CN107569968A - 一种有机废气蓄热氧化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机废气蓄热氧化装置：有机废气管道连接一浓度分析仪后分为两路，一路通过均化罐前调节阀连接均化罐，另一路通过吸附支路阀连接吸附罐；吸附罐进一步连接一吹扫阀；均化罐通过管道与一蓄热风机相连，吸附罐通过一吸附罐出口阀也与蓄热风机相连；在吸附罐及吸附罐出口阀之间通过一支路连接有一真空泵及一真空泵出口阀，真空泵出口阀与吸附罐出口阀共同连接蓄热风机；蓄热风机通过一流量计和一浓度分析仪连接到蓄热氧化器，蓄热氧化器与一排气筒连接，将处理后的气体排出；一清洗风机与蓄热氧化器相连。本发明可以有效控制VOCs气体浓度的变化，降低了能耗，消除了由于高浓度VOCs气体浓度过高造成的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机废气蓄热氧化装置及方法，属于挥发性有机物(VOCs)污染治理领域，是一种更加安全有效的蓄热氧化(RTO)方法。
背景技术
VOCs是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写，在工业排放中称为有机废气。根据WHO定义，挥发性有机化合物(VOCs)是指在常温下，沸点50℃—260℃的各种有机化合物。在石油的开采、炼制、储运、销售及应用过程中，经常有排出的挥发性有机物(VOCs)需要处理，如不回收处理，一方面会造成资源的大量浪费，另一方面会造成严重的环境污染，同时还存在一定的安全隐患。
针对VOCs废气处理技术，可分为破坏法和吸收法两大类。其中，VOCs破坏法包括：(1)直接燃烧法，(2)热力燃烧法，(3)催化氧化(RCO)法，(4)蓄热氧化(RTO)法等方法。VOCs回收法包括：(1)吸附法，(2)吸收法，(3)冷凝法，(4)膜分离法等方法。
通常情况下，炼化废气VOCs浓度较低时，宜采用燃烧(氧化)等破坏法处理；当VOCs浓度较大时，宜采用吸附，吸收，冷凝，膜分离及其组合工艺回收处理。
其中，蓄热氧化法，简称为RTO。其应用的蓄热氧化装置，通常由气体切换阀门、蓄热室、燃烧室、燃烧器、控制系统等组成，蓄热室内装蓄热体，多为陶瓷材料。燃烧器安装在燃烧室内，可用油或天然气等作为燃料。燃烧室温度可达800℃～900℃，可将VOCs氧化为二氧化碳和水。
现阶段，应用最广的是三床结构RTO系统，在RTO系统中使用三个陶瓷传热床层来循环回收高温燃烧产物的热量。正常操作时，这些陶瓷床层储存了前一操作循环中的热量。VOCs气体穿过三个床其中一个时(例如床一)，热量就从陶瓷介质转移到VOCs废气，VOCs废气离开床层进入燃烧室的温度已经接近最终氧化操作温度。使用标准燃烧器将预热过的废气温度升高到最终操作温度。高温燃烧烟气离开前一床层前穿过剩余的两床之一(例如床三)，将烟气中大部分热量传给陶瓷传热介质，完成循环中的热量回收，用以预热下一个循环中VOCs废气的预热。在下一个循环中，VOCs废气从床层三进气，通过床层二离开RTO系统。床层二已在上一个循环中被吹扫。同时使用新鲜空气吹扫床层一中残余废气进入燃烧室以破坏其中的VOCs。冷却一个床，加热另一个，吹扫第三个，循环往复。非常有效达到很高的VOCs破坏效率和热回收效率。三床结构的应用，一般VOCs的破坏率高于99％，热回收效率经常高达97％。
在破坏法VOCs气体处理上，RTO因其具有对VOCs的破坏率高，热回收效率高，几乎可以处理各种有机废气，处理气量大等特点，得到了广泛的应用。但现有技术也存在着不足之处。
