CN109289227A - 一种有机物回收系统及其回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机物回收系统及其回收方法，包括进气管、一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器、超净器和冷凝机组。本发明将冷凝法与化学处理法相结合，简单易行，不需要额外使用吸附剂并进行脱附处理，有机物的回收率可达99%以上，油气的回收率可达95%以上；二级冷凝器采用系统内物料换热的方式进行，有效地利用了系统内部的热量，避免系统能量的浪费，降低整套系统的总能耗；本产品具有普适性，可应用于油气、苯、甲苯等挥发性有机物的回收；本产品中的设备尺寸可以根据有机物的处理量进行调整，并且，冷凝器及超净器均为立式设备，占地面积小，易于模块化。

Description

一种有机物回收系统及其回收方法

技术领域

本发明涉及废气资源化与环境技术领域，具体是一种有机物回收系统。

背景技术

石油，地质勘探的主要对象之一，是一种粘稠的、深褐色液体，被称为“工业的血液”。地壳上层部分地区有石油储存，主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。石油主要被用作燃油和汽油，燃料油和汽油在2012年组成世界上最重要的二次能源之一。石油也是许多化学工业产品如溶剂、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。

伴随着石油开采、炼制、储运过程，液态有机组分在加工及存储过程中会产生大量的挥发性有机气体，如汽油油品的蒸发损耗，苯、甲苯等芳烃有机物的挥发。这些气态有机物一般具有一定的毒性和易燃易爆性，进而造成资源浪费、经济损失、环境污然、影响人类健康和安全等一系列危害。

目前常见的油气及挥发性有机物的回收方法有吸附法、吸收法、冷凝法和膜分离法等。吸附法是利用各组分与吸附剂（活性炭、活性碳纤维、硅胶、分子筛等）间结合力不同，实现难吸附组分与易吸附组分的分离。吸收法是通过有机物气体和吸收剂的逆流接触，利用有机物气体中各组分在吸收剂中溶解度的不同而进行分离。冷凝法是利用有机物在不同温度和压力下具有不同的饱和蒸气压，通过降低温度或增加压力，使有机物气体凝结出来。膜分离法是在压力驱动下，借助气体各组分在高分子膜表面的吸附能力以及在膜内渗透率的差异进行分离，现有的方法都只适用于单一有机物的回收，不具有普适性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机物回收系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种有机物回收系统，包括进气管、一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器、超净器和冷凝机组，所述进气管与一级冷凝器的上端相连通，一级冷凝器与循环水系统双向连通，一级冷凝器的下端与二级冷凝器的上端相连通，二级冷凝器的下端与三级冷凝器的上端相连通，三级冷凝器的下端与阻火器相连通，一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器均与回收罐相连通，回收罐与一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器之间分别设置有一级冷凝器液相出口阀、二级冷凝器液相出口阀和三级冷凝器液相出口阀，阻火器分别与回收罐和二级冷凝器相连通并且阻火器与二级冷凝器之间设置有气相循环出料阀和气相循环进料阀，超净器的两端分别与阻火器和尾气排放管相连通，冷凝机组分别与三级冷凝器的上端和下端相连通。

作为本发明进一步的方案：回收罐和阻火器之间设置有回收液出料阀。

作为本发明进一步的方案：一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器均采用管式冷凝器，体积小，便于安装。

作为本发明进一步的方案：三级冷凝器的冷媒介质采用液氮或者冷冻水。

作为本发明进一步的方案：三级冷凝器和阻火器之间设置有气相出料阀。

作为本发明进一步的方案：超净器和尾气排放管之间还设置有空冷器，可以降低排出尾气的温度。

所述有机物回收系统的回收方法，具体步骤如下：

步骤一，挥发性有机气体通过进气管进入一级冷凝器进行部分冷凝，冷凝后的气液混合物在一级冷凝器的管程进行部分冷凝，液相排出至回收罐，气相进入二级冷凝器；

步骤二，进入二级冷凝器的气相进行进一步冷凝，有机物被冷凝之后在二级冷凝器的底部管程进行气液分离，液相排至回收罐，未被冷凝的气相进入三级冷凝器，气相在三级冷凝器冷凝，液相排至回收罐，未被冷凝的气相进入二级冷凝器；

步骤三，关闭气相出料阀，换热之后的气相进入超净器，在超净器内未被冷凝的有机物被完全转化为无毒无污染的气体，再排放至尾气排放管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

