CN109012024A - 一种高效节能的高沸点有机废气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效节能的高沸点有机废气处理系统，包括吸附系统，排气系统，蒸汽脱附系统，冷凝系统及吹扫系统。有机废气经收集后进入吸附系统，净化后经排气系统排出体系。吸附系统由三个吸附单元共同组成，饱和的吸附单元通过蒸汽脱附系统，冷凝系统和吹扫系统再生并回收有机物，三个吸附单元同时承担不同的功能并同时轮换，保持废气处理，有机物回收和干燥再生的连续进行。脱附后的蒸汽与吹扫气直接换热，解决了脱附吹扫的热源问题，减少了设备投入和能耗。本发明处理效率高，处理系统脱附再生效果好，系统运行能耗低，能够有效解决高沸点有机物的脱附和回收问题。

Description

一种高效节能的高沸点有机废气处理系统
技术领域
本发明涉及有机废气处理技术领域，尤其是一种高效节能的高沸点有机废气处理系统。
背景技术
工业有机废气排放已经成为城市重要污染源之一。活性炭吸附法是针对有机废气的一种经济有效，简单易行的处理方法，被广泛适用于各大行业的废气处理中。然而，单纯的活性炭吸附法只能作一次吸附，需要频繁更换吸附剂，饱和后的吸附剂则成为危险废弃物，额外增加了处理成本，同时废气中有价值的有机物无法进行回收，造成了浪费。采用“活性炭吸脱附+溶剂冷凝回收”的复合方法，既能够对废气进行有效处理，减少环境污染，同时能够回收有用的溶剂，减少生产成本。
目前，“活性炭吸脱附+溶剂冷凝回收”技术以水蒸汽脱附为主。常规的水蒸汽脱附大部分上是常压过热蒸汽吹扫，脱附温度不够，因此对一些较高沸点的物质脱附不彻底，脱附效率较低，且蒸汽耗量过大，回收的溶剂含水量高，品质较差。脱附后活性炭必须经过吹扫干燥后才能够重新吸附，对吹扫气进行加热还会产生不必要的能耗。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种高效节能的高沸点有机废气处理系统，从而有效的解决了脱附吹扫的热源问题，减少了设备投入和能耗。
本发明所采用的技术方案如下：
一种高效节能的高沸点有机废气处理系统，包括蒸汽收集器，所述蒸汽收集器的输出端连接蒸汽输入管，所述蒸汽输入管上安装有蒸汽稳压阀，所述蒸汽输入管的输出口分为三条支路，一路通过第一蒸汽管连接第一吸附单元，一路通过第二蒸汽管连接第二吸附单元，另一路通过第三蒸汽管连接第三吸附单元，所述第一吸附单元输出端连接第一输出管，第二吸附单元的输出端连接第二输出管，第三吸附单元的输出端连接第三输出管，所述第一输出管、第二输出管和第三输出管同时通过烟囱输入管与排气烟囱连接；
还包括有机废气收集器，所述有机废气收集器连接有机废气输入管，所述有机废气输入管的输出口分为三条支路，一路通过第一废气管与第一吸附单元连接，一路通过第二废气管连接第二吸附单元，另一路通过第三废气管连接第三吸附单元；
还包括吹扫气收集器，所述吹扫气收集器通过吹扫管路连接换热器，所述换热器输出端连接吹扫输入管，所述吹扫输入管上分别分支有第一吹扫输入管、第二吹扫输入管和第三吹扫输入管，所述第一吹扫输入管与第一吸附单元连接，所述第二吹扫输入管与第二吸附单元连接，所述第三吹扫输入管与第三吸附单元连接；
所述第一吸附单元的输出口还安装有第一脱附气输出管，
所述第二吸附单元的输出口还安装有第二脱附气输出管，
所述第三吸附单元的输出口还安装有第三脱附气输出管，
所述第一脱附气输出管、第二脱附气输出管和第三脱附气输出管汇总后同时与换热器连接；
所述换热器的底部连接冷凝器，所述冷凝器的底部连接气液分离器，所述气液分离器的一端还通过第四废气管与有机废气输入管连接，所述气液分离器的底部连接回收罐。