现有技术在RTO处理VOCs废气时，燃烧室温度需保持在800℃～900℃高温，这就对其处理的VOCs废气浓度有较高的要求。VOCs废气浓度过低可能无法实现自供热操作，从而加大了能源消耗；VOCs浓度过高，又会使燃烧室温度剧增，可能发生闪爆，从而产生安全生产隐患。这就使得现有RTO技术在处理VOCs废气时，只适用于VOCs废气浓度波动较小的情况下。但在实际应用领域，VOCs废气浓度波动一般都很大，例如：酸性污水储罐排放的VOCs浓度会在3％～40％(体积)内变化。VOCs废气浓度波动较大，会对VOCs的回收或处理带来尾气不能达标排放、处理装置操作能耗增加、处理装置寿命缩短等一系列不利影响，严重时可能产生安全隐患。现阶段，为减小VOCs废气浓度波动，通常加装有均化罐，均化罐利用高沸点溶剂油作为馏分油，利用馏分油吸收气体特性，被动地调控VOCs废气浓度，但是该方式无法主动控制VOCs废气浓度。因为均化罐被动控制VOCs废气浓度，所以适用范围有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机废气蓄热氧化装置及方法，以解决现有RTO技术在处理VOCs废气时不能主动控制VOCs废气浓度波动，因而存在闪爆等安全隐患且耗费能源的问题。
首先将本发明的原理阐述如下：
当检测到管道内待处理的VOCs废气浓度高于RTO安全操作浓度要求时，利用旁路硅胶吸附罐疏水性硅胶吸附，吸收VOCs废气，降低VOCs废气浓度；当管道内待处理的VOCs废气低于RTO操作浓度要求时，解吸旁路硅胶吸附罐内硅胶吸附的VOCs，提高VOCs废气浓度。从而主动控制VOCs废气浓度稳定，保证RTO更加安全，有效地处理的VOCs。疏水性硅胶吸附亦可用活性炭吸附代替。
本发明一种有机废气蓄热氧化装置，具体结构如下：
待处理的有机废气管道首先连接一浓度分析仪8，之后分为两路，一路通过均化罐前调节阀9连接到均化罐1，另一路通过吸附支路阀12连接到吸附罐10；该吸附罐10进一步连接有一吹扫阀13；该均化罐1通过管道与一蓄热风机2相连，该吸附罐10通过一吸附罐出口阀14也与蓄热风机2相连；在所述的吸附罐10及吸附罐出口阀14之间通过一支路连接有一真空泵11及一真空泵出口阀15，该真空泵出口阀15与该吸附罐出口阀14共同连接到蓄热风机2；所述的蓄热风机2通过一流量计6和一浓度分析仪7连接到蓄热氧化器4，该蓄热氧化器4与一排气筒5连接，将处理后的气体排出；所述的有机废气蓄热氧化装置，进一步设置有一清洗风机3，与蓄热氧化器4相连，用于向蓄热氧化器4提供清洗气源。
其中，所述的吸附罐内放置有吸附剂，具体为疏水性硅胶或活性炭。
本发明一种有机废气蓄热氧化方法，其具体过程如下：
VOCs废气经过与废气管道相连的浓度分析仪8，监测VOCs废气浓度：
(1)当监测到的VOCs废气浓度在均化罐1有效均化工作范围内，均化罐前调节阀9正常打开，吸附支路阀12关闭，VOCs废气正常经过均化罐1均化，通过蓄热风机2进入蓄热氧化器4，氧化处理后，达标的气体通过排气筒5排出。
(2)当监测到VOCs废气浓度过高，超过均化罐1有效均化工作范围，通过控制均化罐前调节阀9，减少进入均化罐1的VOCs废气，同时吸附支路阀12打开，吹扫阀13关闭，吸附罐出口阀14打开，高浓度VOCs废气经过吸附罐10吸附后，低浓度VOCs废气与均化罐1均化后气体混合，混合后气体经由蓄热风机2送往蓄热氧化器4，同时与蓄热风机2相连的流量计6和浓度分析仪7监测混合气体浓度，随时控制均化罐前调节阀9，以保证浓度稳定的VOCs废气进入蓄热氧化器4，氧化处理后，达标的气体经由排气筒5排出。
