CN204522681U - 一种含挥发性有机物工业废气环保治理回收装置 - Google Patents

Abstract

一种含挥发性有机物工业废气环保治理回收装置，涉及对含挥发性有机物工业废气环保治理回收技术，用于塑料软包装印刷（干复膜）行业、涂布行业、石油化工行业、精细化工行业等含挥发性有机物工业废气的环保治理与回收。本实用新型治理回收装置在惰性气体保护环境下，对经预处理后的含挥发性有机物废气，通过吸附床、浓缩床，加热器，气体换热器，冷凝器，经加热解吸+冷凝回收+降温治理，净化、浓缩循环解吸含挥发性有机物工业废气，在循环周期内，一次加热完成两次对有机溶剂的回收，治理过程中采用常温空洁净气介质回收系统热能，系统热能在全程解吸和浓缩运行中充分回收利用，节约运行成本40%以上，具有良好的环保效益和经济效益。

Description

一种含挥发性有机物工业废气环保治理回收装置

技术领域

一种含挥发性有机物工业废气环保治理回收装置，涉及对含挥发性有机物（VOCs）工业废气环保治理回收技术，用于塑料软包装印刷（干复膜）行业、涂布行业、石油化工行业、精细化工行业等含挥发性有机物(VOCs)工业废气的环保治理与回收。

背景技术

根据我国《蓝天科技工程“十二五”专项规划》，要求加快有机废气污染治理步伐。2011年6月我国环保部发布的《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》（征求意见稿）编制说明：“根据行业内的推算，目前全国总的工业挥发性有机物(VOCs)年排放量应该在2000万吨以上，达到甚至超过了全国NOx的排放水平，而且随着国民经济的发展呈现出不断增长的趋势”，含挥发性有机物(VOCs)工业废气环保治理迫在眉睫且形势严峻。

含挥发性有机物(VOCs)工业废气环保治理分为前端治理技术和末端治理技术，前端治理是最佳途径，即不用或逐步减少挥发性有机物(VOCs)的使用量；在前端治理技术不能完全满足环保要求的大环境下，在目前，末端治理技术是有益的补充。末端治理技术分为销毁和回收两大类。

销毁技术，适合于没有回收价值或回收困难的含挥发性有机物(VOCs)工业废气环保治理行业；销毁技术的装置应用于具备回收价值的含挥发性有机物(VOCs)工业废气环保治理行业，不符合低碳、节能，发展绿色循环经济的时代要求。

回收技术，大体上可分为吸收技术、冷凝技术、膜分离技术、吸附技术四类。

吸收技术所使用装置的吸收剂在在循环利用过程中，大部分情况下存在变质和二次污染问题，限制条件多，使用范围受限制，普及性不强；膜分离技术应用于含挥发性有机物(VOCs)工业废气环保治理是科技发展的前沿，在大风量、低浓度含挥发性有机物(VOCs)工业废气环保治理回收行业的工业化应用还有许多基础性研究工作需要开展，短期内很难达到大规模工业化应用的技术成熟度；冷凝技术适应低风量、高浓度含挥发性有机物(VOCs)工业废气环保治理回收行业，或者作为活性炭吸附操作流程的前置单元使用。

众多基础科技研究资料表明，活性炭吸附法是目前最经济和行之有效的大风量、低浓度含挥发性有机物(VOCs)工业废气环保治理和回收的方法。活性炭吸附法常用的治理回收装置有低压水蒸汽解吸+冷凝治理回收装置，惰性气体保护环境下的升温解吸或热空气升温解吸+冷凝治理回收装置，真空或真空辅助加热解吸冷凝治理回收装置，二次吸附治理回收装置等。其中低压水蒸汽解吸+冷凝治理回收装置，在解吸过程中会产生大量的解吸废水，这部分废水如果不做环保处理二次污染巨大，因此比较适合有自备大型废水处理设施的制药行业、化工行业等应用。惰性气体保护环境下的升温解吸或热空气升温解吸+冷凝治理回收装置、真空或辅助加热真空解吸+冷凝治理回收装置，普遍存在能耗高，冷凝操作温度要求苛刻，吸附剂利用效率低下的缺陷；二次吸附治理回收装置，存在的主要缺陷是，热量利用不充分、解吸行程长、回收能力有限，回收过程中有机溶剂受热时间长，变质严重，回收有机溶剂后续处理困难，经济效益和环保效益都不能令人满意。

