CN219922515U - 一种基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收系统，所述系统包括预处理系统、沸石转轮处理系统、冷凝回收系统，其中沸石转轮处理系统还包含沸石转轮吸附组件、沸石转轮脱附组件、催化组件；预处理系统包括顺次设置的过滤器、增压风机、控制阀；冷凝回收系统包括冷却器、冷凝器和集液罐。本实用新型通过沸石转轮吸附、富集浓缩、催化降解的耦合系统，可实现对低浓度VOCs废气高效净化处理，同时满足高价值有机物的回收利用需求，达到低耗、高效治理及回收VOCs的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及废气污染防治领域，具体为一种基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收系统。
背景技术
挥发性有机化合物(VOCs)按种类可划分为烷烃(甲烷除外)、烯烃、卤代烃、芳香烃及含氧、氮、硫的有机化合物，主要来源于化工制药、石油工业、交通运输、印刷涂装等行业。VOCs与氮氧化物在光照条件下作用能产生光化学烟雾，同时也是灰霾和臭氧等的重要前体物质，因此是导致大气污染的主要来源之一，严重危害了人们的身体健康及影响经济社会的可持续发展。
现阶段处理VOCs的工艺为沸石轮转-蓄热燃烧法，主要包括沸石分子筛吸附、热气流吹扫再生、催化燃烧等关键步骤。虽然在工业上已广泛应用，但大部分依然采用吸附、催化氧化两套设备，装置整体结构庞大、操作复杂、投资费用高，而且存在能源消耗量大、燃烧不充分、二次污染等缺陷，当处理具有高价值的有机废气时也无法有效地进行回收利用，总体而言已不适应“美丽中国”和双碳目标的建设要求。
本申请拟解决现行传统沸石转轮-蓄热催化燃烧处理工艺/系统设备结构庞大、流程复杂、能源消耗巨大、回收利用困难等问题。
发明内容
为了克服上述问题，本申请提供了一种简单、高效的新型VOCs净化处理与回收利用系统，本申请实用新型目的在于：1)提高VOCs脱除效率，优化净化效果；2)去除燃烧设备，避免二次污染；3)精简工艺、减少能耗，降低系统安装运维成本；4)实现高价值有机废气的回收利用。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：
基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收系统，包括
预处理系统，包括顺次设置的过滤器、增压风机、控制阀；所述控制阀包括分别连通至沸石转轮处理系统、冷凝回收系统的处理端控制阀、回收端控制阀，使得所述沸石转轮处理系统与冷凝回收系统并联；
沸石转轮处理系统，包括沸石转轮吸附组件、沸石转轮脱附组件、催化组件；所述处理端控制阀出口并接有吸附区调节阀、冷却区调节阀后，分别接入沸石转轮吸附组件、沸石转轮脱附组件，其中大流量废气进入沸石转轮吸附组件，小流量废气进入沸石转轮脱附组件；所述沸石转轮脱附组件、催化组件串联后与沸石转轮吸附组件并联；
冷凝回收系统，包括顺次设置的冷却器、冷凝器、集液罐，所述冷却器的热流入口与回收端控制阀连通，其热流出口通过处理段控制阀、回收段控制阀分别连通至预处理系统、冷凝器。
作为上述技术方案的改进，当排放废气为低浓度VOCs时，处理端控制阀打开，回收端控制阀关闭，气流进入沸石转轮处理系统；当排放为可回收、具有高利用价值的有机废气时，处理端控制阀关闭，回收端控制阀打开，气流进入冷凝回收系统。
作为上述技术方案的改进，当所述处理端控制阀、处理段控制阀打开，回收端控制阀、回收段控制阀关闭时，所述沸石转轮处理系统工作、冷凝回收系统不工作；当所述处理端控制阀、处理段控制阀关闭，回收端控制阀、回收段控制阀打开时，所述沸石转轮处理系统不工作、冷凝回收系统工作。
作为上述技术方案的改进，所述沸石转轮吸附组件包括吸附区调节阀、沸石转轮吸附区、吸附风机、排气筒，所述吸附区调节阀与沸石转轮吸附区入口相连，所述沸石转轮吸附区出口与吸附风机入口相连，所述吸附风机出口与排气筒相连。
