CN114534475A - 一种组合式工业废气voc处理系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种组合式工业废气VOC处理系统及工艺，具体涉及废气VOC处理领域，包括冷却系统、气液分离系统、循环压缩机、化学转化吸附系统、物理吸附系统和蒸汽发生系统；冷却系统由E1、E2、E3三个预冷器通过废气出管串联连通组成，所述冷却系统的废气输入端连接罐器VOC管线，废气输出端通过循环压缩机连接化学转化吸附系统，三个所述预冷器通过冷气输送管依次串联。本发明运用了集成化设计，将冷却、气液分离、化学转化吸收、活性炭吸附及脱附回收集成一体，为现场施工及运输带来了极大的方便，通过集成化设计，运用除臭系统、多台吸附床连续作业，保障了所排空气体无异味，完全达到排空标准，VOC净化效率≥96％。
Description
本申请是母案名称为“一种组合式工业废气VOC处理系统及工艺”的发明专利的分案申请；母案申请的申请号为：CN201911388527.5；母案申请的申请日为：2019-12-30。
技术领域
本发明涉及废气VOC处理技术领域，特别是涉及一种组合式工业废气 VOC处理系统及工艺。
背景技术
工业废气处理装备广泛应用于制造业、化工企业等各个领域，工业废气未经治理直接排放在大气中势必会对周围的环境造成污染，影响周围居民的生活。随着近几年对环境的保护也越来越重视，环保成为衡量一个企业可持续发展的重要依据。
工业废气(VOC)是指沸点等于或低于250℃的化学物质，并且在常温下蒸汽形式，室温下饱和蒸气压超过10Pa，太阳光的照射下可以发生光化学反应的挥发性有机化合物。VOC主要有以下种类：1.芳香类碳氢化合物；2.脂肪类碳氢化合物；3.卤代烃；4.醇、醛、酮、多元醇类化合物；5.醚、酚、环氧类化合物；6.酯、酸类化合物；7.胺、腈类化合物。
由于VOC是PM2.5重要前体物之一，参与氧化反应并形成臭氧，破坏环境并危害人体健康，2014年12月，环境保护部发布了《关于印发〈石化行业挥发性有机物综合整治方案〉的通知》，并且在2017年7月在全国石化行业全面完成综合整治工作，位于重点区域的石化企业应按规定达到特别排放限值要求；建成全国石化行业VOC监测监控体系；各级环境保护主管部门完成石化行业VOC排放量核定。
VOC现有8种处理技术：1.吸附技术；2.吸收技术；3.冷凝技术；4.膜分离技术；5.燃烧技术；6.生物过滤技术；7.等离子体技术；8.光催化氧化技术。国内在回收VOC方面，吸附法是目前技术最成熟，应用最广泛，与冷凝法连用，达到经济、有效回收VOC的目的。
但是现有技术中采用吸附和冷凝结合的工艺进行废气处理时，吸附和冷凝等设备安装较为分散，为现场施工及运输带来了极大的不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种组合式工业废气VOC处理系统及工艺，通过运用集成化设计，将冷却、气液分离、化学转化吸收、活性炭吸附及脱附回收集成一体，为现场施工及运输带来了极大的方便，以解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种组合式工业废气VOC处理系统，包括冷却系统(1)、气液分离系统(2)、循环压缩机(3)、化学转化吸附系统(4)、物理吸附系统(5)和蒸汽发生系统(6)；
所述冷却系统(1)包括依次串联的E1预冷器、E2预冷器和E3预冷器，所述冷却系统(1)的废气输入端连接罐器VOC管线(7)，所述冷却系统(1)的废气输出端通过循环压缩机(3)连接化学转化吸附系统(4)，所述E1预冷器、所述E2 预冷器和所述E3预冷器通过冷气输送管(12)依次串联，且冷气输送管(12)的输入端连接液氮撬装储罐(13)，输出端依次连接去氮气系统(14)和低温制冷机(15) 并回流至所述液氮撬装储罐(13)的输出管道上；
所示气液分离系统(2)包括两个水分离器(21)、一个降膜吸收器(22)和一个低温分离器(23)，所述E1预冷器、所述E2预冷器和所述E3预冷器之间连接的废气出管上均连接一个所述水分离器(21)，所述降膜吸收器(22)设置于所述 E2预冷器(11)与所述E3预冷器(11)之间的所述水分离器(21)与E3预冷器(11) 之间的连接管路上，所述低温分离器(23)设置于所述E3预冷器(11)与所述循环压缩机(3)的连接管路上；