鉴于含挥发性有机物(VOCs) 工业废气环保治理需求和现有回收工艺设备的缺陷，对适用性和通用性强，经济效益优良，特别是适合大风量、低浓度含挥发性有机物(VOCs) 工业废气环保治理回收装置的研究成为行业研究的热点。

发明内容

本实用新型的目在于提供一种在惰性气体保护环境下，废气治理过程中以洁净空气为介质全程回收利用系统热能、吸附剂解吸彻底，安全、高效、节能，环保效益和经济效益优良的一种含挥发性有机物(VOCs)工业废气的环保治理回收装置。

本实用新型治理回收装置由吸附床，浓缩，吸附风机，吸附床进风阀， 吸附床排风阀， 吸附床解吸进风阀，吸附床解吸排风阀， 吸附床氮气阀，浓缩床氮气阀，浓缩床复压阀，解吸风机，加热器，消音过滤器，气体换热器，工艺隔断阀，节能换热器，冷凝器，浓缩床吸附进风阀，浓缩床吸附排风阀，节能和降温换热器， 浓缩床加热进阀，浓缩床加热排阀，真空解吸阀， 爪型干式真空泵， 真空解吸隔断阀， 工艺隔断阀，短路阀，热能平衡风机，气体换热器进风阀，气体换热器排风阀，降温阀，热能回收阀，含氧量检测仪，浓缩床真空度传感器，吸附床排气温度传感器，热能回收温度传感器，解吸热风温度传感器，浓缩床称重传感器通过管路连接构成。通过微机进行智能控制，对经预处理的含挥发性有机物(VOCs)工业废气，在惰性气体保护环境下，经加热解吸+冷凝回收+降温治理，净化、浓缩循环解吸含挥发性有机物(VOCs)工业废气，在循环周期内，一次加热完成两次对有机溶剂的回收，且治理运行中的热能在全程解吸回收和浓缩净化运行过程中回收利用。

本实用新型治理回收装置运行中采用氮气，装置中可采用一台或者多台装填活性炭、活性炭纤维或分子筛吸附剂的吸附床，用于净化、浓缩循环解吸含挥发性有机物(VOCs)工业废气，采用多台吸附床进行治理废气时，多台吸附床并联运行，当其中一台吸附床排气中挥发性有机物(VOCs)浓度达到或接近环保要求的排放值时，微机自动控制该吸附床进入解吸运行流程或关闭吸附床进风阀和排风阀，进入解吸等待状态，同时开启另外一台吸附床进入净化治理运行，保持废气净化治理浓缩解吸连续进行。浓缩床回收吸附床降温热能，在浓缩床内设置鳍片加热管，通过鳍片管换热结构，对同一股循环解吸气流实现净化浓缩和加热解吸热能回收的双重功效；鳍片加热管合计有效通径大于1.5倍的解吸循环气流运行管道通径，热交换面积不小于加热器的有效换热面积，鳍片加热管间隔距离在150x150x150mm至200x200x200mm间，浓缩床内装填活性炭、活性炭纤维或分子筛吸附剂，吸附剂装填量为吸附床的30%-60%。浓缩床通过鳍片加热管的换热，使得同一股循环解吸气流实现浓缩吸附净化和加热解吸热能回收的双重功效。并且通过浓缩床称重传感器控制废气解吸回收运行过程，具有浓缩解吸回收治理控制点精确，最优化废气治理运行的能量消耗。

