CN109939535A - 一种二甲苯有机废气治理回收的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种二甲苯有机废气治理回收的方法和系统，其特征在于：有机废气依次经吸附‑脱附和冷凝后进入RTO系统；其中，经脱附后的尾气，依次经一次冷凝、气液分离、二次冷凝、分液后液体被净化回收，气体再次并入有机废气中进行再次净化；所述脱附工序后，还对吸附床进行吹扫降温的工序。该设备活性炭纤维用量少，大幅度降低了造价；吸附率高；运行能耗低，费用低。

Description

一种二甲苯有机废气治理回收的方法及系统

技术领域

本发明属于资源与环境保护领域，具体地，涉及一种二甲苯的去除净化系统，特别地，涉及一种在生产过程中治理和回收产生的二甲苯废气的工艺和装置。

背景技术

生产过程中会产生含有二甲苯的有机废气，无色透明液体，有芳香烃的特殊气味，系由45％～70％的间二甲苯、15％～25％的对二甲苯和10％～15％邻二甲苯三种异构体所组成的混合物。易流动，能与无水乙醇、乙醚和其他许多有机溶剂混溶，几乎不溶于水，相对密度约0.86，沸点137～140℃，折光率1.4970，闪点29℃，易燃，其蒸气能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限约为1％～7％(体积)。

现该废气经冷凝后直接送到RTO中进行焚烧处理，不仅浪费可回收再利用且具有经济价值的资源；而且由于生产相对粗放，二甲苯排放量较大，且排放浓度波动较大，高浓度段浓度较高，极易造成RTO炉膛温度波动，影响RTO装置的安全运行。为改善该有机废气处理效果，选用活性炭纤维吸附回收有机废气处理装置将废气中的二甲苯加以回收治理，减轻后续RTO燃烧炉运行负荷，稳定RTO炉炉温；同时实现能源循环利用，达到节约资源的目的。

目前用于回收处理二甲苯废气的主要方法有如下几种：

利用专门的活性炭来吸附废气中的苯、甲苯、二甲苯等有机气体，当吸附一定量的废气后，吸附容量开始下降，这时需要更换活性炭或对活性炭进行再生处理。这种方法适用于处理低浓度、气量不大的工况，如果废气量大或浓度较高，则需要频繁的更换活性炭，产生的大量废弃活性炭容易成为二次污染，并且运行成本很高。此外，活性炭对其它直链的烷烃吸附效果较差。对于低浓度、大气量的废气，通常是将活性炭吸附和催化燃烧法结合起来同时使用。先采用活性炭进行吸附提浓，然后在再生过程将含有高浓度有机物的解析气进行催化燃烧，这样可以避免产生大量的活性炭污染物。

(2)催化燃烧法。催化燃烧法处理含“三苯”有机废气，是在含铅、钯等贵金属催化剂的作用下，在较低的温度下将废气中的有机污染物氧化变成二氧化碳、水。这是一种在催化条件下、无明火的有机废气处理方法，可以处理各种有机废气。这种方法已经很成熟且已广为使用，适用于处理高浓度的有机废气，但是如果催化剂床层温度控制不好，有发生爆炸的危险。

(3)生物法。生物法是指采用微生物对含“三苯”有机废气进行吸收、分解。这是一项新兴的技术，利用微生物菌种生长、繁殖过程吸收有机废气作为营养物质的特性，把废气中的有害成分降解为二氧化碳、水和细胞组成物质，从而达到处理废气的目的。这种方法适用的浓度范围较广，投资低、运行维护简单、无二次污染，并且运行时间越长，微生物对废气更适应，处理效果越好、越稳定。这种方法的关键是选择和培养高效、适用的微生物菌种。生物法处理含“三苯”有机废气工艺的核心是生物膜。其基本原理是采用微生物繁育技术，经过培养、驯化、富集形成多种类特殊的微生物菌种，然后将这些微生物菌种接种在多孔的填料表面，形成生物膜层生物膜进行生长、繁殖过程通过微生物酶进行生物化学反应，将废气中的有机成份作为营养物质并使之降解为二氧化碳、水和细胞组成物质，从而达到净化废气的目的。

