CN208372511U - 一种冷凝法处理VOCs的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冷凝法处理VOCs的系统，包括收集含VOCs废气的缓冲罐，缓冲罐之后依次通过废气管道连接有冷凝、除霜装置和吸附装置，所述冷凝、除霜装置包括并联在一起的两个冷凝单元、连接在一起的制冷压缩机和冷媒蓄能器以及连接在一起的热媒蓄能器和热媒加热器，每个冷凝单元中具有冷凝器，冷媒蓄能器和两个冷凝单元之间并联有冷媒进入管道，两个冷凝单元和制冷压缩机之间并联有冷媒排出管道，热媒加热器和两个冷凝单元之间并联有热媒进入管道，两个冷凝单元和热媒蓄能器之间并联有热媒排出管道，热媒进入管道和冷媒排出管道并联在冷凝单元一侧的进/出口上，热媒排出管道和冷媒进入管道并联在冷凝单元另一侧的进/出口上。

Description

一种冷凝法处理VOCs的系统

技术领域

本实用新型涉及一种冷凝法处理VOCs的系统，属于VOCs气体分离净化工艺技术领域。

背景技术

工业有机油气排放所涉及的行业众多，包括罐区油气、成品油装卸站台油气等，现有技术若采用冷凝、吸附技术回收处理油气中的VOCs，具体过程是含VOCs的废气先进入缓冲罐，再进冷凝系统，油气在冷凝单元内在第一冷凝器中与冷媒换热，冷凝出部分油和大部分水，再进入第二级冷凝器与冷媒进行热交换，至此绝大部分油类组分被直接冷凝液化回收。冷凝系统后设置吸附单元，用以处理尾气中未冷凝和难冷凝的轻组分，从而实现尾气达标排放。

由于冷凝系统中的工作温度比较低，会低于部分有机物和饱和水的凝固点，因此，冷凝器中换热管的内壁上会有冰霜凝结，影响传热效果，因此必须进行除霜操作。现有技术的VOCs处理系统的除霜系统是运行与制冷压缩机的运行结合在一起，制冷压缩机在产生冷媒时排出过热制冷剂蒸气，将过热制冷剂蒸汽通入冷凝系统进行融霜，理论上融霜时间一般在40~60分钟。但是，在VOCs的实际处理过程中，由于VOCs废气组成、浓度、流量等瞬间多变，压缩机的运行工况扰动频繁，对过热制冷剂蒸汽的产生也造成了很大影响，从而产生压缩机处理能力与除霜能力不匹配问题，影响整体的除霜效果，导致融霜时间增长，影响整个系统无法正常连续运行，是工程上必须解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种冷凝法处理VOCs的系统，本实用新型将除霜单元与压缩机的运行工况截然分开，从根本上解决因压缩机处理能力与除霜能力不匹配导致除霜效果差的问题。

本实用新型采用如下技术方案：一种冷凝法处理VOCs的系统，包括收集含VOCs废气的缓冲罐，缓冲罐之后依次通过废气管道连接有冷凝、除霜装置和吸附装置，所述冷凝、除霜装置包括并联在一起的两个冷凝单元，每个冷凝单元中具有冷凝器，所述冷凝、除霜装置还包括连接在一起的制冷压缩机和冷媒蓄能器以及连接在一起的热媒蓄能器和热媒加热器，热媒蓄能器和热媒加热器之间设有热媒泵，冷媒蓄能器和两个冷凝单元之间并联有冷媒进入管道，冷媒进入管道上设有冷媒泵，两个冷凝单元和制冷压缩机之间并联有冷媒排出管道，热媒加热器和两个冷凝单元之间并联有热媒进入管道，两个冷凝单元和热媒蓄能器之间并联有热媒排出管道，热媒进入管道和冷媒排出管道并联在冷凝单元一侧的进/出口上，热媒排出管道和冷媒进入管道并联在冷凝单元另一侧的进/出口上。

每个冷凝单元包括至少两个串联在一起的冷凝器，同一个冷凝单元中，相邻的两个冷凝器之间连接有液体管道和气体管道。

所述冷凝器为管壳式换热器，热媒和/或冷媒走换热器的管程，含VOCs废气走换热器的壳程。

所述冷凝法处理VOCs的系统还包括污油罐，缓冲罐及各冷凝器的底部均通过排污管道与污油罐连接。

所述污油罐上连接有将污油罐内废液排放到界外的污油泵。

所述吸附装置包括两个并联在一起的吸附罐，一个吸附罐用于吸附、另一个吸附罐用于脱附，吸附罐的上部设有净化气排放管道，吸附罐的底部设有通入到缓冲罐中的脱附气管道，脱附气管道上设有真空泵，净化气排放管道和脱附气管道上均设有气动开关阀门。

