CN109550358A - 有机物废气处理、回收系统及其废气处理、回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机物废气处理、回收系统，依次串联连接的多个吸附塔；每个吸附塔的上下两侧连接吸附剂循环管道，在吸附塔之间连接吸附剂替换管道。第一级吸附塔与最后一级吸附塔之间连接超重力精馏设备。该有机物废气处理、回收系统，降低能耗，实现了废气中的有机物二次回收再利用。本发明还公开有机物废气处理、回收方法，包括如下步骤：S1、灌充吸附剂；S2、吸附塔内部的吸附剂通过吸附剂循环管道在吸附塔内部循环；S3、废气在有机物废气处理、回收系统内部吸附处理；S4、吸附剂通过超重力精馏设备处理回收有机物。本发明有机物废气处理、回收方法，将废气处理达到排放标准；整个过程无污染物排放，更加环保经济。

Description

有机物废气处理、回收系统及其废气处理、回收方法
技术领域
本发明涉及废气的处理及回收技术领域，尤其是一种有机物废气处理、回收系统及其废气处理、回收方法。
背景技术
随着工业的快速发展，大量工业废气排入大气，必然使大气环境质量下降，给人体健康带来严重危害。工业废气中挥发性有机物(volatile organic compound)污染最为严重，工业生产中会产生各种有机物废气，主要包括各种烃类、酯类、醇类、醛类、酸类、酮类和胺类等，这些有机废气会造成大气污染，危害人体健康，而且这些有机物均为可再次利用的资源，也造成浪费，所以有机废气的处理与净化势在必行。
现有技术中的，有机物废气处理过程中，通常采用催化燃烧法或者活性炭吸附处理过程，但是催化燃烧法或者活性炭吸附均无法实现有机物资源的回收再利用，并且处理过程中，存在能耗大的缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种有机物废气处理、回收系统，不仅对废气中的有机物进行回收处理，并且对系统中的吸附剂进行分离处理，进行重复循环利用，进一步降低能耗，实现了废气中的有机物二次回收再利用。
本发明的另一目的在于提供一种有机物废气处理、回收方法，将废气中的有机物回收再利用，并且使废气达到排放标准；吸附剂与有机物经高效精馏装置分离后，有机物可以在其他工艺中使用，吸附剂则循环再利用，整个过程无污染物排放，更加环保经济。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种有机物废气处理、回收系统，依次串联连接的多个吸附塔；每个所述吸附塔的上下两侧连接吸附剂循环管道，使每个所述吸附塔底部的吸附剂循环喷洒在该吸附塔内部的吸附塔填料层上侧；在所述吸附塔之间连接吸附剂替换管道，使下一级吸附塔中的吸附剂循环喷洒在该级吸附塔中。
第一级吸附塔与最后一级吸附塔之间连接超重力精馏设备，使所述第一级吸附塔的吸附剂循环处理进入最后一级吸附塔。
所述超重力精馏设备包括依次串联连接的第一超重力精馏设备和第二超重力精馏设备。
所述第一级吸附塔与超重力精馏设备之间连接第一吸附剂存储罐，所述最后一级吸附塔与超重力精馏设备支架连接第二吸附剂存储罐。
所述第一超重力精馏设备和第二超重力精馏设备均连接再沸器。
所述第一超重力精馏设备和第二超重力精馏设备之间依次串联连接冷却热换器和再沸器。
所述第二超重精馏设备与最后一级吸附塔之间连接冷凝器和第二吸附剂存储罐。
所述吸附剂为N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮和N-甲酰吗啉的其中一种或者多种的混合液。
所述超重力精馏设备的回收有机物排出口连接冷凝器。
