CN211537120U - 一种采用热氮脱附的有机废气净化装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采用热氮脱附的有机废气净化装置及系统，属于有机废气治理领域。它包括吸附模块、脱附模块和回收模块；吸附模块包括吸附风机、吸附管路和吸附器，废气点源管网通过吸附管路与吸附器的废气进口相连，且吸附管路设置有吸附风机；脱附模块包括氮气管路、氮气储存罐和加热器，氮气管网通过氮气管路与氮气储存罐相连通，氮气管路上并联设置有阀门和加热器；回收模块包括冷凝器和回收槽，回收槽的出液口与污水处理系统相连通；还包括废气点源管网、烟囱、污水处理系统和氮气管网。本实用新型通过设置氮气脱附工序、氮气循环使用，实现了热氮气的回收利用，大大减少氮气的使用量，同时保证尾气连续稳定达标排放。

Description

一种采用热氮脱附的有机废气净化装置及系统

技术领域

本实用新型涉及有机废气治理领域，更具体地说，涉及一种采用热氮脱附的有机废气净化装置及系统。

背景技术

吸附脱附技术不仅能够有效治理有机废气污染，而且能够有效回收废气中的有机溶剂，并大大减少的固废的产生，应用日益广泛，其中采用水蒸气作为脱附介质的技术应用最广。

但采用水蒸气作为脱附介质，会产生大量的废水，并有可溶性成分溶于水中，未能真正实现溶剂回收；且脱附再生后系统吸附性能下降，废气治理效果变差；同时，吸附剂寿命较短，更换费用较高。为克服上述问题，采用热氮气作为脱附介质的吸附脱附技术方兴未艾，氮气作为一种惰性气体，安全性能更高；且无废水产生，可溶性有机废气也可真正实现溶剂回收；吸附剂使用寿命是水蒸气作为脱附剂的5～10倍，解析时间更短，具有水蒸气脱附技术无法匹敌的优越性。但由于该技术目前尚不够成熟，使得氮气使用量大，进而使得投资费用高。

公开号为CN104056527A的专利公开了一种氮气脱附装置，该装置包括吸附器、冷凝器、溶剂桶、缓冲管、加热装置、脱附风机、氮气加热器和氮气管路，所述的缓冲管上设有氮气进口，该缓冲管依次连接脱附风机、氮气加热器、氮气管路和吸附器，所述的氮气加热器上设有管道并连接至加热装置，该加热装置内填充有导热油，所述的吸附器依次连接冷凝器、溶剂桶。该发明将原来的蒸汽脱附和催化净化装排放热风脱附，改为氮气脱附，利用氮气不可燃气体的性质，克服了蒸汽脱附产生废水二次污染和催化净化装置容易使活性碳易着火的缺点，在脱附过程中将氮气加热到160～180℃，经脱附风机送入到活性碳吸附器对活性碳进行脱附再生。但是该发明仍然存在氮气使用量大，脱附效率低的问题。

实用新型内容

1.要解决的问题

本实用新型的目的在于，解决现有技术中采用热氮脱附时氮气使用量大的问题，提供了一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，设置有脱附模块和回收模块，脱附模块的热氮可以利用回收模块进行回收利用，并返回到净化装置进行循环利用，可以实现热氮气的循环使用，进而可以降低氮气的使用量。

进一步地，本实用新型提供一种采用热氮脱附的有机废气净化系统，通过采用上述的净化装置，实现了热氮气的回收利用，且实现了尾气连续稳定达标排放。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型使用一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，包括吸附模块、脱附模块和回收模块；吸附模块包括吸附风机、吸附管路和吸附器，吸附管路设置有吸附风机，吸附器的废气出口通过管道与烟囱相连；吸附器的氮气出口通过回收管道与废气点源管网的进风口相连接；脱附模块包括氮气管路、氮气储存罐和加热器，氮气管网通过氮气管路与氮气储存罐相连通；吸附器的氮气进口通过管道与氮气储存罐相连，且该管道上设置有阀门和加热器，阀门与加热器并联设置，加热器的进口端设置有加热阀门；回收模块包括冷凝器和回收槽，回收槽的进气口与吸附器的氮气出口通过管道相连接，且该管道上设置有冷凝器，回收槽的出气口与氮气储存罐相连通，回收槽的出液口与污水处理系统相连通。