(3)当监测到VOCs废气浓度过低，超出均化罐1有效气体均化工作范围，通过关闭吸附支路阀12，关闭吹扫阀13，关闭吸附罐出口阀14，打开真空泵出口阀15，真空泵11启动工作，将吸附罐10中吸附的高浓度VOCs气体解吸，与均化罐1均化后气体混合，混合后气体经由蓄热风机2送往蓄热氧化器4，同时与蓄热风机2相连的流量计6和浓度分析仪7监测混合气体浓度，随时控制均化罐前调节阀9和真空泵11出口阀，以保证浓度稳定的VOCs废气进入蓄热氧化器4，氧化处理后，达标的气体经由排气筒5排出。清洗风机3为蓄热氧化器4配套清洗风机，用于向蓄热氧化器4提供清洗气源。
在吸附罐10中的VOCs废气变压解吸步骤最后，打开吹扫阀13，使少量空气进入吸附罐10，使吸附罐中吸附的VOCs充分脱附，吸附剂深度再生。
其中，所述的吸附罐内放置有吸附剂，具体为疏水性硅胶或活性炭。
其中，本发明装置中所有阀门、风机、真空泵、设备的控制操作及检测仪表的信号采集由PLC系统或DCS系统完成。
本发明一种有机废气蓄热氧化装置及方法，其优点及功效在于：可以有效控制VOCs气体浓度的变化，降低了能耗，消除了由于高浓度VOCs气体浓度过高造成的安全隐患。本发明装置和方法对VOCs废气实现主动均化控制，使得RTO处理VOCs具有很大的弹性，更宽的适应性及更好的安全性。
附图说明
图1所述为本发明一种有机废气蓄热氧化装置示意图。
图中具体标号如下：
1、均化罐 2、蓄热风机 3、清洗风机
4、蓄热氧化器 5、排气筒 6、流量计
7、8、浓度分析仪 9、均化罐前调节阀 10、吸附罐
11、真空泵 12、吸附支路阀 13、吹扫阀
14、吸附罐出口阀 15、真空泵出口阀
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图1所示，本发明一种有机废气蓄热氧化装置，具体结构如下：
待处理的有机废气管道首先连接一浓度分析仪8，之后分为两路，一路通过均化罐前调节阀9连接到均化罐1，另一路通过吸附支路阀12连接到吸附罐10；该吸附罐10进一步连接有一吹扫阀13；该均化罐1通过管道与一蓄热风机2相连，该吸附罐10通过一吸附罐出口阀14也与蓄热风机2相连；在所述的吸附罐10及吸附罐出口阀14之间通过一支路连接有一真空泵11及一真空泵出口阀15，该真空泵出口阀15与该吸附罐出口阀14共同连接到蓄热风机2；所述的蓄热风机2通过一流量计6和一浓度分析仪7连接到蓄热氧化器4，该蓄热氧化器4与一排气筒5连接，将处理后的气体排出；所述的有机废气蓄热氧化装置，进一步设置有一清洗风机3，与蓄热氧化器4相连，用于向蓄热氧化器4提供清洗气源。
其中，所述的吸附罐内放置有吸附剂，具体为疏水性硅胶或活性炭。
本发明一种有机废气蓄热氧化方法，其具体过程如下：
VOCs废气经过与废气管道相连的浓度分析仪8，监测VOCs废气浓度：
(1)当监测到的VOCs废气浓度在均化罐1有效均化工作范围内，均化罐前调节阀9正常打开，吸附支路阀12关闭，VOCs废气正常经过均化罐1均化，通过蓄热风机2进入蓄热氧化器4，氧化处理后，达标的气体通过排气筒5排出。
(2)当监测到VOCs废气浓度过高，超过均化罐1有效均化工作范围，通过控制均化罐前调节阀9，减少进入均化罐1的VOCs废气，同时吸附支路阀12打开，吹扫阀13关闭，吸附罐出口阀14打开，高浓度VOCs废气经过吸附罐10吸附后，低浓度VOCs废气与均化罐1均化后气体混合，混合后气体经由蓄热风机2送往蓄热氧化器4，同时与蓄热风机2相连的流量计6和浓度分析仪7监测混合气体浓度，随时控制均化罐前调节阀9，以保证浓度稳定的VOCs废气进入蓄热氧化器4，氧化处理后，达标的气体经由排气筒5排出。
