一种循环式废气处理系统和方法与流程

1.本发明涉及一种循环式废气处理系统，同时也涉及相应的循环式废气处理方法，属于废气处理技术领域。


背景技术：

2.回收废气中的挥发性有机物的技术手段，主要有冷凝法、吸附法、溶剂吸收法等。其中，冷凝法是通过降低温度或提高系统压力使气态的挥发性有机物转为其他形态，从而从气体中分离出来。吸附法是利用具有微孔结构的活性炭或大孔树脂等吸附剂，吸附废气中的挥发性有机物，再利用水蒸气或热空气等进行脱附回收，同时吸附剂再生回用。
3.在申请号为201810005640.x的中国专利申请中，公开了一种应用于喷漆烤漆工艺的节能环保循环式废气处理系统，包括喷涂室以及循环式废气处理单元，该循环式废气处理单元的进气端与喷涂室的底部连通，循环式废气处理单元的出气端与喷涂室的顶部连通，喷涂室与循环式废气处理单元形成循环风道，循环式废气处理单元将喷涂室内的废气抽走，经废气处理后返回至喷涂室内。
4.类似地，现有技术普遍是通过吸附器吸附、转轮吸附和冷凝器冷凝回收废气中的挥发性有机物，但有机物水溶液的二次处理，往往需要另置独立设备。并且，在干燥吸附罐、二次处理有机物水溶液时，大多引入外界空气，增大了全系统的排气量，并需要消耗能源加热外界空气。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种循环式废气处理系统。
6.本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种循环式废气处理方法。
7.为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：根据本发明实施例的第一方面，提供一种循环式废气处理系统，包括吸附单元、凝液处理单元和干燥加热器；其中，所述吸附单元，包括多个吸附器，各所述吸附器之间为并联连接；所述凝液处理单元，包括分层槽、曝气槽；各所述吸附器的废气输入端均用于输入废气；所述吸附器的尾气输出端经并联连接后分为二路，第一路连接所述曝气槽的洁净气输入端，第二路连接所述干燥加热器的输入端；所述吸附器的干燥气输入端，连接所述干燥加热器的输出端；所述吸附器的干燥气输出端，用于排出干燥气；所述吸附器的脱附气输入端，用于连接蒸汽源；所述吸附器的脱附气输出端，连接所述吸附器的废气输入端；所述吸附器的凝液输出端，连接所述分层槽的输入端；所述分层槽的溶剂输出端，用于排出溶剂；
所述分层槽的废液输出端，连接所述曝气槽的废液输入端；所述曝气槽的气相输出端，连接所述吸附器的废气输入端；所述曝气槽的液相输出端，用于排出达标水。
8.其中较优地，所述吸附器被设置为：待当前处理周期结束，通过控制管路流量，使得处于吸附工况的吸附器连接到蒸汽源，以进入脱附工况；使得处于脱附工况的吸附器连接到干燥加热器，以进入干燥工况；并且使得处于干燥工况的吸附器连接到废气源以进入吸附工况。
9.其中较优地，所述循环式废气处理系统还包括转轮单元；其中，所述转轮单元，包括吸附转轮、转轮加热器；所述转轮加热器的输入端，连接所述吸附转轮的洁净气输出端，所述转轮加热器的输出端，连接所述吸附转轮的脱附气输入端；所述吸附器的尾气输出端经并联连接后不进行分路，连接所述吸附转轮的尾气输入端；所述吸附转轮的洁净气输出端分为三路，第一路连接所述曝气槽的洁净气输入端，第二路连接所述干燥加热器的输入端，第三路连接所述吸附器的废气输入端。
10.其中较优地，所述循环式废气处理系统还包括冷凝单元；其中，所述冷凝单元的输入端，连接所述吸附器的脱附气输出端，所述冷凝单元的凝液输出端，连接所述分层槽的输入端，所述冷凝单元的不凝气输出端，连接所述吸附器的废气输入端。
11.其中较优地，任意运行时刻中，均有一个或多个所述吸附器处于吸附、脱附或干燥工况；各所述吸附器，均在“吸附-脱附-干燥”工况之间循环切换。
