有機廢氣回收系統(tǒng)及工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機廢氣回收系統(tǒng)及工藝，由PLC控制器控制，包括吸附裝置、再生裝置和冷凝裝置，吸附裝置包括吸附風機和兩個內(nèi)置活性炭纖維的吸附罐，吸附罐交替運行，再生裝置包括蒸汽輸入器和干燥風機，冷凝裝置包括石墨冷凝器和儲液罐，冷凝器與儲液罐連通，儲液罐與吸附罐連通。本發(fā)明，可以手動控制也能全程采用自動化控制，不僅提高自動化水平，還具有較高的安全系數(shù)，運營成本低，廢氣去除率為99.3％以上，特別適合大風量、低濃度以及高沸點易冷凝的有機廢氣處理。
【專利說明】有機廢氣回收系統(tǒng)及工藝

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及工業(yè)廢氣的處理，具體涉及廢氣處理工藝。

【背景技術】
[0002]近年來，隨著工業(yè)經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展和政府部門的指導參與，廢氣治理技術也日益提高，其中揮發(fā)性有機廢氣的治理也逐漸得到廣泛重視。揮發(fā)性有機物(Volatile OrganicCompounds, VOCs)，是一大類化合物的總稱。VOCs是在常溫常壓條件下具有揮發(fā)性的所有有機化合物的總稱，這些有機化合物雖然看不見摸不著，卻危害很大，不容小覷。VOCs容易生成PM2.5和臭氧，導致光化學煙霧，加重灰霾，有些直接危害人體健康。
[0003]VOCs的環(huán)境危害主要表現(xiàn)在:參與光化學反應，產(chǎn)生臭氧；生成二次有機氣溶膠、引發(fā)光化學煙霧；加劇平流層臭氧的消耗，增加溫室效應。研究表明，有機物在PM2.5中的比重占到50%—70%，相當一部分PM2.5由VOCs光化學反應轉(zhuǎn)化而成。近年來，盡管我國大氣污染中二氧化硫、氮氧化物呈下降趨勢，夏季臭氧濃度卻在增加，尤其在珠三角地區(qū)，臭氧已經(jīng)取代細顆粒物成為首要污染物。VOCs被認為是臭氧、細顆粒物生成的共同前體物，它們對大氣環(huán)境質(zhì)量的影響已引起國內(nèi)大氣化學科學家的高度重視。
[0004]除了影響環(huán)境質(zhì)量，部分VOCs物質(zhì)對人體具有直接的毒害作用。如苯類物質(zhì)和甲醛等可致癌(白血病)；腈類可引起呼吸困難、嚴重窒息、意識喪失直至死亡；苯胺類進入人體造成缺氧癥；有機磷化合物降低血液中膽堿酯酶的活性，使神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生功能障礙等等。此外，很大一部分VOCs有異味，會嚴重影響人們的生活質(zhì)量。
[0005]目前，國內(nèi)外對治理揮發(fā)性有機廢氣開展了大量的研究和實踐，主要分為以下幾種治理措施:吸附法、催化劑燃燒處理技術、液體吸收處理技術、生物處理技術、光催化氧化處理技術、低溫等離子處理技術和膜基吸收技術等。吸附法的應用極為廣泛，主要用于低濃度、高通過量有機廢氣的凈化，該方法去除率較高、無二次污染、能實現(xiàn)自動控制，但是由于結構和工藝的影響，自動化水平有待提高，而且吸附法一般工藝流程較長、操作費用較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是傳統(tǒng)的冷凝回收存在運營成本高、自動化水平不理想的問題。