作为上述技术方案的改进，所述沸石转轮脱附组件包括冷却区调节阀、沸石转轮冷却区、加热器、沸石转轮脱附区，所述冷却区调节阀与沸石转轮冷却区入口相连，所述沸石转轮冷却区出口与加热器的冷流入口相连，所述加热器的冷流出口与沸石转轮脱附区入口相连，所述沸石转轮脱附区的出口连接催化组件。
作为上述技术方案的改进，所述催化组件包括沸石转轮负载层、浓度监测器、回收风机，所述沸石转轮负载层上负载有高效催化剂，所述沸石转轮负载层出口连接浓度监测器，所述浓度监测器分别连接回收风机、冷凝回收系统的冷却器；所述浓度监测器对催化处理后的气体进行浓度分析，当达到排放标准时，将处理气体通往回收风机进行排放；当未到达排放标准时，将处理气体通入冷凝回收系统的冷却器进行冷却，以进行后续再处理。
作为上述技术方案的改进，所述冷却器和冷凝器连通有冷源，冷源经冷源进口管路流入并经冷源出口管路流出。
作为上述技术方案的改进，所述冷却器的热流入口与沸石转轮处理系统的浓度监测器和预处理系统的回收端控制阀相连，所述冷却器的热流出口通过处理段控制阀与预处理系统的增压风机入口相连，以及通过回收段控制阀与冷凝器的热流入口相连。
作为上述技术方案的改进，所述冷凝器的液相产品输出端通过第一输液泵连通至集液罐，所述集液罐的输出端连接有第二输液泵，所述冷凝器的气相产品输出端通过排气阀门与回收风机、排气筒相连。
本实用新型带来的有益效果：
1、本申请去除传统处理工艺中的燃烧装置，减少能源消耗，精简技术工艺，避免了燃烧所造成的二次污染。
2、基于沸石转轮进行工艺改进，为之增设高效催化剂负载层，高效催化剂催化处理VOCs，相较传统催化燃烧法，其净化效果更优，更为低碳环保；
3、本申请可实现对VOCs吸附、富集浓缩、催化处理的耦合一体化，提高废气处理效益。
4、基于本系统可回收部分具有高价值的有机废气，节约资源，实现循环利用。
5、经本工艺处理后的排放气均达到排放浓度，且大多为CO2等常规污染物，易于后续处理。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型的基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收的示意图；
图中：
1-过滤器、2-增压风机、3-处理端控制阀、4-回收端控制阀、5-吸附区调节阀、6-冷却区调节阀、7-沸石转轮、701-沸石转轮吸附区、702-沸石转轮冷却区、703-沸石转轮脱附区、704-沸石转轮负载层、705-高效催化剂、8-吸附风机、9-排气筒、10-加热器、11-浓度监测器、12-回收风机、13-冷却器、131-冷源进口管路、132-冷源出口管路、14-处理段控制阀、15-回收段控制阀、16-冷凝器、161-冷源进口管路、162-冷源出口管路、17-集液罐、171-第一输液泵、172-第二输液泵、18-排气阀门。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1
参照图1，一种基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收系统，包括
预处理系统，包括顺次设置的过滤器1、增压风机2、控制阀；控制阀包括分别连通至沸石转轮处理系统、冷凝回收系统的处理端控制阀3、回收端控制阀4，使得沸石转轮处理系统与冷凝回收系统并联。
过滤器1出口与增压风机2入口相连，增压风机2出口并接处理端控制阀3、回收端控制阀4后，分别接入沸石转轮处理系统、冷凝回收系统。当排放废气为低浓度VOCs时，处理端控制阀3打开，回收端控制阀4关闭，气流进入沸石转轮处理系统；当排放为可回收、具有高利用价值的有机废气时，处理端控制阀3关闭，回收端控制阀4打开，气流进入冷凝回收系统。
沸石转轮处理系统，包括沸石转轮7以及沸石转轮吸附组件、沸石转轮脱附组件、催化组件，沸石转轮脱附组件、催化组件串联后与沸石转轮吸附组件并联。处理端控制阀3出口并接吸附区调节阀5、冷却区调节阀6后，分别接入沸石转轮吸附组件、沸石转轮脱附组件，其中大流量废气进入沸石转轮吸附组件，小流量废气进入沸石转轮脱附组件。在可选实施例中，通入沸石转轮脱附组件的气流量为总处理气流量的1/10，加热后的再生气温度为200-300℃，脱附下来的污染物浓缩倍率为10倍。