有机物废气处理、回收方法，包括如下步骤：
S1、在上述有机物废气处理、回收系统中灌充设定量的吸附剂；
S2、打开第一电磁阀，关闭第二电磁阀，输液泵启动工作，每个吸附塔内部的吸附剂通过吸附剂循环管道喷洒在每个吸附塔内部的吸附塔填料层上侧；
S3、在有机物废气处理、回收系统的降温除尘设备的进气口端通入废气，废气经过降温除尘设备降温处理，并对其内部的颗粒物进行过滤处理；降温除尘设备的排气口端通入依次串联连接的吸附塔内部吸附处理；最后在有机物废气处理、回收系统的烟囱中排出；
S4、当吸附塔中的吸附剂中有机物浓度达到设定浓度时，打开第二电磁阀，关闭第一电磁阀，输液泵将下一级吸附塔中的吸附剂喷洒在该级吸附塔中；第一级吸附塔中的吸附剂通入超重力精馏设备处理，超重力精馏设备中处理分离完成的吸附剂通入最后一级吸附塔中重复使用。
所述步骤S4中，第一级吸附塔中的吸附剂通过输液泵输到第一吸附剂存储罐中，第一吸附剂存储罐中的吸附剂流入第一超重力精馏设备精馏处理，第一超重力精馏设备精馏处理之后的吸附剂流入第二超重力精馏设备中再次处理，再通入第二吸附剂存储罐中备用；当最后一级吸附塔中的吸附剂被抽完时，所述第二吸附剂存储罐中的吸附剂供给最后一级吸附塔中重复使用；在第一超重力精馏设备经再沸器共沸、分离，冷凝器冷却过程，将沸点不同的有机物从混合液中逐一分离出来。。
本发明的有机物废气处理、回收系统及其废气处理、回收方法，具有如下有益效果：
该有机物废气处理、回收系统，通过依次串联连接的吸附塔对废气中的有机物污染物吸附处理；相邻吸附塔中的吸附剂循环使用，保证吸附塔的吸附效果。第一级吸附塔中的吸附剂通过超重力精馏设备处理回收有机物，并且将处理后的吸附剂通入最后一级吸附塔中再次使用。避免了现有技术中，催化燃烧、活性炭吸附能耗大，对废气中的有机物无法实现回收再利用的缺陷。该有机物废气处理、回收系统不仅对废气中的有机物进行回收处理，并且对系统中的吸附剂进行分离处理，进行重复循环利用，进一步降低能耗，实现了废气中的有机物二次回收再利用。
有机物废气处理、回收方法，通过吸附塔对废气吸附，第一超重力精馏设备对吸附剂中的有机物分离回收处理，第二超重力精馏设备对吸附剂处理之后，对吸附剂重复循环利用。避免了现有技术中，分离的物质无法再传给你付循环使用，造成资源的浪费。本发明能将废气中的有机物回收再利用，并且使废气达到排放标准；吸附剂与有机物经高效精馏装置分离后，有机物可以在其他工艺中使用，吸附剂则循环再利用，整个过程无污染物排放，更加环保经济。
附图说明
图1为本发明有机物废气处理、回收系统实施例工艺结构示意图；
图2为本发明有机物废气处理、回收系统实施例结构示意图。
其中，1、降温除尘设备，2、吸附塔，21、第一吸附塔，22、第二吸附塔，23、第三吸附塔，3、输液泵，31、第一输液泵，32、第二输液泵，33、第三输液泵，4、电磁阀，41、第一电磁阀，42、第二电磁阀，5、储液箱，6、风机，7、烟囱，8、冷凝器，9、吸附塔填料层，10、第二超重力精馏设备，11、再沸器，12、冷却换热器，13、第一超重力精馏设备，14、第一吸附剂存储罐，15、第二吸附剂存储罐。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，该有机物废气处理、回收系统，依次串联连接的多个吸附塔2(吸附塔2的个数可以少于三个也可以多余三个，根据现场有机物废气的情况而定)。
