CN205570038U - 一种干法净化回收有机废气的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种干法净化回收有机废气的装置，其包括吸附系统、脱附系统和冷凝回收系统，所述吸附系统包括至少2个并联设置的吸附器，所述脱附系统包括循环风机、加热器和充氮装置，所述冷凝回收系统包括依次串联连接的多级冷凝器和吸气风机，其中的首级冷凝器的进气端与循环风机的出气端相连接，末级冷凝器的出气端与吸气风机的进气端相连接，吸气风机的出气端再与首级冷凝器的进气端相连接，首级冷凝器的出气端与加热器的进气端相连接；并且，在首级冷凝器的进气端和出气端分别设有控制阀，在吸气风机与首级冷凝器相连接的管路上也设有控制阀。本实用新型可实现高效、低能耗净化回收有机废气，具有显著的经济效益和环保效益。

Description

一种干法净化回收有机废气的装置

技术领域

本实用新型涉及有机废气的净化和回收，具体说，是涉及一种干法净化回收有机废气的装置，属于大气污染控制技术领域。

背景技术

有机溶剂在使用过程中所挥发出来的有机废气，不但对环境和人体健康产生了巨大的危害，而且造成了极大的资源浪费。经济有效地进行有机废气中有机溶剂的回收和循环利用，一方面有利于降低生产成本、产生经济效益，另一方面又可减少环境污染，是企业清洁生产的重要环节。从生命周期分析的角度，有机溶剂回收还可大大减少溶剂生产过程的资源、能源消耗和环境污染，减少温室气体排放，对于推动循环经济的发展和建立可持续发展的社会具有重大意义，在目前我国狠抓落实进一步加强节能减排工作的形势下更具有现实意义。

现有技术中，关于有机废气的净化处理技术包括分离和转化净化两大方面，在很多无法回收或回收价值很小的情况下还会通过分离浓缩后再进行转化净化以节约处理费用。有机废气处理技术中的燃烧、催化转化和生物净化等方法均属于转化净化过程。在大多数情况下，除生物法外，其它处理技术的运行费用较高，而生物法通常在污染物负荷较低，污染物生化性较好的净化场合才能更好的发挥其经济性的优势。

有关有机废气的净化回收目前主要是采用膜分离、吸收、冷凝、吸附等方法进行，但膜分离需要在高压条件下操作，目前气体膜分离材料还处在不断发展的阶段，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；吸收法主要采用其它的液态有机溶剂对气体进行吸收净化，再通过精馏等方式进行分离，吸收剂在再循环利用过程中，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，只适合应用于一些特定的场合；冷凝法往往是回收气体有机物的最终手段，但主要适用于小风量、高浓度的场合，通常作为一些气体浓缩技术的后续配套技术使用。众多基础科技研究资料表明，活性炭吸附法是最经济和行之有效的对工业废气进行环保治理和回收的方法。因吸附过程从本质上说是一个浓缩富集技术，活性炭吸附是依靠活性炭内部微孔的物理和化学吸附作用，将废气中的有机物吸附下来，从而达到净化废气的目的，由于单纯活性炭吸附并没有将有机物真正转化为无害物质，并且吸附到一定 程度会达到饱和，因此通常必须进行脱附再生以实现对所吸附的有机物的回收。

当前，活性炭吸附法常用的脱附再生技术主要有：①低压水蒸气解吸+冷凝回收技术，②惰性气体保护坏境下的升温解吸+冷凝回收技术，③热空气升温解吸+冷凝回收技术，④真空或真空辅助加热解吸+冷凝回收技术，⑤二次吸附回收技术等；由于水蒸气解吸为湿法再生技术，存在如下几个不可避免的问题：(1)水蒸气热量从外传递到吸附剂孔道内，而吸附剂热导系数小，热传递速率慢，脱附时间长；(2)干燥、冷却时间长、能耗大，影响下一次吸附；(3)冷凝水造成二次污染；(4)回收有机物含水率高，增加后续技术分离成本；(5)设备腐蚀严重；(6)对于具有一定水溶性且易于水解的有机物，如：乙酸乙酯，甲苯，采用该方法产生的水污染问题和回收物的提纯问题就尤其突出，研究表明：乙酸乙酯蒸汽脱附的产物将产生溶剂相和水相，溶剂相中往往含有2％以上的水，而水相中又含有约8％的溶剂，水相的量一般是溶剂量的3-5倍以上，且易于水解，乙酸乙酯又易与水产生不同比例的共沸物，使得普通的精馏很难实现水和乙酸乙酯的分离，降低了所回收的此类溶剂的利用价值和经济价值。