所述冷凝除霜装置和吸附装置之间设有气体加热器。

所述缓冲罐和冷凝除霜装置之间设有鼓风机。

所述热媒为DTD。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的运行过程为，多组分、高浓度的VOCs废气由缓冲罐进入经鼓风机提升压力后进入冷凝系统，与冷媒换热分离VOCs气体。制冷压缩机产生的冷媒通入到冷媒蓄能器中，冷媒蓄能器中的冷媒由冷媒泵提升扬程，经冷媒进入管道进入一个冷凝单元中，对废气进行换热处理后，再由冷媒排出管道排放到冷媒蓄能器中，冷媒循环使用。经过一定时间后，进行冷凝处理的有机尾气侧冷凝器换热管上因部分介质在沸点以下工作，管壁上会结上冰霜，影响换热效果，需要及时进行除霜操作。除霜系统启动，热媒蓄能器中的热媒，经热媒泵提升扬程，经热媒加热器加热后，由热媒进入管道送至冷凝单元中，对该冷凝单元中的冷凝器进行加热除霜操作，除霜后的热媒由热媒排出管道循环进入到热媒蓄能器中循环使用。冷凝、除霜装置包括两个冷凝单元，一个用于冷凝、另一个用于除霜，两个冷凝单元交替进行冷凝和除霜操作，能够保证系统连续、稳定运行。VOCs废气被冷凝处理后，绝大部分油类组分被直接冷凝液化回收，再采用吸附装置处理尾气中未冷凝和难冷凝的轻组分，从而实现尾气达标排放。与现有技术相比，本实用新型将除霜操作与压缩机的运行工况截然分开，彻底避免采用压缩机排出的过热制冷剂蒸气融霜方法影响主体除霜效果，从根本上避免因压缩机处理能力与除霜能力不匹配问题。VOCs废气组成、浓度、流量等瞬间多变，扰动频繁，也不会对除霜效果造成影响，本实用新型可用于治理多组分、浓度、流量等因素多变场合如油品和化工产品装车过程、储罐、污水池等的VOCs废气，保证系整个统连续稳定运行，处理后尾气可达到我国排放气排放标准的要求。冷凝单元与制冷压缩机之间设有冷媒蓄能器，对冷凝单元换热提供稳定的冷媒，以适应VOCs废气复杂的换热系统工况。冷凝单元与热媒加热器之间设有热媒蓄能器，对除霜系统换热提供稳定的热媒，以适应VOCs废气复杂的换热系统工况。

优选的，每个冷凝单元包括至少两个冷凝器，可以提高冷凝效果，相邻两级冷凝器之间的气体管道用于走废气，液体管道用于走冷媒或热媒。以两级冷凝器为例，在第一级冷凝器中冷凝温度设置在5～-30℃左右，先把废气中的大部分水和部分有机物冷凝下来；在第二级冷凝中冷凝温度设置在-30～-60℃左右，将大部分有机物冷凝下来，至此绝大部分油类组分被直接冷凝液化回收。

优选的，污油罐可用于定时收集缓冲罐及各冷凝器底部的液体，污油泵可用于定时排放废液。

优选的，吸附装置包括两个吸附罐，一个用于吸附、另一个用于脱附，两个吸附罐交替进行吸附和脱附操作。吸附罐使用一段时间，吸附了一定量的有机物后，吸附罐应进行脱附再生，可采用降压脱附工艺，经过真空泵，脱附气回到缓冲罐。

优选的，在冷凝除霜装置和吸附装置之间设置气体加热器，可对冷凝器中出来的气体加热，温度升高到常温左右，进入吸附装置进一步处理。

优选的，鼓风机用于提升尾气压力克服系统阻力，通过鼓风机可使缓冲罐中的气体顺利进入到冷凝除霜装置中。

优选的，热媒DTD的使用温度范围为-80℃至80℃，除霜效果好，除霜时间短。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的系统图。

