CN114768469A - 有机废气溶剂回收工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机溶剂回收工艺，具体包括如下步骤：步骤1，采用吸附模块对有机废气进行吸附处理，将有机废气中的有机溶剂吸附在吸附模块中；步骤2，采用脱附模块对吸附模块中吸附的有机溶剂进行脱附处理，将有机溶剂从吸附模块中脱附出来；步骤3，采用脱水模块对步骤2脱附出来的有机溶剂进行脱水处理，得到干燥的粗溶剂。采用本发明提供的工艺能够对有机废气中的有机物进行回收处理。
Description
技术领域
本发明属于有机溶剂回收技术领域，涉及一种有机溶剂回收工艺。
背景技术
有机废气污染来源广泛，涉及行业众多，且存在易燃易爆、有毒有害、处理难度大的特点。
目前主流的有机废气治理工艺有蓄热式氧化废气处理技术(RTO)和溶剂回收技术。
蓄热式氧化废气处理技术其原理是在高温条件下使有机废气焚烧，生成二氧化碳和水；采用陶瓷蓄热床对焚烧后热量进行回收，以达到节能处理的目的。
溶剂回收技术则是对有机废气中的有机溶剂通过吸附-脱附-脱水-精馏等过程进行回收利用，以达到净化处理的目的。
虽然溶剂回收工艺复杂，对人员、安全各方面要求较高，但是溶剂回收率高，经济效益好，对环境更加友好，符合循环经济的发展方向。
常规的废气吸脱附治理，根据客户处的工况不同，包括风量、浓度等，采取定制化工程设计，设计、施工周期长，布置占地较大，不灵活，且设计无法复用，工程质量参差不齐；常规的溶剂回收工艺流程简单，运行能耗较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机溶剂回收工艺，通过模块化设计，将传统的溶剂回收工艺各功能单元分为吸附模块、脱附模块、脱水模块，固化设计，使产品设计、施工周期更短，同时降低回收过程中的能耗。
本发明所采用的技术方案是，有机溶剂回收工艺，具体包括如下步骤：
步骤1，采用吸附模块对有机废气进行吸附处理，将有机废气中的有机溶剂吸附在吸附模块中；
步骤2，采用脱附模块对吸附模块中吸附的有机溶剂进行脱附处理，将有机溶剂从吸附模块中脱附出来；
步骤3，采用脱水模块对步骤2脱附出来的有机溶剂进行脱水处理，得到干燥的粗溶剂。
本发明的特点还在于：
吸附模块包括依次连接的过滤装置、换热器和吸附风机，吸附风机通过进风管道连接吸附单元A，吸附单元A包括若干个并联的吸附罐a。
吸附罐a包括罐体，罐体内装有吸附填料，罐体的底部分别设有管口a和管口b，管口a通过三通a分别连接支管a和支管c；管口b通过三通b分别连接支管b和支管d；支管a与进风管道连接，支管b连接出风管；支管c连接脱附进气管道，支管d连接脱附排气管道。
支管a处设有阀门a，支管b处设有阀门b，支管c处设有阀门c，支管d处设有阀门d。
步骤2的具体过程为：关闭阀门a和阀门b，打开阀门c和阀门d，被加热至180～230℃的氮气从支管c进入吸附罐a，将吸附罐a中活性炭上吸附的有机溶剂脱附出来，从支管d排出，进入脱附模块进行脱附处理。
脱附模块包括依次连接的翅片管式换热器A、翅片管式换热器B、翅片管式换热器C、除沫器。
步骤2中脱附模块的工作过程为：
吸附罐a床层中的溶剂被180～230℃氮气逐渐脱附出来，含有有机溶剂的气相依次与翅片管式换热器A、翅片管式换热器B、翅片管式换热器C进行三级冷却，并在除沫器处使脱附出来的气相溶剂冷凝成液相有机溶剂，并从除沫器底部管口收集并送入脱水模块。
