CN215539628U - 一种工业有机废气高效治理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种工业有机废气高效治理系统。该治理系统包括：预处理装置；提取装置；活性炭吸附装置，提取装置设于提取装置和活性炭吸附装置之间，以能够将预冷后的有机废气导入至活性炭吸附装置中，并通过活性炭吸附装置吸附有机废气中的溶剂；沸石转轮装置，设置于活性炭吸附装置和烟囱之间；脱附装置，用于将高温惰性气体导入至活性炭吸附装置中，以脱附粘附在活性炭吸附装置上的溶剂；脱水装置，脱水装置的一端连通于活性炭吸附装置；脱水装置的另一端连通于脱附装置，以回收降温后的惰性气体；以及精馏装置，用于对除水后的有机废气进行精馏并提纯。由此，能够对有机废气进行科学有效的治理，并防止在治理过程中造成二次污染。

Description

一种工业有机废气高效治理系统

技术领域

本实用新型涉及有机废气治理技术领域，具体地，涉及一种工业有机废气高效治理系统。

背景技术

有机废气治理，是指用多种技术措施，通过不同途径减少石油损耗、减少有机溶剂用量或排气净化以消除有机废气污染。有机废气污染源分布广泛。为防止污染，除减少石油损耗、减少有机溶剂用量以减少有机废气的产生和排放外，排气净化是切实可行的治理途径。

目前对有机废气的治理工艺主要是溶剂回收技术和热氧化分解技术。

溶剂回收是指通过吸附、吸收、冷凝及膜分离技术来对有机废气进行治理，由此消除或者减少有机废气。传统溶剂回收工艺，在预冷却时会产生含有机溶剂的废水，造成水污染。另外，经冷凝后的溶剂没有后续精馏分离工艺，这种混合物也不能直接重复使用，相应的导致这种毛溶剂的经济价值不大。

热氧化分解技术，即RTO(Regenerative Thermal Oxidizer，简称RTO)蓄热式氧化炉分解技术，其原理是在高温下将废气中的有机物(VOCs)氧化成对应的二氧化碳和水，从而净化废气，并回收废气分解时所释放出来的热量。

目前，国内多采用溶剂回收技术对有机废气进行治理。由于采用高温蒸汽进行脱附时，水蒸气混合废气气体在高温下对设备腐蚀严重。同时，水蒸气脱附会导致吸附剂(活性炭)寿命缩短，吸附剂更换时，产生废活性炭，含污染物组分多。此外，水蒸气脱附后不进行烘干或烘干不彻底，降低活性炭吸附效率及使用寿命。且部分酮等含活性物质会与活性炭或在活性炭表面发生反应，造成堵塞或热量蓄积过高易着火，存在一定的安全隐患。

当前技术难以对有机废气进行科学有效的治理，并且在治理过程中容易造成二次污染，对此还需要提出一种更为合理的技术方案，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种工业有机废气高效治理系统，以对有机废气进行科学有效的治理，并且防止在治理过程中容易造成二次污染。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种工业有机废气高效治理系统，包括：

预处理装置，用于对有机废气进行粗滤和预冷处理；

提取装置，用于导入经粗滤和预冷后的有机废气；

活性炭吸附装置，连通于烟囱，其中，所述提取装置设于所述提取装置和所述活性炭吸附装置之间，并分别与这两者连通，以能够将预冷后的有机废气导入至所述活性炭吸附装置中，并通过所述活性炭吸附装置吸附有机废气中的溶剂；

沸石转轮装置，用于净化有机废气，所述沸石转轮装置设置于所述活性炭吸附装置和所述烟囱之间，其进气端连通于所述活性炭吸附装置，其出气端连通于所述烟囱，其回收端连通于所述预处理装置；

脱附装置，连通于所述活性炭吸附装置，用于将高温惰性气体导入至所述活性炭吸附装置中，以脱附粘附在所述活性炭吸附装置上的溶剂；

脱水装置，所述脱水装置的一端连通于所述活性炭吸附装置，用于对脱附后的有机废气进行降温和除水得到毛溶剂；所述脱水装置的另一端连通于所述脱附装置，以回收降温后的惰性气体；以及

精馏装置，用于对除水后的有机废气进行精馏并提纯。

在一种可能的设计中，所述预处理装置包括冷却塔和过滤器，所述过滤器的一端设为废气进口，另一端连通所述提取装置；所述冷却塔设有用于导入冷媒的导入管和回收冷媒的导出管，所述导入管和所述导出管分别连通于所述过滤器，以形成供冷媒流通的通路。