发明内容

本发明旨在克服上述缺陷，主要由以下技术特点：活性炭纤维用量少，大幅度降低了造价；吸附率高；运行能耗低，费用低；全自动控制，无人值守运行。

本发明提供了一种二甲苯废气治理回收系统，其特征在于：包括吸附-脱附设备、一次冷凝设备、气液分离设备、二次冷凝设备、分液设备、净化气体冷凝设备和饱和蒸汽发生设备；

上述吸附-脱附设备为一个或以上；

上述吸附-脱附设备包括废气进气端、净化气体出气端、蒸汽进气端、回收气体出气端；

上述废气进气端通过输气管与有机废气输送口连通，接收有机废气；

上述净化气体出气端与净化气体冷凝设备的进气端连通；

上述蒸汽进气端与饱和蒸汽发生设备的出气端连通；

上述回收气体出气端与一次冷凝设备的入口相通；

上述一次冷凝设备的出口与气液分离设备的入口相通；

上述气液分离设备的出口与二次冷凝设备的入口相通；

上述二次冷凝设备的出口与分液设备的入口相通。

进一步地，本发明提供的一种二甲苯废气治理回收系统，还具有这样的特点：即、上述吸附-脱附设备中填充的吸附材料为高性能吸附材料。

进一步地，本发明提供的一种二甲苯废气治理回收系统，还具有这样的特点：即、还包括降温设备；

上述吸附-脱附设备还包括降温鼓气端；

上述降温鼓气端与降温设备的出风口相通。

进一步地，本发明提供的一种二甲苯废气治理回收系统，还具有这样的特点：即、上述吸附-脱附设备还包括余液出液端；

上述余液出液端与二次冷凝设备的入口相通。

进一步地，本发明提供的一种二甲苯废气治理回收系统，还具有这样的特点：即、上述吸附-脱附设备的前端还包括冷凝过滤设备。

进一步地，本发明提供的一种二甲苯废气治理回收系统，还具有这样的特点：即、上述冷凝过滤设备与吸附-脱附设备之间还设有阻火器；

上述阻火器与吸附-脱附设备之间还设有第一气动阀I；

上述冷凝过滤设备的前端还设有第二气动阀I；

上述第一气动阀I与第二气动阀I联动设置。

进一步地，本发明提供的一种二甲苯废气治理回收系统，还具有这样的特点：即、上述净化气体冷凝设备的进气端还具有与有机废气直接连通的通路；

上述通路上设有气动阀II。

进一步地，本发明提供的一种二甲苯废气治理回收系统，还具有这样的特点：即、上述气动阀II与，第一气动阀I和/或第二气动阀I联动设置。

进一步地，本发明提供的一种二甲苯废气治理回收系统，还具有这样的特点：即、上述分液设备上设有第一回用液端；

上述第一回用液端与输气管连通；

和/或

上述分液设备上设有第二回用液端；

上述第二回用液端，分别连通冷凝过滤设备以及净化气体冷凝设备。

上述吸附-解吸回收单元，本单元使用高性能的吸附材料，比表面积大，重量非常小，有效吸附量高。吸附﹑脱附行程短，速度快；脱附﹑再生耗能低。采用三厢4芯的吸附装置，箱体内自动切换、交替进行吸附、解吸和干燥三个工艺过程的操作,合理的箱内结构，提高了整体吸附解吸的效率，密封效果和箱体使用寿命。