如图2所示的实施例中，选择使用三个吸附塔，第一吸附塔21、第二吸附塔22和第三吸附塔23。第一吸附塔21的排气口端连接第二吸附塔22的进气口端，第二吸附塔22的排气口端连接第三吸附塔23的进气口端。第一吸附塔21的进气口端连接降温除尘设备1的排气口端。第三吸附塔23的排气口端连接风机6，将处理后的废气达到国家废气排放标准，并通过烟囱7排出。每个吸附塔2的上下两侧连接吸附剂循环管道111，使每个吸附塔2底部的吸附剂循环喷洒在该吸附塔2内部的吸附塔填料层9上侧。如图2中，吸附剂循环管道111中的吸附剂进液管1111和吸附剂出液管1112之间连接储液箱5。保证每个吸附塔中吸附剂的持续循环供给的需要。在吸附塔2之间连接吸附剂替换管道112，使下一级吸附塔2中的吸附剂循环喷洒在该级吸附塔2中。
如图2所示，第三吸附塔23中的吸附剂可以通过附剂替换管道112管路流入第二吸附塔22中，第二吸附塔22中的吸附剂可以流入第一吸附塔21中再次使用。保证越靠后一级吸附塔中的吸附剂中，有机物的浓度降低，对废气的吸附处理效果呈递增趋势，保证废气排放达到国家废气排放标准，并且保证了吸附剂的重复循环利用，降低吸附剂的损耗。
第一级吸附塔2与最后一级吸附塔2之间连接超重力精馏设备，使第一级吸附塔2中的吸附剂循环处理之后，再进入最后一级吸附塔2。例如，如图2所示，第一吸附塔21的吸附剂出液管112与第三吸附塔23的吸附剂出液管112连接，实现对第一吸附塔21的吸附剂通过超重力精馏设备分离处理之后，再次输入第三吸附塔23中再次使用。
为了实现不同功能，即：对吸附剂中的有机物分离处理，对有机物再次使用。对吸附剂提纯处理，满足吸附剂的再次使用。超重力精馏设备包括依次串联连接的第一超重力精馏设备13和第二超重力精馏设备10。第一超重力精馏设备13对对吸附剂萃取吸附废气中的有机物，实现废气中的有机物回收再利用。第二超重力精馏设备10对吸附剂提纯处理，保证吸附剂满足吸附塔对废气吸附的再次使用要求。超重力精馏设备为超重力旋转床。通过高速旋转产生的离心力来实现超重力环境，在超重力环境下，吸附剂被撕裂成微米至纳米级的液膜、液丝及液滴，气液两相具有非常大的接触面积和碰撞几率，传质过程得到极大强化，传质效率可提高十倍，而塔高却不超过两米体积大大缩小。
为了避免在有机物废气处理系统中的吸附剂量比较少(尤其是在使用中，通常每次吸附剂替换管道112对每个吸附塔中吸附剂替换时，每个吸附塔中的吸附剂较少)，需要对吸附剂收集到设定量之后，再通过超重力精馏设备对其处理，降低超重力精馏设备的工作量，延长超重力精馏设备的寿命。第一级吸附塔2与超重力精馏设备之间连接第一吸附剂存储罐14，最后一级吸附塔2与超重力精馏设备支架连接第二吸附剂存储罐15。第一吸附剂存储罐14对需要分离处理的吸附剂暂存，第二吸附剂存储罐15对分离处理完成的吸附剂暂存，满足有机物废气处理系统的使用。
为了保证超重力精馏设备对有机物的分离处理效果，以及对吸附剂的提纯效果。第一超重力精馏设备13和第二超重力精馏设备10均连接再沸器11。第一超重力精馏设备13和第二超重力精馏设备10之间依次串联连接冷却热换器12和再沸器11。
第二超重精馏设备10与最后一级吸附塔2之间连接冷凝器(8)冷凝器8最后一级吸附塔2之间连接第二吸附剂存储罐15。
超重力精馏设备的回收有机物排出口连接冷凝器8。
优选的，吸附剂为N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮和N-甲酰吗啉的其中一种或者多种的混合液。
本发明实施例的有机物废气处理、回收方法，包括如下步骤：
S1、在有机物废气处理、回收系统中灌充设定量的吸附剂。
S2、依次打开第一电磁阀41，关闭第二电磁阀42，输液泵3启动工作，每个吸附塔2内部的吸附剂通过吸附剂循环管道111喷洒在每个吸附塔2内部的吸附塔填料层9上侧。
