CN111036041A - 一种集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统及方法，回收系统包括水洗单元：与自耦合预冷单元连接，用于对VOCs进气进行水洗；自耦合预冷单元：连接至低温吸收单元，用于对水洗后的VOCs气体进行冷凝；低温吸收单元：通过换热器二连接至高温解吸单元，用于对冷凝后的VOCs气体进行吸收；高温解吸单元：通过换热器三连接至低温回收单元，用于对低温吸收后的VOCs气体进行解吸；低温回收单元：连接至低温吸收单元，用于回收液化后的VOCs，同时将未液化的VOCs重新输送至低温吸收单元处理。本发明的回收系统不仅高度节能，还实现了吸收液的循环利用。
Description
技术领域
本发明属于VOCs回收处理领域，具体涉及一种集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统及方法。
背景技术
在各种工业生产及有关过程中，常常会出现一种挥发性有机物，即VOCs(volatileorganic compounds)，其分子结构除碳和氢以外，还包含有氧、氮、硫、氯，它的排放给社会和企业带来了许多严重危害，如大量的VOCs蒸发排放时，因密度大漂浮聚集在地表空间，不仅很容易引起火灾爆炸等危险，还会刺激人体呼吸道，造成致癌等危险，另外它还是光化学烟雾产生的主要反应物，对生态和环境造成严重危害。我国石油资源有限，又是石油消费和进口大国，故需对VOCs进行有效回收。当前回收方法主要采用单一的回收方法，包括吸附法、吸收法、冷凝法和膜法，但在实际操作中，这几种方法单一使用会产生一系列问题，回收效率低。例如吸收法对吸收剂的性能要求高，吸收剂消耗量大，其设备占地空间大，导致工艺回收率低；吸附法在实际应用中常选用吸附性能相对较好且价格适中的吸附剂，如活性炭，但活性炭吸附热较高，吸附温度上升迅速，导致吸附性能和使用寿命降低，而且还会增加火灾爆炸等安全性隐患；冷凝法对温度要求高，需要在极低的温度下对气体冷凝才能达到理想的冷凝效果，故其对材质和工艺有较高的要求，而且回收和运行成本相对较高；膜法油气回收是上世纪后期崛起的现代油气分离技术，通过分子大小不同实现分离，其占地面积小，运行安全，维护容易，但通常需要与其他工艺相结合才能达到好的分离效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何进一步提高VOCs回收处理系统的吸收效率，降低能耗和运行成本。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统，包括
水洗单元：与自耦合预冷单元连接，用于对VOCs进气进行水洗；
自耦合预冷单元：连接至低温吸收单元，用于对水洗后的VOCs气体进行冷凝；
低温吸收单元：通过换热器二20连接至高温解吸单元，用于对冷凝后的VOCs气体进行吸收；
高温解吸单元：通过换热器三24连接至低温回收单元，用于对低温吸收后的VOCs气体进行解吸；
低温回收单元：连接至低温吸收单元，用于回收液化后的VOCs，同时将未液化的VOCs重新输送至低温吸收单元处理。
所述水洗单元包括水洗塔3，所述水洗塔为分段式喷淋塔，包括两层塔板和两个喷淋头，两个喷淋头分别为水洗塔一层喷淋头501和水洗塔二层喷淋头502，水洗塔一层喷淋头501和水洗塔二层喷淋头502分别由水洗塔一级循环喷淋泵601、水洗塔二级循环喷淋泵602供水，第二层塔板设有若干溢流小管一4。实现对进入水洗塔的80％以上的VOCs气体进行充分水洗。
所述自耦合预冷单元采用内部自耦合一托二式除霜系统；包括二级冷凝装置A 9、二级冷凝装置B10和一级冷凝装置7，所述二级冷凝装置A、二级冷凝装置B和一级冷凝装置之间有第一冷凝回路2801和第二冷凝回路2802两种连接方式：