其进一步技术方案在于：
所述第一脱附气输出管、第二脱附气输出管和第三脱附气输出管上分别安装有第一蒸汽节流阀、第二蒸汽节流阀和第三蒸汽节流阀。
所述第一吸附单元、第二吸附单元和第三吸附单元均采用低压容器，耐压0.1～0.8MPa。
所述第一吸附单元、第二吸附单元和第三吸附单元，其脱附时间、吸附时间和吹扫时间保持一致，均为1～5h，三个吸附单元一吸-脱一吹扫同时进行轮换，保证废气处理，溶剂回收和干燥再生的连续进行。
所述吹扫气收集器风量为有机废气收集器风量的10％～20％；吹扫系统与冷凝系统共用换热器，吸附器吹扫时，吹扫气收集器经换热器与脱附出来含有有机的水蒸汽换热，换热后的吹扫气温度为50～100℃，加热后的吹扫气用于脱附完成的吸附单元的吹扫干燥。
每个吸附单元内的吸附剂为颗粒活性炭、活性炭纤维或者沸石分子筛，吸附剂满足：灰份含量≤0.5％，水分≤5％，比表面积≥900m2/g。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，在吸附单元脱附时，使得吸附单元内有一定的压力，从而提高吸附单元内的脱附温度，有机物能够快速、高效的解析出来，节省水蒸汽的用量。同时解析出来的有机水蒸汽混合气与吹扫气换热，加热的吹扫气对脱附后的吸附单元进行干燥，解决了脱附吹扫的热源问题，减少了设备投入和能耗。
吸附系统由三个吸附单元共同组成，饱和的吸附单元通过蒸汽脱附系统，冷凝系统和吹扫系统再生并回收有机物，三个吸附单元同时承担不同的功能并同时轮换，保持废气处理，有机物回收和干燥再生的连续进行。所述蒸汽脱附系统，设有蒸气稳压阀和节流阀，使得蒸汽脱附系统内保持一定压力，从而提高脱附温度，同时，脱附后的蒸汽与吹扫气直接换热，解决了脱附吹扫的热源问题，减少了设备投入和能耗。本发明处理效率高，处理系统脱附再生效果好，系统运行能耗低，能够有效解决高沸点有机物的脱附和回收问题。
同时本发明还具备如下优点：
(1)本发明共有三个吸附单元，分别同时进行吸附-脱附-吹扫过程，其脱附时间、吸附时间和吹扫时间均保持一致，依次循环，能够实现连续的有机废气处理、有机溶剂回收及吸附单元干燥再生。
(2)本发明使得吸附单元内的压力为0.1～0.5MPa，吸附单元内脱附温度为110～170℃，提高了脱附温度，减少了蒸汽用量，同时能对高沸点的有机物进行有效脱附。
(3)本发明通过冷凝系统和吹扫系统的气体换热，对水蒸汽脱附的余热进行利用，将吹扫气加热至50～100℃来干燥吸附单元，既能有效降低脱附气温度，减少冷凝器的负荷，又能加热吹扫气，对脱附后的吸附单元进行干燥，解决了脱附吹扫的热源问题，减少了设备投入和能耗。且吹扫气温度较低，不需要等待吸附单元降温，能够直接进行吸附。
(4)不凝气和吹扫气均混入收集系统的废气中，不会造成二次污染或对尾气的排放造成影响。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：11、有机废气收集器；12、第一吸附单元；13、第二吸附单元；14、第三吸附单元；15、排气烟囱；1501、烟囱输入管；
21、蒸汽收集器；22、蒸汽稳压阀；23、第一蒸汽节流阀；24、第二蒸汽节流阀；25、第三蒸汽节流阀；
31、冷凝器；32、气液分离器；33、回收罐；
41、吹扫气收集器；42、换热器；
51、蒸汽输入管；52、第一蒸汽管；53、第二蒸汽管；54、第三蒸汽管；55、第一脱附气输出管；56、第二脱附气输出管；57、第三脱附气输出管
61、有机废气输入管；62、第一废气管；63、第二废气管；64、第三废气管；65、第四废气管；66、第一输出管；67、第二输出管；68、第三输出管；