(3)当监测到VOCs废气浓度过低，超出均化罐1有效气体均化工作范围，通过关闭吸附支路阀12，关闭吹扫阀13，关闭吸附罐出口阀14，打开真空泵出口阀15，真空泵11启动工作，将吸附罐10中吸附的高浓度VOCs气体解吸，与均化罐1均化后气体混合，混合后气体经由蓄热风机2送往蓄热氧化器4，同时与蓄热风机2相连的流量计6和浓度分析仪7监测混合气体浓度，随时控制均化罐前调节阀9和真空泵11出口阀，以保证浓度稳定的VOCs废气进入蓄热氧化器4，氧化处理后，达标的气体经由排气筒5排出。清洗风机3为蓄热氧化器4配套清洗风机，用于向蓄热氧化器4提供清洗气源。在吸附罐10中的VOCs废气变压解吸步骤最后，打开吹扫阀13，使少量空气进入吸附罐10，使吸附罐中吸附的VOCs充分脱附，吸附剂深度再生。
其中，所述的吸附罐内放置有吸附剂，具体为疏水性硅胶或活性炭。
其中，本发明装置中所有阀门、风机、真空泵、设备的控制操作及检测仪表的信号采集由PLC系统或DCS系统完成。
Claims (4)
1.一种有机废气蓄热氧化装置，其特征在于：该装置具体结构如下：
待处理的有机废气管道首先连接一浓度分析仪，之后分为两路，一路通过均化罐前调节阀连接到均化罐，另一路通过吸附支路阀连接到吸附罐；该吸附罐进一步连接有一吹扫阀；该均化罐通过管道与一蓄热风机相连，该吸附罐通过一吸附罐出口阀也与蓄热风机相连；在所述的吸附罐及吸附罐出口阀之间通过一支路连接有一真空泵及一真空泵出口阀，该真空泵出口阀与该吸附罐出口阀共同连接到蓄热风机；所述的蓄热风机通过一流量计和一浓度分析仪连接到蓄热氧化器，该蓄热氧化器与一排气筒连接，将处理后的气体排出；一清洗风机与蓄热氧化器相连，用于向蓄热氧化器提供清洗气源。
2.根据要求1所述的一种有机废气蓄热氧化装置，其特征在于：所述的吸附罐内放置有吸附剂，具体为疏水性硅胶或活性炭。
3.一种有机废气蓄热氧化方法，其特征在于：该方法具体过程如下：
废气经过与废气管道相连的浓度分析仪，监测VOCs废气浓度：
(1)当监测到的VOCs废气浓度在均化罐有效均化工作范围内，均化罐前调节阀正常打开，吸附支路阀关闭，VOCs废气正常经过均化罐均化，通过蓄热风机进入蓄热氧化器，氧化处理后，达标的气体通过排气筒排出；
(2)当监测到VOCs废气浓度过高，超过均化罐有效均化工作范围，通过控制均化罐前调节阀，减少进入均化罐的VOCs废气，同时吸附支路阀打开，吹扫阀关闭，吸附罐出口阀打开，高浓度VOCs废气经过吸附罐吸附后，低浓度VOCs废气与均化罐均化后气体混合，混合后气体经由蓄热风机送往蓄热氧化器，同时与蓄热风机相连的流量计和浓度分析仪监测混合气体浓度，随时控制均化罐前调节阀，以保证浓度稳定的VOCs废气进入蓄热氧化器，氧化处理后，达标的气体经由排气筒排出；
(3)当监测到VOCs废气浓度过低，超出均化罐有效气体均化工作范围，通过关闭吸附支路阀，关闭吹扫阀，关闭吸附罐出口阀，打开真空泵出口阀，真空泵启动工作，将吸附罐中吸附的高浓度VOCs气体解吸，与均化罐均化后气体混合，混合后气体经由蓄热风机送往蓄热氧化器，同时与蓄热风机相连的流量计和浓度分析仪监测混合气体浓度，随时控制均化罐前调节阀和真空泵出口阀，以保证浓度稳定的VOCs废气进入蓄热氧化器，氧化处理后，达标的气体经由排气筒排出；在吸附罐中的VOCs废气变压解吸步骤最后，打开吹扫阀，使少量空气进入吸附罐，使吸附罐中吸附的VOCs充分脱附，吸附剂深度再生。
4.根据要求3所述的一种有机废气蓄热氧化方法，其特征在于：所述的吸附罐内放置有吸附剂，具体为疏水性硅胶或活性炭。
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