本發(fā)明屬于廢氣凈化及回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種尾氣凈化及資源化回收工藝及其裝置。

背景技術(shù)：

在工業(yè)生產(chǎn)中，含沸點(diǎn)≤150℃的易揮發(fā)有機(jī)物(如甲醇、乙醇、丙酮和氯硅烷等)的尾氣，通常先經(jīng)大量洗滌液在洗滌塔中洗滌凈化，再將易揮發(fā)有機(jī)物通過加熱從洗滌液中汽提出來，如含有氯硅烷的尾氣通常先經(jīng)堿液洗滌凈化，凈化過程中氯硅烷與堿液反應(yīng)轉(zhuǎn)化成鹽，然后鹽再經(jīng)多效蒸發(fā)裝置提取出來。因此，上述尾氣凈化裝置普遍存在能耗相對(duì)較高、公用工程配套較多、占地大、投資大、人員多和運(yùn)行費(fèi)高的缺陷，同時(shí)，也存在資源嚴(yán)重浪費(fèi)的缺陷。

為避免上述缺陷，現(xiàn)有技術(shù)通常先利用分子篩或活性炭進(jìn)行變壓或變溫吸附，再利用減壓或熱氮?dú)鈱⑽降慕橘|(zhì)解吸出來，解析出的氣體再經(jīng)冷凝器或噴淋塔深度冷凝轉(zhuǎn)化成液體。如中國(guó)專利文獻(xiàn)cn104107621a公開了氮?dú)獯祾咻o助的吸附樹脂變壓吸附回收有機(jī)廢氣的方法。上述技術(shù)公開了如下步驟：1)吸附：含揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣經(jīng)過氣體收集系統(tǒng)進(jìn)入吸附器進(jìn)行吸附；2)脫附：吸附器內(nèi)吸附劑經(jīng)過抽真空-氮?dú)獯祾哌^程，被吸附的vocs從吸附劑上被解吸下來得到脫附氣體；3)回收：脫附氣體通過冷凝或吸附處理回收vocs，其中的吸附劑為大孔吸附樹脂。上述技術(shù)無需大量洗滌液，也無需汽提或蒸發(fā)，能耗相對(duì)較低。

上述技術(shù)在吸附的過程中采用大孔吸附樹脂，其中的孔主要分布在中孔區(qū)(2-50nm)，有一定量的大孔(＞50nm)，上述具有豐富中孔和大孔的大孔吸附樹脂雖然有利于后續(xù)脫附vocs，提高脫附效率，但是其前期對(duì)尾氣中揮發(fā)性有機(jī)物的吸附力弱，吸附容量小，造成尾氣凈化效果差，吸附和脫附存在相互制約的關(guān)系，因此，如何在提高脫附效率的同時(shí)也能提高吸附效率是本領(lǐng)域技術(shù)人員所亟需解決的一個(gè)技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明所要解決的是尾氣凈化及回收過程中難以兼顧吸附效率和脫附效率、凈化效果差以及脫附能力有限的缺陷，進(jìn)而提供一種吸附和脫附效率高、凈化效果好，回收率高的尾氣凈化及資源化回收工藝及其裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明所提供的尾氣凈化及資源化回收工藝，包括如下步驟：

1)將尾氣與有機(jī)高分子分子篩接觸以進(jìn)行吸附，收集凈化后的尾氣，其中，所述有機(jī)高分子分子篩中＜2nm的小孔、2-50nm的中孔和＞50nm的大孔的體積比為(6-7)：(2-3)：(1-2)；

2)使所述有機(jī)高分子分子篩處于真空狀態(tài)以進(jìn)行脫附，收集脫附氣體；

3)使冷凝液噴射所述脫附氣體以將其冷凝，回收易揮發(fā)性有機(jī)物。

進(jìn)一步地，所述尾氣的流速為0.05～2.50m³/s，如1-2m³/s；

所述吸附的溫度為-10～30℃，如，-10～0℃、0～10℃、10-20℃、20-30℃；

所述有機(jī)高分子分子篩為聚乙烯、聚苯乙烯或聚酚醛中的至少一種；

優(yōu)選地，所述脫附的絕對(duì)壓力為15～95kpa，如35-50kpa、50-60kpa；

所述脫附的溫度為80～90℃。

優(yōu)選地，步驟3)中,所述冷凝液為所述尾氣中待回收物質(zhì)的液體，

所述冷凝液與所述脫附氣體的體積比為(10～40)：1。

另外，本發(fā)明還提供了上述工藝所采用的尾氣凈化及資源化回收裝置，包括依次連通的吸附裝置、抽真空裝置和冷凝裝置；

所述吸附裝置內(nèi)裝填所述有機(jī)高分子分子篩；

所述冷凝裝置的冷凝液出口與所述抽真空裝置的進(jìn)液口連通，所述抽真空裝置具有殼體，以及設(shè)置在所述殼體內(nèi)的噴嘴，以噴射冷凝液冷凝脫附氣體并在所述吸附裝置內(nèi)形成真空。

