CN216935397U - 一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置，包括：膜法回收装置和活性炭吸附装置，所述膜法回收装置包括膜法回收罐，所述膜法回收罐内设置有渗透膜，所述膜法回收罐上设置有混合气体进气口和第一出气口和第二出气口，所述第一出气口和混合气体进气口设置在所述渗透膜的一侧，所述第二出气口设置在所述渗透膜的另一侧；所述活性炭吸附装置和所述第一出气口连接。针对有机尾气，尤其是高浓度有机尾气，我们选择膜法回收及活性炭吸附结合装置来实现有机溶剂高纯度回收套用以及低浓度排放，同时解决现有方法运行成本高、投资大、无法实现低浓度排放等问题。

Description

一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置

技术领域

本实用新型涉及治理有机尾气的装置，具体涉及一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置。

背景技术

有机尾气的处理方法繁多，特点各异，常用的有燃烧法、冷凝法、吸收法、吸附法、膜分离法等，各种处理方法的适用范围和特点如下所示：

(1)燃烧法：包括RTO、RCO、RRTO、TO等，该方法为有机废气燃烧法，该方法处理VOCs(挥发性有机物)效果明显，但用来治理卤代烃类VOC容易产生高温腐蚀和安全隐患。生态环境部2020年发布的RTO行业标准《蓄热燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》中明文规定：含卤素的废气不宜采用蓄热燃烧法处理。另外，对于CO及RCO来说，卤代烃类有机物容易引起催化剂中毒，虽然国内科研院所已研发出抗卤型贵金属催化剂，但使用寿命较短，不宜用来治理卤代烃类废气。因此，针对卤代烃类VOC，比如二氯甲烷，显然燃烧法是无法有效处理的。

(2)吸收法：即采用适当的吸收剂(如柴油、煤油、石蜡油、水等介质) 在吸收塔内进行吸收，吸收到一定浓度后进行溶剂与吸收剂的分离来回收溶剂。采用这种方法的关键是吸收剂的选择，由于吸收率有限且溶剂与吸收剂的分离困难，因此此方法受到了一定的限制。尤其针对达标排放的VOCs治理，吸收法很难满足治理要求，而且对于多组分VOCs来说，吸收法也不适宜。

(3)吸附法：吸附法处理有机废气工艺已广泛应用，其基本原理是利用多孔吸附剂的多孔结构来吸附有机废气中的VOCs，这种吸附过程多为物理吸附，当吸附剂吸附饱和后，用热氮气、热空气或者水蒸气进行脱附，再生的吸附剂可以重复使用。商业化的吸附剂主要包括活性炭、活性碳纤维、介孔分子筛、微孔非极性树脂等。吸附法最适合处理浓度为中低浓度的VOCs，具有很好的溶剂回收及治理效果。在挥发性有机物治理中，吸附法使用较多，吸附材料多以价格低廉、使用寿命较短的活性炭为主。吸附法的难点是如何选择合适的吸附剂和设计吸附装置工艺，且面对高浓度有机尾气，如高浓度二氯甲烷尾气时，为了实现达标排放，吸附法的投资成本和运行成本均较高。

(4)冷凝法：主要利用冷介质对高温挥发性有机物进行处理，可有效回收溶剂。处理效果的好坏与冷媒的温度有关，处理效率较其他方法相对较低，适用高浓度、高沸点的废气的处理。一般不会单独使用，而用在其他工艺的前处理阶段。

(5)直接深冷技术：有机气体回收装置要在零下73℃直至零下114℃下运行，能耗极高、设备占地面积大、投资和运行费用高。

(6)光催化、低温等离子：在各类VOCs治理技术中，光催化、低温等离子因不具备较高的治理效果，已在国内某些区域处于明文淘汰的工艺。2019年6 月国家生态环境部在《重点业挥发性有机物综合治理案》中对此类方法也提出了建设性意见：低温等离、光催化、光氧化技术主要适于恶臭异味等治理。