S3、在有机物废气处理、回收系统的降温除尘设备1的进气口端通入废气，废气经过降温除尘设备1降温处理，并对其内部的颗粒物进行过滤处理。将通入吸附塔2的废气首先进行降温除尘，去除颗粒物杂质并降低废气温度，控制吸附塔2内温度以适应多种工况，防止吸附塔2内温度过高影响吸附剂对有机溶剂的吸附效果，而且可以保障系统的安全运行。降温除尘设备1的排气口端通入依次串联连接的吸附塔2内部吸附处理；最后在有机物废气处理、回收系统的烟囱7中排出。
S4、当吸附塔2中的吸附剂中有机物浓度达到设定浓度时，打开第二电磁阀42，关闭第一电磁阀41，输液泵3将下一级吸附塔2中的吸附剂喷洒在该级吸附塔2中。第一级吸附塔2中的吸附剂通入超重力精馏设备处理，超重力精馏设备中处理分离完成的吸附剂通入最后一级吸附塔中使用。第一级吸附塔2中的吸附剂通过输液泵输到第一吸附剂存储罐14中，第一吸附剂存储罐14中的吸附剂流入第一超重力精馏设备13精馏处理，第一超重力精馏设备13精馏处理之后的吸附剂流入第二超重力精馏设备10中再次处理，再通入第二吸附剂存储罐15中备用；当最后一级吸附塔2中的吸附剂被抽完时，第二吸附剂存储罐15中的吸附剂供给最后一级吸附塔2中重复使用；在第一超重力精馏设备13经再沸器11共沸、分离，冷凝器8冷却过程，将沸点不同的有机物从混合液中逐一分离出。
【实施例】：某企业排放尾气中含有乙酸乙酯(有机物)，尾气中乙酸乙酯的质量分数约为2％，根据排放标准，需将尾气中乙酸乙酯浓度降至10mg/m3以下。
尾气初始温度约为90℃，经过降温除尘设备1后，温度降至30℃。由第一吸附塔21底部进气口端进入第一吸附塔21中，吸附乙酸乙酯的溶剂N-甲基吡咯烷酮从第一吸附塔21顶部的喷头喷淋至吸附塔填料层9上，气液两相在吸附塔填料层9逆向接触，将废气中的乙酸乙酯吸附至N-甲基吡咯烷酮中，吸附剂回流至第一吸附塔21底部经输液泵输送至第一吸附塔顶循环吸附。经过第一吸附塔21吸附后的尾气中乙酸乙酯浓度大大降低，第一吸附塔21排出废气继续通入第二吸附塔22，重复第一吸附塔21的吸附过程利用液相吸附剂吸附废气中剩余的乙酸乙酯。从第二吸附塔22排出的废气中乙酸乙酯浓度进一步降低，在经过第三吸附塔23吸附后，浓度降至10mg/m3以下，达到排放标准，经过净化吸附后的废气由第三吸附塔23上端出口排出。
第一吸附塔21的液相吸附剂中乙酸乙酯浓度远高于第二吸附塔22、第三吸附塔23中浓度。当第一吸附塔21的液相吸附剂中乙酸乙酯浓度达到20％(设定浓度)时，第一吸附塔21、第二吸附塔22的第一电磁阀41关闭，第二电磁阀42打开，第一吸附塔21中含20％乙酸乙酯的液相吸附剂溶液从第一吸附塔21底部的吸附剂出液管1112经输液泵采出。第二吸附塔22中较低浓度的液相吸附剂由第一输液泵31输送至第一吸附塔21上端进入第一吸附塔21中，同理第三吸附塔23中更低浓度的液相吸附剂由第二输液泵32输送至第二吸附塔22上端进入第二吸附塔22中。
含20％乙酸乙酯的液相吸附剂从第一吸附塔21采出后，进入第一存储罐14。当第一存储罐14储存到一定量后，吸附剂进入第一超重力精馏设备13中进行超重力精馏，精馏可将乙酸乙酯与液相吸附剂分离，得到纯度99％的乙酸乙酯进行收集。而液相吸附剂则进入第二超重力精馏设备10进行除水作业将吸附剂处理为可二次利用的合格品后，运送至第三吸附塔23的储液箱5中循环使用。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种有机物废气处理、回收系统，其特征在于，依次串联连接的多个吸附塔(2)；每个所述吸附塔(2)的上下两侧连接吸附剂循环管道(111)，使每个所述吸附塔(2)底部的吸附剂循环喷洒在该吸附塔(2)内部的吸附塔填料层(9)上侧；在所述吸附塔(2)之间连接吸附剂替换管道(112)，使下一级吸附塔(2)中的吸附剂循环喷洒在该级吸附塔(2)中；
