CN216259925U - 一种工业有机废气吸附回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工业有机废气吸附回收装置。该装置是长方形的箱体结构，所述箱体内包含有冷却塔（带喷淋系统）二个、吸附塔（含特制吸附剂)三个、冷凝器一个、油水分离槽一个、废气入口风机一台、VOC浓度传感器三个、一个控制柜一个、冷水管道接口而个、低压蒸汽接口一个、废气管道接口一个、氮气管道接口一个、尾气排气管道出口一个、回收溶剂出口一个、分离器冷水出口一个、一次吸附控制阀三个、二次吸附控制阀三个、蒸汽冷水切换阀三个、氮气切换阀门三个、循环泵一台。本实用新型采取预处理，特种树脂二级吸附，塔顶浓度控制的方法，针对不同有机废气设置不同的工艺路线，实现吸附和再生无缝隙切换。

Description

一种工业有机废气吸附回收装置

技术领域

本实用新型属于工业废气治理、溶剂回收领域，特别是炼油、石化、橡胶合成、人造革制造等生产过程中产生的工业废气治理，并回收有机溶剂。

背景技术

挥发性有机化合物（VOCs）是一类对人体和环境有很大危害的多种有机气体的总称，据研究表明，大气中雾霾的形成主要来源是VOC通过光化作用的结果。因此国家有关部门对VOC排放的控制越来越严格，同时引起了全社会的广泛关注。

石油化工工业废气是VOC排放的主要贡献者，其中生产工艺中产生的工业废气尤其可观。关于VOC的治理方法有很多，大体可分为回收和销毁两大类。而石化企业产生的工业废气具有一定的经济价值，如果用大家广为接受的活性碳吸附的方法回收，存在着吸附能力衰减、使用寿命短、再生条件高、容易着火等缺点，因而大多数企业都是用各种氧化燃烧法将VOC销毁后直接排放，这样造成了资源的极大浪费，同时也增加了二氧化碳的排放，与时下国家提出的碳达标目标相违背。

本实用新型，使用冷却、吸收和树脂吸附的工艺，对石油化工生产过程产生的工业废气进行处理，不仅解决了达带来经济效益，更重要的是，还可以达到减少碳排放目的，符合国家环保、经济政策。

本实用新型采用二级吸附，中间冷却的方法，克服了吸附过程中温度升高，吸附效率低的问题，并且同时用塔顶浓度控制的方法，克服了其它单一塔顶浓度控制或吸附时间控制方法在吸附和再生切换过程中造成的波动，本实用新型实现了吸附和再生的无缝衔接，有效地适应了来料废气的不稳定和波动对最终排放浓度的影响。

本实用新型由于工艺路线灵活方便，可以用一套设备实现对多种不同来源工业废气进行无害排放。

发明内容

本实用新型涉及一种工业有机废气吸附回收装置，该装置是一种移动式的撬装设备，主要解决永久或临时场所工业有机废气的环境污染问题，同时实现有机溶剂的回收。

为了实现上述目标，本实用新型采取冷却、吸收和吸附工艺，通过管线切换，可以根据废气特性可以选择性地采取不同的工艺路线。

技术方案包含有冷却塔、一级吸附塔、中间冷却塔、二级吸附塔、油水分离池、冷水管道、工业废气进入管道、废气进口管，二次废气进口阀、废气进口控制阀、二级吸附塔入口控制阀、再生管道、再生入口阀、再生出口阀、放空管道、低压蒸汽管道、阻火器、一级吸附塔顶浓度在线检测仪、二级吸附塔顶浓度在线检测仪、管路气体压力表、蒸汽压力传感器、冷却吸收塔循环泵、冷却塔液位计、油水分离池液位计、温度传感器、压力传感器、程序控制柜。

本实用新型涉及一种工业有机废气吸附回收装置，主体单元有三个吸附塔和两个吸收冷却塔。所述三个吸收塔分别作为一级吸收塔，二级吸收塔和再生备用塔使用，三塔用管道连接。所述吸附塔或再生塔，下端有预处理废气进口管线通过阀门控制与初级吸收冷却塔相连、二次废气进口管线通过阀门控制与二次冷却吸收冷却塔相连、再生蒸汽出口管线通过阀门控制与冷凝器相连，所述冷凝器，设有冷凝液排出管线通过阀门与油水分离槽相连、冷却水接入管接口和排出管接口，所述油水分离槽，上端设油回收溶剂排出接口、下端设有分离水排出接口。所述吸附塔或再生塔，顶端设有一次废气出口管线通过阀门控制与二级冷却塔相连、净气排出管线通过阀门控制与放空排出管接口相连、蒸汽入口管通过阀门控制与蒸汽接口相连、所述蒸汽管通过阀门切换同时接入氮气接管入口。所述一次废气出口和净气出口，设置有气体浓度检测仪，与控制系统相连。所述一级吸收冷却塔下端设有废气入口管线通过阀门与原料废气接口相连，顶端设有喷淋装置与冷却液接管入口相连、预处理废气出口管线通过阀门与一次吸附塔和二级吸收冷却塔相连。所述二级吸收冷却塔，下端有一次吸附或冷却废气入口管线通过切换阀门与一级吸附塔和初次吸收冷却塔相连、吸收液循环泵通过阀门与吸收液接管入口相连。所述一次和二次吸收冷却塔设置有液位计与控制系统相连。

