CN207822779U - 一种含氨VOCs废气处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种含氨VOCs废气处理装置，属于有机废气治理领域。包括系统风机，系统风机入口与各废气排放口相连，系统风机出口与TSA系统吸附入口相通；TSA系统内装填有吸附氨类气体的吸附剂层，TSA系统吸附出口与气气换热器壳程入口相连，气气换热器壳程出口与催化氧化塔进口相连，催化氧化塔出口与气气换热器管程入口相连，气气换热器管程出口与气液分离器进口相连，气液分离器出口分别通过管线一和管线二与烟囱和脱附气风机入口相连；管线二上设有新鲜空气补充口；脱附气风机出口与TSA系统脱附入口相连，TSA系统脱附出口与酸洗塔下部气体入口相连，酸洗塔气体出口与烟囱相连。本装置可同时处理含氨类的VOCs气体，处理效率高，适应范围广，不产生NOx等二次污染物。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种挥发性有机物(VOCs)废气处理系统，特别是氨含量较高的VOCs废气处理系统，属于有机废气治理领域。
背景技术
VOCs是挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds)的英文缩写，是指在室温下饱和蒸气压大于70.91Pa，常压下沸点小于260℃的有机化合物。主要包括烷烃类、芳烃类、烯烃类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他有机化合物，这些气体在石油、化工、喷涂、电子、建筑、焦化、钢铁等行业均有排放，同时由于焦化、钢铁等行业的特殊性，其VOCs原料气多含有氨类等无机组分，且含量较高。氨气的引入不仅增加了VOCs气体的种类，同时因各组分物性差异较大，也增大了VOCs废气的治理难度，目前尚无成熟的技术对此类气体进行处理。对此类气体进行处理时，氨会同时生成N2和NOx等产物，降低有机组分的转化率，同时NOx会与有机物反应生成二次污染物，进一步增大处理难度，产生二次污染。
CN203002180中公开了一种含硫、含氨及含烃类废气处理系统，该系统的处理原理为：恶臭气体进入脱硫脱氨器，经过水洗塔或吸收塔，大部分硫化物、氨及烃类有害气体在此去除；然后进入固定床脱臭反应器，在此反应器中硫化物被氧化成单质硫去除，剩余的氨类和烃类等有害物质被脱臭催化剂吸附，通过先液体吸收再氧化吸附的方式达到净化气体的目的。”其缺点是：1、在水洗塔中吸收分离有害物质时，萘等高熔点组分会析出，残留到吸收液中，影响吸收效果，同时会附着到填料和塔壁上，堵塞填料，增大吸附阻力；2、固定床中反应温度较高，高温下催化剂对氨类、烃类的吸附效果较差，效果有限；3、此方法只适合处理低浓度的废气，对于氨含量高、有机物含量浓度较高的体系效果不佳；4、硫化物被氧化成单质硫后，会对吸附剂和催化剂形成包裹，同时堵塞其孔道，降低吸附剂和催化剂的处理效率，增大反应器阻力。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种含氨VOCs废气处理装置，本装置可以高效率的对氨和挥发性有机物进行分离，后分别进行处理，同时利用有机物氧化反应产生的热量对TSA系统进行脱附，可对热量进行高效回收利用，避免同时处理氨和VOCs时NOx和二次污染物的产生。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种含氨VOCs废气处理装置，包括系统风机，TSA系统，烟囱，气气换热器，催化氧化塔，气液分离器，酸洗塔，脱附气风机；系统风机入口通过管线与各废气排放口相连，系统风机出口与TSA系统吸附入口相通；TSA系统内装填有吸附氨类气体的吸附剂层，TSA系统吸附出口通过管线与气气换热器壳程入口相连，气气换热器壳程出口通过管线与催化氧化塔进口相连，催化氧化塔内装填有对VOCs进行氧化分解的催化剂层，催化氧化塔出口通过管线与气气换热器管程入口相连，气气换热器管程出口通过管线与气液分离器进口相连，气液分离器出口分别通过管线一和管线二与烟囱和脱附气风机入口相连；管线二上设置有新鲜空气补充口；脱附气风机出口通过管线与TSA系统脱附入口相连，TSA系统脱附出口通过管线与酸洗塔下部气体入口相连，酸洗塔气体出口通过管线与烟囱相连。