步骤3中，脱水模块包括分子筛罐、毛溶剂罐、换热器I、换热器II和风机C，所述分子筛罐顶部设置有多个入口和出口，所述分子筛罐底部也设置有多个入口和出口，所述分子筛罐顶部入口处通过管路与换热器I出口处连接，所述分子筛罐顶部出口处连接有管路，所述分子筛罐底部入口处通过管路与毛溶剂罐出口处连接，所述分子筛罐底部一出口处通过管路与毛溶剂罐入口处连接，所述分子筛罐底部一出口处通过管路与换热器II入口处连接，所述分子筛罐顶部设置有氮气通入管，所述氮气通入管接有氮气源，所述换热器I与换热器II通过管路连接，所述风机C设置于换热器I与换热器II的连接管路上。
本发明的有益效果如下：
1.固化设计，更短的设计及施工周期。根据本工艺流程特点，设计出最小处理风量的单元模块，同时提高了部分设备的利用率，使整个装置的运行过程更加平稳；对于不同的处理工况，基本处理单元的设计相同，极大的缩短设计、施工周期。
2.布置灵活：根据待处理工况的风量及浓度不同，只需配置不同数量的吸脱附模块及不同规格的脱水模块即可。本装置对场地要求更低，布置更灵活。
3.节能增效：通过对吸附模块进行分组，可以在节能换热器中回收运行过程中的部分热量及冷量，降低运行能耗。
附图说明
图1是本发明有机溶剂回收工艺流程图；
图2是本发明有机溶剂回收工艺中吸附模块的结构示意图；
图3是本发明有机溶剂回收工艺中吸附模块中吸附罐a的结构示意图；
图4是本发明有机溶剂回收工艺中脱附模块的结构示意图；
图5是本发明有机溶剂回收工艺中脱附模块的脱附原理图；
图6是本发明有机溶剂回收工艺中脱水模块的结构示意图；
图7是本发明有机溶剂回收工艺中脱水模块中分子筛罐的结构示意图。
图中，1.底座，2.过滤装置，3.换热器，4.吸附风机，5.进风管道，6.支撑架；
7.吸附罐a，7-1.罐体，7-2.管口a，7-3.管口b，7-4.三通a，7-5.支管a，7-6.支管c，7-7.三通b，7-8.支管b，7-9.支管d，7-10.检修口，7-11.阀门a，7-12.阀门b，7-13.阀门c，7-14.阀门d；
8-1.翅片管式换热器A，8-2.翅片管式换热器B，8-3.翅片管式换热器C，8-4.除沫器，8-5.翅片管式换热器D，8-6.泵A，8-7.气-气板式换热器，8-8.风机A，8-9.翅片管式换热器E，8-11.翅片管式换热器F，8-12.风机B，8-13.吸附罐b，8-14.压力调节阀A，8-15.压力调节阀B，8-16.压力调节阀C，8-17.压力调节阀D；
9-1.风机C，9-2.换热器I，9-3.换热器II，9-4.氮气通入管，9-5.分子筛罐，9-6.毛溶剂罐，9-7.泵，9-8.填料，9-9.检修口A，9-10.氮气/空气进口，9-11.氮气进口，9-12.氮气出口，9-13.干溶剂出口，9-14.检修口B，9-15.毛溶剂出口，9-16.再生空气出口，9-17.毛溶剂进口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
有机溶剂回收工艺，如图1所示，具体包括如下步骤：
步骤1，采用吸附模块对有机废气进行吸附处理，将有机废气中的有机溶剂吸附在吸附模块中；
如图2所示，包括底座1，底座1上设有过滤装置2，过滤装置2依次连接换热器3和吸附风机4，吸附风机4通过进风管道5连接吸附单元A，吸附单元A包括若干个并联的吸附罐a7；各吸附罐a7分别安装在支撑架6上。