图中，1-缓冲罐，2-冷凝、除霜装置，21-冷凝器，22-冷媒蓄能器，23-热媒蓄能器，24-冷媒进入管道，25-冷媒排出管道，26-热媒进入管道，27-热媒排出管道，28-液体管道，29-气体管道，3-吸附装置，31-吸附罐，32-净化气排放管道，33-脱附气管道，34-真空泵，35-制冷压缩机，36-冷媒泵，37-热媒泵，38-热媒加热器，4-污油罐，41-排污管道，5-气体加热器，6-鼓风机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种实施例如图1所示，本实施例的冷凝法处理VOCs的系统包括收集含VOCs废气的缓冲罐1，缓冲罐1之后依次通过废气管道连接有冷凝、除霜装置2和吸附装置3，所述冷凝、除霜装置2包括并联在一起的两个冷凝单元，每个冷凝单元中具有冷凝器21，所述冷凝、除霜装置2还包括连接在一起的制冷压缩机35和冷媒蓄能器22以及连接在一起的热媒蓄能器23和热媒加热器38，热媒蓄能器23和热媒加热器38之间设有热媒泵37，冷媒蓄能器22和两个冷凝单元之间并联有冷媒进入管道24，冷媒进入管道24上设有冷媒泵36，两个冷凝单元和制冷压缩机35之间并联有冷媒排出管道25，热媒加热器38和两个冷凝单元之间并联有热媒进入管道26，两个冷凝单元和热媒蓄能器23之间并联有热媒排出管道27，热媒进入管道26和冷媒排出管道25并联在冷凝单元一侧的进/出口上，热媒排出管道27和冷媒进入管道24并联在冷凝单元另一侧的进/出口上。热媒进入管道26、热媒排出管道27、冷媒进入管道24和冷媒排出管道25上均设有气动开关阀门。

本实施例中每个冷凝单元包括两个串联在一起的冷凝器21，同一个冷凝单元中，相邻的两个冷凝器之间连接有液体管道28和气体管道29。在其它的实施例中，每个冷凝单元中冷凝器的数量可以是一个或两个以上。所述冷凝器21为管壳式换热器，热媒和/或冷凝液走换热器的管程，含VOCs废气走换热器的壳程。所述热媒为DTD。

本实施例的冷凝法处理VOCs的系统还包括污油罐4，缓冲罐1及各冷凝器21的底部均通过排污管道41连接与污油罐4连接，所述污油罐4上连接有将污油罐内废液排放到界外的污油泵41。

所述吸附装置3包括两个并联在一起的吸附罐31，一个吸附罐用于吸附、另一个吸附罐用于脱附，吸附罐31的上部设有净化气排放管道32，吸附罐31的底部设有通入到缓冲罐1中的脱附气管道33，脱附气管道33上设有真空泵34，净化气排放管道32和脱附气管道33上均设有气动开关阀门。所述冷凝除霜装置2和吸附装置3之间设有气体加热器5。所述缓冲罐1和冷凝、除霜装置2之间设有鼓风机6。

本实施例的系统具体运行过程为：含VOCs废气先进入缓冲罐中，再用鼓风机通过废气管道送入冷凝、除霜装置，每个冷凝单元中有两级冷凝器，第一级冷凝器中冷凝温度设置在5～-30℃左右，先把废气中的大部分水和部分有机物冷凝下来，第二级冷凝中冷凝温度设置在-30～-50℃左右，将大部分有机物冷凝下来，至此绝大部分油类组分被直接冷凝成液体进入污油罐，通过污油泵定期外排。冷凝过程经过一定时间后，换热管外壁会有水和VOCs的冰霜产生，影响传热效果，这时需要对产生的冰霜进行除霜操作。热媒经过加热器加热到一定温度后进入第一级、第二级冷凝器的管程，热量传递到换热管外壁，融化掉水和VOCs的冰霜，经过20~30min时间后，换热器内的冰霜得到彻底融化。

设置两个冷凝单元，一个冷凝、另一个除霜，切换使用，能够保证系统连续、稳定运行。用于冷凝的冷凝单元具体运行过程为：制冷压缩机产生的冷媒通入到冷媒蓄能器中，冷媒蓄能器中的冷媒经冷媒泵进入管道进入一个冷凝单元中，对废气进行冷凝处理后，再由冷媒排出管道排放到制冷压缩机中。用于除霜的冷凝单元具体运行过程为：热媒加热器加热后的热媒经热媒蓄能器、热媒泵通入到另一个冷凝单元中，对该冷凝单元中的冷凝器进行除霜操作，除霜后的热媒由热媒排出管道循环进入到热媒蓄能器中。

本实用新型的除霜操作是独立进行的，与压缩机的运行工况截然分开，彻底避免采用压缩机排出的过热制冷剂蒸气融霜方法影响主体除霜效果，从根本上避免因压缩机处理能力与除霜能力不匹配问题。