所述第一冷凝回路的连接方式为：二级冷凝装置B的进口端连接水洗单元的水洗塔的出口端；二级冷凝装置B的出口端连接一级冷凝装置的进口端；一级冷凝装置的出口端连接二级冷凝装置A的进口端；二级冷凝装置A的出口端连接至低温吸收单元；
所述第二冷凝回路的连接方式为：二级冷凝装置A的进口端连接水洗单元的水洗塔的出口端；二级冷凝装置A的出口端连接一级冷凝装置的进口端；一级冷凝装置的出口端连接二级冷凝装置B的进口端；二级冷凝装置B的出口端连接至低温吸收单元。
所述自耦合预冷单元的一级冷凝装置、二级冷凝装置A、二级冷凝装置B均与分液罐一11连接，分液罐一由密度分流，中间为缓冲区，左侧为有机物区，右侧为冷凝水区。
一级冷凝装置为初级冷凝，二级冷凝装置A和二级冷凝装置B为深度冷凝，VOCs气体先经过深度冷凝，再经初级冷凝，避免初级冷凝装置结霜，再经一个深度冷凝，第二个深度冷凝气体出口端即为自耦合预冷单元的出口端，与所述低温吸收单元入口端相连。
当二级冷凝装置B结霜需要除霜时，运行第一冷凝回路，VOCs气体依次通过二级冷凝装置B、一级冷凝装置和二级冷凝装置A进行冷凝；当二级冷凝装置A结霜需要除霜时，运行第二冷凝回路，VOCs气体首先通过二级冷凝装置A进行冷凝，再依次通过一级冷凝装置和二级冷凝装置B进行冷凝。
所述低温吸收单元包括吸收塔13，所述吸收塔为分段式喷淋塔，包括两层塔板和两个喷淋头，吸收塔的气体入口端设置在吸收塔的第一层高于吸收液液面上方处，所述吸收塔的第二层塔板设有若干溢流小管二14，用于VOCs气体的传送和第二层吸收液的溢流传送，VOCs气体经吸收塔一层喷淋头1501喷淋后，由溢流小管二进入吸收塔第二层，再经吸收塔二层喷淋头1502喷淋，实现VOCs气体的充分吸收；所述吸收塔塔顶还设有合格气体排放口。
低温吸收单元包括第一自循环吸收液回路2803和第二自循环吸收液回路2804：
第一自循环吸收液回路：吸收塔一层吸收液出口经吸收塔一级循环喷淋泵1601连接至吸收塔一层喷淋头，实现对VOCs气体的喷淋；
第二自循环吸收液回路：吸收塔二层吸收液出口经吸收塔二级循环喷淋泵1602连接至吸收塔二层喷淋头，实现对VOCs气体的进一步喷淋。
所述高温解吸单元包括解吸塔21，所述解吸塔与所述低温吸收单元中的吸收塔之间的连接方式包括：
第一解吸回路2805：低温吸收单元中的吸收塔塔底吸收液出口，经过换热器二的管层连接至高温解吸单元中的解吸塔塔身上方的吸收液进口端；
第二解吸回路2806：高温解吸单元中的解吸塔塔底下方吸收液出口，经过换热器二的壳层连接至低温吸收单元中的第二自循环吸收液回路的入口；
吸收塔的第一自循环吸收液回路、第二自循环吸收液回路、第一解吸回路和第二解吸回路内的吸收液及吸收塔和解吸塔内的吸收液构成流量平衡。
所述高温解吸单元中的解吸塔通过回收回路2807连接至低温吸收单元中的吸收塔，所述回收回路为：解吸塔的顶端出口依次经过换热器三、真空泵25连接至回收卧罐18，回收卧罐的顶端出口连接至吸收塔的入口端。
所述高温解吸单元中的解吸塔的热源23出口端连接一疏水器22。
所述低温回收单元的回收卧罐与分液罐二19连接，分液罐二由密度分流，中间为缓冲区，左侧为有机物区，右侧为冷凝水区。
水洗单元入口端通过阻火器1连接VOCs现场来气；任一单元和任一管路均设有闸阀2或自动控制阀8或球阀12和流量计。
VOCs气体通过冷源27和热源进行热量交换，实现余冷回收和VOCs的冷凝或汽化。
在低温吸收单元的吸收塔与安全排放口之间设置有换热器一17；所述换热器一利用低温吸收单元的吸收塔排放出的低温气体进行余冷回收，对自耦合预冷单元后的冷源进行冷量补充；
低温吸收单元的吸收塔与高温解吸单元之间设置有换热器二；所述换热器二利用低温吸收单元排出的低温吸收液与高温解吸单元解吸出的高温吸收液互相进行热量回收。
一级冷凝装置、二级冷凝装置A、二级冷凝装置B、换热器一、吸收塔中的内置换热器、回收卧罐中的内置换热器均通过回收泵与冷源相连，解吸塔中的内置换热器与热源相连；所述换热器三为循环水换热器。