上述尾气脱附冷凝系统，由列管冷凝器、气液分离器和螺旋板冷凝器组成的两级冷凝系统，既可以保证解吸气液相混合物的充分冷凝，又能使气液两相进行充分的分离。

上述吸附床降温系统，经过解吸后的吸附层温度一般在120℃以上，将会影响吸附材料的吸附效率。因此本系统在设计时增加吸附床层降温装置，确保下一个周期更好地吸附，有效提高了平衡饱和吸附量、净化率和回收率，有效保证不同吸附周期的净化率和回收率。

此外，本发明海提供了一种二甲苯废气治理回收的方法，其特征在于：有机废气依次经吸附-脱附和冷凝后进入RTO系统；

其中，经脱附后的尾气，依次经一次冷凝、气液分离、二次冷凝、分液后液体被净化回收，气体再次并入有机废气中进行再次净化；

上述脱附工序后，还对吸附床进行吹扫降温的工序。

本发明的作用和效果：

针对废气排放的情况设计，系统中吸附单元箱的切换是根据生产工艺情况，用不同时间设置不同的吸附解吸时间，来适应实际需要，防止溶剂穿透防护层，最大限度回收废气中的有机气体，同时通过箱体温度和压力来自动调节蒸汽阀门开启度，以大幅减少蒸汽的消耗。整个系统自动化控制，既节省了人工，又提高了工作效率。选用高效活性炭纤维作为吸附材料，活性炭纤维具有以下显著的的特点：

1.比表面积大，有效吸附量高。由于同样重量的纤维的表面积是颗粒的近百倍，所以需要填充的活性炭纤维的重量非常小，然而吸附效率却非常高，根据所处理废气的有机气体含量和其它物理特性的不同，吸附效率在85％至98％之间，多级吸附工艺可以达到99.99％，远远高于活性炭颗粒吸附法的最高吸附率88％，而且体积及总重量也都很小。

2.吸附﹑脱附行程短，速度快；脱附﹑再生耗能低。活性炭纤维(ACF)对有机气体吸附量比颗粒状活性炭(GAC)大几倍至几十倍，对无机气体也有很好的吸附能力，并能保持较高的吸附脱附速度和较长的使用寿命。如用水蒸气加热6-10min，即可完全脱附，耐热性能好，在惰性气体中耐高温1000℃以上，在空气中着火点达500℃以上。

3.对低浓度吸附质的吸附能力特别优良，对ppm数量级吸附质仍保持很高的吸附量。

4.形状可变，使用方便；强度好，不会造成二次污染。

附图说明

图1、实施例涉及的二甲苯废气治理回收系统的示意图；

其中，各管路上箭头所示的方向为，在运行过程中气体或液体的流通方向。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供了一种二甲苯废气治理回收系统，由吸附-脱附设备10、一次冷凝设备30、气液分离设备40、二次冷凝设备50、分液设备60、中间槽70、净化气体冷凝设备20、冷凝过滤设备80、干燥风机90和饱和蒸汽发生设备组成；

该吸附-脱附设备10在本实施例中为3个，根据实际使用的需要可进行增减；

该吸附-脱附设备10包括废气进气端、净化气体出气端、蒸汽进气端、回收气体出气端、降温鼓气端和余液出液端；

该废气进气端通过输气管与有机废气输送口连通，接收有机废气；

该吸附-脱附设备10和有机废气输送口之间还设有冷凝过滤除水器80；

该冷凝过滤除水器80和吸附-脱附设备10之间还依次设有阻火器1、气动蝶阀2以及风机；

该阻火器1能够在吸附-脱附设备在发生燃烧事件的情况下，起到火势阻断的效果。

该第一气动蝶阀2能够在意外发生或人工操作的情况下，切断输气管的管路；

该风机能够起到将有机废气输送口的废气输送到吸附-脱附设备中的作用。

该吸附-脱附设备10的净化气体出气端与净化气体冷凝设备20的进气端连通，能够对经吸附-脱附处理过的废气进行进一步的除水脱水的工序，之后通过出气端将干燥净化的气体送入RTO中进行焚烧处理。