在一种可能的设计中，所述过滤器包括用于对有机废气进行冷却的套筒和用于过滤有机废气的过滤组件，所述套筒形成有用于容纳冷媒的冷却腔，所述冷却腔分别连通于所述导入管和所述导出管；所述过滤组件设于所述套筒中。

在一种可能的设计中，所述提取装置包括抽风机、调节阀、控制器和检测器，所述检测器用于检测管道内的进风量，所述控制器分别通信连接于所述检测器、所述抽风机和所述调节阀，以根据当前进风量来调节所述抽风机的运动状态以及所述调节阀的开闭状态。

在一种可能的设计中，所述脱附装置包括氮气发生器、加热器和再生风机，所述再生风机设置于所述氮气发生器和所述加热器，以能够将氮气导入至加热器，并将加热后的高温氮气导入至活性炭吸附装置，以脱附粘附在所述活性炭吸附装置上的溶剂。

在一种可能的设计中，所述加热器为导热油加热机构。

在一种可能的设计中，所述脱水装置包括换热机构、毛溶剂中转罐和分子筛脱水机构，所述毛溶剂中转罐一端连通于所述换热机构，另一端连通于所述分子筛脱水机构。

在一种可能的设计中，所述换热机构包括预冷换热器和深冷换热器，所述预冷换热器一端连通于所述活性炭吸附装置，另一端连通于所述深冷换热器；所述深冷换热器分别连通于所述分子筛脱水机构和所述脱附装置。

在一种可能的设计中，所述换热机构还包括冰水机，所述冰水机设于所述预冷换热器和所述深冷换热器之间，并且分别连通于所述预冷换热器和所述深冷换热器。

在一种可能的设计中，所述精馏装置包括多个精馏塔，其中，多个精馏塔的位置按照待提纯有机物质的沸点由低到高顺序设置。

通过上述技术方案，采用上述治理方法，可以抽取来自生产线的充满溶剂的有机废气，废气经过过滤、冷却至合适温度后导入至活性炭吸附罐。在这里，溶剂(有机废气组分)被吸附到活性炭吸附罐中的活性炭上，由此实现对于溶剂和空气的分离，此后再将清洁后的空气通过烟囱排入大气，从而满足超低排放要求(10mg/m³)。

选用不与有机废气发生反应的惰性气体(例如N₂)作为脱附剂，可避免传统水蒸气脱附-溶剂回收技术的二次污染。并且脱附后的气体可循环利用，并且延长了活性炭的使用寿命，并且在此过程中不会对环保设备造成无特殊腐蚀，继而有效降低了制造成本。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本公开提供的工业有机废气高效治理系统的工艺流程图，粗箭头指代了有机废气在吸附过程的气体流向；

图2是本公开提供的工业有机废气高效治理系统的工艺流程图，粗箭头指代了有机废气在脱附过程的气体流向；

图3是本公开提供的工业有机废气高效治理系统的工艺流程图，粗箭头指代了有机废气在冷凝脱水过程的气体流向；

图4是本公开提供的工业有机废气高效治理系统种精馏装置工艺流程图。

附图标记说明

11-冷却塔，12-过滤器，2-提取装置，3-活性炭吸附装置，41-氮气发生器，42-加热器，43-再生风机，51-预冷换热器，52-深冷换热器，53-冰水机，54-毛溶剂中转罐，55-分子筛脱水机构，6-精馏装置，7-烟囱，8-沸石转轮装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

根据本公开的第一方面，提供了一种工业有机废气高效治理系统，图1至图4示出了其具体实施方式。

该工业有机废气高效治理系统包括预处理装置、提取装置2、活性炭吸附装置3、脱附装置、沸石转轮装置8、脱水装置和精馏装置6。

其中，预处理装置用于对有机废气进行粗滤和预冷处理；提取装置2用于导入经粗滤和预冷后的有机废气；活性炭吸附装置3连通于烟囱7，其中，提取装置2设于提取装置2和活性炭吸附装置3之间，并分别与这两者连通，以能够将预冷后的有机废气导入至活性炭吸附装置3中，并通过活性炭吸附装置3吸附有机废气中的溶剂；沸石转轮装置8，用于净化有机废气，沸石转轮装置8设置于活性炭吸附装置3和烟囱7之间，其进气端连通于活性炭吸附装置3，其出气端连通于烟囱7，其回收端连通于预处理装置；脱附装置连通于活性炭吸附装置3，用于将高温惰性气体导入至活性炭吸附装置3中，以脱附粘附在活性炭吸附装置3上的溶剂；脱水装置的一端连通于活性炭吸附装置3，用于对脱附后的有机废气进行降温和除水得到毛溶剂；脱水装置的另一端连通于脱附装置，以回收降温后的惰性气体；精馏装置6用于对除水后的有机废气进行精馏并提纯。