一种利用VOCs回收处理系统的VOCs回收方法，包括以下步骤：
1)VOCs现场来气依次经过阻火器、水洗单元除氨后,进入自耦合预冷单元；
2)自耦合预冷单元对VOCs气体进行脱水处理后，进入低温吸收单元；
3)低温吸收单元运行第一自循环吸收液回路和第二自循环吸收液回路进行吸收，吸收塔的第一层富级吸收液通过第一解吸回路过程中，经过换热器二的管层进行冷量回收后，进入高温解吸单元中的解吸塔进行解吸；解吸出来的新鲜吸收液通过第二解吸回路经过换热器二的壳层进行热量回收后，对吸收塔的第二层贫级吸收液优先补充；
4)解吸出来的VOCs气体通过回收回路进入回收卧罐中冷凝液化回收，未液化的VOCs气体重新输送至低温吸收单元中吸收。
本发明所达的有益效果：
本发明采用水洗+自耦合预冷+低温吸收+高温解吸+低温回收于一体的VOCs回收方法，利用多方法优势结合和劣势互补，不仅高度节能，还实现了吸收液的循环利用，大大减少了能耗成本。
本发明采用分段式水洗塔和分段式吸收塔分别对VOCs进行充分水洗和吸收，二层塔板设置的若干溢流小管实现对VOCs的向上传送和对液体的向下溢流传送，再加上塔两层的自我循环喷淋，不仅提高了吸收效率、吸收液的使用效率，还降低能耗和运行成本。
本发明采用内部自耦合除霜系统，三台冷凝装置设置为一托二式，内部的循环管路单元根据除霜所需交替运行，即两台深度冷凝装置交替使用，不仅提高了预冷效率，还利用VOCs本身的热量交替对深度冷凝装置进行除霜，大大节约了能耗使用和避免了能耗浪费。
本发明中的换热器一和换热器二分别对吸收塔的低温气体和低温液体进行余冷回收，提高了热量的利用效率，减少了能耗使用。
本发明中的自耦合预冷单元和低温回收单元均分别设有由密度分流的分液罐，中间为缓冲区，左侧为有机物区，右侧为冷凝水区，大大提高了VOCs回收率和使用安全性。
附图说明
图1为本发明一种实施例装置的结构连接示意图；
其中：1-阻火器，2-闸阀，3-水洗塔，4-溢流小管一，501-水洗塔一层喷淋头，502-水洗塔二层喷淋头，601-水洗塔一级循环喷淋泵，602-水洗塔二级循环喷淋泵，7-一级冷凝装置，8-自动控制阀，9-二级冷凝装置A，10-二级冷凝装置B，11-分液罐一，12-球阀，13-吸收塔，14-溢流小管二，1501-吸收塔一层喷淋头，1502-吸收塔二层喷淋头，1601-吸收塔一级循环喷淋泵，1602-吸收塔二级循环喷淋泵，17-换热器一，18-回收卧罐，19-分液罐二，20-换热器二，21-解吸塔，22-疏水器，23-热源，24-换热器三，25-真空泵，26-回收泵，27-冷源，2801-第一冷凝回路，2802-第二冷凝回路，2803-第一自循环吸收液回路，2804-第二自循环吸收液回路，2805-第一解吸回路，2806-第二解吸回路，2807-回收回路。
图2为本发明一种实施例装置中的自耦合预冷单元详细结构连接示意图；
图3为本发明一种实施例装置中的水洗塔或吸收塔二层塔板的溢流小管横截面示意图；
图4为本发明一种实施例装置中的VOCs经过水洗塔或吸收塔二层塔板的溢流小管过程示意图；
图5为本发明一种实施例装置中的VOCs经过吸收塔二层塔板溢流小管过程局部示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所述的本发明的一种VOCs处理系统，包括
水洗单元：与自耦合预冷单元连接，用于对VOCs进气进行水洗；
自耦合预冷单元：连接至低温吸收单元，用于对进行水洗后的VOCs气体进行冷凝；
低温吸收单元：通过换热器二20连接至高温解吸单元，用于对冷凝后的VOCs气体进行吸收；
高温解吸单元：通过换热器三24连接至低温回收单元，用于对低温吸收后的VOCs气体进行解吸；
低温回收单元：连接至低温吸收单元，用于回收液化后的VOCs，同时将未液化的VOCs则重新送至低温吸收单元处理。
