一種干法凈化回收有機廢氣的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種干法凈化回收有機廢氣的裝置，其包括吸附系統、脫附系統和冷凝回收系統，所述吸附系統包括至少2個并聯設置的吸附器，所述脫附系統包括循環風機、加熱器和充氮裝置，所述冷凝回收系統包括依次串聯連接的多級冷凝器和吸氣風機，其中的首級冷凝器的進氣端與循環風機的出氣端相連接，末級冷凝器的出氣端與吸氣風機的進氣端相連接，吸氣風機的出氣端再與首級冷凝器的進氣端相連接，首級冷凝器的出氣端與加熱器的進氣端相連接；并且，在首級冷凝器的進氣端和出氣端分別設有控制閥，在吸氣風機與首級冷凝器相連接的管路上也設有控制閥。本實用新型可實現高效、低能耗凈化回收有機廢氣，具有顯著的經濟效益和環保效益。
【專利說明】
-種干法凈化回收有機廢氣的裝置
技術領域
[0001] 本實用新型設及有機廢氣的凈化和回收，具體說，是設及一種干法凈化回收有機 廢氣的裝置，屬于大氣污染控制技術領域。
【背景技術】
[0002] 有機溶劑在使用過程中所揮發出來的有機廢氣，不但對環境和人體健康產生了巨 大的危害，而且造成了極大的資源浪費。經濟有效地進行有機廢氣中有機溶劑的回收和循 環利用，一方面有利于降低生產成本、產生經濟效益，另一方面又可減少環境污染，是企業 清潔生產的重要環節。從生命周期分析的角度，有機溶劑回收還可大大減少溶劑生產過程 的資源、能源消耗和環境污染，減少溫室氣體排放，對于推動循環經濟的發展和建立可持續 發展的社會具有重大意義，在目前我國狠抓落實進一步加強節能減排工作的形勢下更具有 現實意義。
[0003] 現有技術中，關于有機廢氣的凈化處理技術包括分離和轉化凈化兩大方面，在很 多無法回收或回收價值很小的情況下還會通過分離濃縮后再進行轉化凈化W節約處理費 用。有機廢氣處理技術中的燃燒、催化轉化和生物凈化等方法均屬于轉化凈化過程。在大多 數情況下，除生物法外，其它處理技術的運行費用較高，而生物法通常在污染物負荷較低， 污染物生化性較好的凈化場合才能更好的發揮其經濟性的優勢。
[0004] 有關有機廢氣的凈化回收目前主要是采用膜分離、吸收、冷凝、吸附等方法進行， 但膜分離需要在高壓條件下操作，目前氣體膜分離材料還處在不斷發展的階段，工業化應 用還有許多基礎性研究工作需要開展，短期內很難達到大規模工業化應用的技術成熟度； 吸收法主要采用其它的液態有機溶劑對氣體進行吸收凈化，再通過精饋等方式進行分離， 吸收劑在再循環利用過程中，大部分情況下存在變質和二次污染問題，限制條件多，使用范 圍受限制，普及性不強，只適合應用于一些特定的場合;冷凝法往往是回收氣體有機物的最 終手段，但主要適用于小風量、高濃度的場合，通常作為一些氣體濃縮技術的后續配套技術 使用。眾多基礎科技研究資料表明，活性炭吸附法是最經濟和行之有效的對工業廢氣進行 環保治理和回收的方法。因吸附過程從本質上說是一個濃縮富集技術，活性炭吸附是依靠 活性炭內部微孔的物理和化學吸附作用，將廢氣中的有機物吸附下來，從而達到凈化廢氣 的目的，由于單純活性炭吸附并沒有將有機物真正轉化為無害物質，并且吸附到一定程度 會達到飽和，因此通常必須進行脫附再生W實現對所吸附的有機物的回收。