为了克服水蒸气再生的上述缺陷，新的再生技术不断被研发，例如：微波再生、电热再生和热气流再生等技术，由于微波再生技术存在加热不均匀性，容易在活性炭表面形成热点，造成燃烧的危险性，另外，微波加热过程中水分子和炭分子会发生水煤气反应，造成活性炭重量损失，这些技术缺陷导致目前微波再生技术一直没有大的产业化应用；虽然电热脱附再生技术可克服微波加热不均匀的缺陷，但对高沸点有机分子脱附速率较慢，并且高温下会导致一些吸附活泼有机分子产生化学变化，发生结焦和聚合，导致活性炭中毒失活等缺陷问题；因此，目前工业化研究的主要是热气流再生技术，利用热氮气作为热媒介使活性炭内的有机分子在高温下脱附，虽然热氮气避免了水汽引入，但脱附温度较高，仍然容易使吸附分子发生结构变化，甚至结焦；另外，氮气为不凝性气体，脱附的高浓度有机气体冷凝回收率低，能耗高；尤其是，目前的热氮气脱附回收技术(例如：中国专利申请CN201310412976.5)是在主管路进行循环冷凝，不仅能耗非常大，关键是在循环再生过程中，不断有低沸点的有机物冷凝在循环管路或设备中，导致脱附效率低、脱附行程长、回收率低、回收过程中有机溶剂变质严重、管路和设备易腐蚀、吸附剂使用寿命短等诸多缺陷问题，而且易产生安全隐患，不能满足经济效益和环保效益的双重要求。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题和社会需求，本实用新型的目的是提供一种经济效益和 环保效益均显著的干法净化回收有机废气的装置。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种干法净化回收有机废气的装置，包括吸附系统、脱附系统和冷凝回收系统，所述吸附系统包括至少2个并联设置的吸附器，所述脱附系统包括循环风机、加热器和充氮装置，在每个吸附器的进气端和出气端均分别设有控制阀，且所有吸附器的进气端并接在循环风机的进气端，所有吸附器的出气端并接在充氮装置的出气端，在所有吸附器的进气端与循环风机的进气端相连接的管路上分别设有控制阀，在所有吸附器的出气端与充氮装置的出气端相连接的管路上分别设有控制阀，所述加热器串接在循环风机与充氮装置之间；其特征在于：所述冷凝回收系统包括依次串联连接的多级冷凝器和吸气风机，其中的首级冷凝器的进气端与循环风机的出气端相连接，末级冷凝器的出气端与吸气风机的进气端相连接，吸气风机的出气端再与首级冷凝器的进气端相连接，首级冷凝器的出气端与加热器的进气端相连接；并且，在首级冷凝器的进气端和出气端分别设有控制阀，在吸气风机与首级冷凝器相连接的管路上也设有控制阀。

作为优选方案，所述多级冷凝器分三级，首级为风冷器，次级为冷却水冷凝器，末级为冷冻水冷凝器，且冷却水冷凝器和冷冻水冷凝器均与溶剂回收容器相连接；采取分级冷凝，可节约能耗，提高回收率。

作为优选方案，还包括净化吸附器，所述净化吸附器的进气端与吸气风机的出气端相连接，所述净化吸附器的出气端与首级冷凝器的进气端相连接，并且在所述净化吸附器的进气端和出气端分别设有控制阀，以实现对残余不凝物进行吸收，净化氮气，满足氮气循环再利用的质量要求。

作为进一步优选方案，所述净化吸附器的进气端还与充氮装置的出气端相连接，所述净化吸附器的出气端还与循环风机的进气端相连接，并且在净化吸附器与循环风机相连接的管路上及净化吸附器与充氮装置相连接的管路上分别设有控制阀，以实现对净化吸附器进行脱附再生。