优选的，系统风机前设有除尘器和过滤器。
优选的，含氨VOCs废气处理装置包括并列的两个TSA系统。
优选的，酸洗塔内设置有塔内捕雾器；酸洗塔上部设置有酸液补充口，酸洗塔外设置有酸液循环泵，酸液循环泵入口通过管线与酸洗塔下部酸液循环出口相连，酸液循环泵出口通过管线分别与酸洗塔上部酸液循环入口和现有硫铵系统相连。
优选的，TSA系统内装填的吸附氨类气体的吸附剂层为Ca-Fe负载型催化剂层。
优选的，催化氧化塔内装填的对VOCs进行氧化分解的催化剂层为Cu/Mn/Ce负载型催化剂层。
TSA系统，变温吸附(TSA，temperature swing adsorption)系统。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)本装置可以高效率的对氨和挥发性有机物进行分离，后分别进行处理，同时利用有机物氧化反应产生的热量对TSA系统进行脱附，可对热量进行高效回收利用，避免同时处理氨和VOCs时NOx和二次污染物的产生；
(2)本装置通过对现有技术进行整合，同时采用更加高效的吸附剂和催化剂，达到了处理含氨类VOCs废气的目的，同时避免生成NOx和硝基化合物等二次污染，属于更加环保、高效的VOCs处理系统；
(3)本装置采用高效吸附剂对氨类气体和VOCs废气进行分离，可有效避免废气处理过程中二者之间相互干扰；
(4)本装置采用催化氧化反应后气体同时补加部分空气作为脱附气，可有效回收反应后气体的热量，同时降低外界补加风量，降低电耗，属于环境友好型治理技术。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图中：1为除尘器和过滤器、2为系统风机、3为TSA系统、4为烟囱、5为气气换热器、6为催化氧化塔、7为气液分离器、8为酸洗塔、9为管线二、10为脱附气风机、11为酸液循环泵、12为管线一、13为新鲜空气补充口、14为酸液补充口、15为现有硫铵系统。
图中实线部分代表吸附气流程，虚线部分代表脱附气工艺管线。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
实施例1
一种含氨VOCs废气处理装置，如图1所示，包括系统风机2，TSA系统3，烟囱4，气气换热器5，催化氧化塔6，气液分离器7，酸洗塔8，脱附气风机10；系统风机2入口通过管线与各废气排放口相连，实现废气收集；系统风机2出口与TSA系统3吸附入口相通；TSA系统3内装填有吸附氨类气体的吸附剂层，实现氨和VOCs的高效分离；TSA系统3吸附出口通过管线与气气换热器5壳程入口相连，气气换热器5壳程出口通过管线与催化氧化塔6进口相连，催化氧化塔6内装填有对VOCs进行氧化分解的催化剂层，可对VOCs进行氧化分解，去除有害组分；催化氧化塔6出口通过管线与气气换热器5管程入口相连，VOCs废气经气气换热器5与催化氧化塔6出口气体进行换热，回收热量，同时对VOCs废气进行预热后进入催化氧化塔6。
气气换热器5管程出口通过管线与气液分离器7进口相连，气液分离器7出口分别通过管线一12和管线二9与烟囱4和脱附气风机10入口相连；管线二9上设置有新鲜空气补充口13；脱附气风机10出口通过管线与TSA系统3脱附入口相连，TSA系统3脱附出口通过管线与酸洗塔8下部气体入口相连，酸洗塔8气体出口通过管线与烟囱4相连。TSA系统3利用在催化氧化塔6反应后的高温气体和新鲜空气的混合气作为脱附气，通过调节二者比例来调节脱附气的温度，调节脱附进度，对热量进行充分利用，避免外界补充热量脱附，降低了能源消耗；另一路在催化氧化塔6反应后的气体依次经过气气换热器5、气液分离器7后，送往烟囱4，高空排放。
酸洗塔8内设置有塔内捕雾器，以去除出塔气中的酸雾和液滴。
酸洗塔8上部设置有酸液补充口14，酸洗塔8外设置有酸液循环泵11，酸液循环泵11入口通过管线与酸洗塔8下部酸液循环出口相连，酸液循环泵11出口通过管线分别与酸洗塔8上部酸液循环入口和现有硫铵系统15相连。脱附后的气体为氨含量高的气体，此部分气体进入酸洗塔8，与循环喷洒的硫酸逆流接触，氨类气体转化生成硫酸铵和硫酸盐，根据酸度变化，外排部分酸液至现有硫铵系统15，对硫酸和硫酸盐回收利用，同时从酸液补充口14补充部分新酸至酸洗塔，保证酸液洗氨效果。
