CN204656275U - 丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统，包括丙酮气体压缩装置，制冷装置，吸附装置，丙酮储液罐，以及富集气循环管路。通过丙酮气体压缩装置将丙酮废气压缩到中压状态后再进入制冷装置的蒸发器进行冷却液化，液化后进入丙酮储液罐达到回收的目的，未液化的气体保持中压状态进入吸附装置，在中压状态被吸附，吸附饱和后降到常压进行脱附，解析出来的富集丙酮气体再送回丙酮气体压缩装置进行循环回收。与现有技术相比，本实用新型使得制冷装置的终极蒸发温度大幅提高，简化了制冷装置结构，同时吸附装置摒弃了故障率高的真空泵解析方式且脱附效率大幅提高，常压解析后的富集气回到冷凝前端循环回收，提高了回收效率。

Description

丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于聚氨酯胶黏剂制鞋行业的丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统，属于丙酮气体回收技术领域。

背景技术

制鞋行业的挥发性有机物（VOCs）主要来源于鞋用胶粘剂、处理剂等含溶剂产品的使用,主要集中在成型工艺的中段。水性胶可显著降低VOCs的含量但普及率低，普遍使用的油性胶是制鞋行业VOCs的主要来源，比如聚氨酯胶粘剂大量使用丙酮，从而产生大量丙酮等有机废气排放。常用的丙酮治理方式主要有：催化氧化法、吸附法、膜分离法、冷凝法等。目前冷凝+吸附法通常采用常压冷凝+真空变压吸附方式，对于常压冷凝，因回收气体中丙酮浓度较低，回收系统的制冷机中需要提供-60℃的低温来实现回收气体中丙酮的液化，存在能效比较低，系统运行费用高的问题；对于真空变压吸附，存在着丙酮脱附效率不高、真空泵故障率高等问题，因此目前的回收系统在设备成本、运行费用、效率和可靠性上还有待进一步改进。

实用新型内容

发明目的：针对现有聚氨酯胶粘剂制鞋行业常用的常压冷凝+吸附的丙酮回收系统的设备能效低、运行费用高、故障率高等问题，本实用新型提出一种新型丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统，以降低制冷要求和运行费用，提高系统的运行效率和可靠性。

技术方案：为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：

丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统，包括丙酮气体压缩装置，制冷装置，吸附装置，丙酮储液罐，以及富集气循环管路；所述丙酮气体压缩装置包括螺杆式增压压缩机、控制柜和储气罐；所述制冷装置包括螺杆式制冷压缩机、风冷冷凝器、电子膨胀阀和板翅式蒸发器；所述螺杆式增压压缩机的进气口与丙酮废气出气口相连，螺杆式增压压缩机的出气口与所述储气罐的进气口相连，储气罐的出气口与所述板翅式蒸发器的进气口相连，板翅式蒸发器的出液口与丙酮储液罐的进液口相连，板翅式蒸发器的出气口与所述吸附装置的进气口相连，吸附装置的解析出口通过所述富集气循环管路与螺杆式增压压缩机的进气口相连，富集气循环管路上设有循环用气动阀。

进一步地，所述吸附装置包括两个吸附罐和用于切换吸附罐的六个气动阀，所述吸附罐内的吸附剂为柱状微孔活性炭吸附剂。

进一步地，所述螺杆式增压压缩机设有温度传感器，所述储气罐设有压力传感器，所述控制柜分别与温度传感器和压力传感器，以及螺杆式增压压缩机的旁通阀电连接。

进一步地，所述吸附装置中，第一吸附罐通过第一气动阀与吸附装置的进气口相连，通过第二气动阀与吸附装置的解析出口相连，通过第三气动阀与吸附装置的洁净气排放口相连；第二吸附罐通过第四气动阀与吸附装置的进气口相连，通过第五气动阀与吸附装置的解析出口相连，通过第六气动阀与吸附装置的洁净气排放口相连。

进一步地，所述螺杆式增压压缩机为采用防爆电机、防爆电磁阀和防爆接线盒的防爆螺杆式增压压缩机。

进一步地，所述螺杆式增压压缩机为采用无油润滑方式的螺杆式增压压缩机。

进一步地，所述螺杆式增压压缩机外部设有冷却装置。优选地，所述冷却装置为包裹在所述螺杆式增压压缩机外壁的冷却用水套。

有益效果：本实用新型提供的丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统，通过丙酮气体压缩装置将丙酮气体压缩到中压状态后再进入制冷装置的蒸发器进行冷却液化，液化后进入丙酮储液罐达到回收的目的，未液化的气体保持中压状态进入吸附装置，在中压状态被吸附，吸附饱和后降到常压进行脱附，解析出来的富集丙酮气体再送回进入丙酮气体压缩装置进行循环回收。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、将待回收丙酮气体通过螺杆式增压压缩机进行压缩后再进入制冷装置的蒸发器进行液化，最终液化温度大幅提高，降低对制冷装置的要求，大大简化制冷装置的结构，能够大幅降低回收系统的初投资和运行费用。