以上工艺所有设备和控制单元全都固定安装在一个基座上，并用管道和阀门相连接，基座和所有设备单元包裹在一个固定的箱体内，箱体大小跟标准集装箱尺寸相同，符合交通运输要求，箱体外板相应位置设有可拆卸操作窗口，顶端设有排气同分口，并在相应位置设置有相关管线接口，包括废气管道接口，冷水接口，蒸汽接口，氮气接口，和相关出口，包括尾气排放口，溶剂排放口，冷凝水排放口。

本实用新型，关键设备是吸附塔，吸附塔内填充有一种高效高分子吸附材料，其特征是具有疏水性，颗粒均匀，毛细孔结够丰富，且有可塑性，强度高，吸附过程几乎无损失，使用寿命长等特点。该吸附剂是棕色不透明球状颗粒，其的物理性质是：粒径范围0.4-1.25>99%，视密度为0.65-0.75 g/ml，比表面积>1200-1600m²/g，孔容积1.0=1.5m³/g。

本实用新型所用的尾气治理方法，用特制的气体吸附塔，每个吸附塔下端设有一次气体入口控制阀，二次气体入口控制阀，再生蒸汽出口控制阀，顶端设有一级吸附出口控制阀、二级吸附出口控制阀、再生蒸汽入口控制阀。每个吸附塔下端设有气体分配器，顶端设有气体浓度传感器。吸附过程采取两级吸附工艺，将工业过程中产生的工业废气通过阻火器预先进行冷却或吸收后，在吸附塔内进行吸附。吸附塔达到要求的饱和度后，采用蒸汽吹扫、冷水冷却、氮气吹扫的方法，对高分子吸附剂进行再生，恢复吸附能力，同时将吸附的有机溶剂脱附冷凝。冷凝液体与预冷却塔内的冷却液汇总并入到油水分离池中。

本实用新型所涉及的一种工业有机废气吸附回收装置，一套设备多种功能，可以采取预冷却——吸附——中间冷却——再吸附的工艺路线，也可以采取吸收——冷却——吸附——再吸附的工艺，还可以采取吸收冷却——再吸收——吸附——再吸附的工艺。预冷却塔和中间冷却塔采用特殊设计，冷却塔内部填充有陶瓷或金属填料，提供气液接触表面，当所处理的工业气体中含有酸性气体或碱性气体时，分别用碱液或酸液作为冷却吸收剂，冷却液也可以用其它能够吸收工业废气相应成分且对吸附剂无毒害的液体。当冷却塔冷却液用水时，冷却水从塔底流出，与吸附再生产生的冷凝富液汇合流入到油水分离池中。当冷却液用非水，而主要起吸收作用时，冷却液通过塔底所设的冷却液循环泵循环使用，当达到一定的饱和度后，按批次更换，也可以在保持最低浓度的条件下采用不断添加冷却液的办法连续操作。

本实用新型工业有机废气吸附回收装置，采用二级吸附，当一级吸附出口气体浓度超过达标排放浓度的10-30%时，关闭气体进口和出口阀，打开蒸汽进口阀门对吸附塔进行再生。关闭一级吸附塔进气口的同时，打开前期再生塔的进气口，此时，原先的二级吸附塔变成为一级吸附塔，原先的再生塔变成为二级吸附塔。使用二级吸附并且塔顶浓度控制的方法，可以有效抗击来料尾气浓度的冲击，同时实现吸附操作过程和再生操作过程的无缝隙切换。

再生分两个阶段，前期主要时蒸汽对吸附的有机废气脱附过程。再生第二个阶段，时用冷水对再生塔进行降温过程，然后用氮气吹扫。

再生过程中产生的冷凝富液，通过管道送到油水分离池中经行油水分离，上层油相根据生产过程需要，可以送到工艺前端再利用，也可以外送。下层水相直接排入到生产区域工业污水系统。