如图3所示，吸附罐a7包括罐体7-1，罐体7-1内装有吸附填料(填料为活性炭)，罐体7-1的底部分别设有管口a7-2和管口b7-3，管口a7-2通过三通a7-4分别连接支管a7-5和支管c7-6；管口b7-3通过三通b7-7分别连接支管b7-8和支管d7-9；支管a7-5与进风管道5连接，支管b7-8连接出风管；支管c7-6连接脱附进气管道，支管d7-9连接脱附排气管道。支管a7-5处设有阀门a7-11，支管b7-8处设有阀门b7-12，支管c7-6处设有阀门c7-13，支管d7-9处设有阀门d7-14。罐体7-1的顶部设有检修口7-10。
由于每个罐体7-1中的支管a7-5与进风管道5之间均设有阀门a7-11，因此，采用本发明可以根据实际待处理的废气量来启用或关闭各吸附罐a7，灵活性较强。
吸附模块的工作过程为：待处理废气首先经过滤装置2去除其中的大颗粒粉尘，再次经换热器3冷却后，在吸附风机4的作用下通过进风管道5依次进入各吸附罐a7中，各吸附罐a7中填充的活性炭将废气中的有机物吸附，经吸附罐a7吸附后达标的废气经烟囱排放。
吸附罐a7的数量大小根据待处理的气体量灵活设置；本装置以四个吸附罐a7为例进行说明，一般运行过程中3个吸附罐a7处于吸附阶段，1个吸附罐处于脱附阶段；在实际应用过程中，处于吸附阶段的吸附罐a7的数量多少可根据实际废气量的大小进行调整。
从吸附风机4经进风管道5送来的废气从支管a7-5进入吸附罐a7，废气中的有机溶剂被吸附罐a7中填充的活性炭吸附，净化后的废气从支管b7-8排出；
当处于吸附阶段时，支管a7-5处的阀门a7-11、支管b7-8处的阀门b7-12均处于打开状态，支管c7-6处的阀门c7-13、支管d7-9处的阀门d7-14处于关闭状态；
吸附罐a7的并联设置，可保证系统在吸附阶段时，不影响后续脱附阶段的连续运行。
步骤2，采用脱附模块对吸附模块中吸附的有机溶剂进行脱附处理，将有机溶剂从吸附模块中脱附出来；
步骤2的具体过程为：关闭阀门a和阀门b，打开阀门c和阀门d，被加热至180～230℃的氮气从支管c进入吸附罐a，将吸附罐a中活性炭上吸附的有机溶剂脱附出来，从支管d排出，进入脱附模块进行脱附处理。
如图4所示，脱附模块包括翅片管式换热器A8-1、翅片管式换热器B8-2、翅片管式换热器C8-3、除沫器8-4、翅片管式换热器D8-5、泵A8-6、气-气板式换热器8-7、风机A8-8、翅片管式换热器E8-9、翅片管式换热器F8-11、风机B8-12、吸附单元B8-13、压力调节阀A8-14、压力调节阀B8-15、压力调节阀C8-16、压力调节阀D8-17。
脱附模块包括两个工艺回路：脱附冷凝回路和床层冷却回路；
脱附冷凝回路包括翅片管式换热器A8-1、翅片管式换热器B8-2、翅片管式换热器C8-3、除沫器8-4、翅片管式换热器D8-5、泵8-6、气-气板式换热器(冷侧)8-7、风机A8-8、翅片管式换热器E8-9、吸附单元A；风机A8-8与翅片管式换热器E8-9之间分别设有压力调节阀C8-16和压力调节阀D8-17。
脱附冷凝回路可实现两种功能；一是对含有高浓度溶剂的氮气进行多级冷却，使其中的溶剂冷凝并回收。二是将冷凝降温后的氮气再次加热至高温，通入吸附罐进行溶剂的循环脱附。