优选地，包括至少两个冷凝器，且各个冷凝器之间串联设置。

优选地，氮气储存罐和回收槽之间设置有气泵，且气泵与氮气储存罐之间设置有止回阀。

优选地，回收管道上设置有氧含量检测仪。

优选地，加热器设置有换热进口和换热出口，换热进口与吸附器的氮气出口相连通，换热出口与冷凝器相连通。

优选地，氮气储存罐的底部设置有排液阀，氮气储存罐通过排液阀与回收槽相连通。

优选地，废气点源管网与吸附器之间的废气进气管路上设置有预处理器。

优选地，预处理器内设有过滤器和冷却器。

优选地，包括至少两台吸附器，且吸附器之间并联设置。

本实用新型还提供一种采用热氮脱附的有机废气净化回收系统，包括废气点源管网、烟囱、污水处理系统、有机废气净化装置和氮气管网，所述有机废气净化装置为上述的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，烟囱与吸附器的废气出口相连接，废气点源管网与吸附器的废气进气管路相连通，氮气管网与氮气储存罐相连，污水处理系统与回收槽的出液口相连。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本实用新型的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，包括吸附模块、脱附模块和回收模块，吸附模块的吸附器可以对废气进行吸附，吸附饱和后通过脱附模块的热氮对吸附器进行脱附，使得吸附器可以重复利用，脱附后含有机污染物的氮气进入回收模块中进行冷凝，并在回收模块的回收槽内实现有机污染物和氮气的分离，有机污染物溶液送污水处理系统处理，净化后的氮气回流至氮气储存罐内，从而实现氮气循环利用，进而降低了设备的运营成本。

(2)本实用新型的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，吸附模块包括有预处理器，预处理器设置于进气管路上，预处理器内设有过滤器和冷却器，且过滤器设置于靠近预处理器进气口一侧，使得气体先经过过滤器过滤，再经冷却器进行降温，进而可以提高净化装置的净化效果。

(3)本实用新型的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，吸附器的氮气出口通过回收管道与废气点源管网的进风口相连接，且回收管道上设置有储气罐，将吸附器内的残余储存在储气罐内，当吸附器进行再次吸附时，再将残余的废气输送至吸附器内进行吸附，避免了残余废气直接排放到大气中。

(4)本实用新型的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，回收模块包括冷凝器和回收槽，可以将氮气和有机易挥发污染物混合物，冷凝后通过在回收槽内实现有机物和氮气分离，有机污染物溶液送污水处理系统处理，氮气回流至氮气储存罐，从而实现氮气回用。

(5)本实用新型的一种采用热氮脱附的有机废气净化回收系统，采用上述装置，还包括废气点源管网、烟囱、污水处理系统和氮气管网，实现了热氮气的回收利用，大大减少氮气的使用量，同时保证尾气连续稳定达标排放。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的吸附模块的结构示意图；

图3为本实用新型的热氮回流换热的结构示意图；

图4为本实用新型的二级吸附的结构示意图。

其中：110、吸附风机；120、吸附器；121、废气进口；122、废气出口；123、废气进气阀；124、废气出气阀；125、氮气进口；126、氮气出口；127、氮气进气阀；128、氮气出气阀；130、烟囱；140、废气点源管网；150、吸附管路；160、回收管道；170、预处理器；180、二级吸附器；190、储气罐；

210、氮气管网；220、氮气储存罐；221、氮气止回阀；230、加热器；240、氮气出气三通阀；250、气泵；260、止回阀；270、氮气进气三通阀；280、氧含量检测仪；290、氮气管路；

310、一级冷凝器；320、二级冷凝器；330、回收槽；331、回收槽进气口；332、回流进口；333、出液口；340、污水处理系统。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述。