具体实施方法

以处理合成橡胶工艺产生废气，水作为冷却液为例，具体操作如附图所示。

合成橡胶工艺产生废气中主要成分有丁二烯、苯乙烯、正己烷、环己烷、正庚烷。VOCs总浓度为2000-4000mmp，废气温度为20-60℃，无粉尘和其它杂质，用水作为冷却液，采取预冷却——吸附——中间冷却——再吸附的废气处理工艺设置管线阀门开关。

将撬装设备安装就位后，打开可拆卸壁板，按照上述工艺路线打开相应的管线切换阀门，在相应管线接口接入冷却水管、废气接入管、溶剂回收管，分离水出口管等。

工艺过程来的废气，通过收集管道，阻火器，导入到冷却塔（6）底部进入冷却塔，与从冷却塔的顶部喷淋的冷水接触，上升的有机废气得到冷却后，从塔顶排出，通过管道导入到一级吸附塔（1）底部，进入塔体后，经过设置于塔内的高分子材料吸附后，从塔顶排出，初步吸附后的工业废气，从吸附塔（1）导入到中间冷却塔（5），从底部进入，冷却后从中间冷却塔（5）顶部排除，然后导入到二级吸附塔（2）的底部进入到塔内进行二次吸附。经过二次吸附后的达标尾气，从二次吸附塔（2）顶排入到大气中直接排放。

再生塔的再生：当一级吸附塔顶浓度达到限值（超过达标要求排放浓度的10-30%）后，开启再生程序，从塔顶打开蒸汽阀，用低压蒸汽吹扫高分子吸附树脂吸附剂，时间大约为30-90分钟，蒸汽吹扫后，在入口管道的另一端接入冷却水，对塔内吸附剂进行冷却，冷却时间为10-40分钟，随后开启氮气阀门，对再生塔进行氮气吹扫，时间约为10-30分钟。蒸汽出口接入冷凝器，冷凝器出口含有有机溶剂的油水混合物排放到油水分离池中。

吸附塔的吸附和再生操作是循环进行的，通过控制系统进行程序控制，具体工作程序如下：

(1)吸附塔（1）为一级吸附，吸附塔（2）为二级吸附，吸附塔（3)为再生塔时。处于开启状态的控制阀：废气进口控制阀（1A），废气出口控制阀（1a)，二次废气进口控制阀（2C），达标尾气排放控制阀（2c)，再生蒸汽入口阀3b、再生蒸汽出口控制阀3B。处于关闭状态控制阀：1B、1b、1C、1c、2B、2 b、2A、2a、3A、3a、3C、3c。

(2)当吸附塔（1）出口浓度达到限值（超过达标排放浓度的10-30%）时，吸附塔（2）为一级吸附，吸附塔（3）为二级吸附，吸附塔（1)为再生塔。开启状态的控制阀：废气进口控制阀（2A），废气出口控制阀（2a)，二次废气进口控制阀（3C），达标尾气排放控制阀（3c)，再生蒸汽入口阀1b、再生蒸汽出口控制阀1B。关闭状态控制阀：2B、2b、2C、2c、3B、3 b、3A、3a、1A、1a、1C、1c。

(3)当吸附塔（2）出口浓度达到限值（超过达标排放浓度的10-30%）时，吸附塔（3）为一级吸附，吸附塔（1）为二级吸附，吸附塔（2)为再生塔。处于开启状态的控制阀：废气进口控制阀（3A），废气出口控制阀（3a)，二次废气进口控制阀（1C），达标尾气排放控制阀（1c)，再生蒸汽入口阀2b、再生蒸汽出口控制阀2B。处于关闭状态控制阀：3B、3b、3C、3c、1B、1 b、1A、1a、2A、2a、2C、2c。完成一个循环周期。

(4)当吸附塔（3）出口浓度达到限值（超过达标排放浓度的10-30%）时，又回到以上步骤（1）的状态，开始下一个循环。

吸附剂的用量和吸附塔的大小，根据原料气的构成而定，气体在塔内风速为0.02-0.08m/s，停留时间10-25秒。

附图说明：

1.附图1为本实用新型的工艺流程图

附图中：1，2，3为吸附塔，4为冷却塔，5为中间冷却塔，6为冷凝器，7为油水分离池，8为工业废气，9，12为冷却水，10为达标尾气排放口，11为蒸汽入口或冷却水入口，12 为氮气入口，13为吸附和吸收的溶剂和水混合物，14为冷凝水出口，15为回收的溶剂出口，16油水分离池水出口，17为再生蒸汽或氮气排放口。A为废气入口控制阀，a为一次吸附出口控制阀，C为二次废气入口控制阀， c为达标尾气排放阀门，b再生蒸汽入口阀，B为蒸汽出口阀。