脱附冷凝回路的具体运行过程如下：风机A8-8打开，氮气经过翅片管式换热器E8-9，翅片管式换热器E8-9使用导热油进行加热至180～230℃，经过加热后的氮气送入吸附罐a7中，吸附罐a7床层中的溶剂被高温氮气逐渐脱附出来，从支管d7-9排出，含有高浓度溶剂(VOC有机溶剂)的气相依次与翅片管式换热器A8-1、翅片管式换热器B8-2、翅片管式换热器C8-3进行三级冷却，并在除沫器8-4处使其(脱附出来的高温氮气)中的气相溶剂冷凝成液相，从除沫器8-4底部管口收集并送入下一工序；气相(气相为气态的VOC有机溶剂，脱附出来的高温氮气包含了高浓度的VOC有机溶剂，冷凝只是溶剂这部分变成液态导出；此处的“气相”指冷凝后少量残存的气态溶剂和全部氮气)则经过翅片管式换热器D8-5的预热后，送入气-气板式换热器8-7的冷侧，与另一回路(床层冷却回路)进行换热，回收其中的热量，升温后经过风机A8-8，以此顺序进行整个脱附冷凝回路的循环过程；压力调节阀C8-16根据脱附冷凝回路的压力来调节大小，当脱附冷凝回路的压力低于设定值时，向脱附冷凝回路补充氮气；压力调节阀D8-17根据脱附冷凝回路的压力来调节大小，当脱附冷凝回路压力超过设定值，排放气体以降低压力。
床层冷却回路包括气-气板式换热器8-7(热侧)、翅片管式换热器F8-11、风机B8-12、吸附单元B，吸附单元B包括若干个并联设置的吸附罐b13；
脱附冷凝完成的床层，需要经过冷却，才能再次投入到废气的吸附过程中，该回路便可以将氮气降温后通入床层进行冷却。
床层冷却回路的具体运行过程如下：经过冷却床层后升温的氮气从吸附罐b13出来后，会首先通过气-气板式换热器吸附单元B8-7的热侧，与脱附冷凝回路进行换热，回收一部分热量，然后通过翅片管式换热器F8-11冷却至低温(40～55℃)后再次进入吸附罐b8-13中，在吸附罐b8-13中进行床层的冷却。以此顺序循环进行，直到吸附罐b8-13中床层温度达到设定值(低于55～60℃)。压力调节阀A8-14根据床层冷却回路的压力来调节大小，当床层冷却回路的压力低于设定值时，向床层冷却回路补充氮气；压力调节阀B8-15根据床层冷却回路的压力来调节大小，当床层冷却回路压力超过设定值，排放气体以降低压力。
对于单个填料容器的脱附再生，脱附冷凝回路加床层冷却回路构成了一个完整的脱附再生流程。所以控制上，需要使不同编组的填料容器交替进行脱附冷凝回路和床层冷却回路两个回路的运行。
吸附罐的分组及对于脱附过程热耦合的作用，如图5所示，热耦合作用的实现方法为在脱附模块中设置了气-气板式换热器8-7，使其可以对不同编组的吸附罐进行热能匹配，从而回收床层冷却的热量，同时减小需要外部输入的冷量和热量，达到节能的目的。
脱附模块可同时实现两种功能，一套系统进行吸附罐a7的高温脱附，另外一套进行吸附罐b8-13的冷却降温。
对吸附单元A和吸附单元B分别进行了编组，使得可以对不同阶段的吸附罐进行过程匹配；吸附单元A与吸附单元B即分属于两个不同的吸附模块编组(参见图5)。
各单元包含至少n+1个吸附罐，其中n个吸附罐处于吸附阶段；1个吸附罐处于填料脱附再生阶段。这样两个编组都有1个吸附罐处于脱附再生阶段。吸附单元A中包括n+1个吸附罐a7；
吸附单元B中包括n+1个吸附罐b8-13；
吸附罐a7和吸附罐b13中均填充了活性炭颗粒；活性炭的填充量与吸附罐的规格大小与待处理的有机废气工况有关。
在脱附模块中设置了气-气板式换热器8-7，使其可以对不同编组的吸附罐进行热能匹配，从而回收床层冷却的热量，同时减小需要外部输入的冷量和热量，达到节能的目的。