如图3、4所述的水洗单元包括水洗塔3，所述水洗塔为分段式喷淋塔，包括两层塔板和两个喷淋头，两个喷淋头分别为水洗塔一层喷淋头501和水洗塔二层喷淋头502，水洗塔一层喷淋头501和水洗塔二层喷淋头502分别由水洗塔一级循环喷淋泵601、水洗塔二级循环喷淋泵602供水，第二层塔板设有若干溢流小管一4。实现对进入水洗塔的80％以上的VOCs气体进行充分水洗。
如图2所述的自耦合预冷单元采用内部自耦合一托二式除霜系统；包括二级冷凝装置A 9、二级冷凝装置B10和一级冷凝装置7，所述二级冷凝装置A、二级冷凝装置B和一级冷凝装置之间有第一冷凝回路2801和第二冷凝回路2802两种连接方式：
所述第一冷凝回路的连接方式为：二级冷凝装置B的进口端连接水洗单元的水洗塔的出口端；二级冷凝装置B的出口端连接一级冷凝装置的进口端；一级冷凝装置的出口端连接二级冷凝装置A的进口端；二级冷凝装置A的出口端连接至低温吸收单元；
所述第二冷凝回路的连接方式为：二级冷凝装置A的进口端连接水洗单元的水洗塔的出口端；二级冷凝装置A的出口端连接一级冷凝装置的进口端；一级冷凝装置的出口端连接二级冷凝装置B的进口端；二级冷凝装置B的出口端连接至低温吸收单元。
所述自耦合预冷单元的一级冷凝装置、二级冷凝装置A、二级冷凝装置B均与分液罐一11连接，分液罐一由密度分流，中间为缓冲区，左侧为有机物区，右侧为冷凝水区。
一级冷凝装置为初级冷凝，二级冷凝装置A和二级冷凝装置B为深度冷凝，VOCs气体先经过深度冷凝，再经初级冷凝，避免初级冷凝装置结霜，再经一个深度冷凝，第二个深度冷凝气体出口端即为自耦合预冷单元的出口端，与所述低温吸收单元入口端相连。
当二级冷凝装置B结霜需要除霜时，运行第一冷凝回路，VOCs气体依次通过二级冷凝装置B、一级冷凝装置和二级冷凝装置A进行冷凝；当二级冷凝装置A结霜需要除霜时，运行第二冷凝回路，VOCs气体首先通过二级冷凝装置A进行冷凝，再依次通过一级冷凝装置和二级冷凝装置B进行冷凝。
如图3、4、5所述的低温吸收单元包括吸收塔13，所述吸收塔为分段式喷淋塔，包括两层塔板和两个喷淋头，吸收塔的气体入口端设置在吸收塔的第一层高于吸收液液面上方处，所述吸收塔的第二层塔板设有若干溢流小管二14，用于VOCs气体的传送和第二层吸收液的溢流传送，VOCs气体经吸收塔一层喷淋头1501喷淋后，由溢流小管二进入吸收塔第二层，再经吸收塔二层喷淋头1502喷淋，实现VOCs气体的充分吸收，所述吸收塔塔顶还设有合格气体排放口。
低温吸收单元包括第一自循环吸收液回路2803和第二自循环吸收液回路2804：
第一自循环吸收液回路：吸收塔一层吸收液出口经吸收塔一级循环喷淋泵1601连接至吸收塔一层喷淋头，实现对VOCs气体的喷淋；
第二自循环吸收液回路：吸收塔二层吸收液出口经吸收塔二级循环喷淋泵1602连接至吸收塔二层喷淋头，实现对VOCs气体的进一步喷淋。
所述高温解吸单元包括解吸塔21，所述解吸塔与所述低温吸收单元中的吸收塔之间的连接方式包括：
第一解吸回路2805：低温吸收单元中的吸收塔塔底吸收液出口，经过换热器二的管层连接至高温解吸单元中的解吸塔塔身上方的吸收液进口端；
第二解吸回路2806：高温解吸单元中的解吸塔塔底下方吸收液出口，经过换热器二的壳层连接至低温吸收单元中的第二自循环吸收液回路的入口；
吸收塔的第一自循环吸收液回路、第二自循环吸收液回路、第一解吸回路和第二解吸回路内的吸收液及吸收塔和解吸塔内的吸收液构成流量平衡。
所述高温解吸单元中的解吸塔通过回收回路2807连接至低温吸收单元中的吸收塔，所述回收回路为：解吸塔的顶端出口依次经过换热器三、真空泵25连接至回收卧罐18，回收卧罐的顶端出口连接至吸收塔的入口端。
所述低温回收单元的回收卧罐与分液罐二19连接，分液罐二由密度分流，中间为缓冲区，左侧为有机物区，右侧为冷凝水区。
水洗单元入口端通过阻火器1连接VOCs现场来气；任一单元和任一管路均设有闸阀2或自动控制阀8或球阀12和流量计；所述高温解吸单元中的解吸塔的热源23出口端连接一疏水器22。