[0007]為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是提供了一種有機廢氣回收系統(tǒng)，包括吸附裝置、再生裝置和冷凝裝置，所述吸附裝置與廢氣輸入口連通，
[0008]所述吸附裝置包括吸附風機和兩個吸附罐，所述吸附風機通過第一管路與所述吸附罐連通，冷源通過第二、三管路進入、排出所述吸附罐，通過第四、五管路與煙?連通；
[0009]所述再生裝置包括蒸汽輸入器和干燥風機，所述蒸汽輸入器和所述干燥風機均分別通過第六、七管路與所述吸附罐連通；
[0010]所述冷凝裝置包括石墨冷凝器和儲液罐，所述吸附罐通過第八管路與所述冷凝器的一端連通，所述冷凝器通過第九管路與所述儲液罐連通，所述儲液罐通過所述第一管路與所述吸附罐連通；
[0011]所述吸附罐通過所述PLC系統(tǒng)控制管路上的電磁閥實現(xiàn)交替運行，所述第一、二、三、四、五、六、七、八管路上靠近所述吸附罐的位置分別設有進氣閥、進冷閥、出冷閥、出氣閥、出汽閥、進汽閥、進風閥和冷凝閥；當所述吸附罐處于吸附狀態(tài)時，所述電磁閥均開啟；當所述吸附罐處于脫附狀態(tài)時，所述進汽閥、冷凝閥開啟，其余關閉；當所述吸附罐處于干燥狀態(tài)時，所述進風閥、出汽閥開啟，其余關閉；當所述吸附罐處于降溫狀態(tài)時，所述進冷閥、出冷閥開啟，其余關閉。
[0012]在上述有機廢氣回收系統(tǒng)中，所述第四管路上設有測量氣體溫度的溫度傳感器，所述溫度傳感器的檢測結果超過預定溫度后，所述PLC控制器控制所述吸附罐停止運作，當所述出氣閥關閉時，所述溫度傳感器不運作。
[0013]在上述有機廢氣回收系統(tǒng)中，所述第四管路上設有用于測量氣體濃度的濃度監(jiān)測儀，所述濃度監(jiān)測儀的檢測結果達到飽和后，所述PLC控制器控制所述吸附罐停止運作，當所述出氣閥關閉時，所述濃度監(jiān)測儀不運作。
[0014]在上述有機廢氣回收系統(tǒng)中，所述冷凝器內(nèi)設換熱管，兩端設有可拆卸的管板，所述換熱管與所述管板通過高彈性耐腐蝕橡膠密封。
[0015]在上述有機廢氣回收系統(tǒng)中，所述吸附罐內(nèi)置活性炭纖維。
[0016]在上述有機廢氣回收系統(tǒng)中，所述吸附罐內(nèi)設冷源噴淋裝置。
[0017]本發(fā)明還提供了一種利用上述機廢氣回收系統(tǒng)的有機廢氣回收工藝，包括以下步驟:
[0018]收集后的有機廢氣進入吸附風機，經(jīng)第一管路進入吸附罐，進行吸附處理后經(jīng)由第四管路從煙囪排出；
[0019]第四管路內(nèi)氣體的廢氣濃度達到飽和后，PLC控制器控制吸附罐停止運作，采用高溫水蒸氣經(jīng)過第六管路進入吸附罐內(nèi)進行脫附處理，同時開啟另一個吸附罐，兩個吸附罐交替運行；若廢氣濃度達到飽和前，第四管路內(nèi)氣體的溫度超過預定值，PLC控制器控制吸附罐停止運作，使冷源經(jīng)第二管路進入吸附罐內(nèi)，開啟冷源噴淋系統(tǒng)對活性炭纖維降溫處理，而后冷源從第三管路排出，然后再進行脫附處理；脫附處理完成后，干燥風機經(jīng)第七管路向吸附罐內(nèi)輸入干燥的新鮮空氣進行干燥處理，吸附罐內(nèi)的氣體經(jīng)由第五管路從煙囪排出，然后靜置一段時間；
[0020]脫附處理完成后，濃縮的有機廢氣經(jīng)第八管路進入冷凝器被冷凝為液體，然后經(jīng)第九管路進入儲液罐儲存；
[0021]儲液罐內(nèi)的不凝氣體經(jīng)第一管路重新進入吸附罐內(nèi)進行吸附處理。