如图1所示，本实用新型的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，包括吸附模块、脱附模块和回收模块。吸附模块如图2所示，包括吸附风机110、吸附管路150和吸附器120。废气点源管网140通过吸附管路150与吸附器120的废气进口121相连，吸附器120用于吸附来自废气点源管网140的废气中的污染物，吸附器120的废气出口122通过管道与烟囱130相连，经过净化的废气从烟囱130排入大气中。值得说明的是，吸附器120可以设置为一台(如图1所示)，也可以使用两台且并联设置、交替使用(如图4所示)。吸附器120的氮气出口126通过回收管道160与废气点源管网140的进风口相连接，吸附器120使用前，氮气储存罐220内的氮气进入吸附器120并对吸附剂进行常温吹扫，将残余废气导入吸附管路150中的储气罐190或直接排入废气点源管网140，之后进入吸附器120进行再吸附，避免残余废气直排造成污染。不仅如此，回收管道160、吸附器120的氮气出口126以及冷凝器三者之间可以设置有氮气出气三通阀240，以充分利用空间，节约管路成本。回收管道160上设置有氧含量检测仪280和储气罐190，氧含量检测仪280用于测定回收管道160中废气的氧气浓度，储气罐190用于储存排出的残余废气。当吸附器120设置为两台或两台以上时，残余废气可以直接排入二级吸附器180进行再吸附，此时可以不设置储气罐190。吸附管路150设置有吸附风机110，进一步说明，吸附风机110用于向吸附器120内输入待吸附的废气，吸附风机110为鼓风机，位于吸附器120前。值得说明的是，吸附风机110也可以为其他高压离心风机，例如排风机。

吸附模块还包括预处理器170，预处理器170设置于吸附风机110远离吸附器120的一侧，与厂区有机废气收集管道相连接，预处理器170设置有过滤器和冷却器，且过滤器设置于靠近预处理器170进气口一侧，使得气体先经过过滤器过滤，再经冷却器进行降温，进而可以提高净化装置的净化效果。过滤器可以设置滤棉或丝网以及除雾器，防止吸附剂孔道堵塞性能下降；降温可以提高吸附剂吸附性能，温度越低吸附效果越好。吸附模块通过设置吸附器120可以保证尾气连续稳定达标排放，同时还可以防止残余废气的直排对大气造成的污染。

脱附模块包括氮气管路290、氮气储存罐220和加热器230，氮气管网210通过氮气管路290与氮气储存罐220相连通，氮气管路290上设置有氮气止回阀221。氮气储存罐220上设置有压力表、温度计和液位计，吸附器120的氮气进口125通过管道与氮气储存罐220相连，且该管道上设置有阀门和加热器230，阀门与加热器230并联设置，加热器230的进口端设置有加热阀门。值得说明的是，吸附器120的氮气进口125与氮气储存罐220之间的管道以及加热器230的进口端之间也可以设置为氮气进气三通阀270。此外，如图3所示，在加热器230设置有换热进口和换热出口，换热进口与吸附器120的氮气出口126相连通，换热出口与冷凝器相连通。氮气出口126的热氮废气在加热器230中与新进氮气进行换热，可以大大减少能源损耗。氮气储存罐220和回收槽330之间设置有气泵250，且气泵250与氮气储存罐220之间设置有止回阀260。氮气储存罐220的底部设置有排液阀，氮气储存罐220通过排液阀与回收槽330的回流进口332相连通。脱附模块为吸附模块提供脱附用的氮气，经过脱附模块加热的氮气，可以有效吹脱吸附器120中吸附剂吸附的有机污染物，使得吸附器120可以循环使用。

回收模块包括冷凝器和回收槽330，回收槽330的回收槽进气口331与吸附器120的氮气出口126通过管道相连接，且该管道上设置有冷凝器。待脱附冷凝气为氮气和有机易挥发污染物混合物，冷凝后通过在回收槽330内实现有机物和氮气分离，有机污染物溶液送污水处理系统340处理，氮气回流至氮气储存罐220。回收模块包括至少两个冷凝器，且冷凝器之间串联设置，废气混合物需要进行冷凝实现回收有机废气溶剂的目的，但一级冷凝效果较差，二者冷凝温度相差10℃以上，形成梯度冷凝，提高回收效率。回收槽330的出气口与氮气储存罐220相连通，回收槽330的出液口333与污水处理系统340相连通。回收模块对脱附后的热氮进行冷却回收，有机污染物溶液送污水处理系统处理，氮气回流至氮气储存罐，从而实现氮气回用。

本实用新型的一种热氮脱附的有机废气净化回收系统，采用上述装置，还包括废气点源管网140、烟囱130、污水处理系统340和氮气管网210，烟囱130与吸附器120的废气出口122相连接，废气点源管网140与吸附器120的废气进气管路相连通，氮气管网210与氮气储存罐220相连，污水处理系统340与回收槽330的出液口333相连。废气由废气点源管网140排入有机废气净化回收装置，经净化后由烟囱130排放至大气，有机废气净化回收装置利用氮气管网210的氮气进行脱附，还可以对脱附后的热氮进行回收再利用，有机污染物溶液送污水处理系统340处理，净化后的氮气回流至氮气储存罐220内，从而实现氮气循环利用，进而降低了设备的运营成本。

