CN113842741A - 一种挥发性有机化合物处理系统及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种挥发性有机化合物处理系统及处理方法，该处理系统包括冷凝器、吸附塔和金属热催化氧化炉，冷凝器与吸附塔通过管路一相连通，管路一上设置有阀门一，吸附塔上部设置有排气管，吸附塔下部与金属热催化氧化炉通过管路二连通，管路二上设置有阀门二，金属热催化氧化炉顶部设置有Y型管，Y型管的分支分别与排气管和吸附塔顶部连通，Y型管上分别设置有阀门三和阀门四，排气管上设置有阀门五。该处理方法可有效解决现有的处理方法存在的处理不彻底的问题。

Description

一种挥发性有机化合物处理系统及处理方法
技术领域
本发明属于有机废气处理技术领域，具体涉及一种挥发性有机化合物处理系统及处理方法。
背景技术
目前，大气污染困扰着人类生活，为此国家环保政策要求污染物排放气体必须经过处理后才能排放。
在我国，VOCs是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10Pa具有相应挥发性的全部有机化合物。
VOCs具有挥发性，在常温条件下很容易挥发形成VOCs气体，VOCs和氮氧化物发生光化学反应生成O3、过氧乙酰硝酸脂等二次有机污染物，这些二次有机污染物形成高氧化性的混合气团，成为光化学烟雾的同时形成气溶胶。许多城市光化学烟雾，对人类健康产生较大的危害。此外，气溶胶是颗粒物PM2.5的前体物之一，是造成雾霾的重要原因。
因此，国家从环保角度要求对污染源排放进行治理后，方可排到大气，以减轻大气容污能力，保持良好的大气环境，利于人民健康。
有机溶剂汽柴油等VOCs污染源在存储、运输、生产和充装过程存在污染源挥发，这些废气污染源排放到大气，造成大气污染，必须要进行治理。
目前，有机溶剂汽柴油等VOCs治理采用冷凝+吸附技术，此技术利用冷源将有机溶剂汽柴油等VOCs废气进行降温冷凝，将部分VOCs由气态变为液态。冷凝后的VOCs废气中污染物大大降低，但仍有部分低沸点少碳VOCs如C2～C5烷烃液化很少，成为不凝气。再将不凝气通入活性炭中进行吸附，吸附后的气体排放至大气。活性炭吸附饱和后，进行脱附解析，将活性炭吸附的有机溶剂汽柴油等脱附解析出来，返回到入口，再次循环进行冷凝吸附。冷凝温度一般在-20～-70℃之间。冷凝温度越低，不凝气中污染物就越少。但温度越低，制冷系数越低，系统能耗增加很大。
目前冷凝+吸附技术存在冷凝温度不够、吸附剂活性炭选择不合适以及脱附方法简单以及脱附气进入入口再次循环问题。低沸点少碳烷烃C2～C5如乙烷、丙烷以及戊烷等，常压下要达到排放指标如60mg/m3，需要冷凝到零下一两百度，比如丙烷常压下在-120℃时饱和蒸汽压仍然高达约7800mg/m3左右，冷凝到饱和蒸汽压在60mg/m3，冷凝温度约为-153℃。戊烷冷凝到-90℃，常压饱和蒸汽压约1000mg/m3，要冷凝到约-112℃左右，才达到约60mg/m3。目前技术脱附出来的气体一直循环，像丙烷冷凝温度很低，温度不够，将会一直循环累积，导致气量越来越大，直到浓度高到可以冷凝达到平衡为止。脱附气体累积进气量大后，将会大大增加冷凝负荷。活性炭为多孔吸附剂，比表面大，BET在800～1200m2/g，孔径分布宽，在20～2000nm间，但适合于低沸点少碳VOCs的20～50nm中孔的孔径分布很少，绝大多数是大孔孔径，对低沸点少碳VOCs如C2～C5的吸附能力弱，导致吸附去除率低。同时活性炭脱附方法简单，仅仅采取抽真空方法。对于沸点稍高的物质，虽然真空泵已经选择入口绝压5Pa的真空能力，还是无法让其从活性炭孔道中脱附出来，吸附剂活性炭没有彻底再生完成。
基于以上缺点，现有冷凝+吸附技术长期运行基本只能满足油气回收设备要求的排放浓度15g/m3，长期运行很难达到国家排放标准，更达不到行业及地方标准。为满足长期运行达到国标、地标及行业标准，对现有冷凝+吸附技术进行优化改进非常必要。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种挥发性有机化合物处理系统及处理方法，该处理方法可有效解决现有的处理方法存在的处理不彻底的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种挥发性有机化合物处理系统，包括冷凝器、吸附塔和金属热催化氧化炉，冷凝器与吸附塔通过管路一相连通，管路一上设置有阀门一，吸附塔上部设置有排气管，吸附塔下部与金属热催化氧化炉通过管路二连通，管路二上设置有阀门二，金属热催化氧化炉顶部设置有Y型管，Y型管的分支分别与排气管和吸附塔顶部连通，Y型管上分别设置有阀门三和阀门四，排气管上设置有阀门五。
进一步地，吸附塔中设置有吸附层。
进一步地，吸附层材质为活性氧化铝、A型细孔硅胶或者非疏水性分子筛。
进一步地，管路二上设置有进气管。
上述的挥发性有机化合物的处理方法，包括以下步骤：
(1)吸附净化过程：开启阀门一和阀门五，关闭其他阀门，将挥发性有机化合物通入冷凝器，对冷凝形成的冷凝液进行收集，冷凝后的气体通入吸附塔，经过吸附后的净化气体通过排气管排出；
(2)脱附：当吸附塔内的吸附剂饱和后，关闭阀门一、阀门四和阀门五，开启阀门二和阀门三，使得金属热催化氧化炉内的热量进入吸附塔，使得吸附剂内的吸附物发生脱附，并通过管路二进入金属热催化氧化炉内，在金属热催化氧化作用下发生分解，重复该过程，直到吸附剂脱附完全，开启阀门四和阀门五，将分解产生的气体排出。
本发明所产生的有益效果为：
本发明中将金属催化氧化炉产生的气体作为吸附剂脱附的热源，将吸附剂中吸附的小分子有机物与吸附剂进行脱离，实现吸附剂的重复使用，该过程即实现了小分子有机物的销毁，保证从吸附剂脱附出来后不重复进入冷凝循环，减小冷凝负荷，同时又将金属催化氧化炉内产生的热量进行二次利用，让吸附剂可以重复使用，降低了能源的消耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
附图标记：1、冷凝器；2、吸附塔；3、金属热催化氧化炉；4、阀门一；5、排气管；6、阀门二；7、阀门三；8、阀门四；9、阀门五；10、进气管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明的一个实施例中，如图1所示，提供了一种挥发性有机化合物的处理系统，其特征在于，包括冷凝器1、吸附塔2和金属热催化氧化炉3，冷凝器1与吸附塔2通过管路一相连通，管路一上设置有阀门一4，吸附塔2上部设置有排气管5，吸附塔2下部与金属热催化氧化炉3通过管路二连通，管路二上设置有阀门二6，优化地，管路二上设置有进气管10；金属热催化氧化炉3顶部设置有Y型管，Y型管的分支分别与排气管5和吸附塔2顶部连通，Y型管上分别设置有阀门三7和阀门四8，排气管5上设置有阀门五9。
优化地，吸附塔2中设置有吸附层。优化地，吸附层材质为活性氧化铝、A型细孔硅胶或者非疏水性分子筛。
一种挥发性有机化合物的处理方法，具体包括以下步骤：
(1)吸附净化过程：开启阀门一和阀门五，关闭其他阀门，将挥发性有机化合物通入冷凝器，采用冷源(比如蒸发压缩制冷或者液氮等)对VOCs气体进行冷凝，将VOCs气体中的多碳高沸点介质绝大部分以及一般沸点介质大部分冷凝下来，冷凝下来的有机冷凝液可以回收利用，未冷凝的不凝气主要是低沸点和少碳原子的VOCs气体去后工段；未冷凝的低沸点少碳原子的不凝VOCs气体进入吸附工段，VOCs气体进入装有吸附剂的吸附塔，在吸附剂的吸附下，低沸点少碳原子的VOCs气体被吸附下来，留在固态吸附剂中，吸附后的气体达标排放，经过吸附后的净化气体通过排气管排出；
(2)脱附：当吸附塔内的吸附剂饱和后，关闭阀门一、阀门四和阀门五，开启阀门二和阀门三，使得金属热催化氧化炉内的热量进入吸附塔，被吸附剂吸附的低沸点少碳VOCs从吸附剂中脱附出来，让吸附剂得到再生，为下次吸附做准备。脱附出来的低沸点少碳的气体通过管路二进入金属热催化氧化炉，当挥发性有机气体VOCs中不含氧或者含氧量不够时，脱附气进入金属热催化氧化炉前通过进气管10补入空气或者氧气，脱附的VOCs在金属热催化氧化作用下发生氧化反应，分解成二氧化碳和水，重复该过程，直到吸附剂脱附完全，然后开启阀门四和阀门五，将分解产生的二氧化碳和水排出。