作为优选方案，所述加热器的出气端和充氮装置的出气端并接在每个吸附器的出气端，并且在加热器的进气端和充氮装置的出气端也分别设有控制阀。

作为进一步优选方案，在循环风机与充氮装置之间还串接有冷却器，所述冷却器与加热器并联连接在循环风机与充氮装置相连接的管路上，且冷却器的进气端设有控制阀。

作为优选方案，还包括送气风机，在所述送气风机的出气端与并接的吸附器进气端之间串接有废气预处理装置。

作为进一步优选方案，所述废气预处理装置的出气端还与循环风机的进气端相连接，且在相连接的管路上设有控制阀。

作为进一步优选方案，所述废气预处理装置设有过滤模块和调温模块。

作为优选方案，所述吸附器为活性炭吸附器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下显著性有益效果：

本实用新型通过设置引气风机，使循环风机的出气形成冷凝内循环进行溶剂回收，从而避免了现有技术在整个主管路进行循环冷凝所存在的能耗大、在循环管路或设备中容易积留溶剂导致管路和设备腐蚀及安全隐患的问题，以及脱附加热易导致溶剂变质的问题；尤其是，因本实用新型装置实现脱附再生的过程为干法，因此不仅没有二次污染，而且所回收的溶剂中的含水量小于0.05％，溶剂回收率可达90％以上，净化效率在95％以上，相对于中国专利申请CN201310412976.5中所述技术，能耗可节约20％以上，吸附剂的使用寿命可由现有的24个月延长到36个月以上，可广泛应用于石油、化工、医药、涂装、印刷等行业中所排放的有机废气的净化回收，相对于现有技术，具有显著的经济效益和环保效益。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种干法净化回收有机废气的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型技术方案做进一步详细、完整地说明。

实施例1

如图1所示：本实用新型提供的一种干法净化回收有机废气的装置，包括吸附系统、脱附系统和冷凝回收系统，所述吸附系统包括至少2个并联设置的吸附器(图中为3个，分别为吸附器1、2、3)，所述脱附系统包括循环风机4、加热器5和充氮装置6，在每个吸附器的进气端分别设有控制阀V1、V2、V3，在出气端分别设有控制阀V4、V5、V6，且所有吸附器的进气端并接在循环风机4的进气端，所有吸附器的出气端并接在充氮装置6的出气端，在所有吸附器的进气端与循环风机4的进气端相连接的管路上分别设有控制阀V7、V8、V9，在所有吸附器的出气端与充氮装置6的出气端相连接的管路上分别设有控制阀V10、V11、V12，所述加热器5串接在循环风机4与充氮装置6之间；所述冷凝回收系统包括依次串联连接的多级冷凝器(图中为三级，依次为首级冷凝器7、次级冷凝器8和末级冷凝器9)和吸气风机10，其中的首级冷凝器7的进气端与循环风机4的出气端相连接，末级冷凝器9的出气端 与吸气风机10的进气端相连接，吸气风机10的出气端再与首级冷凝器7的进气端相连接，首级冷凝器7的出气端与加热器5的进气端相连接；并且，在首级冷凝器7的进气端和出气端分别设有控制阀V15、V16，在吸气风机10与首级冷凝器7相连接的管路上也设有控制阀VF2。

作为优选方案：

所述装置还包括净化吸附器11，所述净化吸附器11的进气端与吸气风机10的出气端相连接，所述净化吸附器11的出气端与首级冷凝器7的进气端相连接，并且在所述净化吸附器11的进气端和出气端分别设有控制阀VF1、VF3，以实现对残余不凝物进行吸收，净化氮气，满足氮气循环再利用的质量要求。所述净化吸附器11的进气端还与充氮装置6的出气端相连接，所述净化吸附器11的出气端还与循环风机4的进气端相连接，并且在净化吸附器11与循环风机4相连接的管路上及净化吸附器11与充氮装置6相连接的管路上分别设有控制阀V13、V14，以实现对净化吸附器11进行脱附再生。