本实施例中，吸附器120设置有两台，且冷凝器包括一级冷凝器310和二级冷凝器320。以下结合具体操作方法以说明各装置所起的作用：

一、有机废气吸附工序

首先，吸附器120进入有机废气吸附工序，打开吸附器120的废气进气阀123和废气出气阀124；来自厂区经预处理器170处理后的有机废气经吸附风机110牵引至吸附器120，然后经废气进气阀123进入吸附器120，废气中的有机物被吸附剂吸附，最后，净化达标后的洁净气经废气出气阀124排出吸附器120，通过烟囱130高空排放，形成一个有机废气通路。此时，氮气进气阀127和氮气出气阀128均处于关闭状态；二级吸附器180处于氮气脱附工序或等待阶段，二级吸附器180的废气进气阀123和废气出气阀124均处于关闭状态。

当吸附器120中的吸附剂饱和后，其废气进气阀123与废气出气阀124同时关闭；二级吸附器180的废气进气阀123和废气出气阀124同时开启，其氮气进气阀127和氮气出气阀128呈关闭状态，二级吸附器180进入有机废气吸附工序，而吸附器120进入氮气脱附工序；吸附器120和二级吸附器180如此循环往复进行废气吸附，使得吸附器120和二级吸附器180互不干扰。

二、氮气脱附工序

吸附器120进入氮气脱附工序后，氮气储存罐220的出气口、氮气进气三通阀270的bc方向、氮气进气阀127、氮气出气阀128和氮气出气三通阀240的ab方向同时打开；氮气储存罐220内的氮气经氮气进气三通阀270的bc向、氮气进气阀127进入吸附器120并对吸附剂进行常温吹扫，将残余废气导入吸附管路150进入二级吸附器180进行再吸附；最后，洁净氮气经废气出气阀124排至烟囱130，形成一个氮气通路。此时，吸附器120的废气进气阀123和废气出气阀124均处于关闭状态；二级吸附器180处于吸附状态，废气进气阀123和废气出气阀124处于开启状态，二级吸附器180的氮气进气阀127和氮气出气阀128处于关闭状态。

当氧含量检测仪280数据显示氧含量低于1％时，氮气进气三通阀270和氮气出气三通阀240关闭；同时，吸附器120的氮气储存罐220的出气口、氮气进气阀127和氮气出气阀128仍保持开启状态；吸附器120进入氮气脱附工序，二级吸附器180仍处于有机废气吸附状态。该工序完毕后，吸附器120和管路中充满了氮气，处于惰性气体保护状态，确保了热氮脱附工序的安全。

而后，氮气储存罐220的出气口、氮气进气三通阀270的ac方向、氮气进气阀127、氮气出气阀128、氮气出气三通阀240的ac方向均保持开启状态，同时打开止回阀260；氮气储存罐220内的氮气经氮气进气三通阀270的ac向进入加热器230；加热至有机废气沸点以上温度后经氮气进气阀127进入吸附器120，吸附剂受热后，其孔道内和表面上的有机物脱附至热氮气中；带有大量有机废气的热氮气随后经氮气出气阀128排出吸附器120；再经氮气出气三通阀240的ac向依次进入一级冷凝器310和二级冷凝器320，热氮气中的有机物经冷却凝聚为液态的有机溶剂，存于回收槽330中，实现了有机废气的回收利用；冷却后的氮气及少量不凝气由回收槽330经气泵250压缩，最后经止回阀260回至氮气储存罐220，形成一个氮气循环闭路，也实现了氮气的循环利用。

此时，吸附器120的废气进气阀123和废气出气阀124均处于关闭状态；二级吸附器180仍处于吸附状态，二级吸附器180的废气进气阀123和废气出气阀124处于开启状态，二级吸附器180的氮气进气阀127和氮气出气阀128处于关闭状态。

三、等待工序

当吸附器120脱附完毕后，若二级吸附器180仍未吸附饱和，则关闭氮气储存罐220的出气口、氮气进气阀127、氮气出气阀128和止回阀260，吸附器120进入等待工序。