系统风机2前设有除尘器和过滤器1，以去除气体中的固体颗粒、粉尘和液滴等。
含氨VOCs废气处理装置包括并列的两个TSA系统3。
TSA系统3内装填的吸附氨类气体的吸附剂层为Ca-Fe负载型催化剂层，其载体为5A分子筛、ZSM-5、石英砂中的一种，该吸附剂可以高效的吸附氨类等无机气体，达到分离氨类气体和VOCs的目的。
催化氧化塔6内装填的对VOCs进行氧化分解的催化剂层为Cu/Mn/Ce负载型催化剂层，VOCs废气与氧气在此进行高效反应，可将烷烃、芳烃、酮类、醛类等VOCs同时处理生成CO2和H2O，处理效率高，氧化彻底，不生成二次污染物。
本实用新型的具体处理过程：含有氨类气体的VOCs废气收集后，在系统风机2作用下进入TSA系统3，氨类气体在此高效吸附，与VOCs气体分离，分离氨后的VOCs气体进入气气换热器5壳程经预热升温后从催化氧化塔6上部进入催化氧化塔6，有机物与氧气在催化剂的作用下进行氧化反应，生成CO2和H2O，并放出大量热量，反应后气体由气气换热器5上部进入气气换热器5管程，与反应前气体进行换热，以有效的回收热量，气体温度降至120℃-150℃，此部分气体自气气换热器5下部送入气液分离器7，气液在此进行分离，液体经回收后进行再次利用，出气液分离器7后的气体分成两股，一股气体直接送入烟囱4高空排放，另一股气体与新鲜空气混合后在脱附气风机10的作用下送入TSA系统3作为脱附气使用，通过调节反应后气体与新鲜空气的比例来调节脱附气的温度，以进一步回收利用此部分热量，在脱附气的作用下，氨类气体从TSA系统脱附后进入酸洗塔8，氨类气体与硫酸反应后被脱除，气体经酸洗塔8内捕雾器去除酸雾后送至烟囱4高空排放；酸洗塔8内酸液经酸液循环泵11循环逆流喷洒，同时外送部分酸液至现有硫铵系统15，对酸液进行再次利用，回收硫酸盐等组分，并从酸液补充口14补充部分新鲜硫酸来调节酸度。
以上所述为该实用新型较佳实施实例，对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种含氨VOCs废气处理装置，其特征在于：包括系统风机(2)，TSA系统(3)，烟囱(4)，气气换热器(5)，催化氧化塔(6)，气液分离器(7)，酸洗塔(8)，脱附气风机(10)；
所述系统风机(2)入口通过管线与各废气排放口相连，系统风机(2)出口与TSA系统(3)吸附入口相通；TSA系统(3)内装填有吸附氨类气体的吸附剂层，TSA系统(3)吸附出口通过管线与气气换热器(5)壳程入口相连，气气换热器(5)壳程出口通过管线与催化氧化塔(6)进口相连，催化氧化塔(6)内装填有对VOCs进行氧化分解的催化剂层，催化氧化塔(6)出口通过管线与气气换热器(5)管程入口相连，气气换热器(5)管程出口通过管线与气液分离器(7)进口相连，气液分离器(7)出口分别通过管线一(12)和管线二(9)与烟囱(4)和脱附气风机(10)入口相连；
管线二(9)上设置有新鲜空气补充口(13)；脱附气风机(10)出口通过管线与TSA系统(3)脱附入口相连，TSA系统(3)脱附出口通过管线与酸洗塔(8)下部气体入口相连，酸洗塔(8)气体出口通过管线与烟囱(4)相连。
2.根据权利要求1所述的一种含氨VOCs废气处理装置，其特征在于所述系统风机(2)前设有除尘器和过滤器(1)。
3.根据权利要求1所述的一种含氨VOCs废气处理装置，其特征在于，所述含氨VOCs废气处理装置包括并列的两个TSA系统(3)。
4.根据权利要求1所述的一种含氨VOCs废气处理装置，其特征在于所述酸洗塔(8)内设置有塔内捕雾器；酸洗塔(8)上部设置有酸液补充口(14)，酸洗塔(8)外设置有酸液循环泵(11)，酸液循环泵(11)入口通过管线与酸洗塔(8)下部酸液循环出口相连，酸液循环泵(11)出口通过管线分别与酸洗塔(8)上部酸液循环入口和现有硫铵系统(15)相连。
5.根据权利要求1所述的一种含氨VOCs废气处理装置，其特征在于，TSA系统(3)内装填的吸附氨类气体的吸附剂层为Ca-Fe负载型催化剂层。
6.根据权利要求1所述的一种含氨VOCs废气处理装置，其特征在于，催化氧化塔(6)内装填的对VOCs进行氧化分解的催化剂层为Cu/Mn/Ce负载型催化剂层。
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