内部封头32为拱形结构，气液分离塔3的底部以及内部封头32的最低处均设有有机液回收管道口36，内部封头32下方有机液回收管道口36下还设有挡板38。有机液回收管道口36均通过有机液管道7与低温液体罐4连通，低温液体罐4又通过有机液管道7与喷头21连通，有机液管道上设有有机液喷淋循环泵5，气液分离塔3的顶部设有气体出口37，气体出口37通过气体管道8与引风机6连接。经过洗涤的废气从气液分离塔3的底部向上运输，透过内部封头32上的内部气体出口33，在盘管冷却器34处深冷冷凝，形成的液体滴落在内部封头32上侧，在拱形面上顺流到最低处，并最终从有机液回收管道口36流回低温液体罐4，气体则通过上方的填料进一步冷凝，除去残余有机物后排出，洗涤废气用的有机液则从气液分离塔3下方的有机液回收管道口36流回低温液体罐4后降温循环使用。本发明中的所有有机液管道和气体管道上均设有温度和压力联锁，实现自动化处理。
采用上述有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置的废气处理方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一：启动引风机6使整套装置内部形成负风压状态，在负风压下含挥发性有机物的废气首先经过两相分离器1进行预冷，预冷至4℃左右，回收部分高沸点的有机物和大部分水分，有机物和大部分水分收集在集液包11中统一排放；
步骤二：经过预冷的废气进入多级喷淋洗涤立管2，有机液喷淋循环泵5从低温液体罐4内抽取有机液，有机液通过四个喷头21喷射到多级喷淋洗涤立管2内，对废气进行逐级冷凝洗涤，洗涤后的有机液通过内部导液管31流到气液分离塔3内，然后通过气液分离塔底部的有机液回收管道口36流回低温液体罐4，低温液体罐4对有机液降温至-196℃～2℃(根据废气中有机物的种类及有机液的种类确定温度)；
步骤三：洗涤后的废气经过内部气体出口向上运输，盘管冷却器上端的冷媒进口充入液氮，液氮再从冷媒出口流出，以此对废气进行深度冷凝，冷媒可继续回用或作为它用，盘管的面积、根数和层数根据废气量而定。
步骤四：废气在填料的作用下，气体分子动能被削弱，气体进一步冷凝，冷凝产生的液体经过内部封头32处的有机液回收管道口36流回低温液体罐4内，气体最终从引风机位置排出。
以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.一种有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置，其特征在于：其包括两相分离器、多级喷淋洗涤立管、气液分离塔、低温液体罐和引风机，所述的多级喷淋洗涤立管为一根竖向布置的空心管，多级喷淋洗涤立管内部设有若干喷头，所述的两相分离器通过气体管道与多级喷淋洗涤立管顶部连通，多级喷淋洗涤立管底部与气液分离塔底部侧壁连通；所述的气液分离塔内从下到上依次设有内部封头、盘管冷却器和填料，内部封头上设有内部气体出口，内部封头为拱形结构，气液分离塔的底部以及内部封头的最低处均设有有机液回收管道口，有机液回收管道口均通过有机液管道与低温液体罐连通，低温液体罐又通过有机液管道与喷头连通，有机液管道上设有有机液喷淋循环泵；所述的气液分离塔的顶部设有气体出口，气体出口通过气体管道与引风机连接。
2.根据权利要求1所述的有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置，其特征在于：所述的内部封头下方的气液分离塔侧壁上设有内部导液管，内部导液管外壁与气液分离塔侧壁无缝连接，多级喷淋洗涤立管的底部与内部导液管连通。
3.根据权利要求1所述的有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置，其特征在于：所述的多级喷淋洗涤立管高度不小于4m，若干喷头等间距布设，喷头均向上，所述的喷头采用旋转喷雾式喷头。
4.根据权利要求1所述的有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置，其特征在于：所述的盘管冷却器的两端设有冷媒入口和冷媒出口，冷媒入口和冷媒出口均设在气液分离塔的侧壁上，且冷媒入口位于冷媒出口的上方。
5.根据权利要求1所述的有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置，其特征在于：所述的两相分离器采用浮头式或列管式换热器，底部设有集液包，集液包通过输液管与外部连通。
6.一种采用权利要求1所述的有机废气多级低温洗涤冷凝回收处理装置的废气处理方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)启动引风机，使整套装置内部形成负风压状态，含挥发性有机物的废气首先经过两相分离器进行预冷，回收部分高沸点的有机物和大部分水分；
(2)经过预冷的废气进入多级喷淋洗涤立管，有机液喷淋循环泵从低温液体罐内抽取有机液，有机液通过若干喷头喷射到多级喷淋洗涤立管内，对废气进行冷凝洗涤，洗涤后的有机液通过内部导液管流到气液分离塔内，然后通过气液分离塔底部的有机液回收管道口流回低温液体罐；
(3)洗涤后的废气经过内部气体出口向上运输，在盘管冷却器位置深度冷凝，然后在填料的作用下，气体分子动能被削弱，气体进一步冷凝，冷凝产生的液体经过内部封头处的有机液回收管道口流回低温液体罐内，气体最终从引风机位置排出。
7.根据权利要求6所述的废气处理方法，其特征在于：废气在两相分离器中预冷至4℃。
8.根据权利要求6所述的废气处理方法，其特征在于：所述的盘管冷却器中的冷媒采用液氮、液氨或液态金属。
9.根据权利要求6所述的废气处理方法，其特征在于：所述的低温液体罐内的温度为-196℃～2℃。
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