12.根据本发明实施例的第二方面，提供一种循环式废气处理方法，包括以下步骤：s0：对当前处于吸附工况的吸附器输入废气，进入步骤s1；对当前处于脱附工况的吸附器输入蒸汽，进入步骤s3；s1：对处于吸附工况的吸附器输入废气，由吸附材料吸附废气中的挥发性有机物，形成尾气；s2：将处于吸附工况的吸附器形成的尾气进行分路，其中第一路输入曝气槽，跳转至步骤s5，第二路输入干燥加热器，并跳转至步骤s6；s3：对当前处于脱附工况的吸附器输入蒸汽，脱附被吸附材料吸附的有机物，形成含有有机物的凝液和脱附气；将处于脱附工况的吸附器形成的凝液，输入分层槽，将处于脱附工况的吸附器形成的脱附气，输入处于吸附工况的吸附器再次吸附；s4：将分层槽中的凝液进行分层，形成有机物溶剂和含有有机物的废液，将分层槽形成的有机物溶剂排出并回收，将形成的废液输入曝气槽，进入步骤s5；s5：将分层槽形成的废液输入曝气槽，与吸附器形成的尾气发生曝气反应，形成达标水和气化溶剂，将曝气槽形成的达标水排出，将曝气槽形成的气化溶剂，输入处于吸附工况的吸附器再次吸附；s6：将处于吸附工况的吸附器形成的尾气，输入干燥加热器，
对处于干燥工况的吸附器，输入经干燥加热器过滤和加热后的尾气，以干燥和再生处于干燥工况的吸附器中的吸附材料，形成干燥气并排出。
13.其中较优地，所述循环式废气处理方法还包括以下步骤：s7：待当前处理周期结束，控制管路流量，使得处于吸附工况的吸附器连接到蒸汽源，以进入脱附工况；使得处于脱附工况的吸附器连接到干燥加热器，以进入干燥工况；并且使得处于干燥工况的吸附器连接到废气源以进入吸附工况。
14.其中较优地，所述步骤s2，具体包括如下子步骤：将处于吸附工况的吸附器形成的尾气输入吸附转轮再次吸附，形成洁净气，对洁净气进行分路，形成第一路、第二路和第三路；所述第一路输入曝气槽，跳转至步骤s5，所述第二路输入干燥加热器，并跳转至步骤s6；所述第三路输入转轮加热器中，经转轮加热器加热的洁净气输入吸附转轮，以脱附吸附转轮吸附的有机物，并且干燥脱附后的吸附转轮，形成脱附气；将吸附转轮形成的脱附气，输入处于吸附工况的吸附器再次吸附。
15.其中较优地，所述步骤s3，具体包括如下子步骤：将处于脱附工况的吸附器形成的脱附气,输入冷凝单元，形成凝液和不凝气，将冷凝单元形成的凝液输入分层槽；将冷凝单元形成的不凝气输入处于吸附工况的吸附器，再次进行吸附。
16.其中较优地，所述步骤s5，具体包括如下子步骤：将分层槽形成的废液输入曝气槽，与吸附转轮形成的洁净气发生曝气反应，形成达标水和气化溶剂。
17.其中较优地，所述步骤s6，具体包括如下子步骤：将吸附转轮形成的洁净气，输入干燥加热器，对处于干燥工况的吸附器，输入经干燥加热器过滤和加热后的洁净气，以干燥和再生处于干燥工况的吸附器中的吸附材料，形成干燥气并排出。
18.与现有技术相比较，本发明提供的循环式废气处理系统通过集成废气吸附设备和凝液处理设备，循环利用吸附设备排出的洁净气，可以替代系统所需的外界空气。另外，串联使用吸附单元和吸附转轮回收废气中的挥发性有机物，使用分层槽回收溶剂，并使用曝气槽处理废水，以吸附转轮排出的洁净气，作为曝气槽的曝气来源、吸附单元的干燥气来源和吸附转轮的脱附气来源，从而不需要引入外界空气，显著减小总排气量和能源消耗。
附图说明
19.图1为本发明第一实施例中，循环式废气处理系统的示意图；图2为本发明第一实施例中，循环式废气处理方法的流程示意图；图3为本发明第二实施例中，循环式废气处理系统的示意图；图4为本发明第二实施例中，循环式废气处理方法的流程示意图图5为本发明第三实施例中，循环式废气处理系统的示意图；图6为本发明第三实施例中，循环式废气处理方法的流程示意图；
图7为本发明第四实施例中，循环式废气处理系统的示意图；图8为本发明第四实施例中，干燥加热器的分配风量与吸附器干燥工况的时长关系曲线图；图9为本发明第四实施例中，转轮加热器的分配风量与吸附转轮前的气体中有机物浓度关系曲线图；图10为本发明第四实施例中，曝气槽的分配气量与吸附器脱附工况的时长关系曲线图；图11为本发明第四实施例中，所处理废气中有机物浓度与洁净气分配比例关系表。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。
