一种含VOCs的工业废气有机溶剂回收装置及方法与流程

一种含vocs的工业废气有机溶剂回收装置及方法
技术领域
1.本发明涉及有机溶剂回收技术领域，具体为一种含vocs的工业废气有机溶剂回收装置及方法。


背景技术：

2.可挥发性有机物vocs伴随人类文明进步，在生产和生活中具有不可或缺的作用，而且会长期应用。
3.可挥发性有机物vocs如果采用销毁法治理，无法消减二氧化碳排放量。为了实现资源的绿色循环应用，实现可持续发展，可挥发性有机物vocs回收技术研究将是一个长期课题。
4.vocs回收技术科学原理简单，现阶段工业化实践中存在的主要问题是：回收单位有机溶剂的能耗高、设备投资额度高、回收过程往往伴随少量二次污染，市场普及度较低。鉴于vocs环保治理和有机物资源化循环利用的需求，需要一种高效、节能、通用性强的含挥发性有机物vocs工业尾气环保治理、有机溶剂回收治理方法。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种含vocs的工业废气有机溶剂回收装置，采用的技术方案是，整个系统装置由双向换热器、冷凝器、载热剂循环泵、吸附净化床、蓄热箱、分层槽、解吸加热器、加热风机组成，其中，所述吸附净化床的出口端通过管道并联连接有吸附排阀、解吸排阀，所述解吸排阀的支路上通过管道连通连接所述双向换热器的进口端，所述解吸排阀和所述双向换热器之间的管道上安装有系统压力传感器，所述双向换热器的出口端通过管道连通连接所述冷凝器，且在之间的管道上安装有回收比例阀和第一温度传感器，所述冷凝器上连通连接有所述分层槽，所述冷凝器出口端通过管道连通连接所述加热风机，且在之间的管道上安装有第二温度传感器，所述加热风机的出口端通过管道连通连接所述解吸加热器，且在之间的管道上安装有第三温度传感器，所述解吸加热器的出口端通过管道连通连接所述吸附净化床的进口端，且在之间的管道上安装有第四温度传感器、解吸进阀，待回收有机废气管道上安装吸附进阀并连通连接在所述吸附净化床的进口端，消防气体管道上安装消防气体阀并连通连接在所述吸附净化床的进口端，所述解吸排阀和所述双向换热器之间的管道上并联接入管道并连通连接在所述冷凝器和所述加热风机之间的管道上，且在此并联管道上安装有混风比例阀，所述双向换热器和所述回收比例阀之间的管道上并联接入管道并连通连接在所述冷凝器和所述加热风机之间的管道上，且在此并联管道上安装有预热阀。
6.作为本发明的一种优选方案，所述解吸排阀、系统压力传感器、回收比例阀、冷凝器、第一温度传感器、第二温度传感器、分层槽、加热风机、加热器、第三温度传感器、第四温度传感器、解吸进阀、吸附净化床、预热阀、混风比例阀组成吸附净化床解吸系统。
7.作为本发明的一种优选方案，所述双向换热器上通过所述载热剂循环泵连通连接
所述蓄热箱，整体组成热能循环利用系统。
8.作为本发明的一种优选方案，所述吸附净化床中安装有温度传感器并与所述吸附进阀、吸附排阀组成废气吸附净化系统。
9.基于上述的回收装置，对含vocs的工业废气有机溶剂回收的方法为，步骤如下：步骤一、吸附净化床消防气体置换：打开吸附进阀，使待回收有机废气进入到吸附净化床，待吸附净化床有机物吸附饱和后，关闭吸附进阀，打开消防气体阀，对吸附净化床进行消防气体置换，当吸附净化床内消防气体置换完成后，首先关闭消防气体阀，然后关闭吸附排阀；步骤二、吸附净化床解吸预热：完成步骤一后，自动控制系统开启解吸排阀，预热阀，启动加热风机，开启加热器热源，开启解吸进阀，在加热风机驱动下消防气体开始在系统内闭循环，吸附净化床进入解吸预热工艺流程；自动控制系统通过监控