[0022]在上述有機廢氣回收工藝中，PLC控制器根據(jù)設置在第四管路上的溫度傳感器或濃度監(jiān)測儀來檢測吸附罐內(nèi)的運行狀態(tài)，當檢測結果超過預定溫度或預定濃度后，PLC控制器控制吸附罐停止運作。
[0023]在上述有機廢氣回收工藝中，吸附罐的吸附時間應大于降溫時間、脫附時間、干燥時間和靜置時間的總和。
[0024]本發(fā)明，利用內(nèi)置活性炭纖維的吸附罐進行吸附處理，以及石墨冷凝器進行冷凝，還可對冷凝后的不凝廢氣進行再處理，可以手動控制也能全程采用自動化控制，不僅提高自動化水平，還具有較高的安全系數(shù)，運營成本低，廢氣去除率為99.3%以上，沒有二次污染，特別適合大風量、低濃度以及高沸點易冷凝的有機廢氣處理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明提供的有機廢氣回收系統(tǒng)的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明所采用的技術方案是提供了一種有機廢氣回收系統(tǒng)及工藝，利用內(nèi)置活性炭纖維的吸附罐進行吸附處理，以及石墨冷凝器進行冷凝，還可對冷凝后的不凝廢氣進行再處理，回收率高。下面結合說明書附圖對本發(fā)明予以詳細說明。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明提供的有機廢氣回收系統(tǒng)包括吸附裝置、再生裝置和冷凝裝置，它們可以由人工控制，也可以全程由PLC控制器自動控制。
[0028]吸附裝置包括吸附風機10和兩個內(nèi)置活性炭纖維的第一吸附罐11和第一吸附罐12，第一吸附罐11和第二吸附罐12交替運行。活性炭纖維具有卓越的吸附性能，對揮發(fā)性有機氣體吸附量比粒狀活性炭大幾倍至幾十倍，對氣體的吸附速率比粒狀活性炭高2?3個數(shù)量級?；钚蕴坷w維脫附速度快，在經(jīng)過多次吸附和脫附過程后仍保持原有的吸附性能，若用120?150°C蒸汽加熱活性炭纖維10?30分鐘即可完全脫附。活性炭纖維還具有良好的耐熱性能，在惰性氣體中可以耐受1000°C以上的高溫，在空氣中的著火點達500°C以上，安全系數(shù)高?；钚蕴坷w維耐酸耐堿，灰分少，具有較好的導電性能和化學穩(wěn)定性。
[0029]吸附風機10的輸入口連通廢氣輸入口，輸出口通過第一管路I與第一吸附罐11、第二吸附罐12連通，第一管路I上設有進氣閥。第一吸附罐11、第二吸附罐12內(nèi)設冷源噴淋裝置，并通過第二管路2與冷源連通，第二管路2上設有進冷閥，冷源通過第三管路3排出第一吸附罐11、第二吸附罐12，第三管路3上設有出冷閥。第一吸附罐11、第二吸附罐12的上端通過第四管路4、第五管路5與煙囪40連通，第四管路4、第五管路5分別設有出氣閥、出汽閥。經(jīng)吸附處理后的氣體經(jīng)由第四管路4從煙囪排出。第四管路4上還設有分別測量氣體濃度和溫度的濃度監(jiān)測儀、溫度傳感器，當濃度或溫度的檢測結果超過預定值后，PLC控制器控制吸附罐停止運作。
[0030]再生裝置包括蒸汽輸入器和干燥風機70，蒸汽輸入器和干燥風機70均分別通過第六管路6、第七管路7與第一吸附罐11、第二吸附罐12連通，第六管路6、第七管路7上分別設有進汽閥、進風閥。采用高溫蒸汽對吸附罐進行脫附時，水蒸氣溫度120?160°C，壓力0.3?0.6Mpa，由吸附罐頂部進入，然后加熱吸附劑層，濃縮后的有機廢氣在水蒸氣的作用下被脫附出來，進入冷凝裝置。脫附過程完成后，需要對吸附罐進行干燥處理，干燥風機70開啟，將新鮮干燥空氣鼓入吸附罐中，吹掃活性炭纖維，殘留水分經(jīng)由第五管路5從煙囪40排出。