冷凝装置出来的冷凝后废气进入气体加热器，温度升高到常温左右，未冷凝的轻烃组分和不凝气体由废气管道进入吸附装置进一步处理。尾气在吸附罐内，余下的轻烃组分被吸附罐内吸附剂吸附，存留在吸附剂中。根据尾气中轻烃组分的要求选择吸附剂，使得处理难度较大的低浓度有机组份能够在吸附压力下实现有效的分离，尾气净化后，气体通过系统设置的烟囱就地达标排放。

吸附罐使用一段时间，吸附了一定量的有机物后，吸附罐应进行再生。吸附罐有两个，一个用于吸附、另一个用于脱附，采用降压脱附工艺，经过脱附真空泵，脱附气回到缓冲罐，与界区来的废气混合后进入冷凝系统，分离回收有机溶剂。

本实施例针对现有技术VOCs废气组成、浓度、流量等瞬间多变，扰动频繁，导致压缩机冷量平衡与除霜不匹配、扰动频繁的问题，改变传统的三级深冷工艺为两级冷凝，采用先进的热媒DTD进行除霜的工艺技术，使得除霜时间比传统三级冷凝相比综合能耗降低30%左右，解决了传统的冰机尾气除霜不彻底，影响除霜效果、甚至影响整个系统连续运行的比利情况。整套系统自动化程度高，可做到无人值守。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本实用新型的保护范围内。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种冷凝法处理VOCs的系统，包括收集含VOCs废气的缓冲罐（1），缓冲罐（1）之后依次通过废气管道连接有冷凝、除霜装置（2）和吸附装置（3），所述冷凝、除霜装置（2）包括并联在一起的两个冷凝单元，每个冷凝单元中具有冷凝器（21），其特征在于：所述冷凝、除霜装置（2）还包括连接在一起的制冷压缩机（35）和冷媒蓄能器（22）以及连接在一起的热媒蓄能器（23）和热媒加热器（38），热媒蓄能器（23）和热媒加热器（38）之间设有热媒泵（37），冷媒蓄能器（22）和两个冷凝单元之间并联有冷媒进入管道（24），冷媒进入管道（24）上设有冷媒泵（36），两个冷凝单元和制冷压缩机（35）之间并联有冷媒排出管道（25），热媒加热器（38）和两个冷凝单元之间并联有热媒进入管道（26），两个冷凝单元和热媒蓄能器（23）之间并联有热媒排出管道（27），热媒进入管道（26）和冷媒排出管道（25）并联在冷凝单元一侧的进/出口上，热媒排出管道（27）和冷媒进入管道（24）并联在冷凝单元另一侧的进/出口上。

2.根据权利要求1所述的冷凝法处理VOCs的系统，其特征在于：每个冷凝单元包括至少两个串联在一起的冷凝器（21），同一个冷凝单元中，相邻的两个冷凝器之间连接有液体管道（28）和气体管道（29）。

3.根据权利要求1所述的冷凝法处理VOCs的系统，其特征在于：所述冷凝器（21）为管壳式换热器，热媒和/或冷媒走换热器的管程，含VOCs废气走换热器的壳程。

4.根据权利要求1所述的冷凝法处理VOCs的系统，其特征在于：所述冷凝法处理VOCs的系统还包括污油罐（4），缓冲罐（1）及各冷凝器（21）的底部均通过排污管道（41）与污油罐（4）连接。

5.根据权利要求4所述的冷凝法处理VOCs的系统，其特征在于：所述污油罐（4）上连接有将污油罐内废液排放到界外的污油泵（42）。

6.根据权利要求1所述的冷凝法处理VOCs的系统，其特征在于：所述吸附装置（3）包括两个并联在一起的吸附罐（31），一个吸附罐用于吸附、另一个吸附罐用于脱附，吸附罐（31）的上部设有净化气排放管道（32），吸附罐（31）的底部设有通入到缓冲罐（1）中的脱附气管道（33），脱附气管道（33）上设有真空泵（34），净化气排放管道（32）和脱附气管道（33）上均设有气动开关阀门。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的冷凝法处理VOCs的系统，其特征在于：所述冷凝、除霜装置（2）和吸附装置（3）之间设有气体加热器（5）。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的冷凝法处理VOCs的系统，其特征在于：所述缓冲罐（1）和冷凝、除霜装置（2）之间设有鼓风机（6）。

9.根据权利要求1至6任意一项所述的冷凝法处理VOCs的系统，其特征在于：所述热媒为DTD。