CN113786715A - 低温处理高浓高卤VOCs尾气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了低温处理高浓高卤VOCs尾气系统，属于环保净化技术领域，包括冷凝吸附模块和浓缩提纯模块；所述冷凝吸附模块包括一级冷凝单元、二级冷凝单元和低温吸附单元；所述浓缩提纯模块包括蒸发单元、冷凝单元和循环单元，本发明能够分级冷凝尾气，使得尾气中不同沸点的组分分别进行分离和净化，同时系统可自我清理，无需人工清理，提高了处理效率，且能够对能量进行分级利用和重复利用，降低了能量的损耗，进一步缩减了成本的投入，利于节能减排，同时能够根据富液的组分，灵活的增加蒸发单元，也可根据尾气中的组分，增加或减少冷凝单元，使得尾气系统可适应不同场合，提高了系统的可塑性。

Description

低温处理高浓高卤VOCs尾气系统

技术领域

本发明涉及环保净化技术领域，尤其涉及低温处理高浓高卤VOCs尾气系统。

背景技术

在化工研发、制药研发和生物研发的生产过程中，往往会用到很多不同种类的化学试剂，而相当一部分化学试剂具有很强的挥发性，会挥发到尾气中，绝大部分化学试剂对人体会造成伤害，对设备会造成损坏，对环境会造成污染，因此，这种尾气是不能直接排放到大气中的，需要经过树脂或者活性炭吸附后再进入焚烧炉进行焚烧后排放，但是，当前的这种吸附焚烧处理的方式会带来另外的问题，诸如系统装置大、吸附效率低和树脂或活性炭失活几率高，同时更换这些树脂和活性炭会产生二次的环境污染和处理的负荷，并且检测VOCs中含卤有机物含量达到国家或国际标准才能排放或进入焚烧处理，否则在焚烧的过程中会产生二恶英和大量的卤化氢。

经检索，中国专利号CN201721385982.6公开了一种多级VOCs尾气处理系统，虽然能够解决尾气中存在的酸性物质，也能高效地完成VOCs尾气的处理，但是其处理尾气的过程不可控，无法有效的分离尾气，同时处理系统没有自我清理的功能，需人工清理，降低了处理效率，且该处理系统在整个处理过程中没有充分考虑到能量的分级利用和重复利用，从而提高了能量的损耗，增加了成本的投入，也不利于节能减排，同时系统的可塑性较低，无法根据尾气的具体成分灵活调整，系统的稳定性也较低，易受外界环境的影响，带来了系统缺陷的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的低温处理高浓高卤VOCs尾气系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

低温处理高浓高卤VOCs尾气系统，包括冷凝吸附模块和浓缩提纯模块；所述冷凝吸附模块包括一级冷凝单元、二级冷凝单元和低温吸附单元；所述浓缩提纯模块包括蒸发单元、冷凝单元和循环单元；

所述一级冷凝单元包括一级冷凝器和一级冷凝接收罐；所述二级冷凝单元包括第一二级冷凝器、第二二级冷凝器、二级冷凝接收罐、电加热器、三通风阀、解冻氮气入口阀一、解冻氮气入口阀二、解冻氮气出口阀一、解冻氮气出口阀二和解冻氮气流量调节阀；所述低温吸附单元包括吸收塔、吸收液循环泵和吸收液冷凝器；所述蒸发单元包括蒸发器入口预热器和薄膜蒸发器；所述冷凝单元包括蒸发器蒸汽出口冷凝器、冷凝液接收罐、冷凝液输送泵和集液桶；所述循环单元包括贫液循环泵、贫液接收罐和热量回收器。

进一步地，所述冷凝吸附模块用于冷凝吸附尾气中的有毒有害成分；所述一级冷凝器用于初步冷凝尾气，生成首次冷凝液和二次尾气，并分别输送至一级冷凝接收罐和三通风阀；所述一级冷凝接收罐用于储存首次冷凝液；所述解冻氮气流量调节阀用于调节解冻氮气的流量，并将解冻氮气输送至电加热器；所述电加热器用于加热解冻氮气，并发送至解冻氮气入口阀一和解冻氮气入口阀二。

进一步地，所述三通风阀用于选择二次尾气的去向；其中，所述选择二次尾气的去向具体操作为：

S1、判断第一二级冷凝器和第二二级冷凝器是否结霜冻结；

S2、若第一二级冷凝器结霜冻结，第二二级冷凝器未结霜冻结，则三通风阀将二次尾气输送至第二二级冷凝器中，并打开解冻氮气入口阀一和解冻氮气出口阀一，使得解冻氮气进入第一二级冷凝器，融化第一二级冷凝器的冰霜；