[0031]冷凝裝置包括石墨冷凝器80和儲液罐90，第一吸附罐11、第二吸附罐12通過第八管路8與冷凝器80的一端連通，第八管路8上設有冷凝閥，冷凝器80的另一端設有冷源輸入口和冷源輸出口，冷凝器80通過第九管路9與儲液罐90連通，儲液罐90通過第一管路I與第一吸附罐11、第二吸附罐12連通。
[0032]冷凝器80兩端的管板與內(nèi)部的換熱管使用高彈性耐腐蝕橡膠材料實行三道彈性密封，設備結構簡單，抗震性和傳熱性好，且操作阻力小，易維護和清理，即使在溫差較大的工作環(huán)境下，運行仍然穩(wěn)定可靠。冷凝器80采用可拆卸連接，換管方便。在化學穩(wěn)定性方面，石墨除了強氧化性酸及堿外，對大部分化學介質(zhì)特別是含氯離子的介質(zhì)具有抗腐蝕性。在導熱性方面，石墨的導熱系數(shù)和銅、鋁相仿，為100?llOW/m.°C，是普通碳鋼的導熱系數(shù)的2.5倍以上。在熱穩(wěn)定性方面，石墨可以承受170°C左右的溫度，其熱膨脹系數(shù)很小，大約為 0.4 ?0.45 X 1^V0C ο
[0033]上述電磁閥均設在靠近吸附罐的位置，由PLC控制開啟或關閉，控制氣體或冷源進入或排出吸附罐。
[0034]本發(fā)明提供的有機廢氣回收系統(tǒng)的工作過程如下:
[0035]以第一吸附罐11運行為例，第一吸附罐11所在管路上的所有電磁閥均被開啟，收集后的有機廢氣進入吸附風機10，并經(jīng)由第一管路I進入第一吸附罐11，活性炭纖維將廢氣進行吸附處理，經(jīng)吸附處理后的氣體經(jīng)由第四管路4從煙囪40排出。
[0036]在第一吸附罐11運行中，氣體溫度和廢氣濃度分別通過溫度傳感器和濃度監(jiān)測儀來檢測，當?shù)谝晃焦?1內(nèi)的廢氣濃度達到飽和后，PLC控制器控制其停止運作，同時開啟運行第二吸附罐12，第二吸附罐12所在管路上的所有電磁閥開啟。第一吸附罐11所在管路上的進汽閥、冷凝閥開啟，其余電磁閥關閉，使高溫水蒸氣經(jīng)過第六管路6進入第一吸附罐11內(nèi)進行脫附處理，濃縮的廢氣經(jīng)第八管路8進入冷凝裝置。在吸附過程中，溫度傳感器和濃度監(jiān)測儀都要運作；在脫附過程中溫度傳感器和濃度傳感器不運作。
[0037]脫附處理完成后需要對第一吸附罐11內(nèi)部進行干燥吹掃，進風閥、出汽閥開啟，其余電磁閥關閉，干燥風機經(jīng)第七管路7向第一吸附罐11內(nèi)輸入干燥的新鮮空氣進行干燥處理，第一吸附罐11內(nèi)的水蒸氣經(jīng)由第五管路5從煙囪40排出。干燥吹掃完成后，將溫度設為60°C，活性炭纖維靜置降溫一段時間。在干燥過程中溫度傳感器和濃度傳感器不運作。
[0038]等第二吸附罐12運行一個周期后，第一吸附罐11切換狀態(tài)開始運行，從而實現(xiàn)整個設備的連續(xù)工作。一般地，第二吸附罐12的運行時間應該滿足:吸附時間>脫附時間+干燥時間+靜置時間+5分鐘。
[0039]若廢氣濃度達到飽和前，第四管路4內(nèi)氣體的溫度已超過預定值，預定值可設在300°C，則PLC控制器控制第一吸附罐11停止運作先降溫后再進行脫附處理，此時第一吸附罐11所在管路上的進冷閥和出冷閥開啟，其余電磁閥關閉，使冷源經(jīng)第二管路2進入第一吸附罐11內(nèi)，開啟冷源噴淋系統(tǒng)對活性炭纖維降溫處理，而后冷源從第三管路3排出，然后再進行脫附處理。在降溫過程中，溫度傳感器和濃度監(jiān)測儀不運作。