優(yōu)選地，所述殼體上部的內(nèi)壁對(duì)稱設(shè)置所述噴嘴，所述噴嘴與所述殼體內(nèi)側(cè)壁間的夾角α為30°≤α≤75°；

所述殼體側(cè)壁上設(shè)置進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口與所述吸附裝置的脫附氣體出口連通。

優(yōu)選地，所述有機(jī)高分子分子篩的裝填高度h與所述吸附裝置的高度h之比為(0.6～1)：1。

優(yōu)選地，所述吸附裝置內(nèi)設(shè)置具有換熱介質(zhì)進(jìn)口、換熱介質(zhì)流通內(nèi)腔和換熱介質(zhì)出口的換熱裝置，所述換熱介質(zhì)流通內(nèi)腔沿所述有機(jī)高分子分子篩的裝填方向布置，以冷卻或加熱所述有機(jī)高分子分子篩。

優(yōu)選地，所述吸附裝置的個(gè)數(shù)至少為兩個(gè)，彼此并聯(lián)設(shè)置，其中至少一個(gè)所述吸附裝置處于吸附狀態(tài)，至少一個(gè)所述吸附裝置處于解吸狀態(tài)。

優(yōu)選地，還包括依次連接的回收裝置和循環(huán)動(dòng)力裝置，所述回收裝置的進(jìn)液口與所述抽真空裝置的出液口連通，所述循環(huán)動(dòng)力裝置的出液口與所述冷凝裝置的進(jìn)液口連通；

所述回收裝置上設(shè)置有補(bǔ)液口和產(chǎn)品回收口；

擴(kuò)壓管，與所述抽真空裝置的出液口連通。

需要說明的是經(jīng)冷卻后的冷凝液在抽真空裝置內(nèi)進(jìn)行汽液兩相熱交換后仍能保證其在完全冷凝的溫度點(diǎn)以下。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明實(shí)施例所提供的尾氣凈化及資源化回收工藝，采用有機(jī)高分子分子篩，并保證其中＜2nm的小孔、2-50nm的中孔和＞50nm的大孔的體積比，小孔、中孔和大孔三者間相互配合，既提高了其對(duì)尾氣中雜質(zhì)的吸附效率，也提高了后續(xù)真空脫附的脫附效率，同時(shí)無需氮?dú)獯祾?，尾氣凈化效果好。最后再將冷凝液噴射脫附氣體，使脫附氣體完全冷凝，提高了尾氣中待回收物質(zhì)(如揮發(fā)性有機(jī)物)的回收率，經(jīng)測(cè)試，尾氣中待回收物質(zhì)的脫除率在99.99％以上，回收率在99.99％以上。

(2)本發(fā)明實(shí)施例所提供的尾氣凈化及資源化回收工藝，通過對(duì)吸附、脫附和冷凝過程中的參數(shù)控制，進(jìn)一步提高了吸附效率、脫附效率和待回收物質(zhì)的回收率。

(3)本發(fā)明實(shí)施例所提供的尾氣凈化及資源化回收裝置，通過裝填上述有機(jī)高分子分子篩，同時(shí)提高了吸附效率和脫附效率。采用噴嘴，噴射冷凝液冷凝脫附氣體并在吸附裝置內(nèi)形成真空，使待回收物質(zhì)脫附的同時(shí)，也能使其完全冷凝，回收了待回收物質(zhì)，并提高了其回收率。

(4)本發(fā)明實(shí)施例所提供的尾氣凈化及資源化回收裝置，設(shè)置噴嘴的角度，脫附氣體與冷凝液充分接觸和摩擦，進(jìn)行熱交換，使脫附氣體完全冷凝為液體，進(jìn)一步提高了回收率；通過設(shè)置有機(jī)高分子分子篩的裝填高度與吸附裝置的高度之比，保證了尾氣流通時(shí)間，進(jìn)一步提高了吸附效率和脫附效率。