21.本发明的主要技术构思是串联使用吸附器和吸附转轮回收废气中的挥发性有机物。在干燥吸附材料和脱附转轮的过程中，不引入外界空气，只循环利用处理得到的洁净气。并且，在循环式废气处理系统中集成凝液处理单元，循环利用处理得到的洁净气作为曝气气源，形成循环处理系统。由于洁净气的温度较外界空气的温度高，更适于作为曝气气源，因此节约了对外界空气进行预处理的工艺，从而更节能环保；另外利用洁净气循环利用的方式，比引入外界空气的方式，使得整个废气回收工艺封闭可控，也提高了处理效率，避免因为外界空气污染导致系统中吸附材料的寿命变短，从而降低成本。
22.经过研究，外界空气造成的污染包括：
①
车间内部的空气，存在生产过程中的其他高分子高黏度液滴（如石蜡油类液滴）和细小的高分子粉尘（如塑料类微粒）等无法脱附的介质，进入吸附材料后会堵塞吸附材料且无法脱附，造成吸附材料失活，无法再次吸附；
②
车间外部空气的洁净度不稳定，同时受天气的影响，在雨雪天气，空气湿度过高，如引入外界空气，会影响干燥效果，导致吸附材料难以干燥，在例如南方的梅雨季节，较长时间引入高湿度的外界空气，会影响吸附材料和系统内其他部件的寿命。
23.本发明实施例中的吸附单元20包括多个吸附器，各吸附器之间为并联连接。各吸附器具有相同重量的吸附材料，并且足以实现在相同时间内完成对系统内的气体的吸附、脱附或干燥。其中，本发明实施例中的吸附材料，是指活性炭纤维、活性炭颗粒等，适用含热风干燥工艺来恢复材料吸附活性的吸附材料。
24.在本发明的一个实施例中，以吸附单元20包括三个吸附器为例，即第一吸附器21、第二吸附器22、第三吸附器23。在以下说明中，只是为了区分处于不同工况的吸附器，将其称为第一吸附器21、第二吸附器22、第三吸附器23，但这并不表示三者为不同部件。各吸附器是相同的结构，内置吸附材料吸附废气中的挥发性有机物，通过脱附工况将吸附到的有机物形成凝液排出，通过干燥工况干燥、再生吸附材料的活性。
25.吸附单元20的各吸附器在特定运行时刻处于不同工况，即各吸附器的工况在“吸附-脱附-干燥”这三个工况中依次循环，此循环功能由自动控制设备控制管路流量来实现。例如，第一吸附器21处于吸附工况，第二吸附器22处于脱附工况，第三吸附器23处于干燥工况；当第一吸附器21完成吸附切换为脱附工况时，第二吸附器22处于干燥工况，第三吸附器23处于吸附工况；当第一吸附器21完成脱附切换为干燥工况时，第二吸附器22处于吸附工
况，第三吸附器23处于脱附工况。
26.而且，吸附单元20可以包括多个吸附器。当吸附单元20为2n（n为正整数）个吸附器时，在一个处理周期内，一个吸附器a处于吸附工况，另一个吸附器b先处于脱附工况，后处于干燥工况。然后，在下一个处理周内，处于吸附工况的吸附器a转为脱附工况；处于干燥工况的吸附器b转为吸附工况。以此类推。
27.当吸附单元20为3n个吸附器时，在一个处理周期内，n个吸附器c处于吸附工况；n个吸附器d处于脱附工况；n个吸附器e处于干燥工况。在下一个处理周期内，处于吸附工况的吸附器c转为脱附工况；处于脱附工况的吸附器d转为干燥工况；处于干燥工况的吸附器e转为吸附工况。以此类推。
28.在此利用各路流量控制来保证在相同时长（同一个处理周期内）内各个吸附器均完成吸附、脱附和/或干燥工艺，以保证在下一个处理周期开始时各个吸附器分别可以切换到不同工况。例如，待当前处理周期结束，通过控制管路流量，使得处于吸附工况的吸附器连接到蒸汽源，以进入脱附工况；使得处于脱附工况的吸附器连接到干燥加热器，以进入干燥工况；并且使得处于干燥工况的吸附器连接到废气源以进入吸附工况。
第一实施例