S3、若与步骤S2相反，则三通风阀将二次尾气输送至第一二级冷凝器中，并打开解冻氮气入口阀二和解冻氮气出口阀二，使得解冻氮气进入第二二级冷凝器，融化第二二级冷凝器的冰霜；

所述第一二级冷凝器和第二二级冷凝器均用于冷凝二次尾气，生成二次冷凝液和三次尾气，并分别输送至二级冷凝接收罐和吸收塔底部；所述二级冷凝接收罐用于储存二次冷凝液；所述吸收液循环泵为吸收液提供循环动能，并将吸收液输送至吸收液冷凝器；所述吸收液冷凝器用于冷凝吸收液，并输送至吸收塔顶部；所述吸收塔用于吸收液溶解吸收三次尾气，生成富液和可排放气体，并将富液输送至蒸发器蒸汽出口冷凝器。

进一步地，所述解冻氮气加热后的温度为10℃；所述吸收液输送至吸收塔顶部后喷淋向下，并与三次尾气形成对流。

进一步地，所述一级冷凝器的冷却介质为0℃冷冻水；所述第一二级冷凝器和第二二级冷凝器的冷却介质均为液氮；所述吸收液冷却器的冷却介质为液氮，且吸收液冷却后温度为-80℃。

进一步地，所述蒸发器蒸汽出口冷凝器用于富液冷凝挥发汽体，生成有害液体，并将有害液体输送至冷凝液接收罐，同时富液输送至热量回收器；所述热量回收器用于富液吸收贫液中的热量，并将贫液输送至贫液接收罐，同时将富液输送至蒸发器入口预热器；所述蒸发器入口预热器用于加热富液，并输送至薄膜蒸发器；所述薄膜蒸发器用于富液的蒸发分离，生成挥发汽体和贫液。

进一步地，所述冷凝液接收罐用于储存有害液体，并输送至冷凝液输送泵；所述冷凝液输送泵为有害液体提供输送动能，并输送至集液桶；所述集液桶用于储存有害液体；所述贫液接收罐用于储存贫液，并输送至贫液循环泵；所述贫液循环泵为贫液提供循环动能，并发送至吸收塔。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明通过一级冷凝单元和二级冷凝单元，达到尾气分级冷凝的目的，能够有效地抑制有害物的二次挥发，控制排放尾气中有害物的总含量，能够将尾气中不同沸点的组分分别进行分离和净化，与此同时，第一二级冷凝器或第二二级冷凝器会结霜冻结，此时通过解冻氮气流量调节阀向电加热器中输送氮气，使得电加热器将氮气加热到10℃，再通入第一二级冷凝器或第二二级冷凝器，使得第一二级冷凝器或第二二级冷凝器中的冰霜融化，达到自我清理的目的，无需人工清理，提高了处理效率。

2、本发明二级冷凝单元中的冷冻介质是来自低温吸附单元中吸收液冷凝器排出的低温氮气，分两级充分利用了液氮的冷量，在浓缩提纯模块中，冷凝单元中的蒸发器蒸汽出口冷凝器和循环单元中的热量回收器，其冷却介质均是低温的待处理富液，充分利用了冷和热两种能量，达到能量分级利用和重复利用的目的，从而降低了能量的损耗，进一步缩减了成本的投入，利于节能减排，同时能够根据富液的组分，灵活的增加蒸发单元，也可根据尾气中的组分，增加或减少冷凝单元，使得尾气系统可适应不同场合，提高了系统的可塑性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明提出的低温处理高浓高卤VOCs尾气系统的冷凝吸附模块流程图；

图2为本发明提出的低温处理高浓高卤VOCs尾气系统的浓缩提纯模块流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：低温处理高浓高卤VOCs尾气系统，包括冷凝吸附模块和浓缩提纯模块；冷凝吸附模块包括一级冷凝单元、二级冷凝单元和低温吸附单元；浓缩提纯模块包括蒸发单元、冷凝单元和循环单元；