吸附床由微机控制进入废气解吸回收治理运行，首先关闭吸附床进风阀，开启吸附床排风阀，然后开启氮气阀，由氮气系统向吸附床吹入与吸附床等体积至1.5倍体积的高纯氮气，然后关闭氮气阀、吸附床排风阀。吸附床排风阀闭后，开启吸附床解吸进风阀、吸附床解吸排风阀，工艺隔断阀，浓缩床进风阀、浓缩床排风阀，解吸风机，含氧量检测仪开始工作，当循环气体含氧量大于7%时，开启氮气阀，向循环气体内补充高纯氮气，当循环气体内含氧量小于7%时，开启加热器，控制加热器出口温度数值保持在175～183°C之间，治理运行进入循环加热解吸模式，在此模式下，浓缩床热能返回吸附床循环利用，有机溶剂在吸附床上部富集，微电脑自动控制监控浓缩床称重传感器的数值，当称重传感器数值上升速率折合为循环气体有机溶剂浓度达到150g/m3时，开启冷凝器、解吸回路隔断阀、短路阀，关闭工艺隔断阀、浓缩床进气阀、浓缩床排气阀，治理运行进入循环加热解吸、高效冷凝回收模式；在吸附床循环加热解吸、高效冷凝回收模式，吸附床解吸出口形成高浓度有机溶剂排气，有机溶剂通过换热器，在冷凝器内高效冷凝后回收，排入溶剂回收储罐。此循环废气治理运行过程可以回收吸附床解吸有机溶剂总量的70%以上；在吸附床循环加热解吸、高效冷凝回收过程中，微电脑自动控制分析对比吸附床排气温度和热能回收温度传感器示数值，当吸附床排气温度数值大于热能回收温度传感器数值10度以上时，开启热能平衡风机，开启气体换热器进风阀、热能回收阀，废气治理运行过程中以洁净空气为介质，通过气体换热器回收热能，如果达不到回收条件，开启降温阀，关闭热能回收阀，通过常温空气把吸附床排出气体温度降为常温水平，以节约制冷单元制冷能耗；当吸附床排气温度上升到解吸热风温度的80%以上或溶剂回效率下降时，开启浓缩床进气阀、浓缩床排气阀，关闭工艺隔断阀、短路阀，吸附床转入净风解吸模式，在此模式下，吸附床内吸附剂已经全部形成高温，高浓度排气经过浓缩床浓缩净化后形成洁净氮气，加热后返回吸附床循环解吸，在高温和净风解吸环境下，吸附床内吸附剂迅速、高效得到解吸，吸附剂解净率可以达到95%以上，当浓缩床称重传感器数值趋缓或停止增长时，吸附床解吸完成。吸附床解吸完成后，开启浓缩床加热进气阀、浓缩床加热排气阀，关闭浓缩床进气阀、浓缩床排气阀，关闭解吸回路隔断阀，开启工艺隔断阀，关闭加热器, 开启热能平衡风机，开启降温阀，吸附床进入解吸后降温模式；吸附床进入解吸后降温模式后，开启浓缩床真空解吸阀、爪型干式真空泵、真空解吸隔断阀，浓缩床进入辅助加热真空解吸冷凝回收模式；在此模式下，吸附床内吸附剂所存储的热能用于加热浓缩床内的吸附剂，在热能回收利用的同时，大幅度提高真空解吸效率；吸附床排气高温热能被浓缩床内吸附剂吸收，余热由热交换器通过降温阀散入大气，进入吸附床的循环降温气流为常温气体；吸附床排气温度下降到设定值后，降温完成，重新投入废气净化治理运行或进入净化治理等待模式；浓缩床真空度传感器示数小于绝对压力500帕时，浓缩床完成解吸，氮气通过浓缩床复压阀，恢复浓缩床内压力至环境大气压力，进入下一轮废气浓缩和解吸治理运行。