所述化学转化吸附系统(4)通过管道连接所述物理吸附系统(5)，且所述物理吸附系统(5)的蒸汽输入端连接所述蒸汽发生系统(6)，所述物理吸附系统(5) 废气输出端通过回流管道(9)连接所述冷却系统(1)的进气输入端，所述物理吸附系统(5)连接油液分离器(8)；
所述物理吸附系统(5)包括三个活性炭吸附系统(51)，三个所述活性炭吸附系统(51)均通过管道与化学转化吸附系统(4)输出端连接，且管道上设有一号电磁阀(52)；
三个所述活性炭吸附系统(51)包括活性炭吸附罐(511)、三通管(512)和废气检测探头(513)，所述活性炭吸附罐(511)进气端通过管道与化学转化吸附系统 (4)输出端连接，出气端连接三通管(512)，所述三通管(512)的进口端内固定设置废气检测探头(513)，另外两个出口端分别连接有二号电磁阀(514)，且一个出口端通入大气，另一个出口端通过回流管道(9)连接冷却系统(1)的进气输入端。
优选的，所述E1预冷器、所述E2预冷器和所述E3预冷器均包括废气进口、废气出口、冷媒进口和冷媒出口，所述废气进口通过管道连接所述罐器 VOC管线(7)，所述废气出口连接废气出管，相邻的所述冷媒进口和冷媒出口与冷气输送管(12)首尾连接。
优选的，整个系统连接外部中央处理器，所述废气检测探头(513)通过无线模块与中央处理器输入端连接，所述中央处理器通过继电器控制所述一号电磁阀(52)和所述二号电磁阀(514)。
优选的，所述去氮气系统(14)为氮气分离器，所述化学转化吸附系统(4) 为装有化学药剂的化学吸附罐。
优选的，两个所述水分离器(21)和所述低温分离器(23)底端均设有排污管，所述水分离器(21)连接的排污管输出端通过排污泵与污水系统连接，所述低温分离器(23)连接的排污管输出端通过排污泵与回收储罐连接。
本发明还公开了一种组合式工业废气VOC处理系统进行废气VOC处理的工艺，包括以下步骤：
S1、首先将罐器VOC管线(7)内输出的蒸汽和VOC通入冷却系统(1)，先经E1预冷器(11)初步冷却，并经水分离器(21)进行气液分离，输出的废气再经过E2预冷器(11)二次冷却，同时经水分离器(21)进行气液分离，经E2预冷器(11) 排出后的蒸汽和VOC经降膜吸收器(22)吸附冷却后经E3预冷器(11)进行最后一次冷却并经低温分离器(23)进行气液分离，分离后的污水排至回收储罐内待处理；
S2、去除水分的气体经循环压缩机(3)引导至化学转化吸附系统(4)内，与其内部的化学药剂进行反应，去除有毒有气味的气体，去除后的气体进入物理吸附系统(5)；
S3、气体经化学转化吸附系统(4)输出后分三路分别进入三个活性炭吸附系统(51)内，气体经活性炭吸附罐(511)进行吸附净化后，输出至三通管(512) 内，由废气检测探头(513)进行检测气体是否达到排放标准，若达到，则直接排放至大气，如不达标，则将气体通过回流管道(9)输送至冷却系统(1)的进气输入端，即回到步骤S1进行再次处理；
S4、当活性炭吸附系统(51)使用一段时间后，蒸汽发生系统(6)工作，蒸汽反吹进入三个活性炭吸附罐(511)内进行洁净再生，经低压蒸汽脱附后，通过油液分离器(8)快速进行油液分离。
优选的，所述步骤S1中，液氮撬装储罐(13)通过冷气输送管(12)给三个预冷器(11)依次供应液氮，液氮汽化吸热，从而将经过预冷器(11)内的蒸汽进行冷却，气化后的液氮经去氮气系统(14)分离出高纯度的氮气，氮气再经低温制冷机(15)液化成液氮，回流至液氮撬装储罐(13)的输出管道上，再次给三个预冷器(11)制冷。
优选的，在步骤S3中，通过中央处理器控制一号电磁阀(52)的启闭，实现三个活性炭吸附系统(51)的循环使用。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、本发明运用了集成化设计，将冷却、气液分离、化学转化吸收、活性炭吸附及脱附回收集成一体，为现场施工及运输带来了极大的方便；采用了多台活性炭吸附床设计，吸附、脱附同时连续作业，提高了吸附效率；活性炭吸附的油气有机物，经低压蒸汽脱附后，可快速进行油液分离；通过集成化设计，运用除臭系统、多台吸附床连续作业，保障了所排空气体无异味，完全达到排空标准，VOC净化效率≥96％；