(5)本發(fā)明實(shí)施例所提供的尾氣凈化及資源化回收裝置，占地小、投資低、效率高、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)低、且能耗低，回收時(shí)間短，且可將尾氣中的待回收物質(zhì)直接資源化回收轉(zhuǎn)為產(chǎn)品。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中尾氣凈化及資源化回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中抽真空裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記如下：

1-吸附裝置；2-抽真空裝置；3-回收裝置；4-循環(huán)動(dòng)力裝置；5-冷凝裝置；6-產(chǎn)品回收口；7-補(bǔ)液口；8-擴(kuò)壓管；9-換熱裝置。

具體實(shí)施方式

為了更好地說明本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)該被理解為限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例，使得本公開將是徹底和完整的，并且將把本發(fā)明的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明將僅由權(quán)利要求來限定。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種尾氣凈化及資源化回收工藝，包括如下步驟：

1)將含甲醇的尾氣以流速1m³/s與聚乙烯分子篩接觸，并于10℃下進(jìn)行吸附，收集凈化后的尾氣，其中，聚乙烯分子篩中＜2nm的小孔、2-50nm的中孔和＞50nm的大孔的體積比為5:2:1；

2)使聚乙烯分子篩處于絕對(duì)壓力為40kpa的真空狀態(tài)，并于80℃下進(jìn)行脫附，收集脫附氣體；

3)使甲醇冷凝液噴射所述脫附氣體以將其冷凝，其中，噴射速度為5m³/s，甲醇冷凝液與脫附氣體的體積比為30：1，回收甲醇；

經(jīng)測(cè)試，尾氣中甲醇的脫除率在99.99％，回收率在99.99％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了一種尾氣凈化及資源化回收工藝，包括如下步驟：

1)將含乙醇的尾氣以流速2m³/s與聚苯乙烯分子篩接觸，并于30℃下進(jìn)行吸附，收集凈化后的尾氣，其中，聚苯乙烯分子篩中＜2nm的小孔、2-50nm的中孔和＞50nm的大孔的體積比為6:2:2；

2)使聚苯乙烯分子篩處于絕對(duì)壓力為50kpa的真空狀態(tài)，并于90℃下進(jìn)行脫附，收集脫附氣體；

3)使乙醇冷凝液噴射所述脫附氣體以將其冷凝，其中，噴射速度為6m³/s，乙醇冷凝液與脫附氣體的體積比為10：1，回收乙醇；

經(jīng)測(cè)試，尾氣中乙醇的脫除率在99.99％，回收率在99.99％。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供了一種尾氣凈化及資源化回收工藝，包括如下步驟：

1)將含丙酮的尾氣以流速0.05m³/s與聚酚醛分子篩接觸，并于-10下進(jìn)行吸附，收集凈化后的尾氣，其中，聚酚醛分子篩中＜2nm的小孔、2-50nm的中孔和＞50nm的大孔的體積比為7:2:2；

2)使聚酚醛分子篩處于絕對(duì)壓力為45kpa的真空狀態(tài)，并于85℃下進(jìn)行脫附，收集脫附氣體；

3)使丙酮冷凝液噴射所述脫附氣體以將其冷凝，其中，噴射速度為5m³/s，丙酮冷凝液與脫附氣體的體積比為40：1，回收丙酮；

經(jīng)測(cè)試，尾氣中丙酮的脫除率在99.99％，回收率在99.99％。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供了一種尾氣凈化及資源化回收裝置，如圖1所示，包括依次連通的吸附裝置1、抽真空裝置2和冷凝裝置5；

吸附裝置1內(nèi)裝填上述有機(jī)高分子分子篩；

冷凝裝置5的冷凝液出口與抽真空裝置2的進(jìn)液口連通，抽真空裝置2具有殼體，以及設(shè)置在殼體內(nèi)的噴嘴，以噴射冷凝液冷凝脫附氣體并在吸附裝置1內(nèi)形成真空。作為可選擇的實(shí)施方式，吸附裝置1可為吸附柱。

上述尾氣凈化及資源化回收裝置中，通過裝填上述有機(jī)高分子分子篩，同時(shí)提高了吸附效率和脫附效率。采用噴嘴，噴射冷凝液冷凝脫附氣體并在吸附裝置1內(nèi)形成真空，使待回收物質(zhì)脫附的同時(shí)，也能使其完全冷凝，回收了待回收物質(zhì)，并提高了其回收率。