系统压力传感器的数据，第四温度传感器的数据和吸附净化床中的温度判断循环解吸气流稳定后，开启载热剂循环泵；步骤三、比例回收有机物：随着吸附净化床解吸预热的进行，吸附净化床下部吸附剂得到充分加热，大量有机物累积到了吸附净化床上部炭层，同时吸附净化床出口温度逐步升高，当吸附床温度达到设定值，系统转入比例回收工艺流程，自动控制系统按照设定开度开启回收比例阀、混风比例阀，关闭预热阀，启动冷凝器冷媒供应，冷凝为液体的有机溶剂收集到分层槽内暂存；步骤四、吸附净化床降温：吸附净化床内吸附剂升温完成后，蕴含高温优质热能，通过双向换热器、载热剂循环泵、蓄热箱吸收和存储吸附净化床的降温热能用于下一次解吸加热。
10.步骤二中吸附净化床低温排气首先进入双向换热器和高温载热剂进行换热预热升温，回收蓄热箱内热能循环利用。
11.步骤三中，自动控制系统根据第二温度传感器检测到的冷凝器出口温度，第三温度传感器检测到的解吸加热器进口温度，自动管理回收比例阀开度和混风比例阀开度，自动管理有机溶剂冷凝回收速率和混风后解吸气流温度，实现节能回收的目的；吸附净化床高温解吸气流在双向换热器内加热载热剂，热能储存到蓄热箱内，起到降低冷凝器进口气温节省制冷能耗和蓄热的双重作用；当吸附净化床出口温度升到设定值，自动控制系统开始监控有机物冷凝速率，当有机物冷凝速率下降到设定值后，系统达到解吸平衡，吸附净化床内吸附剂解吸完成。
12.本发明的有益效果：本发明通过在吸附净化床循环解吸回路设置冷冻回收装置，实现有机溶剂冷凝回收。吸附净化床循环解吸气流冷冻后和高温气体混合预热，节省了传统的气气换热器，实现节能的同时减低装置投资、缩小装置占地面积；在吸附净化床解吸工艺流程中热能循环系统吸收热能，有效减低有机物回收冷凝器进口温度实现预冷降低冷冻操作能耗；在吸附净化床降温工艺流程中热能循环系统存储系统热能用于下一个解吸加热，同时降低吸附净化床降温操作能耗。
附图说明
13.图1为本发明的整体结构流程示意图。
14.图中：1吸附排阀、2解吸排阀、3双向换热器、4回收比例阀、5冷凝器、6预热阀、7载热剂循环泵、8吸附净化床、9蓄热箱、10分层槽、11混风比例阀、12消防气体阀、13解吸进阀、14解吸加热器、15加热风机、16吸附进阀、17系统压力传感器、18第一温度传感器、19第二温度传感器、20第三温度传感器、21第四温度传感器。
具体实施方式
15.实施例1
16.如图1所示，本发明的一种含vocs的工业废气有机溶剂回收装置，整个系统装置由双向换热器3、冷凝器5、载热剂循环泵7、吸附净化床8、蓄热箱9、分层槽10、解吸加热器14、加热风机15组成，其中，所述吸附净化床8的出口端通过管道并联连接有吸附排阀1、解吸排阀2，所述解吸排阀2的支路上通过管道连通连接所述双向换热器3的进口端，所述解吸排阀2和所述双向换热器3之间的管道上安装有系统压力传感器17，所述双向换热器3的出口端通过管道连通连接所述冷凝器5，且在之间的管道上安装有回收比例阀4和第一温度传感器18，所述冷凝器5上连通连接有所述分层槽10，所述冷凝器5出口端通过管道连通连接所述加热风机15，且在之间的管道上安装有第二温度传感器19，所述加热风机15的出口端通过管道连通连接所述解吸加热器14，且在之间的管道上安装有第三温度传感器20，所述解吸加热器14的出口端通过管道连通连接所述吸附净化床8的进口端，且在之间的管道上安装有第四温度传感器21、解吸进阀13，待回收有机废气管道上安装吸附进阀16并连通连接在所述吸附净化床8的进口端，消防气体管道上安装消防气体阀12并连通连接在所述吸附净化床8的进口端，所述解吸排阀2和所述双向换热器3之间的管道上并联接入管道并连通连接在所述冷凝器5和所述加热风机15之间的管道上，且在此并联管道上安装有混风比例阀11，所述双向换热器3和所述回收比例阀4之间的管道上并联接入管道并连通连接在所述冷凝器5和所述加热风机15之间的管道上，且在此并联管道上安装有预热阀6。