该吸附-脱附设备10的蒸汽进气端与饱和蒸汽发生设备的出气端连通，在吸附工序完成后，通过饱和蒸汽进行脱附的工序。

该吸附-脱附设备10的回收气体出气端与一次冷凝设备30的入口相通，将脱附出来的含有二甲苯的水蒸汽送入一次冷凝设备30进行冷凝；

该吸附-脱附设备10的降温鼓气端与干燥风机90连通，当吸附-脱附完成后，其内炉的温度达到120度，此时，通过对炉内进行鼓气的方式来实现降温的目的。

该吸附-脱附设备10的余液出液端与二次冷凝设备50的入口端连通，将未能输送到一次冷凝设备30内的脱附液体等残留液，输送到二次冷凝设备50内。

该一次冷凝设备30的出口与气液分离设备40的入口相通，将冷凝后的气液混合物送入气液分离设备40内，进行气液分离的处理；

该气液分离设备40分离过程中，产生的气体通过管路并入有机废气的进气总管上，再次进行吸附和脱附的恭喜。

该气液分离设备40的出口与二次冷凝设备50的入口相通，将通过该气液分离设备40分离过程中，产生的液体输送到二次冷凝设备50进行二次冷凝；

该二次冷凝设备的出口与分液设备60的入口相通，将通过二次冷凝后的气液混合物输送到分液设备60中进行水油分离，在该过程中仍旧会产生一部分的未去除气体，该气体通过管路输并入有机废气的进气总管上或直接输送到净化气体冷凝设备20中。

经该液设备60分液处理后的液体，油相通过管路输送或溢流到中间槽20中，水相通过管路输送到储水槽中。

该吸附-脱附设备中填充的吸附材料为高活性炭纤维ACF。

该冷凝过滤设备80的前端还设有第二气动蝶阀4；

第一气动蝶阀2与第二气动蝶阀4联动设置，当第一气动蝶阀2关闭的时候自动关闭第二气动蝶阀4。

同时，该净化气体冷凝设备20的进气端还具有与有机废气直接连通的通路，当吸附脱附设备不能运行或无需运行的情况下，废气通过该通路直接进行冷凝除水即可，该通路上还设有第三气动蝶阀5，该第三气动蝶阀5可与第一气动蝶阀2与第二气动蝶阀4联动设置，当第一气动蝶阀2关闭的时候自动打开第三气动蝶5。

根据箭头所示的气液流通方向，本设备的具体运行方法和作用效果如下所示：

车间产生的二甲苯废气在冷凝与RTO之间增设活性炭纤维吸附回收设备，将大量的二甲苯进行回收处理后再送入RTO做末端处理。

为保证生产系统和回收系统的安全隔开，在总管上设计一个阻火器和两个连锁的气动蝶阀。遇紧急情况下，两阀自动切换后废气由原管路送RTO，从而使两系统的运行相对独立化。

设计采用一套3厢4芯的活性炭纤维吸附装置。含二甲苯的有机废气经活性炭纤维吸附后，废气中的二甲苯吸附在活性炭纤维上，洁净的废气再送入RTO系统。

当活性炭纤维吸附饱和后，向吸附装置中通入饱和蒸汽进行解吸，解吸下来的含二甲苯的气液混合物进入列管冷凝器中用循环水进行一级冷却。冷凝下来的液相混合物中由于无可避免会夹带一些不凝气体，因此冷凝下来的气液相混合物经气液分离器进行充分的气、液分离后，液相物质流入螺旋板冷凝器中进行二级冷凝，以保证液相物质进行充分的冷却。经过两级冷凝的液相混合物利用液位差直接流入分层槽中，经静止分层，上层为回收物—二甲苯，二甲苯利用液位差直接流入生产车间的回收槽进行回用。从气液分离器中分离的气相不凝气和从分层槽中自然挥发的气体，内中夹带了一定量的二甲苯，设计将这部分气体引入尾气总管，通过风机引入吸附回收装置进行循环吸附回收，以保证尽可能多的回收二甲苯。