VOCs气体通过冷源27和热源进行热量交换，实现余冷回收和VOCs的冷凝或汽化。
一种集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收方法，包括以下步骤：
1)VOCs现场来气依次经过阻火器、水洗单元除氨后,进入自耦合预冷单元；
2)自耦合预冷单元对VOCs气体进行脱水处理后，进入低温吸收单元；
3)低温吸收单元运行第一自循环吸收液回路和第二自循环吸收液回路进行吸收，吸收塔的第一层富级吸收液通过第一解吸回路过程中，经过换热器二的管层进行冷量回收后，进入高温解吸单元中的解吸塔进行解吸；解吸出来的新鲜吸收液通过第二解吸回路经过换热器二的壳层进行热量回收后，对吸收塔的第二层贫级吸收液优先补充；
4)解吸出来的VOCs气体通过回收回路进入回收卧罐中冷凝液化回收，未液化的VOCs气体重新输送至低温吸收单元中吸收。
在所述步骤2)中，VOCs气体进入二级冷凝装置B，然后依次经过一级冷凝装置7和二级冷凝装置A对VOCs进行冷凝和除水，随后未冷凝的VOCs气体进入低温吸收单元的吸收塔。
在所述步骤3)中，VOCs气体首先在吸收塔一层进行喷淋吸收，此时大量的VOCs被吸收液吸收；剩余VOCs气体再通过溢流小管二进入吸收塔二层进行新鲜吸收液喷淋的深度吸收，合格后的气体经换热器一由安全排放口排放。
在所述步骤3)中，吸收塔的二层吸收液除了自身喷淋外，当液位超过溢流小管二溢流口时，吸收液溢流进入吸收塔的一层富级吸收液。
在所述步骤4)中，高温VOCs气体则从解吸塔21塔顶出口通过回收回路进行回收，即先经过换热器三进行循环水初步降温，然后通过真空泵25进入低温回收罐卧，使气态VOCs液化，液化后的VOCs回收，未液化的VOCs则重新进入吸收塔继续处理。
为了实现吸收质VOCs的气液两种状态的转换和利用气液转换进行分离，提高分离效率，换热设备包括：
设置在低温吸收单元和安全排放口之间的换热器一17，通过回收泵26与冷源相连，为了对排放出的低温气体进行余冷回收，补充自耦合预冷单元出来的冷源冷量；
设置在低温吸收单元的吸收塔与高温解吸单元之间的换热器二；所述换热器二中的任一热交换管路的一端与所述的低温吸收单元相连，另一端与所述的高温解吸单元相连。
所述换热器二利用低温吸收单元排出的低温吸收液与高温解吸单元解吸出的高温吸收液互相进行热量回收；
设置在高温解吸单元和低温回收单元之间的换热器三；
换热器三为循环水换热器，为了防止高温VOCs对真空泵的损害。经换热器三降温后的低温VOCs通过真空泵输送到回收卧罐后进一步冷凝，转化为液体的VOCs存储在低温回收单元的分液罐二中；
设置在所述自耦合预冷单元中的一级冷凝装置、二级冷凝装置A、二级冷凝装置B；所述的一级冷凝装置、二级冷凝装置A和二级冷凝装置B通过回收泵与冷源相连；
还包括分别内置在吸收塔、解吸塔和回收卧罐中的内置换热器和换热单元中的换热循环管路，其中吸收塔和回收卧罐中的内置换热器通过回收泵与冷源相连，所述的解吸塔中的内置换热器与热源相连。
在本发明的一种实施例中，所述的冷源为载冷剂，所述的热源为温度高于100℃的水蒸汽。
在本发明的实施例中，VOCs回收系统具体包括：
闸阀、水洗塔、水洗塔一层喷淋头、水洗塔二层喷淋头、储水罐、水洗塔一级循环喷淋泵和水洗塔二级循环喷淋泵组成水洗单元，经过阻火器的VOCs需经过水洗装置，目的是通过水洗进行除氨和洗去大量溶于水的杂质。
水洗塔选用立式，高度为3m～15m，直径为0.5m～3m。水洗塔设计为分段式喷淋式，二层塔板设有若干溢流小管一，溢流小管一直径为
高度为5mm～10mm，总截面积为塔板截面积的5％～15％，水洗塔一层设有储水量在0.5吨～10吨的储水罐，喷淋量为5m3/h～50m3/h，水洗塔二层水源通过补水口进行供给，补水量为1m3/h～5m3/h，喷淋量为5m3/h～50m3/h，水洗塔回收氨(水)量为5kg/h～100kg/h。