一级冷凝单元包括一级冷凝器和一级冷凝接收罐；二级冷凝单元包括第一二级冷凝器、第二二级冷凝器、二级冷凝接收罐、电加热器、三通风阀、解冻氮气入口阀一、解冻氮气入口阀二、解冻氮气出口阀一、解冻氮气出口阀二和解冻氮气流量调节阀；低温吸附单元包括吸收塔、吸收液循环泵和吸收液冷凝器；蒸发单元包括蒸发器入口预热器和薄膜蒸发器；冷凝单元包括蒸发器蒸汽出口冷凝器、冷凝液接收罐、冷凝液输送泵和集液桶；循环单元包括贫液循环泵、贫液接收罐和热量回收器，冷凝吸附模块用于冷凝吸附尾气中的有毒有害成分；一级冷凝器用于初步冷凝尾气，生成首次冷凝液和二次尾气，并分别输送至一级冷凝接收罐和三通风阀；一级冷凝接收罐用于储存首次冷凝液；解冻氮气流量调节阀用于调节解冻氮气的流量，并将解冻氮气输送至电加热器；电加热器用于加热解冻氮气，并发送至解冻氮气入口阀一和解冻氮气入口阀二，三通风阀用于选择二次尾气的去向；

本实施例中选择二次尾气的去向具体操作为：

S1、判断第一二级冷凝器和第二二级冷凝器是否结霜冻结；

S2、若第一二级冷凝器结霜冻结，第二二级冷凝器未结霜冻结，则三通风阀将二次尾气输送至第二二级冷凝器中，并打开解冻氮气入口阀一和解冻氮气出口阀一，使得解冻氮气进入第一二级冷凝器，融化第一二级冷凝器的冰霜；

S3、若与步骤S2相反，则三通风阀将二次尾气输送至第一二级冷凝器中，并打开解冻氮气入口阀二和解冻氮气出口阀二，使得解冻氮气进入第二二级冷凝器，融化第二二级冷凝器的冰霜；

第一二级冷凝器和第二二级冷凝器均用于冷凝二次尾气，生成二次冷凝液和三次尾气，并分别输送至二级冷凝接收罐和吸收塔底部；二级冷凝接收罐用于储存二次冷凝液；吸收液循环泵为吸收液提供循环动能，并将吸收液输送至吸收液冷凝器；吸收液冷凝器用于冷凝吸收液，并输送至吸收塔顶部；吸收塔用于吸收液溶解吸收三次尾气，生成富液和可排放气体，并将富液输送至蒸发器蒸汽出口冷凝器，解冻氮气加热后的温度为10℃；吸收液输送至吸收塔顶部后喷淋向下，并与三次尾气形成对流，一级冷凝器的冷却介质为0℃冷冻水；第一二级冷凝器和第二二级冷凝器的冷却介质均为液氮；所述吸收液冷却器的冷却介质为液氮，且吸收液冷却后温度为-80℃。

具体的，在分级处理尾气的过程中，将尾气通入一级冷凝器，使得一级冷凝器通过0℃冷冻水冷却尾气，从而使得尾气中的部分有毒有害物质冷凝下来，形成首次冷凝液，并将首次冷凝液收集到一级冷凝接收罐中，此时尾气变为二次尾气，并输送至三通风阀处，再经过三通风阀选择进入第一二级冷凝器或第二二级冷凝器中，并由第一二级冷凝器或第二二级冷凝器冷凝二次尾气，使得二次尾气中凝固点更低的组分冷凝成二次冷凝液，并将二次冷凝液收集到二级冷凝接收罐中，此时二次尾气变为三次尾气，达到分级冷凝的目的，能够将不同沸点的组分分别进行分离和净化，与此同时，上述过程中的第一二级冷凝器或第二二级冷凝器会结霜冻结，此时通过解冻氮气流量调节阀向电加热器中输送氮气，使得电加热器将氮气加热到10℃，再通入第一二级冷凝器或第二二级冷凝器，使得第一二级冷凝器或第二二级冷凝器中的冰霜融化，同时该部分氮气进入排空系统进行排放，达到自我清理的目的，无需人工清理，提高了处理效率，再将三次尾气输送至吸收塔底部，进入吸收塔内，同时通过吸收液循环泵将吸收液输送至吸收液冷凝器中，使得吸收液冷却降温，再将其输送至吸收塔的顶部，使得吸收液从吸收塔的顶部喷淋向下，与从底部进入的三次尾气形成对流，使得三次尾气可与吸收液充分接触，进而将三次尾气中的有害成分充分溶解至吸收液中，形成富液，此时三次尾气变为可排放气体，达到处理尾气的目的。