如圖2所示，為了使脫附氣體與冷凝液充分接觸和摩擦，以進(jìn)行熱交換，使脫附氣體完全冷凝為液體，提高其回收率，殼體上部的內(nèi)壁對(duì)稱設(shè)置噴嘴，噴嘴與殼體內(nèi)側(cè)壁間的夾角α為30°≤α≤75°；

殼體側(cè)壁上設(shè)置進(jìn)氣口，進(jìn)氣口與吸附裝置1的脫附氣體出口連通。

進(jìn)一步地，所述噴嘴與所述殼體內(nèi)側(cè)壁間的夾角α為40°≤α≤60°。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，有機(jī)高分子分子篩的裝填高度h與吸附裝置的高度h之比為(0.6～1)：1。通過上述設(shè)置，保證了尾氣流通時(shí)間，進(jìn)一步提高了吸附效率和脫附效率。

如圖1所示，吸附裝置1內(nèi)設(shè)置具有換熱介質(zhì)進(jìn)口、換熱介質(zhì)流通內(nèi)腔和換熱介質(zhì)出口的換熱裝置9，換熱介質(zhì)流通內(nèi)腔沿有機(jī)高分子分子篩的裝填方向布置，以冷卻或加熱有機(jī)高分子分子篩，進(jìn)而保證吸附和脫附的溫度。作為可選擇的實(shí)施方式，在本實(shí)施例中，換熱裝置可為換熱管；換熱介質(zhì)可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，如可吸附時(shí)，選擇冷卻水，脫附時(shí)，選擇熱水。

進(jìn)一步地，所述換熱介質(zhì)進(jìn)口和熱介質(zhì)出口均位于所述吸附裝置下部；

所述吸附裝置上部或頂端設(shè)置有尾氣進(jìn)口和脫附氣體出口，下部或底端設(shè)置有凈化尾氣出口。

如圖1所示，吸附裝置1的個(gè)數(shù)至少為兩個(gè)，彼此并聯(lián)設(shè)置，其中至少一個(gè)吸附裝置1處于吸附狀態(tài)，至少一個(gè)吸附裝置1處于解吸狀態(tài)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括依次連接的回收裝置3和循環(huán)動(dòng)力裝置4，回收裝置3的進(jìn)液口與抽真空裝置2的出液口連通，循環(huán)動(dòng)力裝置4的出液口與冷凝裝置5的進(jìn)液口連通；作為可選擇的實(shí)施方式，在本實(shí)施例中，回收裝置3具體可為回收罐；循環(huán)動(dòng)力裝置4具體可為循環(huán)泵；

回收裝置3上設(shè)置有補(bǔ)液口7和產(chǎn)品回收口6；

擴(kuò)壓管8，與抽真空裝置2的出液口連通。

進(jìn)一步地，所述產(chǎn)品回收口還與所述冷凝裝置的進(jìn)液口連通。

需要說明的是，上述尾氣凈化及資源化回收裝置不但可以用于處理含易揮發(fā)性有機(jī)物的尾氣，如含甲醇、乙醇或丙酮的尾氣等，還可以處理含無機(jī)物的尾氣，如含氯化氫、硫化氫或氨的尾氣。

吸附的切換、解吸的啟動(dòng)和停車通常由plc系統(tǒng)自動(dòng)控制操作，也可以手動(dòng)控制完成。

對(duì)比例1

本對(duì)比例提供了一種尾氣凈化及資源化回收工藝，包括如下步驟：

1)將含甲醇的尾氣以流速1m³/s與中國(guó)專利文獻(xiàn)cn104107621a中實(shí)施例1中的吸附劑amberlite^tmxad4樹脂接觸，并于10℃下進(jìn)行吸附，收集凈化后的尾氣，其中的孔主要分布在中孔區(qū)(2-50nm)，有一定量的大孔(＞50nm)；

2)使amberlite^tmxad4樹脂處于絕對(duì)壓力為40kpa的真空狀態(tài)，并于80℃下進(jìn)行脫附，收集脫附氣體；

3)使甲醇冷凝液噴射所述脫附氣體以將其冷凝，其中，噴射速度為5m³/s，甲醇冷凝液與脫附氣體的體積比為30：1，回收甲醇；

經(jīng)測(cè)試，尾氣中甲醇的脫除率在62.1％，回收率在75.3％。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。