此时，氮气进气三通阀270和氮气出气三通阀240保持关闭；吸附器120的废气进气阀123和废气出气阀124均处于关闭状态；二级吸附器180仍处于吸附状态，二级吸附器180的废气进气阀123和废气出气阀124处于开启状态，二级吸附器180的氮气进气阀127和氮气出气阀128均处于关闭状态。

当二级吸附器180饱和后，吸附器120进入有机废气吸附工序，二级吸附器180依次进入氮气脱附工序、氮气脱附工序和等待工序，通过PLC系统编程，循环往复，自动控制。

氮气储存罐220的温度计、出气口与压力表连锁控制，当压力表小于一定数值时，氮气储存罐220的进气口自动打开，纯度为99％的氮气从氮气管网210进入氮气储存罐220，当压力表达到一定数值后，该进气口自动关闭；氮气储存罐220通过排液阀与回收槽330的回流进口332相连通，当液位计达到一定数值时，打开排液阀，氮气储存罐220内的积液排入回收槽330，排空后关闭排液阀。

有机废气吸附工序中，吸附模块的吸附器120可以对废气进行吸附，吸附饱和后通过氮气脱附工序对吸附器120进行脱附，使得吸附器120可以循环利用，脱附后含有机污染物的氮气进入回收模块中进行冷凝，并实现有机污染物和氮气的分离，有机污染物溶液送污水处理系统340处理，净化后的氮气回流至氮气储存罐220内，从而实现氮气循环利用，进而降低了设备的运营成本。

Claims (10)

1.一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，其特征在于：包括吸附模块、脱附模块和回收模块；

所述吸附模块包括吸附风机(110)、吸附管路(150)和吸附器(120)，吸附管路(150)设置有吸附风机(110)，吸附器(120)的废气出口(122)通过管道与烟囱(130)相连；吸附器(120)的氮气出口(126)通过回收管道(160)与废气点源管网(140)的进风口相连接；

所述脱附模块包括氮气管路(290)、氮气储存罐(220)和加热器(230)，氮气管网(210)通过氮气管路(290)与氮气储存罐(220)相连通；吸附器(120)的氮气进口(125)通过管道与氮气储存罐(220)相连，且该管道上设置有阀门和加热器(230)，阀门与加热器(230)并联设置，加热器(230)的进口端设置有加热阀门；

所述回收模块包括冷凝器和回收槽(330)，回收槽(330)的进气口(331)与吸附器(120)的氮气出口(126)通过管道相连接，且该管道上设置有冷凝器，回收槽(330)的出气口与氮气储存罐(220)相连通，回收槽(330)的出液口(333)与污水处理系统(340)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，其特征在于：包括至少两个冷凝器，且各个冷凝器之间串联设置。

3.根据权利要求1所述的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，其特征在于：所述氮气储存罐(220)和回收槽(330)之间设置有气泵(250)，且气泵(250)与氮气储存罐(220)之间设置有止回阀(260)。

4.根据权利要求1所述的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，其特征在于：所述回收管道(160)上设置有氧含量检测仪(280)。

5.根据权利要求1所述的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，其特征在于：所述加热器(230)设置有换热进口和换热出口，换热进口与吸附器(120)的氮气出口(126)相连通，换热出口与冷凝器相连通。

6.根据权利要求1所述的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，其特征在于：所述氮气储存罐(220)的底部设置有排液阀，氮气储存罐(220)通过排液阀与回收槽(330)相连通。

7.根据权利要求1所述的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，其特征在于：所述废气点源管网(140)与吸附器(120)之间的废气进气管路上设置有预处理器(170)。

8.根据权利要求7所述的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，其特征在于：预处理器(170)内设有过滤器和冷却器。

9.根据权利要求1所述的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，其特征在于：包括至少两台吸附器(120)，且吸附器(120)之间并联设置。

10.一种热氮脱附的有机废气净化回收系统，其特征在于：包括废气点源管网(140)、烟囱(130)、污水处理系统(340)、有机废气净化装置和氮气管网(210)，所述有机废气净化装置为权利要求1-9任意一项所述的一种采用热氮脱附的有机废气净化装置，所述烟囱(130)与吸附器(120)的废气出口(122)相连接，所述废气点源管网(140)与吸附器(120)的废气进气管路相连通，所述氮气管网(210)与氮气储存罐(220)相连，所述污水处理系统(340)与回收槽(330)的出液口(333)相连。

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