常用的有机溶剂具有分子直径小、沸点低、挥发速率快及燃烧热效率较低等特点，其工艺尾气治理一直是环保行业的难题。

实用新型内容

为克服上述缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置，实现高纯度有机溶剂回收套用以及低浓度排放，同时解决现有方法运行成本高、投资大、无法实现低浓度排放等问题。

为了达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置，包括：

膜法回收装置，所述膜法回收装置包括膜法回收罐，所述膜法回收罐内设置有渗透膜，所述膜法回收罐上设置有混合气体入口和第一出气口和第二出气口，所述第一出气口和混合气体进气口设置在所述渗透膜的一侧，所述第二出气口设置在所述渗透膜的另一侧；

活性炭吸附装置，所述活性炭吸附装置和所述第一出气口连接。

进一步地，还包括依次连接的真空泵、第一热换器和分层罐，所述真空泵和所述第二出气口连接。通过真空泵的吸附，使渗透膜靠近所述第二出气口的一侧形成负压，以利用有机气体从渗透膜通过，从第二出气口流出，经过第一热换器冷凝后进入分层罐。

进一步地，所述膜法回收罐设置有多组，多组所述膜法回收罐并联排列。通过多组膜法回收罐的并联连接，增大膜法回收装置的分离速度，提高分离效果。

进一步地，所述活性炭吸附装置内部设置有柱状活性炭，所述活性炭吸附装置上设置有上通气口和下通气口，所述下通气口设置在柱状活性炭的下方，所述上通气口设置在所述柱状活性炭的上方。通过第一出气口流出的气体通过下通气口进入活性炭吸附装置，通过柱状活性炭对气体进行吸附，未被吸附的气体从上通气口流出。

进一步地，还包括第二换热器，所述第二换热器的入口和所述活性炭吸附装置的下通气口连接，所述第二换热器和所述分层罐连接。

进一步地，还包括依次连接的引风风机、第三换热器和除雾器，所述除雾器和所述膜法回收装置连接。

进一步地，还包括冷却风机和第四换热器，所述第四换热器和所述活性炭吸附装置连接，所诉冷却风机和所述第四换热器连接。

进一步地，还包括溶剂罐和废水罐，所述溶剂罐和所述分层罐连接，所述废水罐和所述分层罐连接。

进一步地，所述有机尾气包括二氯甲烷、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、溴乙烷、溴丙烷中的一种。

进一步地，所述有机尾气为二氯甲烷尾气。

本实用新型的有益效果是：针对有机尾气，尤其是高浓度有机尾气，我们选择膜法回收结合活性炭吸附装置来实现有机溶剂高纯度回收套用以及低浓度排放，同时解决现有方法运行成本高、投资大、无法实现低浓度排放等问题。

附图说明

图1为本实用新型一较佳实施例的用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置的连接示意图；

图2为本实用新型一较佳实施例的膜法回收装置的主视图。

图中：1、第一输送管道；11、活性炭吸附装置；111、上通气口；112、下通气口；12、第二换热器；13、分层罐；14、废水罐；2、第二输送管道；21、冷却风机；22、第四换热器；3、第三输送管道；31、引风风机；32、阻火器； 33、第三换热器；34、除雾器；35、膜法回收装置；351、膜法回收罐；3511、第一出气口；3512、第二出气口；3513、混合气体进气口；36、真空泵；37、第一热换器；4、第四输送管道；41、溶剂罐；42、溶剂泵。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见附图1所示，本实施例中的一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置，该装置适合于二氯甲烷、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、溴乙烷、溴丙烷等有机尾气，本实施例以处理二氯甲烷尾气为例。该组合装置包括通过第三输送管道3依次连接的引风风机31、阻火器32、第三换热器33和除雾器 34，通过引风风机31将高浓二氯甲烷工艺尾气进入第三换热器33和除雾器34进行除湿降温，降温采用可拆卸板式第三换热器33，除湿采用除雾器34，其中除雾器34采用热塑性单丝编制而成的阶梯状三维结构材料，热塑性单丝和翅片通过特殊的结构设计，除雾效率可达99％；同时可防止酚类和高沸点物质进入后端膜法回收装置35及活性炭吸附装置11。另外，第三换热器33和除雾器34设置压差计和旁通管路，可定期对第三换热器33和除雾器34进行清洗，防止长时间运行被堵塞。