第一级吸附塔(2)与最后一级吸附塔(2)之间连接超重力精馏设备，使所述第一级吸附塔(2)的吸附剂循环处理进入最后一级吸附塔(2)。
2.根据权利要求1所述的有机物废气处理、回收系统，其特征在于，所述超重力精馏设备包括依次串联连接的第一超重力精馏设备(13)和第二超重力精馏设备(10)。
3.根据权利要求2所述的有机物废气处理、回收系统，其特征在于，第一级吸附塔(2)与所述超重力精馏设备之间连接第一吸附剂存储罐(14)，最后一级吸附塔(2)与所述超重力精馏设备之间连接第二吸附剂存储罐(15)。
4.根据权利要求2所述的有机物废气处理、回收系统，其特征在于，所述第一超重力精馏设备(13)和第二超重力精馏设备(10)均连接再沸器(11)。
5.根据权利要求2所述的有机物废气处理、回收系统，其特征在于，所述第一超重力精馏设备(13)和第二超重力精馏设备(10)之间依次串联连接冷却热换器(12)和再沸器(11)。
6.根据权利要求2所述的有机物废气处理、回收系统，其特征在于，所述第二超重精馏设备(10)与最后一级吸附塔(2)之间连接冷凝器(8)和第二吸附剂存储罐(15)。
7.根据权利要求1所述的有机物废气处理、回收系统，其特征在于，所述吸附剂为N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮和N-甲酰吗啉的其中一种或者多种的混合液。
8.根据权利要求1所述的有机物废气处理、回收系统，其特征在于，所述超重力精馏设备的回收有机物排出口连接冷凝器(8)。
9.一种有机物废气处理、回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在有机物废气处理、回收系统中灌充设定量的吸附剂；
S2、打开第一电磁阀(41)，关闭第二电磁阀(42)，输液泵(3)启动工作，每个吸附塔(2)内部的吸附剂通过吸附剂循环管道(111)喷洒在每个吸附塔(2)内部的吸附塔填料层(9)上侧；
S3、在有机物废气处理、回收系统的降温除尘设备(1)的进气口端通入废气，废气经过降温除尘设备(1)降温处理，并对其内部的颗粒物进行过滤处理；降温除尘设备(1)的排气口端通入依次串联连接的吸附塔(2)内部吸附处理；最后在有机物废气处理、回收系统的烟囱(7)中排出；
S4、当吸附塔(2)中的吸附剂中有机物浓度达到设定浓度时，打开第二电磁阀(42)，关闭第一电磁阀(41)，输液泵(3)将下一级吸附塔(2)中的吸附剂喷洒在该级吸附塔(2)中；第一级吸附塔(2)中的吸附剂通入超重力精馏设备处理，超重力精馏设备中处理分离完成的吸附剂通入最后一级吸附塔中重复使用。
10.根据权利要求9所述的有机物废气处理、回收方法，其特征在于，所述步骤S4中，第一级吸附塔(2)中的吸附剂通过输液泵输到第一吸附剂存储罐(14)中，第一吸附剂存储罐(14)中的吸附剂流入第一超重力精馏设备(13)精馏处理，第一超重力精馏设备(13)精馏处理之后的吸附剂流入第二超重力精馏设备(10)中再次处理，再通入第二吸附剂存储罐(15)中备用；当最后一级吸附塔(2)中的吸附剂被抽完时，所述第二吸附剂存储罐(15)中的吸附剂供给最后一级吸附塔(2)中重复使用；在第一超重力精馏设备(13)经再沸器(11)共沸、分离，冷凝器(8)冷却过程，将沸点不同的有机物从混合液中逐一分离出来。
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