步骤3，采用脱水模块对步骤2脱附出来的有机溶剂进行脱水处理，得到干燥的粗溶剂。
如图6、7所示，脱水模块包括分子筛罐9-5、毛溶剂罐9-6、换热器I9-2、换热器II9-3和风机C9-1，分子筛罐9-5顶部设置有多个入口和出口，分子筛罐9-5底部也设置有多个入口和出口，分子筛罐9-5顶部入口处通过管路与换热器I9-2出口处连接，分子筛罐9-5顶部出口处连接有管路，分子筛罐9-5底部入口处通过管路与毛溶剂罐9-6出口处连接，分子筛罐9-5与毛溶剂罐9-6的连接管路上设置有泵9-7，分子筛罐9-5底部一出口处通过管路与毛溶剂罐9-6入口处连接，分子筛罐9-5底部一出口处通过管路与换热器II9-3入口处连接，分子筛罐9-5顶部设置有氮气通入管9-4，氮气通入管9-4接有氮气源，换热器I9-2与换热器II9-3通过管路连接，风机9-1设置于换热器I9-2与换热器II9-3的连接管路上，各管路上靠近分子筛罐9-5的出口和入口处均设置有调节阀。
换热器I9-2外接循环热源，换热器I9-2的循环介质为导热油，换热器II9-3外接循环冷源，换热器II9-3的循环介质为冷却水。
风机9-1与换热器I9-2的连接管路上连通有氮气管和新风管，氮气管接有氮气源，新风管与外界相通，且新风管上设置有新风阀。
本发明以两个分子筛罐9-5为例，如图7所示，分子筛罐9-5包括罐体a，罐体a中设置有填料9-8，罐体顶部中央设置有检修口A9-9，检修口A9-9下部设置有氮气/空气进口9-10，氮气/空气进口9-10通过管路与换热器I9-2连接，罐体顶部设置有氮气进口9-11、氮气出口9-12和干溶剂出口9-13，氮气进口9-11和氮气出口9-12分别位于检修口A9-9两侧，氮气进口9-11处设置有氮气通入管9-4，氮气通入管9-4连接有氮气源，氮气出口9-12和干溶剂出口9-13分别连接有管路，氮气出口9-12连接的管路连接有废气处理总进口，由废气处理总进口处对气体再次回收利用，干溶剂出口9-13连接的管路与下一工序的精馏模块连接，罐体底部中央设置有检修口B9-14，检修口B14上设置有毛溶剂出口9-15、再生空气出口9-16和毛溶剂进口9-17，毛溶剂出口9-15通过管路与毛溶剂罐9-6入口连接，再生空气出口9-16通过管路与换热器II9-3连接，毛溶剂进口9-17通过管路与毛溶剂罐9-6出口连接。
脱水模块的脱水过程具体如下：
1)吸水
经脱附收集的溶剂储存在毛溶剂罐9-6中，毛溶剂罐9-6中的溶剂经泵9-7从分子筛下部进入，溶剂中的水分经分子筛罐9-5中填料被吸收，干溶剂从分子筛罐9-5顶部流出，之后进入精馏阶段进行分离提纯。
2)压料
当分子筛罐9-5吸水已达到饱和状态，该分子筛罐9-5进入压料阶段。
氮气由氮气通入管9-4从分子筛罐9-5顶部进入，将填料中的剩余溶剂再次压至毛溶剂罐9-6。
3)干燥
压料完成后，氮气由氮气管进入系统，经换热器I9-2进行加热后进入分子筛罐9-5，对分子筛罐9-5中填料进行干燥，干燥后气体从分子筛罐9-5顶排至总进口进行再次回收利用。
4)再生
经过干燥后，分子筛罐9-5中的床层中几乎没有溶剂组成，无爆炸风险，当回路中检测的氧气含量低于设定值时，利用空气对分子筛进行再生；经过导热油加热的高温空气由分子筛罐9-5顶进入，将分子筛中的水分从底部带出，经风机9-1加压后送入废气处理总进口，直至床层达到设定温度。