在一些实施例中，膜法回收装置35和除雾器34连接。膜法回收装置35包括膜法回收罐351，膜法回收罐351内设置有渗透膜，膜法回收罐351上设置有混合气体进入口3513和第一出气口3511和第二出气口3512，第一出气口3511和混合气体进入口3513设置在渗透膜的一侧，第二出气口3512设置在渗透膜的另一侧；其中膜法回收罐351设置有三组，三组膜法回收罐351并联排列，通过多组膜法回收罐351并联排列，可以同时分离大量的混合气体，提高膜法回收装置35的回收效率。本实施例中治理的有机尾气为二氯甲烷尾气，针对二氯甲烷尾气，选择LBR-LC30系列高性能橡胶态高分子复合膜作为渗透膜。LBR-LC30系列高性能橡胶态高分子复合膜的优势如下所示：

1)分离效率高，通常一级膜分离可达到95～99％的分离效率；

2)耐压性好，针对工况的适应性较其他高分子膜更好；

3)使用寿命长，可使用5～7年；

4)安全性高，不会产生活性炭吸附放热带来的安全隐患等问题；

5)置换方便，使用5～7年后，置换膜方便；

6)其设备占地面积小，易于安装和维护。

经过除湿降温的二氯甲烷尾气进入膜法回收装置35，进行二氯甲烷和空气的分离，膜法回收装置35设置有三组膜法回收罐351，每组膜法回收罐351设置有一个混合气体进气口3513及第一出气口3511和第二出气口3512，第二出气口 3512为富集气口(有机气体浓缩出口)，第一出气口3511为截留口(无法溶解扩散通过膜的气体，譬如空气或惰性气体)，由于选择了对二氯甲烷有更高溶解度的高性能橡胶态高分子复合膜，因此，二氯甲烷可以通过溶解扩散的方式快速的穿透渗透膜并且从第二出气口3512(富集气口)以超高浓度二氯甲烷尾气的形式排出。

本实施例还包括通过第三输送管道3依次连接的真空泵36、第一热换器37和分层罐13，真空泵36和第二出气口3512连接。通过真空泵36的吸附，使渗透膜靠近第二出气口3512的一侧形成负压，以利用二氯甲烷从渗透膜通过，从第二出气口3512流出，然后经过第一热换器37冷凝后进入分层罐13。无法完全冷却下来产生的不凝汽则继续进入前端和进气进行耦合。

本实施例中还包括活性炭吸附装置11，活性炭吸附装置11和第一出气口3511 连接。活性炭吸附装置11内部设置有柱状活性炭，活性炭吸附装置11上设置有上通气口111和下通气口112，下通气口112设置在柱状活性炭的下方，上通气口 111设置在柱状活性炭的上方。通过第一出气口3511流出的气体从下通气口112 进入活性炭吸附装置11，通过柱状活性炭对气体进行吸附，未被吸附的气体从上通气口111流出。膜法回收装置35中无法溶解扩散通过渗透膜的气体(主要以空气为主，含微量二氯甲烷)和低浓二氯甲烷工艺尾气进入柱状活性炭吸附装置11(TFC-200W)进行吸附治理及达标排放。根据工程经验和大量的试验数据，处理二氯甲烷尾气，我们选择机械强度高、使用寿命长、饱和吸附量大、吸附效率高、CTC>80％的4mm优质柱状活性炭。