实施例2：

请参阅图2，本发明提供一种技术方案：低温处理高浓高卤VOCs尾气系统，蒸发器蒸汽出口冷凝器用于富液冷凝挥发汽体，生成有害液体，并将有害液体输送至冷凝液接收罐，同时富液输送至热量回收器；热量回收器用于富液吸收贫液中的热量，并将贫液输送至贫液接收罐，同时将富液输送至蒸发器入口预热器；蒸发器入口预热器用于加热富液，并输送至薄膜蒸发器；薄膜蒸发器用于富液的蒸发分离，生成挥发汽体和贫液，冷凝液接收罐用于储存有害液体，并输送至冷凝液输送泵；冷凝液输送泵为有害液体提供输送动能，并输送至集液桶；集液桶用于储存有害液体；贫液接收罐用于储存贫液，并输送至贫液循环泵；贫液循环泵为贫液提供循环动能，并发送至吸收塔。

具体的，在浓缩提纯富液的过程中，将富液从吸收液循环泵的旁路输送至蒸发器蒸汽出口冷凝器中，使得富液冷凝挥发汽体，再将富液输送到热量回收器中与从薄膜蒸发器底部出来的贫液进行换热，回收能量，达到能量分级利用和重复利用的目的，从而降低了能量的损耗，进一步缩减了成本的投入，利于节能减排，经过热量回收器后，富液进入到蒸发器入口预热器预热，然后富液进入到薄膜蒸发器中蒸发分离，形成挥发汽体和贫液，挥发汽体进入到蒸发器蒸汽出口冷凝器中被冷凝，形成有害液体，并收集到冷凝液接收罐中，贫液经过热量回收器回收部分热量后进入到贫液接收罐中，最后经过贫液循环泵将贫液接收罐中的贫液输送到吸收塔中参与循环吸收，此过程中，能够根据富液的组分，灵活的增加蒸发单元，也可根据尾气中的组分，增加或减少冷凝单元，使得尾气系统可适应不同场合，提高了系统的可塑性。

本发明的工作原理及使用流程：当需要处理尾气时，将尾气通入一级冷凝器，使得一级冷凝器通过0℃冷冻水冷却尾气，从而使得尾气中的部分有毒有害物质冷凝下来，形成首次冷凝液，并将首次冷凝液收集到一级冷凝接收罐中，此时尾气变为二次尾气，并输送至三通风阀处，再经过三通风阀选择进入第一二级冷凝器或第二二级冷凝器中，并由第一二级冷凝器或第二二级冷凝器冷凝二次尾气，使得二次尾气中凝固点更低的组分冷凝成二次冷凝液，并将二次冷凝液收集到二级冷凝接收罐中，此时二次尾气变为三次尾气，达到分级冷凝的目的，能够将不同沸点的组分分别进行分离和净化，与此同时，上述过程中的第一二级冷凝器或第二二级冷凝器会结霜冻结，此时通过解冻氮气流量调节阀向电加热器中输送氮气，使得电加热器将氮气加热到10℃，再通入第一二级冷凝器或第二二级冷凝器，使得第一二级冷凝器或第二二级冷凝器中的冰霜融化，同时该部分氮气进入排空系统进行排放，达到自我清理的目的，无需人工清理，提高了处理效率，再将三次尾气输送至吸收塔底部，进入吸收塔内，同时通过吸收液循环泵将吸收液输送至吸收液冷凝器中，使得吸收液冷却降温，再将其输送至吸收塔的顶部，使得吸收液从吸收塔的顶部喷淋向下，与从底部进入的三次尾气形成对流，使得三次尾气可与吸收液充分接触，进而将三次尾气中的有害成分充分溶解至吸收液中，形成富液，此时三次尾气变为可排放气体，达到处理尾气的目的，再将富液从吸收液循环泵的旁路输送至蒸发器蒸汽出口冷凝器中，使得富液冷凝挥发汽体，再将富液输送到热量回收器中与从薄膜蒸发器底部出来的贫液进行换热，回收能量，达到能量分级利用和重复利用的目的，从而降低了能量的损耗，进一步缩减了成本的投入，利于节能减排，经过热量回收器后，富液进入到蒸发器入口预热器预热，然后富液进入到薄膜蒸发器中蒸发分离，形成挥发汽体和贫液，挥发汽体进入到蒸发器蒸汽出口冷凝器中被冷凝，形成有害液体，并收集到冷凝液接收罐中，贫液经过热量回收器回收部分热量后进入到贫液接收罐中，最后经过贫液循环泵将贫液接收罐中的贫液输送到吸收塔中参与循环吸收，此过程中，能够根据富液的组分，灵活的增加蒸发单元，也可根据尾气中的组分，增加或减少冷凝单元，使得尾气系统可适应不同场合，提高了系统的可塑性，完成操作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.低温处理高浓高卤VOCs尾气系统，其特征在于，包括冷凝吸附模块和浓缩提纯模块；所述冷凝吸附模块包括一级冷凝单元、二级冷凝单元和低温吸附单元；所述浓缩提纯模块包括蒸发单元、冷凝单元和循环单元；