71、吹扫管路；72、吹扫输入管；73、第一吹扫输入管；74、第二吹扫输入管；75、第三吹扫输入管。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本实施例的高效节能的高沸点有机废气处理系统，包括蒸汽收集器21，蒸汽收集器21的输出端连接蒸汽输入管51，蒸汽输入管51上安装有蒸汽稳压阀22，蒸汽输入管51的输出口分为三条支路，一路通过第一蒸汽管52连接第一吸附单元12，一路通过第二蒸汽管53连接第二吸附单元13，另一路通过第三蒸汽管54连接第三吸附单元14，第一吸附单元12输出端连接第一输出管66，第二吸附单元13的输出端连接第二输出管67，第三吸附单元14的输出端连接第三输出管68，第一输出管66、第二输出管67和第三输出管68同时通过烟囱输入管1501与排气烟囱15连接；
还包括有机废气收集器11，有机废气收集器11连接有机废气输入管61，有机废气输入管61的输出口分为三条支路，一路通过第一废气管62与第一吸附单元12连接，一路通过第二废气管63连接第二吸附单元13，另一路通过第三废气管64连接第三吸附单元14；
还包括吹扫气收集器41，吹扫气收集器41通过吹扫管路71连接换热器42，换热器42输出端连接吹扫输入管72，吹扫输入管72上分别分支有第一吹扫输入管73、第二吹扫输入管74和第三吹扫输入管75，第一吹扫输入管73与第一吸附单元12连接，第二吹扫输入管74与第二吸附单元13连接，第三吹扫输入管75与第三吸附单元14连接；
第一吸附单元12的输出口还安装有第一脱附气输出管55，
第二吸附单元13的输出口还安装有第二脱附气输出管56，
第三吸附单元14的输出口还安装有第三脱附气输出管57，
第一脱附气输出管55、第二脱附气输出管56和第三脱附气输出管57汇总后同时与换热器42连接；
换热器42的底部连接冷凝器31，冷凝器31的底部连接气液分离器32，气液分离器32的一端还通过第四废气管65与有机废气输入管61连接，气液分离器32的底部连接回收罐33。
第一脱附气输出管55、第二脱附气输出管56和第三脱附气输出管57上分别安装有第一蒸汽节流阀23、第二蒸汽节流阀24和第三蒸汽节流阀25。
第一吸附单元12、第二吸附单元13和第三吸附单元14均采用低压容器，耐压0.1～0.8MPa。
当对应吸附单元进入脱附流程时，通过调节对应节流阀，使得吸附器内的压力为0.1～0.5MPa，脱附温度提高至110～170℃。
第一吸附单元12、第二吸附单元13和第三吸附单元14，其脱附时间、吸附时间和吹扫时间保持一致，均为1～5h，三个吸附单元一吸-脱一吹扫同时进行轮换，保证废气处理，溶剂回收和干燥再生的连续进行。
吹扫气收集器41风量为有机废气收集器11风量的10％～20％；吹扫系统与冷凝系统共用换热器42，吸附器吹扫时，吹扫气收集器41经换热器42与脱附出来含有有机的水蒸汽换热，换热后的吹扫气温度为50～100℃，加热后的吹扫气用于脱附完成的吸附单元的吹扫干燥。
每个吸附单元内的吸附剂为颗粒活性炭、活性炭纤维或者沸石分子筛，吸附剂满足：灰份含量≤0.5％，水分≤5％，比表面积≥900m2/g。
本发明的具体结构为：
如图1所示，有机废气经收集后进入吸附系统，净化后从排气系统排出体系。饱和的吸附单元通过蒸汽脱附系统，冷凝系统和吹扫系统再生并回收有机物，各吸附单元吸附-脱附-吹扫依次进行，保持废气处理的连续进行。
吸附系统包括有机废气收集器11和三个吸附单元并连接至排气烟囱15中。吸附单元依次循环执行吸附-脱附-吹扫功能，各个吸附单元同时承担不同的功能并轮换，保持废气处理的连续进行。