[0005] 當前，活性炭吸附法常用的脫附再生技術主要有:①低壓水蒸氣解吸+冷凝回收技 術，②惰性氣體保護壞境下的升溫解吸+冷凝回收技術，③熱空氣升溫解吸+冷凝回收技術， ④真空或真空輔助加熱解吸+冷凝回收技術，⑤二次吸附回收技術等；由于水蒸氣解吸為濕 法再生技術，存在如下幾個不可避免的問題：（1)水蒸氣熱量從外傳遞到吸附劑孔道內，而 吸附劑熱導系數小，熱傳遞速率慢，脫附時間長；（2)干燥、冷卻時間長、能耗大，影響下一次 吸附；（3)冷凝水造成二次污染；（4)回收有機物含水率高，增加后續技術分離成本；（5)設備 腐蝕嚴重；（6)對于具有一定水溶性且易于水解的有機物，如：乙酸乙醋，甲苯，采用該方法 產生的水污染問題和回收物的提純問題就尤其突出，研究表明：乙酸乙醋蒸汽脫附的產物 將產生溶劑相和水相，溶劑相中往往含有2 % W上的水，而水相中又含有約8%的溶劑，水相 的量一般是溶劑量的3-5倍W上，且易于水解，乙酸乙醋又易與水產生不同比例的共沸物， 使得普通的精饋很難實現水和乙酸乙醋的分離，降低了所回收的此類溶劑的利用價值和經 濟價值。
[0006] 為了克服水蒸氣再生的上述缺陷，新的再生技術不斷被研發，例如:微波再生、電 熱再生和熱氣流再生等技術，由于微波再生技術存在加熱不均勻性，容易在活性炭表面形 成熱點，造成燃燒的危險性，另外，微波加熱過程中水分子和炭分子會發生水煤氣反應，造 成活性炭重量損失，運些技術缺陷導致目前微波再生技術一直沒有大的產業化應用；雖然 電熱脫附再生技術可克服微波加熱不均勻的缺陷，但對高沸點有機分子脫附速率較慢，并 且高溫下會導致一些吸附活潑有機分子產生化學變化，發生結焦和聚合，導致活性炭中毒 失活等缺陷問題；因此，目前工業化研究的主要是熱氣流再生技術，利用熱氮氣作為熱媒介 使活性炭內的有機分子在高溫下脫附，雖然熱氮氣避免了水汽引入，但脫附溫度較高，仍然 容易使吸附分子發生結構變化，甚至結焦；另外，氮氣為不凝性氣體，脫附的高濃度有機氣 體冷凝回收率低，能耗高；尤其是，目前的熱氮氣脫附回收技術（例如：中國專利申請 CN201310412976.5)是在主管路進行循環冷凝，不僅能耗非常大，關鍵是在循環再生過程 中，不斷有低沸點的有機物冷凝在循環管路或設備中，導致脫附效率低、脫附行程長、回收 率低、回收過程中有機溶劑變質嚴重、管路和設備易腐蝕、吸附劑使用壽命短等諸多缺陷問 題，而且易產生安全隱患，不能滿足經濟效益和環保效益的雙重要求。 【實用新型內容】
[0007] 針對現有技術存在的上述問題和社會需求，本實用新型的目的是提供一種經濟效 益和環保效益均顯著的干法凈化回收有機廢氣的裝置。
[000引為實現上述實用新型目的，本實用新型采用如下技術方案：
[0009] -種干法凈化回收有機廢氣的裝置，包括吸附系統、脫附系統和冷凝回收系統，所 述吸附系統包括至少2個并聯設置的吸附器，所述脫附系統包括循環風機、加熱器和充氮裝 置，在每個吸附器的進氣端和出氣端均分別設有控制閥，且所有吸附器的進氣端并接在循 環風機的進氣端，所有吸附器的出氣端并接在充氮裝置的出氣端，在所有吸附器的進氣端 與循環風機的進氣端相連接的管路上分別設有控制閥，在所有吸附器的出氣端與充氮裝置 的出氣端相連接的管路上分別設有控制閥，所述加熱器串接在循環風機與充氮裝置之間； 其特征在于:所述冷凝回收系統包括依次串聯連接的多級冷凝器和吸氣風機，其中的首級 冷凝器的進氣端與循環風機的出氣端相連接，末級冷凝器的出氣端與吸氣風機的進氣端相 連接，吸氣風機的出氣端再與首級冷凝器的進氣端相連接，首級冷凝器的出氣端與加熱器 的進氣端相連接;并且，在首級冷凝器的進氣端和出氣端分別設有控制閥，在吸氣風機與首 級冷凝器相連接的管路上也設有控制閥。