所述一级冷凝单元包括一级冷凝器和一级冷凝接收罐；所述二级冷凝单元包括第一二级冷凝器、第二二级冷凝器、二级冷凝接收罐、电加热器、三通风阀、解冻氮气入口阀一、解冻氮气入口阀二、解冻氮气出口阀一、解冻氮气出口阀二和解冻氮气流量调节阀；所述低温吸附单元包括吸收塔、吸收液循环泵和吸收液冷却器；所述蒸发单元包括蒸发器入口预热器和薄膜蒸发器；所述冷凝单元包括蒸发器蒸汽出口冷凝器、冷凝液接收罐、冷凝液输送泵和集液桶；所述循环单元包括贫液循环泵、贫液接收罐和热量回收器。

2.根据权利要求1所述的低温处理高浓高卤VOCs尾气系统，其特征在于，所述冷凝吸附模块用于冷凝吸附尾气中的有毒有害成分；所述一级冷凝器用于初步冷凝尾气，生成首次冷凝液和二次尾气，并分别输送至一级冷凝接收罐和三通风阀；所述一级冷凝接收罐用于储存首次冷凝液；所述解冻氮气流量调节阀用于调节解冻氮气的流量，并将解冻氮气输送至电加热器；所述电加热器用于加热解冻氮气，并发送至解冻氮气入口阀一和解冻氮气入口阀二。

3.根据权利要求2所述的低温处理高浓高卤VOCs尾气系统，其特征在于，所述三通风阀用于选择二次尾气的去向；其中，所述选择二次尾气的去向具体操作为：

S1、判断第一二级冷凝器和第二二级冷凝器是否结霜冻结；

S2、若第一二级冷凝器结霜冻结，第二二级冷凝器未结霜冻结，则三通风阀将二次尾气输送至第二二级冷凝器中，并打开解冻氮气入口阀一和解冻氮气出口阀一，使得解冻氮气进入第一二级冷凝器，融化第一二级冷凝器的冰霜；

S3、若与步骤S2相反，则三通风阀将二次尾气输送至第一二级冷凝器中，并打开解冻氮气入口阀二和解冻氮气出口阀二，使得解冻氮气进入第二二级冷凝器，融化第二二级冷凝器的冰霜；

所述第一二级冷凝器和第二二级冷凝器均用于冷凝二次尾气，生成二次冷凝液和三次尾气，并分别输送至二级冷凝接收罐和吸收塔底部；所述二级冷凝接收罐用于储存二次冷凝液；所述吸收液循环泵为吸收液提供循环动能，并将吸收液输送至吸收液冷凝器；所述吸收液冷却器用于冷却吸收液，并输送至吸收塔顶部；所述吸收塔用于吸收液溶解吸收三次尾气，生成富液和可排放气体，并将富液输送至蒸发器蒸汽出口冷凝器。

4.根据权利要求3所述的低温处理高浓高卤VOCs尾气系统，其特征在于，所述解冻氮气加热后的温度为10℃；所述吸收液输送至吸收塔顶部后喷淋向下，并与三次尾气形成对流。

5.根据权利要求3所述的低温处理高浓高卤VOCs尾气系统，其特征在于，所述一级冷凝器的冷却介质为0℃冷冻水；所述第一二级冷凝器和第二二级冷凝器的冷却介质均为液氮；所述吸收液冷却器的冷却介质为液氮，且吸收液冷却后温度为-80℃。

6.根据权利要求1所述的低温处理高浓高卤VOCs尾气系统，其特征在于，所述蒸发器蒸汽出口冷凝器用于富液冷凝挥发汽体，生成有害液体，并将有害液体输送至冷凝液接收罐，同时富液输送至热量回收器；所述热量回收器用于富液吸收贫液中的热量，并将贫液输送至贫液接收罐，同时将富液输送至蒸发器入口预热器；所述蒸发器入口预热器用于加热富液，并输送至薄膜蒸发器；所述薄膜蒸发器用于富液的蒸发分离，生成挥发汽体和贫液。

7.根据权利要求6所述的低温处理高浓高卤VOCs尾气系统，其特征在于，所述冷凝液接收罐用于储存有害液体，并输送至冷凝液输送泵；所述冷凝液输送泵为有害液体提供输送动能，并输送至集液桶；所述集液桶用于储存有害液体；所述贫液接收罐用于储存贫液，并输送至贫液循环泵；所述贫液循环泵为贫液提供循环动能，并发送至吸收塔。

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