在一些实施例中，还包括第二换热器12，第二换热器12的入口和活性炭吸附装置11的下通气口112连接，第二换热器和分层罐13连接。由于膜法回收装置 35的第一出气口3511的排气主要为空气，二氯甲烷的含量较低，因此，后端柱状活性炭吸附治理设备的吸附周期可以极大的延长，从而脱附次数和运行能耗也随之降低，活性炭的使用寿命也随之提高。但吸附到一定程度后的柱状活性炭吸附装置11需采用蒸汽(100～120℃)进行脱附，蒸汽通过第一输送管道1输送至活性炭吸附装置11，特殊结构设计的文丘里脱附器使得脱附时间较短，所消耗蒸汽较少，脱附出的有机物和水蒸气进入第二换热器进行冷凝，冷凝液化的有机物和水一起进入分层罐13。

在一些实施例中，还包括溶剂罐41和废水罐14，溶剂罐41和分层罐13连接，废水罐14和分层罐13连接。混合液经过重力在分层罐13分层后上层的废水进入废水罐14，下层的二氯甲烷进入溶剂罐41，溶剂罐41通过第四输送管道4和溶剂泵42连接，溶剂罐41内的有机溶剂通过溶剂泵42进行溶剂回收。

在一些实施例中，还包括通过第二输送管道2连接的冷却风机21和第四换热器22，第四换热器22和活性炭吸附装置11连接，所诉冷却风机21和第四换热器 22连接。脱附完的活性炭吸附装置11需引入空气对其以及其所载的吸附材料进行冷却，冷却风机21前设置过滤器和表冷器，一是去除空气中的尘埃和颗粒物，二是避免夏天高温时大气中温度过高影响冷却效果，表冷器也可设置只有高温季节时运行。风冷降温的排风管道为单独管道，管道上设置表冷器，并兼顾吸附罐底部废液收集的通道，排气时不会产生“冒白烟”以及瞬时排放浓度过高等问题。其中柱状活性炭吸附采用一级吸附模式，吸附模式示意图如下所示：

吸附、脱附及冷却时间的设定最终以PLC调试后为准，初步推算，二级吸附时间不低于5小时。脱附时间按照以往经验为90～120min，冷却时间为90～ 120min。另外，吸附时间的切换也可以跟据吸附装置排气出的浓度来进行连锁设置，即可以在排气处安装PID-voc检测连锁装置，跟据浓度连锁切换。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置，其特征在于，包括：

膜法回收装置，所述膜法回收装置包括膜法回收罐(351)，所述膜法回收罐(351)内设置有渗透膜，所述膜法回收罐(351)上设置有混合气体进气口(3513)和第一出气口(3511)和第二出气口(3512)，所述第一出气口(3511)和所述混合气体进气口(3513)设置在所述渗透膜的一侧，所述第二出气口(3512)设置在所述渗透膜的另一侧；

活性炭吸附装置(11)，所述活性炭吸附装置(11)和所述第一出气口(3511)连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置，其特征在于，所述膜法回收罐(351)设置有多组，多组所述膜法回收罐(351)并联排列。

3.根据权利要求2所述的一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置，其特征在于，还包括依次连接的真空泵(36)、第一热换器(37)和分层罐(13)，所述真空泵(36)和所述第二出气口(3512)连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置，其特征在于，所述活性炭吸附装置(11)内部设置有柱状活性炭，所述活性炭吸附装置(11)上设置有上通气口(111)和下通气口(112)，所述下通气口(112)设置在柱状活性炭的下方，所述上通气口(111)设置在所述柱状活性炭的上方。

5.根据权利要求4所述的一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置，其特征在于，还包括第二换热器(12)，所述第二换热器(12)和所述活性炭吸附装置(11)的下通气口(112)连接，所述第二换热器(12)和所述分层罐(13)连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置，其特征在于，还包括依次连接的引风风机(31)、第三换热器(33)和除雾器(34)，所述除雾器(34)和所述膜法回收装置(35)连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置，其特征在于，还包括冷却风机(21)和第四换热器(22)，所述第四换热器(22)和所述活性炭吸附装置(11)连接，所诉冷却风机(21)和所述第四换热器(22)连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于治理有机尾气的膜法回收及活性炭吸附组合装置，其特征在于，还包括溶剂罐(41)和废水罐(14)，所述溶剂罐(41)和所述分层罐(13)连接，所述废水罐(14)和所述分层罐(13)连接。

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