5)冷却
再生完毕的床层还需要进行冷却才能重新进行溶剂脱水，因为低温下吸水效果较好。此时关闭新风管上的新风阀，关闭导热油加热回路，利用回路内现有空气，经过换热器II9-3冷却水冷却后，冷却空气通入分子筛罐9-5顶部，与分子筛床层换热，气相从底部出来，经风机9-1加压返回分子筛罐，循环冷却，直至床层达到设定温度。
Claims (8)
1.有机溶剂回收工艺，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤1，采用吸附模块对有机废气进行吸附处理，将有机废气中的有机溶剂吸附在吸附模块中；
步骤2，采用脱附模块对吸附模块中吸附的有机溶剂进行脱附处理，将有机溶剂从吸附模块中脱附出来；
步骤3，采用脱水模块对步骤2脱附出来的有机溶剂进行脱水处理，得到干燥的粗溶剂。
2.根据权利要求1所述的有机溶剂回收工艺，其特征在于：所述吸附模块包括依次连接的过滤装置、换热器和吸附风机，吸附风机通过进风管道连接吸附单元A，吸附单元A包括若干个并联的吸附罐a。
3.根据权利要求2所述的有机溶剂回收工艺，其特征在于：所述吸附罐a包括罐体，罐体内装有吸附填料，罐体的底部分别设有管口a和管口b，管口a通过三通a分别连接支管a和支管c；管口b通过三通b分别连接支管b和支管d；支管a与进风管道连接，支管b连接出风管；支管c连接脱附进气管道，支管d连接脱附排气管道。
4.根据权利要求3所述的有机溶剂回收工艺，其特征在于：所述支管a处设有阀门a，支管b处设有阀门b，支管c处设有阀门c，支管d处设有阀门d。
5.根据权利要求4所述的有机溶剂回收工艺，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：关闭阀门a和阀门b，打开阀门c和阀门d，被加热至180～230℃的氮气从支管c进入吸附罐a，将吸附罐a中活性炭上吸附的有机溶剂脱附出来，从支管d排出，进入脱附模块进行脱附处理。
6.根据权利要求5所述的有机溶剂回收工艺，其特征在于：所述脱附模块包括依次连接的翅片管式换热器A、翅片管式换热器B、翅片管式换热器C、除沫器。
7.根据权利要求6所述的有机溶剂回收工艺，其特征在于：所述步骤2中脱附模块的工作过程为：
吸附罐a床层中的溶剂被180～230℃氮气逐渐脱附出来，含有有机溶剂的气相依次与翅片管式换热器A、翅片管式换热器B、翅片管式换热器C进行三级冷却，并在除沫器处使脱附出来的气相溶剂冷凝成液相有机溶剂，并从除沫器底部管口收集并送入脱水模块。
8.根据权利要求7所述的有机溶剂回收工艺，其特征在于：所述步骤3中，脱水模块包括分子筛罐、毛溶剂罐、换热器I、换热器II和风机C，所述分子筛罐顶部设置有多个入口和出口，所述分子筛罐底部也设置有多个入口和出口，所述分子筛罐顶部入口处通过管路与换热器I出口处连接，所述分子筛罐顶部出口处连接有管路，所述分子筛罐底部入口处通过管路与毛溶剂罐出口处连接，所述分子筛罐底部一出口处通过管路与毛溶剂罐入口处连接，所述分子筛罐底部一出口处通过管路与换热器II入口处连接，所述分子筛罐顶部设置有氮气通入管，所述氮气通入管接有氮气源，所述换热器I与换热器II通过管路连接，所述风机C设置于换热器I与换热器II的连接管路上。
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