本实用新型的优点在于：吸附床解吸过程中以常温洁净空气为介质全程回收利用系统热能，制冷仅工作在效率最大化的高浓度阶段，使冷凝制冷量最小化；吸附床加热解吸后的降温排气热能用于浓缩床真空解吸的辅助加热热源，为吸附剂升温解吸后热能提供了回收利用的方法和手段；吸附床解吸后降温和浓缩床辅助加热真空解吸同时进行，在一个解吸-降温循环周期，一次加热实现二次有机溶剂回收；解吸过程中热交换和冷凝回收过程中热交换，不使用常温循环冷凝水，无常温冷凝水软化、除垢、除藻治理费用和二次污染，同时可以保持吸效率长期稳定和高效；浓缩床使用鳍片管换热结构，具备同一股循环解吸气流实现净化浓缩和加热解吸热能回收的双重功效，吸附剂解净率可以达到95%以上，溶剂回收成本节约40%以上。本实用新型治理回收装置浓缩床解吸采用辅助加热真空解吸回收有机溶剂，为净化床解吸后降温热能回收利用提供了方法和途径，同时增加了真空解吸工艺的效率，回收的溶剂具有溶剂品质好，能耗低的特点。通过浓缩床称重传感器控制吸解过程，具有解吸过程控制点精确，使系统具备运行合理，能量最优化，性能最优化，效率最大化，回收成本最小化的特点，尤其适合于大风量低浓度含挥发性有机物(VOCs)工业废气环保治理回收，具有良好的环保效益和经济效益。

附图说明

图1.是本实用新型治理回收装置的一种治理回收工艺流程示意图，并不对本实用新型装置进行限定。

图中：吸附风机1，加热器2，吸附床进气阀3，吸附床氮气阀4, 吸附床解吸进气阀5, 吸附床排气阀6，吸附床解吸排气阀7, 气体换热器排气阀8, 气体换热器9，解吸回路隔断阀10，节能换热器11，冷凝器12，第一热能回收阀13，气体换热器进气阀14，第一降温阀15，热能平衡风机16，第一隔断阀17，真空解吸隔断阀18，第二隔断阀19，短路阀20，第二降温阀21，第二热能回收阀22，消音过滤器23，节能和降温换热器24，解吸风机25，爪型干式真空泵26，真空解吸阀27，浓缩床吸附进气阀28，浓缩床加热排气阀29，浓缩床加热进气阀30，浓缩床吸附排气阀31，浓缩床复压阀32，浓缩床氮气阀33，含氧量检测仪D，浓缩床真空度传感器P1，解吸热风温度传感器T1，吸附床排气温度传感器T2，热能回收温度传感器T3，浓缩床温度传感器T4，浓缩床称重传感器m。

具体实施方式

根据附图对本实用新型装置作进一步的描述。

吸附床用于净化治理含挥发性有机物的工业废气，吸附床内装填活性炭、活性炭纤维或分子筛作为吸附剂，浓缩床回收吸附床的降温热能和提高吸附床内吸附剂的解吸效率，浓缩床内设置鳍片加热管，通过鳍片管换热结构，对同一股循环解吸气流实现净化浓缩和加热解吸热能回收。鳍片加热管合计有效通径大于1.5倍的解吸循环气流运行管道通径，热交换面积不小于加热器的有效换热面积，鳍片加热管间隔距离在150x150x150mm至200x200x200mm间，浓缩床内装填活性炭、活性炭纤维或分子筛作为吸附剂，装填量为吸附床装填量的30%-60%。吸附床和浓缩床通过管道与吸附风机1，加热器2，吸附床进气阀3，吸附床氮气阀4, 吸附床解吸进气阀5, 吸附床排气阀6，吸附床解吸排气阀7, 气体换热器排气阀8, 气体换热器9，解吸回路隔断阀10，节能换热器11，冷凝器12，第一热能回收阀13，气体换热器进气阀14，第一降温阀15，热能平衡风机16，第一隔断阀17，真空解吸隔断阀18，第二隔断阀19，短路阀20，第二降温阀21，第二热能回收阀22，消音过滤器23，节能和降温换热器24，解吸风机25，爪型干式真空泵26，真空解吸阀27，浓缩床吸附进气阀28，浓缩床加热排气阀29，浓缩床加热进气阀30，浓缩床吸附排气阀31，浓缩床复压阀32，浓缩床氮气阀33连接。含氧量检测仪D设在加热器2与解吸风机25间的的管道上，检测循环气体的含氧量。浓缩床真空度传感器P1设在浓缩床的上部，显示浓缩床的真空度压力， 解吸热风温度传感器T1设置在加热器2与吸附床解吸进风阀5之间， 吸附床排气温度传感器T2设置在吸附床上部，热能回收温度传感器T3设置在节能和降温换热器24与短路阀20、浓缩床加热排阀29、浓缩床吸附排风阀31连通的管路上，靠近加热器2进风口处，浓缩床称重传感器m设置在浓缩床底部，浓缩床温度传感器T4设置浓缩床上部。