第一，将冷凝法与化学处理法相结合，简单易行，不需要额外使用吸附剂并进行脱附处理，有机物的回收率可达99%以上，油气的回收率可达95%以上；

第二，二级冷凝器采用系统内物料换热的方式进行，有效地利用了系统内部的热量，避免系统能量的浪费，降低整套系统的总能耗；

第三，本产品具有普适性，可应用于油气、苯、甲苯等挥发性有机物的回收；

第四，本产品中的设备尺寸可以根据有机物的处理量进行调整，并且，冷凝器及超净器均为立式设备，占地面积小，易于模块化。

附图说明

图1为有机物回收系统的结构示意图。

其中：1-进气管，2-一级冷凝器，3-二级冷凝器，4-三级冷凝器，5-超净器，6-回收罐，7-循环水系统，8-冷凝机组，9-阻火器，10-空冷器，11-尾气排放管，12-一级冷凝器液相出口阀，13-二级冷凝器液相出口阀，14-三级冷凝器液相出口阀，15-气相出料阀，16-气相循环进料阀，17-气相循环出料阀，18-回收液出料阀。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

对含有苯的废气进行回收，其中苯的体积分数为10%，氮气体积分数为90%。具体的工艺过程为：含苯废气首先由进气管1经过一级冷凝器2的管程进行部分冷凝，冷凝后的气液混合物在换热器下部管壳空间进行气液分离，液相由一级冷凝器液相出口阀12排出至回收罐6，气相进入二级冷凝器3的管程进行进一步冷凝，有机物被冷凝之后在二级冷凝器3的底部管程进行气液分离，液相由二级冷凝器液相出口阀13排至回收罐6，未被冷凝的气相进入三级冷凝器4的管程进行深冷，有机物被冷凝之后在三级冷凝器4的底部管程进行气液分离，液相由三级冷凝器液相出口阀14排至回收罐6，未被冷凝的气相由气相循环进料阀16进入二级冷凝器3的壳程，关闭气相出料阀15，换热之后的气相由气相循环出料阀17经阻火器9进入超净器5，在超净器5内，未被冷凝的有机物被完全转化为无毒无污染的气体，再经由空冷器10和尾气排放管11排放至大气。

本实施例苯的回收率为99%，尾气排放管11中苯的含量为2mg/m³，完全满足现行环保的排放要求。

实施例2

对含有苯和甲苯的废气进行回收，其中苯的体积分数为15%，甲苯的体积分数10%，氮气体积分数为75%。具体的工艺过程为：含苯废气首先由进气管1经过一级冷凝器2的管程进行部分冷凝，冷凝后的气液混合物在换热器下部管壳空间进行气液分离，液相由一级冷凝器液相出口阀12排出至回收罐6，气相进入二级冷凝器3的管程进行进一步冷凝，有机物被冷凝之后在二级冷凝器3的底部管程进行气液分离，液相由二级冷凝器液相出口阀13排至回收罐6，未被冷凝的气相进入三级冷凝器4的管程进行深冷，有机物被冷凝之后在三级冷凝器4的底部管程进行气液分离，液相由三级冷凝器液相出口阀14排至回收罐6，未被冷凝的气相由气相循环进料阀16进入二级冷凝器3的壳程，关闭气相出料阀15，换热之后的气相由气相循环出料阀17经阻火器9进入超净器5，在超净器5内，未被冷凝的有机物被完全转化为无毒无污染的气体，再经由空冷器10和尾气排放管11排放至大气。

本实施例中苯的回收率为99.5%，甲苯的回收率为99.9%，尾气排放管11中苯的含量为1mg/m³，甲苯含量为4mg/m³，完全满足现行环保的排放要求。

实施例3

对含有苯、甲苯、二甲苯的废气进行回收，其中苯的体积分数为20%，甲苯的体积分数为10，二甲苯的体积分数为7.5%，氮气体积分数为62.5%。具体的工艺过程为：含苯废气首先由进气管1经过一级冷凝器2的管程进行部分冷凝，冷凝后的气液混合物在换热器下部管壳空间进行气液分离，液相由一级冷凝器液相出口阀12排出至回收罐6，气相进入二级冷凝器3的管程进行进一步冷凝，有机物被冷凝之后在二级冷凝器3的底部管程进行气液分离，液相由二级冷凝器液相出口阀13排至回收罐6，未被冷凝的气相进入三级冷凝器4的管程进行深冷，有机物被冷凝之后在三级冷凝器4的底部管程进行气液分离，液相由三级冷凝器液相出口阀14排至回收罐6，未被冷凝的气相由气相循环进料阀16进入二级冷凝器3的壳程，关闭气相出料阀15，换热之后的气相由气相循环出料阀17经阻火器9进入超净器5，在超净器5内，未被冷凝的有机物被完全转化为无毒无污染的气体，再经由空冷器10和尾气排放管11排放至大气。

本实施例中苯的回收率99%，甲苯的回收率为99.9%，二甲苯的回收率为99.9%，尾气排放管11中苯的含量为2mg/m³，甲苯含量为4mg/m³，二甲苯含量为9mg/m³，完全满足现行环保的排放要求。