吸收塔塔顶设有VOCs出口，塔身下方、吸收液最高液面上方设有VOCs进口，气体从下方进入，与喷淋的吸收液呈逆向接触，从而实现充分吸收。吸收塔也设计为分段式喷淋式，二层塔板设有若干溢流小管二，溢流小管二直径为
高度为5mm～10mm，总截面积为塔板截面积的5％～15％；塔身直径一般根据所处理的油气量而定，一般塔身高度为3m～15m，直径为0.5m～3m，存储高度为0.3m～4m，塔设计操作温度为-25℃～-5℃，内置换热器中的冷源流量为0.5m3/h2～3m3/h2，一层喷淋量和二层喷淋量为5m3/h～50m3/h。
解吸塔是利用高温蒸汽作为热媒介质，塔径为0.1m～3m，高度为0.5m～5m，高温蒸汽温度为120℃～150℃，蒸汽用量为1kg/h～5kg/h，解吸量为0.5kg/h～50kg/h。
回收卧罐直径为0.2m～3m，长度为0.5m～5m，回收液量为0.5kg/h～50kg/h。
换热器三中的循环水温度为10℃～100℃，流量为0.01m3/h～2m3/h。
在本发明的VOCs回收系统中，冷源相连的载冷剂管道一般选用DN10～DN20，载冷剂温度为-25℃～-10℃，载冷剂流量为1m3/h～20m3/h。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (17)
1.一种集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统，其特征在于：包括
水洗单元：与自耦合预冷单元连接，用于对VOCs进气进行水洗；
自耦合预冷单元：连接至低温吸收单元，用于对水洗后的VOCs气体进行冷凝；
低温吸收单元：通过换热器二连接至高温解吸单元，用于对冷凝后的VOCs气体进行吸收；
高温解吸单元：通过换热器三连接至低温回收单元，用于对低温吸收后的VOCs气体进行解吸；
低温回收单元：连接至低温吸收单元，用于回收液化后的VOCs，同时将未液化的VOCs重新输送至低温吸收单元处理。
2.根据权利要求1所述的集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统，其特征在于：所述水洗单元包括水洗塔，所述水洗塔为分段式喷淋塔，包括两层塔板和两个喷淋头。
3.根据权利要求1所述的集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统，其特征在于：所述自耦合预冷单元包括二级冷凝装置A、二级冷凝装置B和一级冷凝装置，所述二级冷凝装置A、二级冷凝装置B和一级冷凝装置之间有第一冷凝回路和第二冷凝回路两种连接方式：
所述第一冷凝回路的连接方式为：二级冷凝装置B的进口端连接水洗单元的水洗塔的出口端；二级冷凝装置B的出口端连接一级冷凝装置的进口端；一级冷凝装置的出口端连接二级冷凝装置A的进口端；二级冷凝装置A的出口端连接至低温吸收单元；
所述第二冷凝回路的连接方式为：二级冷凝装置A的进口端连接水洗单元的水洗塔的出口端；二级冷凝装置A的出口端连接一级冷凝装置的进口端；一级冷凝装置的出口端连接二级冷凝装置B的进口端；二级冷凝装置B的出口端连接至低温吸收单元。
4.根据权利要求3所述的集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统，其特征在于：所述自耦合预冷单元的一级冷凝装置、二级冷凝装置A、二级冷凝装置B均与分液罐一连接。
5.根据权利要求1所述的集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统，其特征在于：所述低温吸收单元包括吸收塔，所述吸收塔为分段式喷淋塔，包括两层塔板和两个喷淋头，吸收塔的气体入口端设置在吸收塔的第一层高于吸收液液面上方处，所述吸收塔的第二层塔板设有若干溢流小管二，用于VOCs气体的传送和第二层吸收液的溢流传送，VOCs气体经吸收塔一层喷淋头喷淋后，由溢流小管二进入吸收塔第二层，再经吸收塔二层喷淋头喷淋，实现VOCs气体的充分吸收。