2、本发明可有效除去VOC废气中不易被活性炭吸收的H2S等含硫臭味气体；
3、本发明对于吸附的VOC能够快速进行回收，油气回收率＞95％；
4、本发明能够连续、高效进行吸附作业，多个吸附器同时工作，可同时进行吸附、脱附作业，处理效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的整体系统流程图；
图2为本发明提供的整体工艺流程图；
图3为本发明提供的活性炭吸附系统结构图；
图中：1冷却系统、11预冷器、12冷气输送管、13液氮撬装储罐、14去氮气系统、15低温制冷机、2气液分离系统、21水分离器、22降膜吸收器、 23低温分离器、3循环压缩机、4化学转化吸附系统、5物理吸附系统、51活性炭吸附系统、511活性炭吸附罐、512三通管、513废气检测探头、514二号电磁阀、52一号电磁阀、6蒸汽发生系统、7罐器VOC管线、8油液分离器、9回流管道。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种组合式工业废气VOC处理系统及工艺，通过运用集成化设计，将冷却、气液分离、化学转化吸收、活性炭吸附及脱附回收集成一体，为现场施工及运输带来了极大的方便，以解决现有技术中存在的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照说明书附图1-图3所示，本实施例的组合式工业废气VOC处理系统，包括冷却系统1、气液分离系统2、循环压缩机3、化学转化吸附系统4、物理吸附系统5和蒸汽发生系统6；
冷却系统1由三个预冷器11组成，三个预冷器11分别为E1预冷器、E2 预冷器和E3预冷器，E1预冷器、E2预冷器和E3预冷器通过废气出管串联连通组成，所述冷却系统1的废气输入端连接罐器VOC管线7，废气输出端通过循环压缩机3连接化学转化吸附系统4，三个所述预冷器11通过冷气输送管12依次串联，且冷气输送管12的输入端连接液氮撬装储罐13，输出端依次连接去氮气系统14和低温制冷机15并回流至液氮撬装储罐13的输出管道上；
气液分离系统2包括两个水分离器21、一个降膜吸收器22和一个低温分离器23，三个所述预冷器11之间连接的废气出管上均连接一个水分离器21，所述降膜吸收器22设置于E2预冷器与E3预冷器之间的水分离器21与E3预冷器之间的连接管路上，所述低温分离器23设置于E3预冷器11与循环压缩机3的连接管路上；
化学转化吸附系统4通过管道连接物理吸附系统5，且物理吸附系统5的蒸汽输入端连接蒸汽发生系统6，废气输出端通过回流管道9连接冷却系统1 的进气输入端，所述物理吸附系统5连接有油液分离器8。
进一步地，每个所述预冷器11均包括废气进口、废气出口、冷媒进口和冷媒出口，所述废气进口通过管道连接罐器VOC管线7，所述废气出口连接废气出管，相邻的两个预冷器11上的所述冷媒进口和冷媒出口与冷气输送管 12首尾连接，实现相邻两个预冷器11之间的串联连通。
进一步地，所述物理吸附系统5包括三个活性炭吸附系统51，三个所述活性炭吸附系统51均通过管道与化学转化吸附系统4输出端连接，且管道上设有一号电磁阀52。
进一步地，三个所述活性炭吸附系统51包括活性炭吸附罐511、三通管 512和废气检测探头513，所述活性炭吸附罐511进气端通过管道与化学转化吸附系统4输出端连接，出气端连接三通管512，所述三通管512的进口端内固定设置废气检测探头513，另外两个出口端分别连接有二号电磁阀514，且一个出口端通入大气，另一个出口端通过回流管道9连接冷却系统1的进气输入端。
进一步地，整个系统连接外部中央处理器，所述废气检测探头513通过无线模块与中央处理器输入端连接，所述中央处理器通过继电器控制一号电磁阀 52和二号电磁阀514。
进一步地，所述去氮气系统14具体为氮气分离器。
进一步地，所述化学转化吸附系统4具体为装有化学药剂的化学吸附罐。
进一步地，两个所述水分离器21和低温分离器23底端均设有排污管，所述水分离器21连接的排污管输出端通过排污泵与污水系统连接，所述低温分离器23连接的排污管输出端通过排污泵与回收储罐连接。