实施例4

对含有汽油的废气进行回收，其中汽油的体积分数为10%，氮气体积分数为90%。具体的工艺过程为：含苯废气首先由进气管1经过一级冷凝器2的管程进行部分冷凝，冷凝后的气液混合物在换热器下部管壳空间进行气液分离，液相由一级冷凝器液相出口阀12排出至回收罐6，气相进入二级冷凝器3的管程进行进一步冷凝，有机物被冷凝之后在二级冷凝器3的底部管程进行气液分离，液相由二级冷凝器液相出口阀13排至回收罐6，未被冷凝的气相进入三级冷凝器4的管程进行深冷，有机物被冷凝之后在三级冷凝器4的底部管程进行气液分离，液相由三级冷凝器液相出口阀14排至回收罐6，未被冷凝的气相由气相循环进料阀16进入二级冷凝器3的壳程，关闭气相出料阀15，换热之后的气相由气相循环出料阀17经阻火器9进入超净器5，在超净器5内，未被冷凝的有机物被完全转化为无毒无污染的气体，再经由空冷器10和尾气排放管11排放至大气。

本实施例汽油的回收率为95.4%，尾气排放管11中汽油的含量为20mg/m³，完全满足现行环保的排放要求。

本发明的工作原理是：挥发性有机气体首先由进气管1进入一级冷凝器2的管程。其中，有机气体可以通过补充氮气调节进气的压力和流量。该换热器的冷媒为循环水，通过调节循环水的流量来调节被冷却介质的出口温度，被冷却之后的有机物形成气液混合两相，在换热器管程底部进行气液分离，液相由底部一级冷凝器液相出口阀12排至回收罐6，气相进入二级冷凝器3的管程。

二级冷凝器3的壳程为三级冷凝器4出口的气体，物料换热可以充分利用系统内部的能量，节约总体的能耗，部分冷凝的气液混合物在换热器底部的管程空间进行气液分离，液相由底部的二级冷凝器液相出口阀13排至回收罐6，气相进入三级冷凝器4。

未被冷凝的气相由三级冷凝器4的管程与冷媒（液氮或者冷冻水）进行换热，通过控制冷媒的用量来调节三级冷凝器4管程的出口温度。被深冷之后，大部分有机物被冷凝下来，经由三级冷凝器液相出口阀14排至回收罐6。未被冷凝的有机物及惰性气体进行下一步处理。

未被冷凝的气体作为二级冷凝器3的冷媒与管程气体进行换热，换热之后再经由阻火器9进入超净器5。在超净器5中，未被冷凝的气体经过一系列化学反应转化成无毒无污染的气体，剩余的微量有机气体被全部除去，再经过空冷器10和尾气排放管11排放至大气中。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种有机物回收系统，其特征在于，包括进气管、一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器、超净器和冷凝机组，所述进气管与一级冷凝器的上端相连通，一级冷凝器与循环水系统双向连通，一级冷凝器的下端与二级冷凝器的上端相连通，二级冷凝器的下端与三级冷凝器的上端相连通，三级冷凝器的下端与阻火器相连通，一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器均与回收罐相连通，回收罐与一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器之间分别设置有一级冷凝器液相出口阀、二级冷凝器液相出口阀和三级冷凝器液相出口阀，阻火器分别与回收罐和二级冷凝器相连通并且阻火器与二级冷凝器之间设置有气相循环出料阀和气相循环进料阀，超净器的两端分别与阻火器和尾气排放管相连通，冷凝机组分别与三级冷凝器的上端和下端相连通。

2.根据权利要求1所述的有机物回收系统，其特征在于，所述回收罐和阻火器之间设置有回收液出料阀。

3.根据权利要求1所述的有机物回收系统，其特征在于，所述一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器均采用管式冷凝器。

4.根据权利要求1所述的有机物回收系统，其特征在于，所述三级冷凝器的冷媒介质采用液氮或者冷冻水。

5.根据权利要求1或4所述的有机物回收系统，其特征在于，所述三级冷凝器和阻火器之间设置有气相出料阀。

6.根据权利要求1所述的有机物回收系统，其特征在于，所述超净器和尾气排放管之间还设置有空冷器。

7.一种如权利要求1-6任一所述的有机物回收系统的回收方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一，挥发性有机气体通过进气管进入一级冷凝器进行部分冷凝，冷凝后的气液混合物在一级冷凝器的管程进行部分冷凝，液相排出至回收罐，气相进入二级冷凝器；

步骤二，进入二级冷凝器的气相进行进一步冷凝，有机物被冷凝之后在二级冷凝器的底部管程进行气液分离，液相排至回收罐，未被冷凝的气相进入三级冷凝器，气相在三级冷凝器冷凝，液相排至回收罐，未被冷凝的气相进入二级冷凝器；

步骤三，关闭气相出料阀，换热之后的气相进入超净器，在超净器内未被冷凝的有机物被完全转化为无毒无污染的气体，再排放至尾气排放管。