当三个吸附单元吸附饱和，进入脱附流程时，蒸汽收集器21通过蒸汽管路进入饱和吸附单元，调节水蒸汽管路上的蒸汽稳压阀22及对应节流阀，使吸附单元内的压力为0.1～0.5MPa，脱附温度为110～170℃。脱附后的高温有机水蒸汽混合气进入冷凝系统中，经换热器42、冷凝器31降温冷凝，冷凝的有机溶剂经气液分离器32分离后，有机溶剂回收至回收罐33中，不凝气则通过管路和单向阀混入有机废气1的废气管路中进行再次吸附。
当三个吸附单元完成脱附流程，进入吹扫流程时，吹扫气收集器41对吸附单元进行吹扫，吹扫气收集器41为有机废气收集器11风量的10％～20％，常温吹扫气收集器41通过换热器42与脱附气换热至50～100℃后对吸附单元进行吹扫干燥，完成吸附单元的再生。吹扫气也通过管路和单向阀混入有机废气1的废气管路中进行再次吸附。
下面结合具体实例对本发明进行介绍：
实施例一：
一农药生产车间有机废气为风量10000m3/h、浓度500mg/m3的甲苯废气，经管道收集后通入吸附系统中，吸附系统设置3个吸附单元，每个吸附单元内装填50kg的活性炭纤维，吸附3h后吸附单元内活性炭纤维饱和，随后有机废气切换吸附单元继续进行吸附，同时用水蒸气对饱和吸附单元进行脱附。
设计稳压阀压力为0.6MPa，调节饱和吸附单元后的节流阀，设计脱附的吸附单元内压力为0.3MPa，温度为130℃左右，脱附用时3h，蒸气用量为80kg，脱附后有机水蒸气混合气经换热器、冷凝器降温冷凝至30℃，经气液分离器后液体回收至回收罐，不凝气混入收集系统进入吸附单元进行处理。
设计吹扫气的风量为1000m3/h，对完成脱附后的吸附单元进行干燥，设计吹扫温度为60℃，连续吹扫3h后，该再生的饱和吸附单元重新进行切换至吸附工艺。
该农药生产车间的废气通过本发明的设备处理后，满足恶臭和VOCs达标排放要求，VOCs气体的总去除率为96％以上，溶剂回收率大于92％。溶剂回收量为：4.5kg/h，合32.4t/a。
实施例二：
一化工生产车间有机废气为风量5000m3/h、浓度300mg/m3的二氯甲烷废气，经管道收集后通入吸附系统中，吸附系统设置3个吸附单元，每个吸附单元内装填15kg的活性炭纤维，吸附2h后吸附单元内活性炭纤维饱和，随后有机废气切换吸附单元继续进行吸附，同时用水蒸气对饱和吸附单元进行脱附。
设计稳压阀压力为0.5MPa，调节饱和吸附单元后的节流阀，设计脱附的吸附单元内压力为0.15MPa，温度为110℃左右，脱附用时2h，蒸气用量为36kg，脱附后有机水蒸气混合气经换热器、冷凝器降温冷凝至10℃，经气液分离器后液体回收至回收罐，不凝气混入收集系统进入吸附单元进行处理。
设计吹扫气的风量为500m3/h，对完成脱附后的吸附单元进行干燥，设计吹扫温度为60℃，连续吹扫2h后，该再生的饱和吸附单元重新进行切换至吸附工艺。
该化工生产车间的废气通过本发明的设备处理后，满足恶臭和VOCs达标排放要求，VOCs气体的总去除率为95％以上，溶剂回收率大于90％。溶剂回收量为：1.28kg/h，合9.2t/a。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (6)

1.一种高效节能的高沸点有机废气处理系统，其特征在于：包括蒸汽收集器(21)，所述蒸汽收集器(21)的输出端连接蒸汽输入管(51)，所述蒸汽输入管(51)上安装有蒸汽稳压阀(22)，所述蒸汽输入管(51)的输出口分为三条支路，一路通过第一蒸汽管(52)连接第一吸附单元(12)，一路通过第二蒸汽管(53)连接第二吸附单元(13)，另一路通过第三蒸汽管(54)连接第三吸附单元(14)，所述第一吸附单元(12)输出端连接第一输出管(66)，第二吸附单元(13)的输出端连接第二输出管(67)，第三吸附单元(14)的输出端连接第三输出管(68)，所述第一输出管(66)、第二输出管(67)和第三输出管(68)同时通过烟囱输入管(1501)与排气烟囱(15)连接；