通过上述技术方案，可以通过提取装置2抽取来自生产线的充满溶剂的有机废气，而有机废气经过过滤、冷却至合适温度后能够导入至活性炭吸附罐。冷却后的有机废气中，溶剂(有机废气组分)能够被吸附到活性炭吸附罐中的活性炭上，由此实现对于溶剂和空气的分离。此后再将清洁后的空气通过烟囱7排入大气，从而满足超低排放要求(10mg/m³)。

而经预处理后的废气进入吸附罐，废气中的有机溶剂附着于活性炭上，随着吸附时间的延长，罐内的有机溶剂越积越多。同时由于吸附罐体积有限，废气中又混有空气或氧气，罐内的混合气体往往处于可燃物的爆炸极限范围之内或高于可燃物的爆炸上限(可燃)。而此时，由于需再生的活性炭吸附罐内有氧气，而这部分氧气在挥发溶剂浓度达到高浓度并接近LEL(最低爆炸极限)前必须先行除去。因此，可以将惰性气体导入活性炭吸附罐中，从而降低氧气浓度(氧气浓度可以保持在2～3％)，极大降低了爆炸风险。

当活性炭吸附罐对溶剂吸附至一段时间，活性炭吸附量达到最大值，不能再吸附溶剂，如需继续使用，需要进行再生帮助炭床恢复吸附性能。当氧气含量达到最小值时，可以将惰性气体加热到200℃并导入活性炭吸附罐，高温惰性气体穿过活性炭碳床，使得碳床释放水分和所吸附的溶剂，得到含有惰性气体和有机溶剂的混合气体(后文称之为再生气体)。

此后，将这些再生气体导入脱水装置进行除水处理，以能够除去剩余的水而保留溶剂(即，毛溶剂)。其中，再生气体中的大部分水在冷凝后，汇入工艺水池，通过外部的雾化系统或蒸发装置再次进行处理后送入至有机废气进气管道。而保留的毛溶剂则可以被精馏装置6提纯分离，得到单一成分的有机物质。

采用上述治理方法，选用不与有机废气发生反应的惰性气体(例如N₂)作为脱附剂，可避免传统水蒸气脱附-溶剂回收技术的二次污染。并且脱附后的气体可循环利用，并且延长了活性炭的使用寿命，并且在此过程中不会对环保设备造成无特殊腐蚀，继而有效降低了制造成本。

本公开进一步增加了沸石转轮装置8，可以对导出的废气进一步浓缩处理，由此来满足工厂有机废气超低排放的要求。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指本公开提供的工业有机废气高效治理系统在正常使用情况下的上下。“内、外”是指零部件轮廓的内外。“远、近”是指代一种位置关系，并非表示实际距离上的物理量。

在一种实施例中，预处理装置包括冷却塔11和过滤器12，过滤器12的一端设为废气进口，另一端连通提取装置2；冷却塔11设有用于导入冷媒的导入管和回收冷媒的导出管，导入管和导出管分别连通于过滤器12，以形成供冷媒流通的通路，从而帮助有机废气进行降温，以使得活性炭吸附装置3能够快速有效地吸附有机废气中的溶剂。

具体地，过滤器12包括用于对有机废气进行冷却的套筒和用于过滤有机废气的过滤组件，套筒形成有用于容纳冷媒的冷却腔，冷却腔分别连通于导入管和导出管，由此对流经套筒的有机废气进行降温；过滤组件设于套筒中，以对有机废气进行粗滤。