6.根据权利要求5所述的集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统，其特征在于：在低温吸收单元的吸收塔与安全排放口之间设置有换热器一；所述换热器一利用低温吸收单元的吸收塔排放出的低温气体进行余冷回收，对自耦合预冷单元后的冷源进行冷量补充。
7.根据权利要求1所述的集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统，其特征在于：低温吸收单元包括第一自循环吸收液回路和第二自循环吸收液回路；
第一自循环吸收液回路：吸收塔一层吸收液出口经吸收塔一级循环喷淋泵连接至吸收塔一层喷淋头，实现对VOCs气体的喷淋；
第二自循环吸收液回路：吸收塔二层吸收液出口经吸收塔二级循环喷淋泵连接至吸收塔二层喷淋头，实现对VOCs气体的进一步喷淋。
8.根据权利要求1所述的集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统，其特征在于：所述高温解吸单元包括解吸塔，所述解吸塔与所述低温吸收单元中的吸收塔之间的连接方式包括：
第一解吸回路：低温吸收单元中的吸收塔塔底吸收液出口，经过换热器二的管层连接至高温解吸单元中的解吸塔塔身上方的吸收液进口端；
第二解吸回路：高温解吸单元中的解吸塔塔底下方吸收液出口，经过换热器二的壳层连接至低温吸收单元中的第二自循环吸收液回路的入口；
吸收塔的第一自循环吸收液回路、第二自循环吸收液回路、第一解吸回路和第二解吸回路内的吸收液及吸收塔和解吸塔内的吸收液构成流量平衡。
9.根据权利要求1所述的集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统，其特征在于：所述高温解吸单元中的解吸塔通过回收回路连接至低温吸收单元中的吸收塔，所述回收回路为：解吸塔的顶端出口依次经过换热器三、真空泵连接至回收卧罐，回收卧罐的顶端出口连接至吸收塔的入口端。
10.根据权利要求9所述的集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统，其特征在于：所述低温回收单元的回收卧罐与分液罐二连接。
11.根据权利要求5所述的集吸收、解吸和回收为一体VOCs回收系统，其特征在于：低温吸收单元的吸收塔与高温解吸单元之间设置有换热器二,所述换热器二利用低温吸收单元排出的低温吸收液与高温解吸单元解吸出的高温吸收液互相进行热量回收。
12.一种利用VOCs回收系统的VOCs回收方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)VOCs现场来气依次经过阻火器、水洗单元除氨后,进入自耦合预冷单元；
2)自耦合预冷单元对VOCs气体进行脱水处理后，进入低温吸收单元；
3)低温吸收单元运行第一自循环吸收液回路和第二自循环吸收液回路进行吸收，吸收塔的第一层富级吸收液通过第一解吸回路过程中，经过换热器二的管层进行冷量回收后，进入高温解吸单元中的解吸塔进行解吸；解吸出来的新鲜吸收液通过第二解吸回路经过换热器二的壳层进行热量回收后，对吸收塔的第二层贫级吸收液优先补充；
4)解吸出来的VOCs气体通过回收回路进入回收卧罐中冷凝液化回收，未液化的VOCs气体重新输送至低温吸收单元中吸收。
13.根据权利要求12所述的利用VOCs回收系统的VOCs回收方法，其特征在于：在所述步骤2)中，当二级冷凝装置B结霜需要除霜时，运行第一冷凝回路，VOCs气体依次通过二级冷凝装置B、一级冷凝装置和二级冷凝装置A进行冷凝；当二级冷凝装置A结霜需要除霜时，运行第二冷凝回路，VOCs气体首先通过二级冷凝装置A进行冷凝，再依次通过一级冷凝装置和二级冷凝装置B进行冷凝。