17.其中，所述解吸排阀2、系统压力传感器17、回收比例阀4、冷凝器5、第一温度传感器18、第二温度传感器19、分层槽10、加热风机15、加热器14、第三温度传感器20、第四温度传感器21、解吸进阀13、吸附净化床8、预热阀6、混风比例阀11组成吸附净化床解吸系统；所述双向换热器3上通过所述载热剂循环泵7连通连接所述蓄热箱9，整体组成热能循环利用系统；所述吸附净化床8中安装有温度传感器并与所述吸附进阀16、吸附排阀1组成废气吸附净化系统。
18.基于上述的回收装置，对含vocs的工业废气有机溶剂回收的方法为，步骤如下：步骤一、吸附净化床消防气体置换：打开吸附进阀16，使待回收有机废气进入到吸附净化床8，待吸附净化床8有机物吸附饱和后，关闭吸附进阀16，打开消防气体阀12，对吸附净化床8进行消防气体置换，当吸附净化床8内消防气体置换完成后，首先关闭消防气体阀12，然后关闭吸附排阀1；步骤二、吸附净化床解吸预热：完成步骤一后，自动控制系统开启解吸排阀2，预热阀6，启动加热风机15，开启加热器14热源，开启解吸进阀13，在加热风机15驱动下消防气体开始在系统内闭循环，吸附净化床8进入解吸预热工艺流程；自动控制系统通过监控系统压力传感器17的数据，第四温度传感器21的数据和吸附净化床8中的温度判断循环解吸气流稳定后，开启载热剂循环泵7；吸附净化床解吸预热过程中，吸附净化床8低温排气首先进入
双向换热器3和高温载热剂进行换热预热升温，回收蓄热箱9内热能循环利用；步骤三、比例回收有机物：随着吸附净化床解吸预热的进行，吸附净化床8下部吸附剂得到充分加热，大量有机物累积到了吸附净化床8上部炭层，同时吸附净化床8出口温度逐步升高，当吸附床温度达到设定值，系统转入比例回收工艺流程，自动控制系统按照设定开度开启回收比例阀4、混风比例阀11，关闭预热阀6，启动冷凝器5冷媒供应，冷凝为液体的有机溶剂收集到分层槽10内暂存；在此过程中，自动控制系统根据第二温度传感器19检测到的冷凝器5出口温度，第三温度传感器20检测到的解吸加热器14进口温度，自动管理回收比例阀4开度和混风比例阀11开度，自动管理有机溶剂冷凝回收速率和混风后解吸气流温度，实现节能回收的目的；吸附净化床8高温解吸气流在双向换热器3内加热载热剂，热能储存到蓄热箱9内，起到降低冷凝器5进口气温节省制冷能耗和蓄热的双重作用；当吸附净化床8出口温度升到设定值，自动控制系统开始监控有机物冷凝速率，当有机物冷凝速率下降到设定值后，系统达到解吸平衡，吸附净化床8内吸附剂解吸完成；步骤四、吸附净化床降温：吸附净化床8内吸附剂升温完成后，蕴含高温优质热能，通过双向换热器3、载热剂循环泵7、蓄热箱9吸收和存储吸附净化床8的降温热能用于下一次解吸加热。
19.本发明中热能循环利用系统以纯净水位载热剂，吸附净化床8解吸循环气流风量1万m3/h，吸附净化床出口解吸循环气流由于含有高浓度的有机溶剂，热容平均值为空气比热容1.3倍，平均密度比空气大1.3倍，每个解吸工艺流程中吸附净化床8解吸出口气流温度大于110℃，时间段120分钟，双向换热器3出口气流温度90℃为例计算单次解吸蓄热量：q＝10000x1.29x1.3x1.03x1.3x120-90≈673651kj
÷