29.如图1所示，本发明第一实施例提供一种循环式废气处理系统，包括吸附单元20、凝液处理单元40和干燥加热器61。其中，吸附单元20，包括第一吸附器21、第二吸附器22、第三吸附器23。凝液处理单元40，包括分层槽41、曝气槽42。
30.在此以特定时刻下，第一吸附器21处于吸附工况，第二吸附器22处于脱附工况，第三吸附器23处于干燥工况为例进行说明，以方便理解。
31.废气经过过滤和控温后输入第一节点1，连接第一吸附器21的废气输入端。
32.第一吸附器21的尾气输出端，连接第二节点2，在第二节点2处分为二路：
①ꢀ
第一路连接曝气槽42的洁净气输入端；
②
第二路连接干燥加热器61的输入端。
33.第三吸附器23的干燥气输入端，连接干燥加热器61的输出端。
34.第三吸附器23的干燥气输出端，排出干燥气。
35.第二吸附器22的脱附气输入端，连接蒸汽源。
36.第二吸附器22的脱附气输出端，连接第一节点1。
37.第二吸附器22的凝液输出端，连接分层槽41的输入端。
38.分层槽41的溶剂输出端，排出溶剂。
39.分层槽41的废液输出端，连接曝气槽42的废液输入端。
40.曝气槽42的气相输出端，连接第一节点1。
41.曝气槽42的液相输出端，排出达标水。
42.进一步的，本发明第一实施例还提供一种循环式废气处理方法，如图2所示，包括如下步骤：s0：对处于吸附工况的吸附器输入废气，进入步骤s1；对当前处于脱附工况的吸附器输入蒸汽，进入步骤s3。
43.s1：对处于吸附工况的吸附器输入的废气，由吸附材料吸附废气中的挥发性有机物，形成尾气，进入步骤s2。
44.第一吸附器21处于吸附工况。
45.对第一吸附器21输入经过过滤和控温的废气，由第一吸附器21中的吸附材料吸附废气中的挥发性有机物。经吸附后的废气成为尾气。
46.s2：将处于吸附工况的吸附器形成的尾气进行分路，其中第一路输入曝气槽，跳转至步骤s5；第二路输入干燥加热器，并跳转至步骤s6。
47.第一吸附器21排出的尾气在第二节点2处进行分路，其中第一路输入曝气槽42的洁净气输入端，用于曝气槽42的曝气反应。第二路尾气输入干燥加热器61的输入端，经干燥加热器61过滤和加热后，反馈到当前处于干燥工况的第三吸附器23的干燥气输入端，用于干燥、再生第三吸附器23中的吸附物质。
48.在此需要说明，反馈到当前处于干燥工况的第三吸附器23，利用来自干燥加热器61的过滤、加热后的尾气，就能够对第三吸附器23进行干燥，不需要引用外界空气。废气经吸附器吸附后的尾气的温度高于外界空气，将尾气引入处于干燥工况的第三吸附器23，比引入外界空气到吸附工况的吸附器的现有技术更节能。
49.s3：利用进入处于脱附工况的吸附器的蒸汽，脱附被吸附材料吸附的有机物，形成含有有机物的凝液和脱附气，将凝液输入分层槽，将脱附气输入处于吸附工况的吸附器再次吸附，并进入步骤s4。
50.第二吸附器22处于脱附工况。
51.对第二吸附器22输入蒸汽，脱附被吸附材料吸附的有机物，形成含有有机物的凝液和脱附气。
52.脱附形成的凝液，输入分层槽41中。
53.脱附形成的脱附气，经第一节点1输入处于吸附工况的第一吸附器21，再次进行吸附。
54.s4：将分层槽中的凝液进行分层，形成有机物溶剂和含有有机物的废液，将分层槽形成的有机物溶剂排出并回收；将形成的废液输入曝气槽，进入步骤s5。
55.分层槽41利用有机物溶剂和水的不溶性，其中的凝液在重力作用下经过一段时间的沉淀，自然分为溶剂层和废液层，实现分离。分离出的溶剂由溶剂输出端排出，重新用于生产。
56.s5：将分层槽形成的废液输入曝气槽，与处于吸附工况的吸附器输出的尾气发生曝气反应，形成达标水和气化溶剂，对曝气槽形成的达标水排出，将曝气槽形成的气化溶剂输入当前处于吸附工况的吸附器再次吸附。
57.分层槽41分离出的废液由废液输出端输入曝气槽42中，进一步曝气处理。
58.如图1所示，在第二节点2处分为二路的尾气，其中一路输入曝气槽42中，作为曝气的气源。