Claims (5)

1.一种挥发性有机化合物处理系统，其特征在于，包括冷凝器(1)、吸附塔(2)和金属热催化氧化炉(3)，所述冷凝器(1)与所述吸附塔(2)通过管路一相连通，所述管路一上设置有阀门一(4)，所述吸附塔(2)上部设置有排气管(5)，所述吸附塔(2)下部与所述金属热催化氧化炉(3)通过管路二连通，所述管路二上设置有阀门二(6)，所述金属热催化氧化炉(3)顶部设置有Y型管，所述Y型管的分支分别与所述排气管(5)和吸附塔(2)顶部连通，所述Y型管上分别设置有阀门三(7)和阀门四(8)，所述排气管(5)上设置有阀门五(9)。
2.根据权利要求1所述的挥发性有机化合物处理系统，其特征在于，所述吸附塔(2)中设置有吸附层。
3.根据权利要求1所述的挥发性有机化合物处理系统，其特征在于，所述吸附层材质为活性氧化铝、A型细孔硅胶或者非疏水性分子筛。
4.根据权利要求1所述的挥发性有机化合物处理系统，其特征在于，所述管路二上设置有进气管(10)。
5.一种挥发性有机化合物的处理方法，其特征在于，采用权利要求1-4中任一项所述处理系统进行处理，具体包括以下步骤：
(1)吸附净化过程：开启阀门一和阀门五，关闭其他阀门，将挥发性有机化合物通入冷凝器，对冷凝形成的冷凝液进行收集，冷凝后的气体通入吸附塔，经过吸附后的净化气体通过排气管排出；
(2)脱附：当吸附塔内的吸附剂饱和后，关闭阀门一、阀门四和阀门五，开启阀门二和阀门三，使得所述金属热催化氧化炉内的热量进入吸附塔，使得吸附剂内的吸附物发生脱附，并通过管路二进入所述金属热催化氧化炉内，在金属热催化氧化作用下发生分解，重复该过程，直到吸附剂脱附完全，开启阀门四和阀门五，将分解产生的气体排出。
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