在本实施例中，沸石转轮吸附组件包括吸附区调节阀5、沸石转轮吸附区701、吸附风机8、排气筒9，吸附区调节阀5与沸石转轮吸附区701入口相连，沸石转轮吸附区701的出口与吸附风机8入口相连，吸附风机8出口与排气筒9相连。
所述的沸石转轮脱附组件包括冷却区调节阀6、沸石转轮冷却区702、加热器10、沸石转轮脱附区703，冷却区调节阀6与沸石转轮冷却区702入口相连，沸石转轮冷却区702出口与加热器10的冷流入口相连，加热器10的冷流出口与沸石转轮脱附区703入口相连，沸石转轮脱附区703出口连接催化组件。
所述的催化组件包括沸石转轮负载层704、高效催化剂705、浓度监测器11、回收风机12，沸石转轮负载层704负载着可脱除VOCs的高效催化剂705，沸石转轮负载层704的出口连接浓度监测器11，浓度监测器11分别连接回收风机12、冷凝回收系统的冷却器13。浓度监测器11主要用于对催化处理后的气体进行浓度分析：当达到排放标准时，将处理气体通往回收风机12进行排放；当未到达排放标准时，将处理气体通入冷凝回收系统的冷却器13进行冷却，以进行后续再处理。
在本实施例中，冷凝回收系统包括顺次设置的冷却器13、冷凝器16，冷却器13的热流入口与回收端控制阀4、浓度监测器11连通，其热流出口通过处理段控制阀14、回收段控制阀15分别连通至预处理系统、冷凝器16。冷却器13和冷凝器16的连通有外部冷源，冷源经冷源进口管路131,161流入并经冷源出口管路132,162流出。
当对未达标废气进行再处理时，回收端控制阀4、回收段控制阀15关闭，处理端控制阀3、处理段控制阀14打开，冷却后的废气重新通入增压风机2，并进入后续沸石转轮处理系统二次处理；当所通入烟气为高价值有机废气时，回收端控制阀4、回收段控制阀15打开，处理端控制阀3、处理段控制阀14关闭，废气进入冷凝回收系统液化回收所需产品。
冷凝回收系统还包括集液罐17、第一输液泵171、第二输液泵172，冷凝器16的液相产品输出端经第一输液泵171连接至集液罐17，集液罐17的输出端连接第二输液泵172，冷凝器16的气相产品输出端通过排气阀门18与回收风机12入口相连，经排气筒9排出。
实施例2
基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收工艺，包括：
S1预处理
废气通过过滤器1除去大颗粒粉尘，经增压风机2形成压缩废气，根据所处理的废气特性及相关工厂要求，若为低浓度且无回收利用价值的VOCs废气，则处理端控制阀3打开，回收端控制阀4关闭，烟气进入沸石转轮处理系统净化处理；若为高价值且可回收的有机废气，则处理端控制阀3关闭，回收端控制阀4打开，烟气进入冷凝回收系统回收利用；
S2沸石转轮处理
低浓度VOCs废气进入沸石转轮处理系统；
S2.1沸石转轮吸附
废气进入沸石转轮处理系统后，通过吸附区调节阀5和冷却区调节阀6控制压缩后废气的流量，使大流量废气进入沸石转轮吸附组件的沸石转轮吸附区701，小流量废气进入沸石转轮脱附组件；
大流量废气进入沸石转轮吸附区701富集浓缩，经处理后在吸附风机8的牵引下，进入排气筒9排放；
S2.2沸石转轮脱附
根据沸石转轮7的浓缩倍率，小流量废气进入沸石转轮冷却区702预热，随后进入加热器10冷流入口，加热至脱附温度再从加热器10冷流出口流出，并进入沸石转轮脱附区703，使沸石转轮脱附区703再生并富集得到高浓度VOCs废气；
S2.3催化
高浓度VOCs废气随即进入催化组件，在沸石转轮负载层704与高效催化剂705发生反应，在高效催化剂705的作用下，废气被降解为CO2和H2O，完成净化处理；
净化后的废气由浓度监测器11进行检测，若达到排放标准，直接通入回收风机12后排出；若未达到排放标准，则进入冷凝回收系统的冷却器13，使加热废气冷却后重新通入预处理系统的增压风机2，以进入沸石转轮处理系统再处理，直至达到浓度监测器11检测标准后排出；
S3冷凝回收
高价值有机废气进入冷凝回收系统；