需要说明的是，本公开所使用的冷却塔11可以在现有的冷却设备的基础上进行常规性改进得到。而过滤组件，则是可以在现有的过滤器、过滤网或者过滤板中进行灵活选择。

在本公开体统的一种实施例中，提取装置2包括抽风机、调节阀、控制器和检测器，检测器用于检测管道内的进风量，控制器分别通信连接于检测器、抽风机和调节阀，以根据当前进风量来调节抽风机的运动状态以及调节阀的开闭状态，从而实现对于导入的有机废气流速和流量的准确控制。其中，检测器为风速风压测量仪。控制器为PLC可编程逻辑控制器。

另外，需要说明的是，所使用的抽风机和调节阀，均是可以在现有技术的基础上进行常规性改进得到，故而在此不进行详述。

在一种实施例中，脱附装置包括氮气发生器41、加热器42和再生风机43，再生风机43设置于氮气发生器41和加热器42，以能够将氮气导入至加热器42，并将高温氮气导入至活性炭吸附装置3，以脱附粘附在活性炭吸附装置3上的溶剂。

这样，当炭床吸附饱和之后，需要采用高温氮气进行脱附，从而使炭床恢复吸附性能。通入氮气可以对炭床内的空气进行置换，从而降低氧气浓度，使得炭床不具备燃爆条件，保证脱附过程中的安全性。

在本公开中，加热器42为导热油加热机构，由此通过导热油对氮气进行加热，以保证对于炭床的脱附效果。

需要说明的是，氮气发生器为市售产品，故在此不进行详述。而对于再生风机43，则为废气治理领域常用的风机。

在本公开中，脱水装置包括换热机构、毛溶剂中转罐54和分子筛脱水机构55，毛溶剂中转罐54一端连通于换热机构，另一端连通于分子筛脱水机构55。采用换热机构和分子筛脱水机构55的组成的脱水装置进行脱水处理，可以使再生原料气中的含水量仅为0.05％。而如果没有分子筛，水含量则约为1-1.5％。因此，这样设置可以提高对于水的脱除效果。

在本公开中，分子筛脱水机构55包括气相分子筛和液相分子筛，由此保证脱水效果。由于液相分子筛再生过程中乙酸产生量较高，因此增用气相分子筛，可以有效避免液相分子筛设备中可能存在的腐蚀风险。

在本公开中，换热机构包括预冷换热器51和深冷换热器52，预冷换热器51一端连通于活性炭吸附装置3，另一端连通于深冷换热器52；深冷换热器52分别连通于分子筛脱水机构55和脱附装置，由此通过这种方式实现对再生气体的降温，以使水蒸气凝固，保证脱水效果。

进一步地，换热机构还包括冰水机53，冰水机53设于预冷换热器51和深冷换热器52之间，并且分别连通于预冷换热器51和深冷换热器52。冰水机53，即冷水机，是一种输出低温冷冻水的机器，可根据输出冷水温度分为常温型与低温型，常温型的冷水温度可以在3-35摄氏度之间进行调整，低温型则可以输出温度在零下的冷水。这样设置，可以使水蒸气快速凝固，保证脱水效果。

在一种实施例中，精馏机构包括多个精馏塔，其中，多个精馏塔的位置按照待提纯有机物质的沸点由低到高顺序设置。

在本公开中，采用多个精馏塔对毛溶剂进行分别提纯，其中，精馏塔的位置按照待提纯有机物质的沸点由低到高顺序设置。这样，在传统水蒸气脱附-溶剂回收技术上增加了精馏塔进行有机溶剂的分离，可对组分组成简单的毛溶剂进行精馏分离提纯，继而得到高纯度的单一组分溶剂，经济价值巨大，可快速收回设备成本。

需要说明的是，毛溶剂为乙酸乙酯、正丙酯、高沸点物质和水的混合物。由于这种混合物不能直接重复使用，因此通过精馏单元来去除杂质，可以实现对有机溶剂的回收利用。

在本公开中，采用了三个精馏塔，回收的毛溶剂为乙酸乙酯、正丙酯、高沸点物质和水的混合物。这种混合物不能直接重复使用，必须通过精馏单元来去除杂质。

第一个精馏塔的目的是将包括甲苯在内的高沸点物质(如乙酸、缓凝剂和杂质)分离出来，通过塔底排出。从第一个精馏塔的顶部获得低沸点混合物(正丙酯和水)，将这些低沸点混合物送至第二个精馏塔。第二个精馏塔的目的是将正丙酯与水分离开来，塔底得到纯正丙酯，塔顶得到水和与正丙酯的共沸物(REC-S2b)。第三个精馏塔是将纯乙酸乙酯(REC-S3a)与高沸点物质、正丙酯中分离开来。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种工业有机废气高效治理系统，其特征在于，包括：