所述加热器5的出气端和充氮装置6的出气端并接在每个吸附器的出气端，并且在加热器5的进气端和充氮装置6的出气端也分别设有控制阀V17、VB1。

在循环风机4与充氮装置6之间还串接有冷却器12，所述冷却器12与加热器5并联连接在循环风机4与充氮装置6相连接的管路上，且冷却器12的进气端设有控制阀V18。

所述装置还包括送气风机13，在所述送气风机13的出气端与并接的吸附器进气端之间串接有废气预处理装置14，所述废气预处理装置14设有过滤模块141和调温模块142，所述废气预处理装置14的出气端还与循环风机4的进气端相连接，且在相连接的管路上设有控制阀VB2。

所述首级冷凝器7为风冷器、次级冷凝器8为冷却水冷凝器，末级冷凝器9为冷冻水冷凝器，所述冷却水冷凝器和冷冻水冷凝器均与溶剂回收容器相连接；通过采取分级冷凝，可节约能耗，提高溶剂回收率。

所述吸附器为活性炭吸附器，具有成本低、吸附效能高等优点。

采用本实用新型所述装置进行有机废气干法净化回收的工艺包括如下过程：

a)吸附

参见图1所示：打开位于吸附器1、2、3进气端的控制阀V1、V2、V3及位于吸附器1、2、3出气端的控制阀V4、V5、V6，关闭其余控制阀，有机废气将由送气风机13送入废气预处理装置14，经过废气预处理装置14的过滤和调温后送入吸附器，废气中的有机物被吸附器中的吸附剂进行吸附，经净化后的废气进行排放。

b)脱附回收

假设3号吸附器已吸附饱和，而1号吸附器或/和2号吸附器仍在吸附工作，现需要对3号吸附器进行脱附再生，则首先关闭位于3号吸附器进气端和出气端的控制阀V3和V6，同时打开控制阀VB1、VB2和V9，由充氮装置6对3号吸附器充氮气，以驱除吸附器内气相中的部分氧气和水汽，被驱除的气体经过V9和VB2被在吸附工作的吸附器中进行再次吸附净化后被排出，当吸附器内的氧含量低于设定值时，关闭控制阀VB1和VB2，同时打开循环风机4、控制阀17和加热器5及控制阀12，对循环的氮气进行加热，当吸附器内温度开始上升时，打开控制阀V15、V16、各级冷凝器、吸气风机10和控制阀VF2，将被热氮气脱附的有机气体吸引到由各级冷凝器与吸气风机10形成的冷凝内循环中，实现对低沸点的有机气体进行冷凝回收，然后使排出的氮气再次经过加热器5的加热被送入吸附器内，使较高沸点的有机气体被气化，再由吸气风机10吸引到由各级冷凝器与吸气风机10形成的冷凝内循环中进行冷凝回收，依此循环操作，实现有机气体的脱附和回收。

c)净化吸附

当循环的气体已为不凝气体时，即：已没有冷凝溶剂产生时，关闭控制阀VF2和V17，打开控制阀VF1、VF3和V18，使循环的气体经过净化吸附器11的吸附净化后经过冷却器12的冷却降温后送入吸附器内，循环往复，直至吸附器内的温度下降到可吸附工作温度，然后关闭控制阀V9和V12，该吸附器处于待吸附工作状态，净化的氮气可用于下一个吸附器的脱附或净化吸附器的脱附。

d)净化吸附器的脱附

若净化吸附器11已吸附饱和，且利用步骤c)净化后的氮气进行净化吸附器11的脱附，则关闭控制阀VF1、VF3和V18，打开V13、V14和V17，向净化吸附器11送入热氮气，当净化吸附器11内的温度开始上升时，打开控制阀V15、V16、各级冷凝器、吸气风机10和控制阀VF2，将被热氮气脱附的有机气体吸引到由各级冷凝器与吸气风机10形成的冷凝内循环中，实现对低沸点的有机气体进行冷凝回收，然后使排出的氮气再次经过加热器5的加热被送入净化吸附器11内，使较高沸点的有机气体被气化，再由吸气风机10吸引到由各级冷凝器与吸气风机10形成的冷凝内循环中进行冷凝回收，依此循环操作，实现净化吸附器11内有机气体的脱附和回收。