3600≈187kwh。单次解吸可以蓄热187度电的热能，节能效果显著。其中空气比热容单位：kj/(kg.k)。水的比热容：4.2kj/(kg.k)，热水工作循环温度70-80℃，热水循环量10m3/h计算蓄热箱工作体积：673651
÷
4.2
÷
80-70
÷
10
÷
1000≈1.6m3。离心水泵功率估算公式：离心水泵的装机功率w≈流量m3/hx扬程mx3.5+1500，水泵扬程15米计算水泵功率:载热剂循环泵功率≈10x15x3.5+1500＝2025w＝2.02kw，取值2.2kw每个解吸循环蓄热2小时，放热2小时计算，载热剂能耗合计：2.2x2+2＝8.82kwh。
20.根据计算本发明蓄热系统属于能量驱动型，热回收效率远高于热泵等其他技术路线的热回收效率。
21.随着国家电网太阳能、风电、水电等清洁能用供应占比提高，本发明方法蓄热箱增加电加热器，可以在凌晨到6点钟采用谷值廉价电力或白天太阳能发电的电力蓄热，用于解吸加热，进一步降低单位回收有机溶剂的综合碳排放和综合能耗。
22.本文中未详细说明的部件为现有技术。
23.上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

技术特征：
1.一种含vocs的工业废气有机溶剂回收装置，包括双向换热器(3)、冷凝器(5)、载热剂循环泵(7)、吸附净化床(8)、蓄热箱(9)、分层槽(10)、解吸加热器(14)、加热风机(15)，其特征在于，所述吸附净化床(8)的出口端通过管道并联连接有吸附排阀(1)、解吸排阀(2)，所述解吸排阀(2)的支路上通过管道连通连接所述双向换热器(3)的进口端，所述解吸排阀(2)和所述双向换热器(3)之间的管道上安装有系统压力传感器(17)，所述双向换热器(3)的出口端通过管道连通连接所述冷凝器(5)，且在之间的管道上安装有回收比例阀(4)和第一温度传感器(18)，所述冷凝器(5)上连通连接有所述分层槽(10)，所述冷凝器(5)出口端通过管道连通连接所述加热风机(15)，且在之间的管道上安装有第二温度传感器(19)，所述加热风机(15)的出口端通过管道连通连接所述解吸加热器(14)，且在之间的管道上安装有第三温度传感器(20)，所述解吸加热器(14)的出口端通过管道连通连接所述吸附净化床(8)的进口端，且在之间的管道上安装有第四温度传感器(21)、解吸进阀(13)，待回收有机废气管道上安装吸附进阀(16)并连通连接在所述吸附净化床(8)的进口端，消防气体管道上安装消防气体阀(12)并连通连接在所述吸附净化床(8)的进口端，所述解吸排阀(2)和所述双向换热器(3)之间的管道上并联接入管道并连通连接在所述冷凝器(5)和所述加热风机(15)之间的管道上，且在此并联管道上安装有混风比例阀(11)，所述双向换热器(3)和所述回收比例阀(4)之间的管道上并联接入管道并连通连接在所述冷凝器(5)和所述加热风机(15)之间的管道上，且在此并联管道上安装有预热阀(6)。2.根据权利要求1所述的一种含vocs的工业废气有机溶剂回收装置，其特征在于：所述解吸排阀(2)、系统压力传感器(17)、回收比例阀(4)、冷凝器(5)、第一温度传感器(18)、第二温度传感器(19)、分层槽(10)、加热风机(15)、加热器(14)、第三温度传感器(20)、第四温度传感器(21)、解吸进阀(13)、吸附净化床(8)、预热阀(6)、混风比例阀(11)组成吸附净化床解吸系统。3.根据权利要求1所述的一种含vocs的工业废气有机溶剂回收装置，其特征在于：所述双向换热器(3)上通过所述载热剂循环泵(7)连通连接所述蓄热箱(9)，整体组成热能循环利用系统。4.