[0040]脫附處理完成后，濃縮的有機廢氣經(jīng)第八管路8進入冷凝器80被冷凝為液體，然后經(jīng)第九管路9進入儲液罐90儲存；儲液罐90內(nèi)的不凝氣體經(jīng)第一管路I重新進入吸附罐內(nèi)進行吸附處理。
[0041]在此基礎上，本發(fā)明還提供了一種有機廢氣處理方法，包括以下步驟:
[0042]收集后的有機廢氣進入吸附風機，經(jīng)第一管路進入吸附罐，進行吸附處理后經(jīng)由第四管路從煙囪排出；
[0043]第四管路內(nèi)氣體的廢氣濃度達到飽和后，PLC控制器控制吸附罐停止運作，使高溫水蒸氣經(jīng)過第六管路進入吸附罐內(nèi)進行脫附處理，同時開啟另一個吸附罐，兩個吸附罐交替運行；若廢氣濃度達到飽和前，第四管路內(nèi)氣體的溫度超過預定值，PLC控制器控制吸附罐停止運作，使冷源經(jīng)第二管路進入吸附罐內(nèi)，開啟冷源噴淋系統(tǒng)對活性炭纖維降溫處理，而后冷源從第三管路排出，然后再進行脫附處理；脫附處理完成后，干燥風機經(jīng)第七管路向吸附罐內(nèi)輸入干燥的新鮮空氣進行干燥處理，吸附罐內(nèi)的氣體經(jīng)由第五管路從煙囪排出，然后靜置一段時間；
[0044]脫附處理完成后，濃縮的有機廢氣經(jīng)第八管路進入冷凝器被冷凝為液體，然后經(jīng)第九管路進入儲液罐儲存；
[0045]儲液罐內(nèi)的不凝氣體經(jīng)第一管路重新進入吸附罐內(nèi)進行吸附處理。
[0046]本發(fā)明，可直觀反映系統(tǒng)運行情況，能實現(xiàn)全自動化或手動控制兩種操作方式，大大提高了自動化控制水平，特別適合大風量、低濃度、間斷或連續(xù)工況、高沸點易冷凝的有機廢氣處理。該工藝投資費用少且運行成本低，僅為其他廢氣回收工藝的三分之一左右，具有環(huán)保且無二次污染的優(yōu)點，可實現(xiàn)99.3%以上的廢氣回收率。
[0047]本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發(fā)明的啟示下作出的結構變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術方案，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.有機廢氣回收系統(tǒng)，包括吸附裝置、再生裝置和冷凝裝置，所述吸附裝置與廢氣輸入口連通，其特征在于: 所述吸附裝置包括吸附風機和兩個吸附罐，所述吸附風機通過第一管路與所述吸附罐連通，冷源分別通過第二、第三管路進入、排出所述吸附罐，所述吸附罐通過第四、第五管路與煙囪連通； 所述再生裝置包括蒸汽輸入器和干燥風機，所述蒸汽輸入器和所述干燥風機均分別通過第六、第七管路與所述吸附罐連通； 所述冷凝裝置包括石墨冷凝器和儲液罐，所述吸附罐通過第八管路與所述冷凝器的一端連通，所述冷凝器通過第九管路與所述儲液罐連通，所述儲液罐通過所述第一管路與所述吸附罐連通； 所述吸附罐通過所述PLC系統(tǒng)控制管路上的電磁閥實現(xiàn)交替運行，所述第一、二、三、四、五、六、七、八管路上靠近所述吸附罐的位置分別設有進氣閥、進冷閥、出冷閥、出氣閥、出汽閥、進汽閥、進風閥和冷凝閥；當所述吸附罐處于吸附狀態(tài)時，所述電磁閥均開啟；當所述吸附罐處于脫附狀態(tài)時，所述進汽閥、冷凝閥開啟，其余關閉；當所述吸附罐處于干燥狀態(tài)時，所述進風閥、出汽閥開啟，其余關閉；當所述吸附罐處于降溫狀態(tài)時，所述進冷閥、出冷閥開啟，其余關閉。