脱附完成之后的吸附箱体由于具有较高的温度和湿度，不利于吸附过程，因此在脱附完成后通过高压风机引入新鲜空气对活性炭纤维进行吹扫、降温，在对活性炭纤维层进行降温的同时也将残留的一部分水汽分子带走，以保证活性炭纤维内部孔径不被水分子占住，从而保证活性炭纤维的最佳吸附状态。经干燥后的吸附箱体自动切换到下一个吸附过程。

此外，以上的过程均可由程序全自动控制，自动切换、交替进行吸附、解吸和干燥三个工艺过程的操作，脱附时间可依照实际废气排放量情况进行手动修改调整，整个流程实现实时自动分析和调节。

Claims (10)

1.一种二甲苯废气治理回收系统，其特征在于：包括吸附-脱附设备、一次冷凝设备、气液分离设备、二次冷凝设备、分液设备、净化气体冷凝设备和饱和蒸汽发生设备；

所述吸附-脱附设备为一个或以上；

所述吸附-脱附设备包括废气进气端、净化气体出气端、蒸汽进气端、回收气体出气端；

所述废气进气端通过输气管与有机废气输送口连通，接收有机废气；

所述净化气体出气端与净化气体冷凝设备的进气端连通；

所述蒸汽进气端与饱和蒸汽发生设备的出气端连通；

所述回收气体出气端与一次冷凝设备的入口相通；

所述一次冷凝设备的出口与气液分离设备的入口相通；

所述气液分离设备的出口与二次冷凝设备的入口相通；

所述二次冷凝设备的出口与分液设备的入口相通。

2.如权利要求1所述的一种二甲苯废气治理回收系统，其特征在于：

所述吸附-脱附设备中填充的吸附材料为高活性炭纤维。

3.如权利要求1所述的一种二甲苯废气治理回收系统，其特征在于：

还包括降温设备；

所述吸附-脱附设备还包括降温鼓气端；

所述降温鼓气端与降温设备的出风口相通。

4.如权利要求1所述的一种二甲苯废气治理回收系统，其特征在于：

所述吸附-脱附设备还包括余液出液端；

所述余液出液端与二次冷凝设备的入口相通。

5.如权利要求1所述的一种二甲苯废气治理回收系统，其特征在于：

所述吸附-脱附设备的前端还包括冷凝过滤设备。

6.如权利要求5所述的一种二甲苯废气治理回收系统，其特征在于：

所述冷凝过滤设备与吸附-脱附设备之间还设有阻火器；

所述阻火器与吸附-脱附设备之间还设有第一气动阀I；

所述冷凝过滤设备的前端还设有第二气动阀I；

所述第一气动阀I与第二气动阀I联动设置。

7.如权利要求6所述的一种二甲苯废气治理回收系统，其特征在于：

所述净化气体冷凝设备的进气端还具有与有机废气直接连通的通路；

所述通路上设有气动阀II。

8.如权利要求7所述的一种二甲苯废气治理回收系统，其特征在于：

所述气动阀II与，第一气动阀I和/或第二气动阀I联动设置。

9.如权利要求7所述的一种二甲苯废气治理回收系统，其特征在于：

所述分液设备上设有第一回用液端；

所述第一回用液端与输气管连通；

和/或

所述分液设备上设有第二回用液端；

所述第二回用液端，分别连通冷凝过滤设备以及净化气体冷凝设备。

10.一种二甲苯废气治理回收的方法，其特征在于：有机废气依次经吸附-脱附和冷凝后进入RTO系统；

其中，经脱附后的尾气，依次经一次冷凝、气液分离、二次冷凝、分液后液体被净化回收，气体再次并入有机废气中进行再次净化；

所述脱附工序后，还对吸附床进行吹扫降温的工序。