应用例

塑料包装干复生产线排放的有机废气中的有机溶剂主要是乙酸乙酯，而乙酸乙酯易于水解且易与水产生不同比例的共沸物，若采用现有的湿法脱附，不仅会产生大量冷凝废水，产生二次污染，关键是回收的乙酸乙酯溶剂中含有2％以上的水，而水相中又含有约8％的乙 酸乙酯溶剂，水相的量一般是溶剂量的3-5倍以上，使得普通的精馏很难实现水和乙酸乙酯的分离，导致回收的乙酸乙酯溶剂的纯度低，经济价值降低，而且回收率很低(实验表明只有30％)，能耗高，吸附剂使用寿命短(最多使用24个月)。

但实验表明，若采用本实用新型所述装置进行净化回收，因脱附过程为干法，可使得所回收的乙酸乙酯纯度大于99.5％，含水量小于0.05％，溶剂回收率大于90％，没有二次污染，且吸附剂使用寿命短可达36个月，能耗可降低至少20％。

若按日处理有机废气2500kg，回收的纯度大于99.5％的乙酸乙酯溶剂的售价为5000元/吨，年工作量为320天，则采用现有的湿法回收和本实用新型的干法回收的经济价值对比如下：

	湿法回收	干法回收
			回收率	30％	90％
日回收量	750kg	2250kg
			年回收量	240吨	720吨
销售价值	120万元	360万元
			处理成本	76.8万元	194.4万元
实现利润	43.2万元	165.6万元

可见，在同等条件下，采用本实用新型装置进行有机废气的净化回收，可实现显著性经济价值，可达现有技术的3.8倍左右，不仅经济价值显著，而且排放的气体完全符合环保要求，因此，本实用新型相对于现有技术取得了显著性进步，具有显著的经济效益和环保效益。

最后需要在此说明的是：以上内容只用于对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种干法净化回收有机废气的装置，包括吸附系统、脱附系统和冷凝回收系统，所述吸附系统包括至少2个并联设置的吸附器，所述脱附系统包括循环风机、加热器和充氮装置，在每个吸附器的进气端和出气端均分别设有控制阀，且所有吸附器的进气端并接在循环风机的进气端，所有吸附器的出气端并接在充氮装置的出气端，在所有吸附器的进气端与循环风机的进气端相连接的管路上分别设有控制阀，在所有吸附器的出气端与充氮装置的出气端相连接的管路上分别设有控制阀，所述加热器串接在循环风机与充氮装置之间；其特征在于：所述冷凝回收系统包括依次串联连接的多级冷凝器和吸气风机，其中的首级冷凝器的进气端与循环风机的出气端相连接，末级冷凝器的出气端与吸气风机的进气端相连接，吸气风机的出气端再与首级冷凝器的进气端相连接，首级冷凝器的出气端与加热器的进气端相连接；并且，在首级冷凝器的进气端和出气端分别设有控制阀，在吸气风机与首级冷凝器相连接的管路上也设有控制阀。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述多级冷凝器分三级，首级为风冷器，次级为冷却水冷凝器，末级为冷冻水冷凝器，且冷却水冷凝器和冷冻水冷凝器均与溶剂回收容器相连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括净化吸附器，所述净化吸附器的进气端与吸气风机的出气端相连接，所述净化吸附器的出气端与首级冷凝器的进气端相连接，并且在所述净化吸附器的进气端和出气端分别设有控制阀。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述净化吸附器的进气端还与充氮装置的出气端相连接，所述净化吸附器的出气端还与循环风机的进气端相连接，并且在净化吸附器与循环风机相连接的管路上及净化吸附器与充氮装置相连接的管路上分别设有控制阀。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述加热器的出气端和充氮装置的出气端并接在每个吸附器的出气端，并且在加热器的进气端和充氮装置的出气端也分别设有控制阀。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：在循环风机与充氮装置之间还串接有冷却器，所述冷却器与加热器并联连接在循环风机与充氮装置相连接的管路上，且冷却器的进气端设有控制阀。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于：所述装置还包括送气风机，在所述送气风机的出气端与并接的吸附器进气端之间串接有废气预处理装置。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述废气预处理装置的出气端还与循环风机的进气端相连接，且在相连接的管路上设有控制阀。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述废气预处理装置设有过滤模块和调温模块。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述吸附器为活性炭吸附器。