有机废气进入冷却器13进行冷却，初步冷却后即进入冷凝器16进行深度冷却，同时产生液相产品；无法冷凝回收的气体，自冷凝器16中导出，通过排气阀门18通入回收风机12后排出；冷凝器16产生的液相产品通过第一输液泵171输送至集液罐17，集液罐17中的液相产品经第二输液泵172输送进行提纯、生产工艺循环利用或对外销售。
应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收系统，其特征在于：包括
预处理系统，包括顺次设置的过滤器、增压风机、控制阀；所述控制阀包括分别连通至沸石转轮处理系统、冷凝回收系统的处理端控制阀、回收端控制阀，使得所述沸石转轮处理系统与冷凝回收系统并联；
沸石转轮处理系统，包括沸石转轮吸附组件、沸石转轮脱附组件、催化组件；所述处理端控制阀出口并接有吸附区调节阀、冷却区调节阀后，分别接入沸石转轮吸附组件、沸石转轮脱附组件；
冷凝回收系统，包括顺次设置的冷却器、冷凝器，所述冷却器的热流入口与回收端控制阀连通，其热流出口通过处理段控制阀、回收段控制阀分别连通至预处理系统、冷凝器。
2.根据权利要求1所述的基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收系统，其特征在于：
所述沸石转轮脱附组件、催化组件串联后与沸石转轮吸附组件并联。
3.根据权利要求1所述的基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收系统，其特征在于：
所述沸石转轮吸附组件包括吸附区调节阀、沸石转轮吸附区、吸附风机、排气筒，所述吸附区调节阀与沸石转轮吸附区入口相连，所述沸石转轮吸附区出口与吸附风机入口相连，所述吸附风机出口与排气筒相连。
4.根据权利要求1所述的基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收系统，其特征在于：
所述沸石转轮脱附组件包括冷却区调节阀、沸石转轮冷却区、加热器、沸石转轮脱附区，所述冷却区调节阀与沸石转轮冷却区入口相连，所述沸石转轮冷却区出口与加热器的冷流入口相连，所述加热器的冷流出口与沸石转轮脱附区入口相连，所述沸石转轮脱附区的出口连接催化组件。
5.根据权利要求1所述的基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收系统，其特征在于：
所述催化组件包括沸石转轮负载层、浓度监测器、回收风机，所述沸石转轮负载层上负载有高效催化剂，所述沸石转轮负载层出口连接浓度监测器，所述浓度监测器分别连接回收风机、冷凝回收系统的冷却器。
6.根据权利要求1所述的基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收系统，其特征在于：
所述冷却器和冷凝器连通有冷源，冷源经冷源进口管路流入并经冷源出口管路流出。
7.根据权利要求1所述的基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收系统，其特征在于：
所述冷却器的热流入口与沸石转轮处理系统的浓度监测器和预处理系统的回收端控制阀相连，所述冷却器的热流出口通过处理段控制阀与预处理系统的增压风机入口相连，以及通过回收段控制阀与冷凝器的热流入口相连。
8.根据权利要求1所述的基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收系统，其特征在于：
所述冷凝回收系统还包括集液罐、第一输液泵、第二输液泵；
所述冷凝器的液相产品输出端通过第一输液泵连通至集液罐，所述集液罐的输出端连接有第二输液泵，所述冷凝器的气相产品输出端通过排气阀门连接有回收风机、排气筒。
Priority Applications (1)
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| CN202320116200.8U CN219922515U (zh) | 2023-01-19 | 2023-01-19 | 一种基于吸附、富集、催化耦合的VOCs处理与回收系统 |
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