[0010] 作為優選方案，所述多級冷凝器分Ξ級，首級為風冷器，次級為冷卻水冷凝器，末 級為冷凍水冷凝器，且冷卻水冷凝器和冷凍水冷凝器均與溶劑回收容器相連接;采取分級 冷凝，可節約能耗，提高回收率。
[0011] 作為優選方案，還包括凈化吸附器，所述凈化吸附器的進氣端與吸氣風機的出氣 端相連接，所述凈化吸附器的出氣端與首級冷凝器的進氣端相連接，并且在所述凈化吸附 器的進氣端和出氣端分別設有控制閥，W實現對殘余不凝物進行吸收，凈化氮氣，滿足氮氣 循環再利用的質量要求。
[0012] 作為進一步優選方案，所述凈化吸附器的進氣端還與充氮裝置的出氣端相連接， 所述凈化吸附器的出氣端還與循環風機的進氣端相連接，并且在凈化吸附器與循環風機相 連接的管路上及凈化吸附器與充氮裝置相連接的管路上分別設有控制閥，W實現對凈化吸 附器進行脫附再生。
[0013] 作為優選方案，所述加熱器的出氣端和充氮裝置的出氣端并接在每個吸附器的出 氣端，并且在加熱器的進氣端和充氮裝置的出氣端也分別設有控制閥。
[0014] 作為進一步優選方案，在循環風機與充氮裝置之間還串接有冷卻器，所述冷卻器 與加熱器并聯連接在循環風機與充氮裝置相連接的管路上，且冷卻器的進氣端設有控制 閥。
[0015] 作為優選方案，還包括送氣風機，在所述送氣風機的出氣端與并接的吸附器進氣 端之間串接有廢氣預處理裝置。
[0016] 作為進一步優選方案，所述廢氣預處理裝置的出氣端還與循環風機的進氣端相連 接，且在相連接的管路上設有控制閥。
[0017] 作為進一步優選方案，所述廢氣預處理裝置設有過濾模塊和調溫模塊。
[0018] 作為優選方案，所述吸附器為活性炭吸附器。
[0019] 與現有技術相比，本實用新型具有如下顯著性有益效果：
[0020] 本實用新型通過設置引氣風機，使循環風機的出氣形成冷凝內循環進行溶劑回 收，從而避免了現有技術在整個主管路進行循環冷凝所存在的能耗大、在循環管路或設備 中容易積留溶劑導致管路和設備腐蝕及安全隱患的問題，W及脫附加熱易導致溶劑變質的 問題;尤其是，因本實用新型裝置實現脫附再生的過程為干法，因此不僅沒有二次污染，而 且所回收的溶劑中的含水量小于0.05%，溶劑回收率可達90% W上，凈化效率在95% W上， 相對于中國專利申請CN201310412976.5中所述技術，能耗可節約20% W上，吸附劑的使用 壽命可由現有的24個月延長到36個月W上，可廣泛應用于石油、化工、醫藥、涂裝、印刷等行 業中所排放的有機廢氣的凈化回收，相對于現有技術，具有顯著的經濟效益和環保效益。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實用新型提供的一種干法凈化回收有機廢氣的裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合實施例和附圖對本實用新型技術方案做進一步詳細、完整地說明。
[0023] 實施例1
[0024] 如圖1所示：本實用新型提供的一種干法凈化回收有機廢氣的裝置，包括吸附系 統、脫附系統和冷凝回收系統，所述吸附系統包括至少2個并聯設置的吸附器（圖中為3個， 分別為吸附器1、2、3)，所述脫附系統包括循環風機4、加熱器5和充氮裝置6,在每個吸附器 的進氣端分別設有控制閥VI、V2、V3，在出氣端分別設有控制閥V4、V5、V6，且所有吸附器的 進氣端并接在循環風機4的進氣端，所有吸附器的出氣端并接在充氮裝置6的出氣端，在所 有吸附器的進氣端與循環風機4的進氣端相連接的管路上分別設有控制閥￥7、￥8、￥9，在所 