59.在此需要说明，输入曝气槽42中的曝气气，利用来自吸附器吸附后的尾气，就能够对曝气槽42中的废液进行曝气，不需要引用外界空气。废气经吸附器吸附后的尾气的温度高于外界空气，将尾气引入曝气槽42，比引入外界空气到曝气槽42的现有技术更节能。
60.曝气槽42中的废液含有微量的有机物，经过曝气槽42加热和曝气，使废液中溶解的有机物气化，形成气化溶剂和达标水。
61.曝气产生的气化溶剂，由曝气槽42的气相输出端输出，经第一节点1输入处于吸附
工况的吸附器21，再次进行吸附。
62.曝气产生的达标水，由曝气槽42的液相输出端排出。
63.s6：将处于吸附工况的吸附器形成的尾气输入干燥加热器，对处于干燥工况的吸附器，输入经干燥加热器过滤和加热后的尾气，以干燥和再生处于干燥工况的吸附器中的吸附材料，形成干燥气并排出。
64.第三吸附器23处于干燥工况。
65.在第二节点2处分为二路的尾气，其中一路经干燥加热器61加热，输入第三吸附器23的干燥气输入端，干燥、再生吸附材料，形成干燥气。
66.干燥气由第三吸附器23的干燥气输出端排出。
第二实施例
67.如图3所示，本发明第二实施例提供的一种循环式废气处理系统，在第一实施例的基础上，还包括转轮单元30。其中，转轮单元30，包括吸附转轮31、转轮加热器32。吸附转轮31是桶式或轮盘式的吸附设备，转轮处于低速旋转状态，大部分吸附材料处于吸附状态，其余吸附材料处于脱附、干燥状态，例如acf和沸石分子筛转轮。
68.本发明实施例以“某运行时刻，第一吸附器21处于脱附工况，第二吸附器22处于干燥工况，第三吸附器23处于吸附工况”为例。
69.废气经过过滤和控温后输入第一节点1，连接第三吸附器23的废气输入端。
70.第三吸附器23的尾气输出端，连接吸附转轮31的尾气输入端。
71.吸附转轮31的洁净气输出端，连接第二节点2，在第二节点2处分为三路：
①
一路连接曝气槽42的洁净气输入端；
②
第二路连接干燥加热器61的输入端；
③
第三路连接转轮加热器32的输入端。
72.转轮加热器32的输出端，连接吸附转轮31的脱附气输入端。
73.吸附转轮31的脱附气输出端，连接第一节点1。
74.第二吸附器22的干燥气输入端，连接干燥加热器61的输出端。
75.第二吸附器22的干燥气输出端，排出干燥气。
76.第一吸附器21的脱附气输入端，连接蒸汽源。
77.第一吸附器21的脱附气输出端，连接第一节点1。
78.第一吸附器21的凝液输出端，连接分层槽41的输入端。
79.分层槽41的溶剂输出端，排出溶剂。
80.分层槽41的废液输出端，连接曝气槽42的废液输入端。
81.曝气槽42的气相输出端，连接第一节点1。
82.曝气槽42的液相输出端，排出达标水。
83.进一步的，本发明第二实施例提供一种循环式废气处理方法，如图4所示，包括如下步骤。
84.s0：对处于吸附工况的吸附器输入废气，进入步骤s1；对当前处于脱附工况的吸附器输入蒸汽，进入步骤s3。
85.s1：对处于吸附工况的吸附器输入废气，由吸附材料吸附废气中的挥发性有机物，形成尾气，进入步骤s2。
86.第三吸附器23处于吸附工况。
87.对第三吸附器23输入经过过滤和控温的废气，由第三吸附器23中的吸附材料吸附废气中的挥发性有机物。经吸附后的废气成为尾气。
88.s2：将处于吸附工况的吸附器形成的尾气输入吸附转轮再次吸附，形成洁净气，对洁净气进行分路，其中第一路输入曝气槽，跳转至步骤s5；第二路输入干燥加热器，并跳转至步骤s6；第三路输入转轮加热器中加热，作为脱附气输入吸附转轮，以脱附、干燥吸附转轮中的吸附材料，脱附气由吸附转轮的脱附气输出端输出，输入处于吸附工况的吸附器中再次进行吸附。
89.吸附转轮排出的洁净气在第二节点2处进行分路，其中第一路输入曝气槽42的洁净气输入端，用于曝气槽42的曝气反应。第二路输入干燥加热器61的输入端，经干燥加热器61过滤和加热后，反馈到当前处于干燥工况的第二吸附器22的干燥气输入端，用于干燥、再生第二吸附器22中的吸附物质。