14.根据权利要求13所述的利用VOCs回收系统的VOCs回收方法，其特征在于：在所述步骤2)中，VOCs气体运行第一冷凝回路或第二冷凝回路时，一级冷凝装置、二级冷凝装置B和二级冷凝装置A分别对VOCs进行冷凝和除水，随后未冷凝的VOCs气体进入低温吸收单元的吸收塔。
15.根据权利要求12所述的利用VOCs回收系统的VOCs回收方法，其特征在于：在所述步骤3)中，VOCs气体首先在吸收塔一层进行喷淋吸收，此时大量的VOCs被吸收液吸收；剩余VOCs气体再通过溢流小管进入吸收塔二层进行新鲜吸收液喷淋的深度吸收，合格后的气体经换热器一由安全排放口排放。
16.根据权利要求12所述的利用VOCs回收系统的VOCs回收方法，其特征在于：在所述步骤3)中，吸收塔的二层吸收液除了自身喷淋外，当液位超过溢流小管二溢流口时，吸收液溢流进入吸收塔的一层富级吸收液。
17.根据权利要求12所述的利用VOCs回收系统的VOCs回收方法，其特征在于：在所述步骤4)中，高温VOCs气体则从解吸塔塔顶出口通过回收回路进行回收，即先经过换热器三进行循环水初步降温，然后通过真空泵进入低温回收卧罐，使气态VOCs液化，液化后的VOCs回收，未液化的VOCs则重新进入吸收塔继续处理。
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Legal Events
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Application publication date: 20200421 Assignee: NANJING KESEN KENEN ENVIRONMENT & ENERGY Co.,Ltd. Assignor: CHANGZHOU University Contract record no.: X2023980053840 Denomination of invention: A VOCs recovery system and method that integrates absorption, desorption, and recovery Granted publication date: 20210101 License type: Common License Record date: 20231225 |
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Effective date of registration: 20240423 Address after: 4th Floor, Block D, Tianrun Technology Building, Changzhou Science and Education City, No. 18 Changwu Middle Road, Wujin District, Changzhou City, Jiangsu Province, 213164 Patentee after: CHANGZHOU YITING ENVIRONMENTAL PROTECTION SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD. Country or region after: China Address before: Gehu Lake Road Wujin District 213164 Jiangsu city of Changzhou province No. 1 Patentee before: CHANGZHOU University Country or region before: China |
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| TR01 | Transfer of patent right |