2、从制冷装置排出的气体仍能保持中压状态进入吸附装置，使得脱附可以在常压下完成，使脱附效率大幅提高。

3、从吸附装置解析后气体再通过富集气循环管路回到的螺杆式增压压缩机的入口进行循环冷凝和吸附，提高了丙酮的回收效率，降低尾气排放浓度。

4、针对制鞋行业通常丙酮气量中等，丙酮常压沸点为56℃, 压力越高越有利于吸附的特性，选择采用螺杆式增压压缩机对丙酮气体进行压缩，螺杆式增压压缩机的成本和故障率也比真空泵大幅下降，从而降低系统成本并提高了系统的可靠性。

5、螺杆式增压压缩机采用能适应丙酮气体的防爆半封闭螺杆式增压压缩机，采用防爆电机、防爆电磁阀和防爆接线盒，并且通过温度传感器和压力传感器进行温度和气压的实时监控和调节，保障了系统安全可靠地运行。

附图说明

图1为本实用新型实施例的系统结构示意图。

图中，1：螺杆式增压压缩机，2：控制柜，3：储气罐，4：板翅式蒸发器，5：螺杆式制冷压缩机，6：风冷冷凝器，7：电子膨胀阀，8：丙酮储液罐,9：循环用气动阀，10：温度传感器，11：压力传感器，20：第一吸附罐，21：第二吸附罐，22：第一气动阀，23：第二气动阀，24：第三气动阀，25：第四气动阀，26：第五气动阀，27：第六气动阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，本实用新型实施例公开的一种丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统(600m3/h规格)，包括丙酮气体压缩装置，制冷装置，吸附装置，丙酮储液罐8，以及富集气循环管路。其中，丙酮气体压缩装置包括螺杆式增压压缩机1、控制柜2和储气罐3，螺杆式增压压缩机1的进气口通过DN300口径的管路与丙酮废气出气口相连，出气口通过DN200口径的管路与储气罐3的进气口相连。制冷装置由能够提供-15℃冷源的螺杆式制冷压缩机5、对高温高压制冷剂进行冷却的风冷冷凝器6、对制冷剂节流的电子膨胀阀7和对丙酮气体进行冷却的板翅式蒸发器4依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。储气罐3的出气口通过DN200口径的管路与板翅式蒸发器4的进气口相连，板翅式蒸发器4的出液口通过DN80口径的管路与丙酮储液罐8的进液口相连，板翅式蒸发器4的出气口通过DN200口径的管路与吸附装置的进气口相连，吸附装置的解析出口通过DN100口径的富集气循环管路与螺杆式增压压缩机1的进气口相连，富集气循环管路上设有循环用气动阀9。上述的管路口径根据聚氨酯胶粘剂制鞋行业回收丙酮气量中等的特点设定的，可以根据实际处理气量调整口径大小，对于中等气量，管路口径为DN100～DN300，出气管路口径一般小于进气管路口径。

吸附装置包括两个吸附罐和一组六个气动阀，两个吸附罐内装填柱状微孔活性炭吸附剂（德国Carbotech公司C40/4活性炭），气动阀为东京工装株式会社自控产品，四个DN200气动阀用于吸附和脱附的切换，两个DN100气动阀用于富集气的循环管路，六个气动阀交替开启或关闭完成两个吸附罐的交替吸附或解析功能。如图，第一吸附罐20（A罐）通过第一气动阀22连接吸附装置的进气口，通过第三气动阀24连接吸附装置的洁净气排放口，吸附饱和后通过第二气动阀23连接吸附装置的解析出口，第二吸附罐21（B罐）通过第四气动阀25连接吸附装置的进气口，通过第六气动阀27连接吸附装置的洁净气排放口，吸附饱和后通过第五气动阀26连接吸附装置的解析出口。

螺杆式增压压缩机1是能适应丙酮气体的防爆半封闭螺杆式增压压缩机1，为了适应丙酮气体的易爆特性，半封闭螺杆式增压压缩机1采用防爆电机、防爆电磁阀和防爆接线盒；为了防止润滑油雾化后污染丙酮气体，螺杆式增压压缩机1采用无油润滑方式；为了确保压缩过程不会引起燃爆，螺杆式增压压缩机1外部设有冷却装置，该冷却装置可以是包裹在螺杆式增压压缩机1外壁的冷却用水套，也可采用其他常见的风冷却、水冷却或油冷却装置。此外，通过在螺杆式增压压缩机1上设温度传感器10，检测压缩机内的排气温度，在储气罐3上设压力传感器11，检测储气罐3内的气体压力，控制柜2分别与温度传感器10、压力传感器11以及螺杆式增压压缩机1的旁通阀连接，采集温度和压力数据，计算后输出控制信号，控制螺杆式增压压缩机1的旁通阀的开启度来调节排气压力和排气温度。控制柜2根据采集的数据判断异常时还可进行报警、关闭阀门、切断电源等其他安全保护措施。

使用本实施例的丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统，对聚氨酯胶粘剂制鞋行业的丙酮气体进行回收的过程具体为：