有吸附器的出氣端與充氮裝置6的出氣端相連接的管路上分別設有控制閥V10、V11、V12,所 述加熱器5串接在循環風機4與充氮裝置6之間；所述冷凝回收系統包括依次串聯連接的多 級冷凝器（圖中為Ξ級，依次為首級冷凝器7、次級冷凝器8和末級冷凝器9)和吸氣風機10， 其中的首級冷凝器7的進氣端與循環風機4的出氣端相連接，末級冷凝器9的出氣端與吸氣 風機10的進氣端相連接，吸氣風機10的出氣端再與首級冷凝器7的進氣端相連接，首級冷凝 器7的出氣端與加熱器5的進氣端相連接;并且，在首級冷凝器7的進氣端和出氣端分別設有 控制閥VI5、VI6，在吸氣風機10與首級冷凝器7相連接的管路上也設有控制閥VF2。
[0025] 作為優選方案：
[0026] 所述裝置還包括凈化吸附器11，所述凈化吸附器11的進氣端與吸氣風機10的出氣 端相連接，所述凈化吸附器11的出氣端與首級冷凝器7的進氣端相連接，并且在所述凈化吸 附器11的進氣端和出氣端分別設有控制閥VF1、VF3，W實現對殘余不凝物進行吸收，凈化氮 氣，滿足氮氣循環再利用的質量要求。所述凈化吸附器11的進氣端還與充氮裝置6的出氣端 相連接，所述凈化吸附器11的出氣端還與循環風機4的進氣端相連接，并且在凈化吸附器11 與循環風機4相連接的管路上及凈化吸附器11與充氮裝置6相連接的管路上分別設有控制 閥V13、V14，W實現對凈化吸附器11進行脫附再生。
[0027] 所述加熱器5的出氣端和充氮裝置6的出氣端并接在每個吸附器的出氣端，并且在 加熱器5的進氣端和充氮裝置6的出氣端也分別設有控制閥V17、VB1。
[00%]在循環風機4與充氮裝置6之間還串接有冷卻器12,所述冷卻器12與加熱器5并聯 連接在循環風機4與充氮裝置6相連接的管路上，且冷卻器12的進氣端設有控制閥V18。
[0029] 所述裝置還包括送氣風機13,在所述送氣風機13的出氣端與并接的吸附器進氣端 之間串接有廢氣預處理裝置14,所述廢氣預處理裝置14設有過濾模塊141和調溫模塊142， 所述廢氣預處理裝置14的出氣端還與循環風機4的進氣端相連接，且在相連接的管路上設 有控制閥VB2。
[0030] 所述首級冷凝器7為風冷器、次級冷凝器8為冷卻水冷凝器，末級冷凝器9為冷凍水 冷凝器，所述冷卻水冷凝器和冷凍水冷凝器均與溶劑回收容器相連接;通過采取分級冷凝， 可節約能耗，提高溶劑回收率。
[0031] 所述吸附器為活性炭吸附器，具有成本低、吸附效能高等優點。
[0032] 采用本實用新型所述裝置進行有機廢氣干法凈化回收的工藝包括如下過程：
[0033] a)吸附
[0034] 參見圖1所示:打開位于吸附器1、2、3進氣端的控制閥V1、V2、V3及位于吸附器1、2、 3出氣端的控制閥V4、V5、V6，關閉其余控制閥，有機廢氣將由送氣風機13送入廢氣預處理裝 置14,經過廢氣預處理裝置14的過濾和調溫后送入吸附器，廢氣中的有機物被吸附器中的 吸附劑進行吸附，經凈化后的廢氣進行排放。
[00對 b)脫附回收