根据权利要求1所述的一种含vocs的工业废气有机溶剂回收装置，其特征在于：所述吸附净化床(8)中安装有温度传感器并与所述吸附进阀(16)、吸附排阀(1)组成废气吸附净化系统。5.一种含vocs的工业废气有机溶剂回收方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤一、吸附净化床消防气体置换：打开吸附进阀(16)，使待回收有机废气进入到吸附净化床(8)，待吸附净化床(8)有机物吸附饱和后，关闭吸附进阀(16)，打开消防气体阀(12)，对吸附净化床(8)进行消防气体置换，当吸附净化床(8)内消防气体置换完成后，首先关闭消防气体阀(12)，然后关闭吸附排阀(1)；步骤二、吸附净化床解吸预热：完成步骤一后，自动控制系统开启解吸排阀(2)，预热阀(6)，启动加热风机(15)，开启加热器(14)热源，开启解吸进阀(13)，在加热风机(15)驱动下消防气体开始在系统内闭循环，吸附净化床(8)进入解吸预热工艺流程；自动控制系统通过监控系统压力传感器(17)的数据，第四温度传感器(21)的数据和吸附净化床(8)中的温度判断循环解吸气流稳定后，开启载热剂循环泵(7)；步骤三、比例回收有机物：随着吸附净化床解吸预热的进行，吸附净化床(8)下部吸附
剂得到充分加热，大量有机物累积到了吸附净化床(8)上部炭层，同时吸附净化床(8)出口温度逐步升高，当吸附床温度达到设定值，系统转入比例回收工艺流程，自动控制系统按照设定开度开启回收比例阀(4)、混风比例阀(11)，关闭预热阀(6)，启动冷凝器(5)冷媒供应，冷凝为液体的有机溶剂收集到分层槽(10)内暂存；步骤四、吸附净化床降温：吸附净化床(8)内吸附剂升温完成后，蕴含高温优质热能，通过双向换热器(3)、载热剂循环泵(7)、蓄热箱(9)吸收和存储吸附净化床(8)的降温热能用于下一次解吸加热。6.根据权利要求4所述的一种含vocs的工业废气有机溶剂回收方法，其特征在于：步骤二中吸附净化床(8)低温排气首先进入双向换热器(3)和高温载热剂进行换热预热升温，回收蓄热箱(9)内热能循环利用。7.根据权利要求4所述的一种含vocs的工业废气有机溶剂回收方法，其特征在于：步骤三中，自动控制系统根据第二温度传感器(19)检测到的冷凝器(5)出口温度，第三温度传感器(20)检测到的解吸加热器(14)进口温度，自动管理回收比例阀(4)开度和混风比例阀(11)开度，自动管理有机溶剂冷凝回收速率和混风后解吸气流温度；吸附净化床(8)高温解吸气流在双向换热器(3)内加热载热剂，热能储存到蓄热箱(9)内，起到降低冷凝器(5)进口气温节省制冷能耗和蓄热的双重作用；当吸附净化床(8)出口温度升到设定值，自动控制系统开始监控有机物冷凝速率，当有机物冷凝速率下降到设定值后，系统达到解吸平衡，吸附净化床(8)内吸附剂解吸完成。

技术总结
本发明涉及一种含VOCs的工业废气有机溶剂回收装置及方法。本发明通过在吸附净化床循环解吸回路设置冷冻回收装置，实现有机溶剂冷凝回收。吸附净化床循环解吸气流冷冻后和高温气体混合预热，节省了传统的气气换热器，实现节能的同时减低装置投资、缩小装置占地面积；在吸附净化床解吸工艺流程中热能循环系统吸收热能，有效减低有机物回收冷凝器进口温度实现预冷降低冷冻操作能耗；在吸附净化床降温工艺流程中热能循环系统存储系统热能用于下一个解吸加热，同时降低吸附净化床降温操作能耗。耗。耗。


技术研发人员：王新洲 张云辉 陈建利
受保护的技术使用者：王新洲
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/8/9