附图2为实用新型装置平面布局图

附图中：1，2，3为吸附塔，4，5为冷却塔，6为冷凝器，7为油水分离池，8为控制柜，9为循环泵，10为地板基座，11为立柱

Claims (13)

1.一种工业有机废气吸附回收装置，其特征是外部尺寸为长5898mm×宽2352mm×高2393mm的箱体结构，所述箱体内包含有冷却塔（带喷淋系统）二个、吸附塔（含特制吸附剂)三个、冷凝器一个、油水分离槽一个、废气入口风机一台、VOC浓度传感器三个、一个控制柜一个、冷水管道接口而个、低压蒸汽接口一个、废气管道接口一个、氮气管道接口一个、尾气排气管道出口一个、回收溶剂出口一个、分离器冷水出口一个、一次吸附控制阀三个、二次吸附控制阀三个、蒸汽冷水切换阀三个、氮气切换阀门三个、循环泵一台。

2.根据权利要求1所述一种工业有机废气吸附回收装置，内其特征是所述箱体机构内所有操作单元固定安装在一个平台上，所述箱体平台上有立柱、外部有可拆卸隔离板、顶部有横梁、外部有吊装挂钩。

3.根据权利要求1所述一种工业有机废气吸附回收装置，其特征是包含有一个预冷却塔，入口与需要处理的废气管和喷淋管相连，出口跟吸附塔相连，用冷却液从顶部喷淋，工业废气从塔底进入，冷却后的废气从塔顶送至吸附塔。

4.根据权利要求1所述一种工业有机废气吸附回收装置，其特征是包含有一个中间冷却塔，入口与一级吸附塔出管和喷淋水管相连，出口跟二级吸附塔相连，用冷却液从顶部喷淋，工业废气从塔底进入，冷却后的废气从塔顶送至吸附塔。

5.根据权利要求1所述冷却系统，包含两个冷却塔，其特征是，两级冷却塔同时可以发挥吸收塔的功能，将初冷却塔和中间冷却塔通过预设管路和阀门切换，便可以改为吸收塔，冷却液或吸收液可以是酸液、碱液或有能够吸收工业废气中相应成分且对高分子吸附剂无毒害的液体。

6.根据权利要求1所述冷却系统，包含两个冷却塔，其特征是，两级冷却塔可以通过管线阀门切换改作为吸收塔，吸收冷却液从塔底流出循环使用，达到65%-85%的饱和度后，通过管线阀门切换，实现富液不仅可以单独外送处理，还可以跟后序吸附塔再生产生的富液混合后进行油水分离。

7.根据权利要求1所述一种工业有机废气吸附回收装置，其特征是包含有吸附系统，主体为吸附塔，吸附塔内填充特种高分子材料吸附剂，所述吸附材料其特征是具有疏水性，颗粒均匀，毛细孔结够丰富，且有可塑性，强度高，吸附过程几乎无损失，循环使用寿命长，比表面积为1000-2000M/g。

8.根据权利要求1所述一种工业有机废气吸附回收装置，其特征是包含有三个吸附塔，其中任意两个分别作为一级和二级吸附，另外一个作为再生塔，处于再生或检修状态，每个吸附塔出气口都设有VOC浓度在线传感器，对气体浓度进行检测，三个吸附塔循环使用，通过出口浓度传感器和控制柜控制器相连实现自动控制切换。

9.根据权利要求1所述一种工业有机废气吸附回收装置，包含有三个吸附塔，其中任意两个分别作为一级和二级吸附，其特征是二级吸附塔出口连接有达标排放出口。

10.根据利要求1所述一种工业有机废气吸附回收装置，包含有三个吸附塔，其特征是三个吸附塔都单独设置有蒸汽再生管线和吸附剂更换操作孔。

11.根据利要求1所述一种工业有机废气吸附回收装置，包含有三个吸附塔，其中任意两个分别作为一级和二级吸附，另外一个作为再生塔，其特征是所述再生塔顶部设有蒸汽入口和阀门，底部设有蒸汽出口和阀门，入口处可以通过阀门切换分别导入蒸汽、冷水和氮气。

12.根据利要求1所述一种工业有机废气吸附回收装置，包含有三个吸附塔，其中任意两个分别作为一级和二级吸附，另外一个作为再生塔，其特征是所述再生塔的再生流程是先用蒸汽吹扫，然后通入冷水冷却，再用氮气吹扫，再生塔出口设有冷凝器。

13.根据权利要求1所述一种工业有机废气吸附回收装置，其特征是冷却塔和吸附再生塔冷凝所得浓液，集中到一个油水分离槽中实现有机溶剂的回收。

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