[0036]假設3號吸附器已吸附飽和，而1號吸附器或/和2號吸附器仍在吸附工作，現需要 對3號吸附器進行脫附再生，則首先關閉位于3號吸附器進氣端和出氣端的控制閥V3和V6， 同時打開控制閥VBUVB2和V9,由充氮裝置6對3號吸附器充氮氣，W驅除吸附器內氣相中的 部分氧氣和水汽，被驅除的氣體經過V9和VB2被在吸附工作的吸附器中進行再次吸附凈化 后被排出，當吸附器內的氧含量低于設定值時，關閉控制閥VBl和VB2,同時打開循環風機4、 控制閥17和加熱器5及控制閥12,對循環的氮氣進行加熱，當吸附器內溫度開始上升時，打 開控制閥V15、V16、各級冷凝器、吸氣風機10和控制閥VF2,將被熱氮氣脫附的有機氣體吸引 到由各級冷凝器與吸氣風機10形成的冷凝內循環中，實現對低沸點的有機氣體進行冷凝回 收，然后使排出的氮氣再次經過加熱器5的加熱被送入吸附器內，使較高沸點的有機氣體被 氣化，再由吸氣風機10吸引到由各級冷凝器與吸氣風機10形成的冷凝內循環中進行冷凝回 收，依此循環操作，實現有機氣體的脫附和回收。
[0037] C)凈化吸附
[0038] 當循環的氣體已為不凝氣體時，即：已沒有冷凝溶劑產生時，關閉控制閥VF2和 V17,打開控制閥VFUVF3和V18,使循環的氣體經過凈化吸附器11的吸附凈化后經過冷卻器 12的冷卻降溫后送入吸附器內，循環往復，直至吸附器內的溫度下降到可吸附工作溫度，然 后關閉控制閥V9和V12,該吸附器處于待吸附工作狀態，凈化的氮氣可用于下一個吸附器的 脫附或凈化吸附器的脫附。
[0039] d)凈化吸附器的脫附
[0040] 若凈化吸附器11已吸附飽和，且利用步驟C)凈化后的氮氣進行凈化吸附器11的脫 附，則關閉控制閥VF1、VF3和V18，打開V13、V14和V17，向凈化吸附器11送入熱氮氣，當凈化 吸附器11內的溫度開始上升時，打開控制閥V15、V16、各級冷凝器、吸氣風機10和控制閥 VF2,將被熱氮氣脫附的有機氣體吸引到由各級冷凝器與吸氣風機10形成的冷凝內循環中， 實現對低沸點的有機氣體進行冷凝回收，然后使排出的氮氣再次經過加熱器5的加熱被送 入凈化吸附器11內，使較高沸點的有機氣體被氣化，再由吸氣風機10吸引到由各級冷凝器 與吸氣風機10形成的冷凝內循環中進行冷凝回收，依此循環操作，實現凈化吸附器11內有 機氣體的脫附和回收。
[0041] 應用例
[0042] 塑料包裝干復生產線排放的有機廢氣中的有機溶劑主要是乙酸乙醋，而乙酸乙醋 易于水解且易與水產生不同比例的共沸物，若采用現有的濕法脫附，不僅會產生大量冷凝 廢水，產生二次污染，關鍵是回收的乙酸乙醋溶劑中含有2 % W上的水，而水相中又含有約 8 %的乙酸乙醋溶劑，水相的量一般是溶劑量的3-5倍W上，使得普通的精饋很難實現水和 乙酸乙醋的分離，導致回收的乙酸乙醋溶劑的純度低，經濟價值降低，而且回收率很低(實 驗表明只有30% )，能耗高，吸附劑使用壽命短(最多使用24個月）。
[0043] 但實驗表明，若采用本實用新型所述裝置進行凈化回收，因脫附過程為干法，可使 得所回收的乙酸乙醋純度大于99.5%，含水量小于0.05%，溶劑回收率大于90%，沒有二次 污染，且吸附劑使用壽命短可達36個月，能耗可降低至少20%。
[0044] 若按日處理有機廢氣2500kg，回收的純度大于99.5%的乙酸乙醋溶劑的售價為 5000元/噸，年工作量為320天，則采用現有的濕法回收和本實用新型的干法回收的經濟價 值對比如下：
[0045]
[0046] 可見，在同等條件下，采用本實用新型裝置進行有機廢氣的凈化回收，可實現顯著 性經濟價值，可達現有技術的3.8倍左右，不僅經濟價值顯著，而且排放的氣體完全符合環 保要求，因此，本實用新型相對于現有技術取得了顯著性進步，具有顯著的經濟效益和環保 效益。