实施场景具体为：本发明通过冷却系统1和气液分离系统2配合使用，液氮撬装储罐13打开，由其中的液氮通过E1预冷器、E2预冷器和E3预冷器实现其制冷的作用，再经过制冷机进行循环制冷，对蒸汽和VOC进行多级冷却以及分离，主要作用是冷却高温气体，去除含有的水分、大颗粒杂质，高温的蒸汽和VOC气体经过冷却后进入化学转化吸附系统4内，主要作用是去除有毒有气味的气体(如硫化氢)，化学转化系统装有化学药剂气体能与之发生反应达到去除的目的，去除后的气体进入物理吸附系统5，将已经预处理的废气利用活性炭吸附法进行最终处理，达标后排放，最后能够利用蒸汽进行活性炭脱附，脱附过程中产生的油液由专业人员进行操作回收。
参照说明书附图2-图3所示，本发明还提供了一种组合式工业废气VOC 处理工艺，具体处理步骤如下：
S1、首先将罐器VOC管线7内输出的蒸汽和VOC通入冷却系统1，先经 E1预冷器初步冷却，并经水分离器21进行气液分离，输出的废气在经过E2 预冷器二次冷却，同时经水分离器21进行气液分离，经两个水分离器21分离后的污水排入污水系统中进行处理，经E2预冷器排出后的蒸汽和VOC经降膜吸收器22吸附冷却后最后经E3预冷器最后一次冷却并经低温分离器23进行气液分离，分离后的污水排至回收储罐内待处理；
S2、去除水分的气体经循环压缩机3引导至化学转化吸附系统4内，与其内部的化学药剂进行反应，去除有毒有气味的气体，去除后的气体进入物理吸附系统5；
S3、气体经化学转化吸附系统4输出后分三路分别进入三个活性炭吸附系统51内，气体经活性炭吸附罐511进行吸附净化后，输出至三通管512内，由废气检测探头513进行检测气体是否达到排放标准，若达到，则直接排放至大气，如不达标，则将气体通过回流管道9输送至冷却系统1的进气输入端，即回到步骤S1进行再次处理；
S4、当活性炭吸附系统51使用一段时间后，蒸汽发生系统6工作，蒸汽反吹进入三个活性炭吸附罐511内进行洁净再生，经低压蒸汽脱附后，通过油液分离器8快速进行油液分离。
进一步地，所述步骤S1中，液氮撬装储罐13通过冷气输送管12给三个预冷器11依次供应液氮，液氮汽化吸热，从而将经过预冷器11内的蒸汽进行冷却，气化后的液氮经去氮气系统14分离出高纯度的氮气，氮气再经低温制冷机15液化成液氮，回流至液氮撬装储罐13的输出管道上，再次给三个预冷器11制冷，实现循环制冷，制冷效率高。
进一步地，所述步骤S3中，通过中央处理器控制一号电磁阀52的启闭，可以实现三个活性炭吸附系统51的循环使用，例如其中的一个需要更换另外两个不影响使用，大大提高了吸附效率。
该工艺运用了集成化设计，将冷却、气液分离、化学转化吸收、活性炭吸附及脱附回收集成一体，为现场施工及运输带来了极大的方便；采用了多台活性炭吸附床设计，吸附、脱附同时连续作业，提高了吸附效率；活性炭吸附的油气有机物，经低压蒸汽脱附后，可快速进行油液分离；通过集成化设计，运用除臭系统、多台吸附床连续作业，保障了所排空气体无异味，完全达到排空标准，VOC净化效率≥96％。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种组合式工业废气VOC处理系统，其特征在于：包括冷却系统(1)、气液分离系统(2)、循环压缩机(3)、化学转化吸附系统(4)、物理吸附系统(5)和蒸汽发生系统(6)；
所述冷却系统(1)包括依次串联的E1预冷器、E2预冷器和E3预冷器，所述冷却系统(1)的废气输入端连接罐器VOC管线(7)，所述冷却系统(1)的废气输出端通过循环压缩机(3)连接化学转化吸附系统(4)，所述E1预冷器、所述E2预冷器和所述E3预冷器通过冷气输送管(12)依次串联，且冷气输送管(12)的输入端连接液氮撬装储罐(13)，输出端依次连接去氮气系统(14)和低温制冷机(15)并回流至所述液氮撬装储罐(13)的输出管道上；
所述气液分离系统(2)包括两个水分离器(21)、一个降膜吸收器(22)和一个低温分离器(23)，所述E1预冷器、所述E2预冷器和所述E3预冷器之间连接的废气出管上均连接一个所述水分离器(21)，所述降膜吸收器(22)设置于所述E2预冷器(11)与所述E3预冷器(11)之间的所述水分离器(21)与E3预冷器(11)之间的连接管路上，所述低温分离器(23)设置于所述E3预冷器(11)与所述循环压缩机(3)的连接管路上；