含挥发性有机物(VOCs)废气经预处理系统预处理后，由吸附风机1吹入吸附床。吸附床吸附饱和后进入回收运行时首先关闭吸附床进气阀3，开启吸附床排气阀6，然后开启氮气阀4，由氮气系统向吸附床吹入与吸附床等体积至1.5倍体积的高纯氮气，然后关闭氮气阀4、吸附床排风阀6。关闭吸附床排气阀6后，开启吸附床解吸进气阀5、吸附床解吸排气阀7、第一隔断阀17、第二隔断阀19，浓缩床进气吸附阀28、浓缩床排气阀31，解吸风机25，废气回收运行进入循环解吸，含氧量检测仪D开始工作，当循环气体含氧量大于7%时，开启吸附床氮气阀4或浓缩床氮气阀33，向循环气体内补充高纯氮气，当循环气体内含氧量小于7%时，开启加热器2，解吸热风温度传感器T1上所示加热器2出口温度保持在175～183°C之间，废气回收运行进入循环加热解吸模式，在此模式下，浓缩床热能返回吸附床循环利用，有机溶剂在吸附床上部吸附剂内富集，微电脑自动控制监控浓缩吸附床称重传感器m的数值，当称重传感器数值上升速率折合为循环气体有机溶剂浓度达到150g/m3时，开启解吸回路隔断阀10，开启冷凝器12，开启短路阀20，关闭第一隔断阀17，关闭浓缩床吸附进气阀28、浓缩床吸附排气阀31，废气治理运行进入循环加热解吸、高效冷凝回收模式。在吸附床循环加热解吸、高效冷凝回收模式中，吸附床解吸出口形成高浓度有机溶剂排气，有机溶剂通过气体换热器9、节能换热器11，在冷凝器12内高效冷凝后回收，排入溶剂回收储罐。此废气治理运行过程可以回收吸附床解吸有机溶剂总量的70%以上。在吸附床循环加热解吸、高效冷凝回收过程中，微电脑自动控制分析对比吸附床排气温度传感器T2和热能回收温度传感器T3示数值，当吸附床排气温度数值大于热能回收温度数值10度时，开启热能平衡风机16、气体换热器进风阀14、第一热能回收阀13、第二热能回收阀22，采用洁净空气为介质，通过气体换热器9、节能和降温换热器24回收热能，消音过滤器23和大气联通，保持热能回收系统为常压；如果达不到回收条件，开启气体换热器排气阀8,关闭第一热能回收阀13、第二热能回收阀22，常温洁净空气经消音过滤器23由热能平衡风机16吸入，经过气体换热器进风阀14鼓入气体换热器9，换热后经气体换热器排气阀8排入大气，吸附床排气温度降为常温水平，以节约制冷单元制冷能耗。当吸附床排气温度上升到解吸热风温度的80%以上或溶剂回效率下降时，开启浓缩床吸附进风阀28、浓缩床吸附排风阀31，关闭第二隔断阀19、短路阀20，吸附床转入净风解吸模式，在此模式下，吸附床内吸附剂已经全部形成高温，高浓度排气经过浓缩床吸附净化后形成洁净氮气，加热后返回吸附床循环解吸，在高温和净风解吸环境下，吸附床内吸附剂迅速、高效得到解吸，吸附剂解净率可以达到95%以上，当浓缩床称重传感器m数值趋缓或停止增长时，吸附床解吸完成。吸附床解吸完成后，开启浓缩床加热进气阀30、浓缩床加热排气阀29，关闭浓缩床吸附进气阀28、浓缩床吸附排气阀31，关闭解吸回路隔断阀10，开启第一隔断阀17、第二隔断阀19，关闭加热器2, 开启热能平衡风机16，开启第一降温阀15、第二降温阀21，吸附床进入解吸后降温模式；吸附床进入解吸后降温模式后，开启浓缩床真空解吸阀27、爪型干式真空泵26、真空解吸隔断阀18，浓缩床进入辅助加热真空解吸冷凝回收模式；在此模式下，吸附床内吸附剂所存储的热能用于加热浓缩床内的吸附剂，在热能回收利用的同时，大幅度提高真空解吸效率；吸附床排出高温热能被浓缩床内吸附剂吸收，余热由节能和降温换热器24通过第二降温阀21散入大气。进入吸附床的循环降温气流为常温气体；吸附床排气温度下降到设定值后，吸附床降温完成，吸附床重新投入废气净化治理运行或进入净化治理等待模式。浓缩床真空度传感器P1示数小于绝对压力500帕时，浓缩床完成解吸，氮气通过浓缩床复压阀32恢复浓缩床内压力至环境大气压力，进入下一轮废气浓缩解吸治理运行。