预处理装置，用于对有机废气进行粗滤和预冷处理；

提取装置(2)，用于导入经粗滤和预冷后的有机废气；

活性炭吸附装置(3)，连通于烟囱(7)，其中，所述提取装置(2)设于所述提取装置(2)和所述活性炭吸附装置(3)之间，并分别与这两者连通，以能够将预冷后的有机废气导入至所述活性炭吸附装置(3)中，并通过所述活性炭吸附装置(3)吸附有机废气中的溶剂；

沸石转轮装置(8)，用于净化有机废气，所述沸石转轮装置(8)设置于所述活性炭吸附装置(3)和所述烟囱(7)之间，其进气端连通于所述活性炭吸附装置(3)，其出气端连通于所述烟囱(7)，其回收端连通于所述预处理装置；

脱附装置，连通于所述活性炭吸附装置(3)，用于将高温惰性气体导入至所述活性炭吸附装置(3)中，以脱附粘附在所述活性炭吸附装置(3)上的溶剂；

脱水装置，所述脱水装置的一端连通于所述活性炭吸附装置(3)，用于对脱附后的有机废气进行降温和除水得到毛溶剂；所述脱水装置的另一端连通于所述脱附装置，以回收降温后的惰性气体；以及

精馏装置(6)，用于对除水后的有机废气进行精馏并提纯。

2.根据权利要求1所述的工业有机废气高效治理系统，其特征在于，所述预处理装置包括冷却塔(11)和过滤器(12)，所述过滤器(12)的一端设为废气进口，另一端连通所述提取装置(2)；所述冷却塔(11)设有用于导入冷媒的导入管和回收冷媒的导出管，所述导入管和所述导出管分别连通于所述过滤器(12)，以形成供冷媒流通的通路。

3.根据权利要求2所述的工业有机废气高效治理系统，其特征在于，所述过滤器(12)包括用于对有机废气进行冷却的套筒和用于过滤有机废气的过滤组件，所述套筒形成有用于容纳冷媒的冷却腔，所述冷却腔分别连通于所述导入管和所述导出管；所述过滤组件设于所述套筒中。

4.根据权利要求1所述的工业有机废气高效治理系统，其特征在于，所述提取装置(2)包括抽风机、调节阀、控制器和检测器，所述检测器用于检测管道内的进风量，所述控制器分别通信连接于所述检测器、所述抽风机和所述调节阀，以根据当前进风量来调节所述抽风机的运动状态以及所述调节阀的开闭状态。

5.根据权利要求1所述的工业有机废气高效治理系统，其特征在于，所述脱附装置包括氮气发生器(41)、加热器(42)和再生风机(43)，所述再生风机(43)设置于所述氮气发生器(41)和所述加热器(42)，以能够将氮气导入至加热器(42)，并将加热后的高温氮气导入至活性炭吸附装置(3)，以脱附粘附在所述活性炭吸附装置(3)上的溶剂。

6.根据权利要求5所述的工业有机废气高效治理系统，其特征在于，所述加热器(42)为导热油加热机构。

7.根据权利要求1所述的工业有机废气高效治理系统，其特征在于，所述脱水装置包括换热机构、毛溶剂中转罐(54)和分子筛脱水机构(55)，所述毛溶剂中转罐(54)一端连通于所述换热机构，另一端连通于所述分子筛脱水机构(55)。

8.根据权利要求7所述的工业有机废气高效治理系统，其特征在于，所述换热机构包括预冷换热器(51)和深冷换热器(52)，所述预冷换热器(51)一端连通于所述活性炭吸附装置(3)，另一端连通于所述深冷换热器(52)；所述深冷换热器(52)分别连通于所述分子筛脱水机构(55)和所述脱附装置。

9.根据权利要求8所述的工业有机废气高效治理系统，其特征在于，所述换热机构还包括冰水机(53)，所述冰水机(53)设于所述预冷换热器(51)和所述深冷换热器(52)之间，并且分别连通于所述预冷换热器(51)和所述深冷换热器(52)。

10.根据权利要求1所述的工业有机废气高效治理系统，其特征在于，所述精馏装置(6)包括多个精馏塔，其中，多个精馏塔的位置按照待提纯有机物质的沸点由低到高顺序设置。

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