2.如權利要求1所述的有機廢氣回收系統(tǒng)，其特征在于，所述第四管路上設有測量氣體溫度的溫度傳感器，所述溫度傳感器的檢測結果超過預定溫度后，所述PLC控制器控制所述吸附罐停止運作，當所述出氣閥關閉時，所述溫度傳感器不運作。
3.如權利要求1所述的有機廢氣回收系統(tǒng)，其特征在于，所述第四管路上設有用于測量氣體濃度的濃度監(jiān)測儀，所述濃度監(jiān)測儀的檢測結果達到飽和后，所述PLC控制器控制所述吸附罐停止運作，當所述出氣閥關閉時，所述濃度監(jiān)測儀不運作。
4.如權利要求1所述的有機廢氣回收系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝器內(nèi)設換熱管，兩端設有可拆卸的管板，所述換熱管與所述管板通過高彈性耐腐蝕橡膠密封。
5.如權利要求1所述的有機廢氣回收系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附罐內(nèi)置活性炭纖維。
6.如權利要求1所述的有機廢氣回收系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附罐內(nèi)設冷源噴淋裝置。
7.利用如權利要求1所述的有機廢氣回收系統(tǒng)的有機廢氣回收工藝，其特征在于，包括以下步驟: 收集后的有機廢氣進入吸附風機，經(jīng)第一管路進入吸附罐，進行吸附處理后經(jīng)由第四管路從煙囪排出； 第四管路內(nèi)氣體的廢氣濃度達到飽和后，PLC控制器控制吸附罐停止運作，使高溫水蒸氣經(jīng)過第六管路進入吸附罐內(nèi)進行脫附處理，同時開啟另一個吸附罐，兩個吸附罐交替運行；若廢氣濃度達到飽和前，第四管路內(nèi)氣體的溫度超過預定值，PLC控制器控制吸附罐停止運作，使冷源經(jīng)第二管路進入吸附罐內(nèi)，開啟冷源噴淋系統(tǒng)對活性炭纖維降溫處理，而后冷源從第三管路排出，然后再進行脫附處理；脫附處理完成后，干燥風機經(jīng)第七管路向吸附罐內(nèi)輸入干燥的新鮮空氣進行干燥處理，吸附罐內(nèi)的氣體經(jīng)由第五管路從煙?排出，然后靜置一段時間； 脫附處理完成后，濃縮的有機廢氣經(jīng)第八管路進入冷凝器被冷凝為液體，然后經(jīng)第九管路進入儲液罐儲存； 儲液罐內(nèi)的不凝氣體經(jīng)第一管路重新進入吸附罐內(nèi)進行吸附處理。
8.如權利要求7所述的有機廢氣回收工藝，其特征在于，PLC控制器根據(jù)設置在第四管路上的溫度傳感器或濃度監(jiān)測儀來檢測吸附罐內(nèi)的運行狀態(tài)，當檢測結果超過預定溫度或預定濃度后，PLC控制器控制吸附罐停止運作。
9.如權利要求7所述的有機廢氣回收工藝，其特征在于，吸附罐的吸附時間應大于降溫時間、脫附時間、干燥時間和靜置時間的總和。
【文檔編號】B01D53/00GK104258688SQ201410545302
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權日:2014年10月15日
【發(fā)明者】呂昌剛, 王瑞強, 田兆龍, 呂同春 申請人:青島路博宏業(yè)環(huán)保技術開發(fā)有限公司