所述化学转化吸附系统(4)通过管道连接所述物理吸附系统(5)，且所述物理吸附系统(5)的蒸汽输入端连接所述蒸汽发生系统(6)，所述物理吸附系统(5)废气输出端通过回流管道(9)连接所述冷却系统(1)的进气输入端，所述物理吸附系统(5)连接油液分离器(8)；
所述物理吸附系统(5)包括三个活性炭吸附系统(51)，三个所述活性炭吸附系统(51)均通过管道与化学转化吸附系统(4)输出端连接，且管道上设有一号电磁阀(52)；
三个所述活性炭吸附系统(51)包括活性炭吸附罐(511)、三通管(512)和废气检测探头(513)，所述活性炭吸附罐(511)进气端通过管道与化学转化吸附系统(4)输出端连接，出气端连接三通管(512)，所述三通管(512)的进口端内固定设置废气检测探头(513)，另外两个出口端分别连接有二号电磁阀(514)，且一个出口端通入大气，另一个出口端通过回流管道(9)连接冷却系统(1)的进气输入端。
2.根据权利要求1所述的组合式工业废气VOC处理系统，其特征在于：所述E1预冷器、所述E2预冷器和所述E3预冷器均包括废气进口、废气出口、冷媒进口和冷媒出口，所述废气进口通过管道连接所述罐器VOC管线(7)，所述废气出口连接废气出管，相邻的所述冷媒进口和冷媒出口与冷气输送管(12)首尾连接。
3.根据权利要求1所述的组合式工业废气VOC处理系统，其特征在于：整个系统连接外部中央处理器，所述废气检测探头(513)通过无线模块与中央处理器输入端连接，所述中央处理器通过继电器控制所述一号电磁阀(52)和所述二号电磁阀(514)。
4.根据权利要求1所述的组合式工业废气VOC处理系统，其特征在于：所述去氮气系统(14)为氮气分离器，所述化学转化吸附系统(4)为装有化学药剂的化学吸附罐。
5.根据权利要求1所述的组合式工业废气VOC处理系统，其特征在于：两个所述水分离器(21)和所述低温分离器(23)底端均设有排污管，所述水分离器(21)连接的排污管输出端通过排污泵与污水系统连接，所述低温分离器(23)连接的排污管输出端通过排污泵与回收储罐连接。
6.一种基于权利要求1-5中任意一项所述的组合式工业废气VOC处理系统进行废气VOC处理的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、首先将罐器VOC管线(7)内输出的蒸汽和VOC通入冷却系统(1)，先经E1预冷器(11)初步冷却，并经水分离器(21)进行气液分离，输出的废气再经过E2预冷器(11)二次冷却，同时经水分离器(21)进行气液分离，经E2预冷器(11)排出后的蒸汽和VOC经降膜吸收器(22)吸附冷却后经E3预冷器(11)进行最后一次冷却并经低温分离器(23)进行气液分离，分离后的污水排至回收储罐内待处理；
S2、去除水分的气体经循环压缩机(3)引导至化学转化吸附系统(4)内，与其内部的化学药剂进行反应，去除有毒有气味的气体，去除后的气体进入物理吸附系统(5)；
S3、气体经化学转化吸附系统(4)输出后分三路分别进入三个活性炭吸附系统(51)内，气体经活性炭吸附罐(511)进行吸附净化后，输出至三通管(512)内，由废气检测探头(513)进行检测气体是否达到排放标准，若达到，则直接排放至大气，如不达标，则将气体通过回流管道(9)输送至冷却系统(1)的进气输入端，即回到步骤S1进行再次处理；
S4、当活性炭吸附系统(51)使用一段时间后，蒸汽发生系统(6)工作，蒸汽反吹进入三个活性炭吸附罐(511)内进行洁净再生，经低压蒸汽脱附后，通过油液分离器(8)快速进行油液分离。
7.根据权利要求6所述的组合式工业废气VOC处理系统进行废气VOC处理的工艺，其特征在于：所述步骤S1中，液氮撬装储罐(13)通过冷气输送管(12)给三个预冷器(11)依次供应液氮，液氮汽化吸热，从而将经过预冷器(11)内的蒸汽进行冷却，气化后的液氮经去氮气系统(14)分离出高纯度的氮气，氮气再经低温制冷机(15)液化成液氮，回流至液氮撬装储罐(13)的输出管道上，再次给三个预冷器(11)制冷。
8.根据权利要求6所述的组合式工业废气VOC处理系统进行废气VOC处理的工艺，其特征在于：在步骤S3中，通过中央处理器控制一号电磁阀(52)的启闭，实现三个活性炭吸附系统(51)的循环使用。
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