还包括有机废气收集器(11)，所述有机废气收集器(11)连接有机废气输入管(61)，所述有机废气输入管(61)的输出口分为三条支路，一路通过第一废气管(62)与第一吸附单元(12)连接，一路通过第二废气管(63)连接第二吸附单元(13)，另一路通过第三废气管(64)连接第三吸附单元(14)；
还包括吹扫气收集器(41)，所述吹扫气收集器(41)通过吹扫管路(71)连接换热器(42)，所述换热器(42)输出端连接吹扫输入管(72)，所述吹扫输入管(72)上分别分支有第一吹扫输入管(73)、第二吹扫输入管(74)和第三吹扫输入管(75)，所述第一吹扫输入管(73)与第一吸附单元(12)连接，所述第二吹扫输入管(74)与第二吸附单元(13)连接，所述第三吹扫输入管(75)与第三吸附单元(14)连接；
所述第一吸附单元(12)的输出口还安装有第一脱附气输出管(55)，
所述第二吸附单元(13)的输出口还安装有第二脱附气输出管(56)，
所述第三吸附单元(14)的输出口还安装有第三脱附气输出管(57)，
所述第一脱附气输出管(55)、第二脱附气输出管(56)和第三脱附气输出管(57)汇总后同时与换热器(42)连接；
所述换热器(42)的底部连接冷凝器(31)，所述冷凝器(31)的底部连接气液分离器(32)，所述气液分离器(32)的一端还通过第四废气管(65)与有机废气输入管(61)连接，所述气液分离器(32)的底部连接回收罐(33)。
2.如权利要求1所述的一种高效节能的高沸点有机废气处理系统，其特征在于：所述第一脱附气输出管(55)、第二脱附气输出管(56)和第三脱附气输出管(57)上分别安装有第一蒸汽节流阀(23)、第二蒸汽节流阀(24)和第三蒸汽节流阀(25)。
3.如权利要求1所述的一种高效节能的高沸点有机废气处理系统，其特征在于：所述第一吸附单元(12)、第二吸附单元(13)和第三吸附单元(14)均采用低压容器，耐压0.1～0.8MPa。
4.如权利要求1所述的一种高效节能的高沸点有机废气处理系统，其特征在于：所述第一吸附单元(12)、第二吸附单元(13)和第三吸附单元(14)，其脱附时间、吸附时间和吹扫时间保持一致，均为1～5h，三个吸附单元一吸—脱一吹扫同时进行轮换，保证废气处理，溶剂回收和干燥再生的连续进行。
5.如权利要求1所述的一种高效节能的高沸点有机废气处理系统，其特征在于：所述吹扫气收集器(41)风量为有机废气收集器(11)风量的10％～20％；吹扫系统与冷凝系统共用换热器(42)，吸附器吹扫时，吹扫气收集器(41)经换热器(42)与脱附出来含有有机的水蒸汽换热，换热后的吹扫气温度为50～100℃，加热后的吹扫气用于脱附完成的吸附单元的吹扫干燥。
6.如权利要求1所述的一种高效节能的高沸点有机废气处理系统，其特征在于：每个吸附单元内的吸附剂为颗粒活性炭、活性炭纤维或者沸石分子筛，吸附剂满足：灰份含量≤0.5％，水分≤5％，比表面积≥900m2/g。
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CN112675661A (zh) * 2020-12-23 2021-04-20 江苏万贤环境工程有限公司 一种钢结构件涂装废气治理系统及其治理方法
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