上述实施方式是对本实用新型治理回收装置的说明，并不对本实用新型治理回收装置进行限制。

Claims (7)

1.一种含挥发性有机物工业废气环保治理回收装置，其特征在于：吸附床和浓缩床通过管道与吸附风机(1)，加热器(2)，吸附床进气阀(3)，吸附床氮气阀(4), 吸附床解吸进气阀(5), 吸附床排气阀(6)，吸附床解吸排气阀(7), 气体换热器排气阀（8）, 气体换热器(9)，解吸回路隔断阀(10)，节能换热器(11)，冷凝器（12），第一热能回收阀（13），气体换热器进气阀（14），第一降温阀（15），热能平衡风机（16），第一隔断阀（17），真空解吸隔断阀（18），第二隔断阀（19），短路阀（20），第二降温阀（21），第二热能回收阀(22)，消音过滤器(23)，节能和降温换热器(24)，解吸风机（25），爪型干式真空泵（26），真空解吸阀（27），浓缩床吸附进气阀（28），浓缩床加热排气阀（29），浓缩床加热进气阀(30)，浓缩床吸附排气阀(31)，浓缩床复压阀(32)，浓缩床氮气阀(33)连接,含氧量检测仪（D）设在加热器(2)与解吸风机(25)间的的管道上，浓缩床真空度传感器（P1）设在浓缩床的上部， 解吸热风温度传感器（T1）设置在加热器(2)与吸附床解吸进风阀(5)之间， 吸附床排气温度传感器（T2）设置在吸附床上部，热能回收温度传感器（T3）设置在节能和降温换热器(24)与短路阀(20)、浓缩床加热排阀(29)、浓缩床吸附排风阀(31)连通的管路上，靠近加热器(2)进风口处，浓缩床称重传感器（m）设置在浓缩床底部，浓缩床温度传感器（T4）设置浓缩床上部构成。

2.根据权利要求1所述的环保治理回收装置，其特征在于：装置采用多台吸附床进行治理废气时，多台吸附床并联运行。

3.根据权利要求1所述的环保治理回收装置，其特征在于：吸附床装填活性炭、活性炭纤维或分子筛作为吸附剂。

4.根据权利要求1所述的环保治理回收装置，其特征在于：浓缩床内装填活性炭、活性炭纤维或分子筛作为吸附剂，吸附剂装填量为吸附床的30%-60%。

5.根据权利要求1所述的环保治理回收装置，其特征在于：浓缩床内设置鳍片加热管，鳍片加热管合计有效通径大于1.5倍的解吸循环气流运行管道通径，热交换面积不小于加热器的有效换热面积，鳍片加热管间隔距离在150x150x150mm至200x200x200mm之间。

6.根据权利要求1所述的环保治理回收装置，其特征在于：以常温洁净空气为介质全程回收利用系统热能。

7.根据权利要求1所述的环保治理回收装置，其特征在于：浓缩床解吸采用辅助加热真空解吸回收有机溶剂。