（1）丙酮气体压缩：将收集来的丙酮废气经DN300口径的管路和吸气阀在防爆半封闭螺杆式增压压缩机1中提压到0.6MPa压力后经DN200口径的排气阀和管路通入储气罐3；在螺杆式增压压缩机1进行气体压缩时，控制柜2实时采集储气罐3上的压力传感器11的数据和螺杆式增压压缩机1上的温度传感器10的数据，采集到的数据反馈到控制柜2内的PLC处理器，PLC运算后通过控制回路给螺杆式增压压缩机1下达指令，如控制压缩机旁通阀的开启度以调节排气压力和排气温度,以控制温度和压力在设定的范围之内，如温度在80～90℃之间，压力在0.6～0.8MPa之间。

（2）低温冷凝：将储气罐3中压缩后的气体经DN100管路通入制冷装置的板翅式蒸发器4中，在低温制冷剂的冷却下在-15℃液化，液态丙酮集中在蒸发器底部。

（3）中压吸附：将从板翅式蒸发器4出气口排出的少量丙酮与空气混合气体通入吸附装置的A罐，被罐内柱状微孔活性炭吸附剂吸附（气体中主要成分是空气，冷凝后气体的压力下降5%左右，仍保持在中压状态被吸附），当A罐内吸附剂饱和后，由气动阀切换到B罐吸附，而A罐则降到常压进行脱附。

（4）循环回收：将吸附装置解析出来的富集丙酮气体经DN100的富集气循环管路连到螺杆式增压压缩机1入口，与入口处的丙酮废气一起进行压缩、冷凝和吸附，实现循环回收。

（5）丙酮收集：将板翅式蒸发器4中的液态丙酮经DN80的管路输入丙酮储液罐8达到回收的目的。

本实用新型实施例公开的丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统及其回收方法，通过丙酮气体压缩装置对丙酮气体提压后再进行冷凝、吸附、脱附和循环回收，并针对聚氨酯胶粘剂制鞋行业丙酮回收的特点对回收系统进行了周密细化的设计，使得制冷装置的蒸发温度由现有常压冷凝+吸附式丙酮回收系统中的-60℃提高到-15℃，同样能达到丙酮液化的效果，从而简化了制冷装置，提高了制冷装置和整个回收系统的能效比。同时，气体在中压状态进行吸附，脱附可以在常压下完成，脱附效率提高30～40%，且克服了原真空变压吸附的高故障率问题。并且解析后的富集气通过循环管路回到废气入口进行循环压缩、冷凝和吸附，丙酮回收效率大大提高。此外，系统还通过防爆、实时温度和压力控制等安全保护措施，使得整个系统运行更安全稳定、高效可靠。

Claims (8)

1.丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统，其特征在于，包括丙酮气体压缩装置，制冷装置，吸附装置，丙酮储液罐，以及富集气循环管路；所述丙酮气体压缩装置包括螺杆式增压压缩机、控制柜和储气罐；所述制冷装置包括螺杆式制冷压缩机、风冷冷凝器、电子膨胀阀和板翅式蒸发器；所述螺杆式增压压缩机的进气口与丙酮废气出气口相连，螺杆式增压压缩机的出气口与所述储气罐的进气口相连，储气罐的出气口与所述板翅式蒸发器的进气口相连，板翅式蒸发器的出液口与丙酮储液罐的进液口相连，板翅式蒸发器的出气口与所述吸附装置的进气口相连，吸附装置的解析出口通过所述富集气循环管路与螺杆式增压压缩机的进气口相连，富集气循环管路上设有循环用气动阀。

2.根据权利要求1所述的丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统，其特征在于，所述吸附装置包括两个吸附罐和用于切换吸附罐的六个气动阀，所述吸附罐内的吸附剂为柱状微孔活性炭吸附剂。

3.根据权利要求1所述的丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统，其特征在于，所述螺杆式增压压缩机设有温度传感器，所述储气罐设有压力传感器，所述控制柜分别与温度传感器和压力传感器，以及螺杆式增压压缩机的旁通阀电连接。

4.根据权利要求2所述的丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统，其特征在于，所述吸附装置中，第一吸附罐通过第一气动阀与吸附装置的进气口相连，通过第二气动阀与吸附装置的解析出口相连，通过第三气动阀与吸附装置的洁净气排放口相连；第二吸附罐通过第四气动阀与吸附装置的进气口相连，通过第五气动阀与吸附装置的解析出口相连，通过第六气动阀与吸附装置的洁净气排放口相连。

5.根据权利要求1所述的丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统，其特征在于，所述螺杆式增压压缩机为采用防爆电机、防爆电磁阀和防爆接线盒的防爆螺杆式增压压缩机。

6.根据权利要求1所述的丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统，其特征在于，所述螺杆式增压压缩机为采用无油润滑方式的螺杆式增压压缩机。

7.根据权利要求1所述的丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统，其特征在于，所述螺杆式增压压缩机外部设有冷却装置。

8.根据权利要求7所述的丙酮加压的冷凝吸附式丙酮回收系统，其特征在于，所述冷却装置为包裹在所述螺杆式增压压缩机外壁的冷却用水套。