[0047] 最后需要在此說明的是：W上內容只用于對本實用新型的技術方案作進一步詳細 地說明，不能理解為對本實用新型保護范圍的限制，本領域的技術人員根據本實用新型的 上述內容作出的一些非本質的改進和調整均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1. 一種干法凈化回收有機廢氣的裝置，包括吸附系統、脫附系統和冷凝回收系統，所述 吸附系統包括至少2個并聯設置的吸附器，所述脫附系統包括循環風機、加熱器和充氮裝 置，在每個吸附器的進氣端和出氣端均分別設有控制閥，且所有吸附器的進氣端并接在循 環風機的進氣端，所有吸附器的出氣端并接在充氮裝置的出氣端，在所有吸附器的進氣端 與循環風機的進氣端相連接的管路上分別設有控制閥，在所有吸附器的出氣端與充氮裝置 的出氣端相連接的管路上分別設有控制閥，所述加熱器串接在循環風機與充氮裝置之間； 其特征在于:所述冷凝回收系統包括依次串聯連接的多級冷凝器和吸氣風機，其中的首級 冷凝器的進氣端與循環風機的出氣端相連接，末級冷凝器的出氣端與吸氣風機的進氣端相 連接，吸氣風機的出氣端再與首級冷凝器的進氣端相連接，首級冷凝器的出氣端與加熱器 的進氣端相連接;并且，在首級冷凝器的進氣端和出氣端分別設有控制閥，在吸氣風機與首 級冷凝器相連接的管路上也設有控制閥。2. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述多級冷凝器分三級，首級為風冷器，次 級為冷卻水冷凝器，末級為冷凍水冷凝器，且冷卻水冷凝器和冷凍水冷凝器均與溶劑回收 容器相連接。3. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述裝置還包括凈化吸附器，所述凈化吸 附器的進氣端與吸氣風機的出氣端相連接，所述凈化吸附器的出氣端與首級冷凝器的進氣 端相連接，并且在所述凈化吸附器的進氣端和出氣端分別設有控制閥。4. 根據權利要求3所述的裝置，其特征在于:所述凈化吸附器的進氣端還與充氮裝置的 出氣端相連接，所述凈化吸附器的出氣端還與循環風機的進氣端相連接，并且在凈化吸附 器與循環風機相連接的管路上及凈化吸附器與充氮裝置相連接的管路上分別設有控制閥。5. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述加熱器的出氣端和充氮裝置的出氣端 并接在每個吸附器的出氣端，并且在加熱器的進氣端和充氮裝置的出氣端也分別設有控制 閥。6. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:在循環風機與充氮裝置之間還串接有冷卻 器，所述冷卻器與加熱器并聯連接在循環風機與充氮裝置相連接的管路上，且冷卻器的進 氣端設有控制閥。7. 根據權利要求1至6中任一項所述的裝置，其特征在于:所述裝置還包括送氣風機，在 所述送氣風機的出氣端與并接的吸附器進氣端之間串接有廢氣預處理裝置。8. 根據權利要求7所述的裝置，其特征在于:所述廢氣預處理裝置的出氣端還與循環風 機的進氣端相連接，且在相連接的管路上設有控制閥。9. 根據權利要求7所述的裝置，其特征在于:所述廢氣預處理裝置設有過濾模塊和調溫 豐旲塊。10. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述吸附器為活性炭吸附器。
【文檔編號】B01D53/04GK205570038SQ201620347676
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月22日
【發明人】夏禹, 李紅濤
【申請人】上海錫爾環境工程有限公司