90.在此需要说明，反馈到当前处于干燥工况的第二吸附器22，利用来自干燥加热器61的过滤、加热后的洁净气，就能够对第二吸附器22进行干燥，不需要引用外界空气。废气经吸附器和吸附转轮31吸附后的洁净气的温度高于外界空气，将洁净气引入处于干燥工况的第二吸附器22，比引入外界空气到吸附工况的吸附器的现有技术更节能。
91.如前述将洁净气分路为三路，其中的第三路洁净气输入吸附转轮31的脱附气输入端，以脱附、干燥吸附转轮31中的吸附材料，形成脱附气。
92.吸附转轮31的脱附气经脱附气输出端排出，经过第一节点1输入处于吸附工况的第三吸附器23，再次进行吸附。
93.在此需要说明，输入转轮加热器32的洁净气，经加热后就能够对吸附转轮31进行脱附、干燥，不需要引用外界空气。废气经吸附器和吸附转轮31吸附后的洁净气的温度高于外界空气，将洁净气引入吸附转轮31，比引入外界空气到吸附转轮31的现有技术更节能。
94.s3：利用进入处于脱附工况的吸附器的蒸汽，脱附被吸附材料吸附的有机物，形成含有有机物的凝液和脱附气，将凝液输入分层槽，将脱附气输入处于吸附工况的吸附器再次吸附，并进入步骤s4。
95.第一吸附器21处于脱附工况。
96.对第一吸附器21输入蒸汽，脱附被吸附材料吸附的有机物，形成含有有机物的凝液和脱附气。
97.脱附形成的凝液，输入分层槽41中。
98.脱附形成的脱附气，经第一节点1输入处于吸附工况的第三吸附器23，再次进行吸附。
99.s4：将分层槽中的凝液进行分层，形成有机物溶剂和含有有机物的废液，将分层槽形成的有机物溶剂排出并回收；将形成的废液输入曝气槽，进入步骤s5。
100.分层槽41将凝液分为溶剂层和废液层，实现分离。分离出的溶剂由溶剂输出端排出，重新用于生产。
101.s5：将分层槽形成的废液输入曝气槽，与吸附转轮形成的洁净气发生曝气反应，形成达标水和气化溶剂，对曝气槽形成的达标水排出，将曝气槽形成的气化溶剂输入当前处于吸附工况的吸附器再次吸附。
102.分层槽41分离出的废液由废液输出端输入曝气槽42中，进一步曝气处理。
103.如图3所示，在第二节点2处分为三路的洁净气，其中一路输入曝气槽42中，作为曝气的气源。
104.曝气产生的气化溶剂，由曝气槽42的气相输出端输出，经第一节点1输入处于吸附工况的第三吸附器23，再次进行吸附。
105.曝气产生的达标水，由曝气槽42的液相输出端排出。
106.s6：将吸附转轮排出的洁净气输入干燥加热器，对处于干燥工况的吸附器，输入经干燥加热器过滤和加热后的洁净气，以干燥和再生处于干燥工况的吸附器中的吸附材料，形成干燥气并排出。
107.第二吸附器22处于干燥工况。
108.在第二节点2处分为三路的洁净气，其中一路经干燥加热器61加热，输入第二吸附器22的干燥气输入端，干燥、再生吸附材料，形成干燥气。
109.干燥气由第二吸附器22的干燥气输出端排出。
第三实施例
110.如图5所示，本发明第三实施例提供一种循环式废气处理系统，在第二实施例的基础上，还包括冷凝单元50。其中，冷凝单元50，包括一个或多个冷凝器，各冷凝器之间为串联、并联或串并联混合连接。在此以包括二个冷凝器为例，即一级冷凝器51、二级冷凝器52，二个冷凝器之间为串联连接。
111.本发明实施例以“某运行时刻，第一吸附器21处于干燥工况，第二吸附器22处于吸附工况，第三吸附器23处于脱附工况”为例。
112.废气经过过滤和控温后输入第一节点1，连接第二吸附器22的废气输入端。
113.第二吸附器22的尾气输出端，连接吸附转轮31的尾气输入端。
114.吸附转轮31、转轮加热器32相互间的连接关系，以及转轮单元30与系统其他组成部分的连接关系，与第二实施例相同，不再赘述。
115.第一吸附器21的干燥气输入端，连接干燥加热器61的输出端。
116.第一吸附器21的干燥气输出端，排出干燥气。
117.第三吸附器23的脱附气输入端，连接蒸汽源。
118.第三吸附器23的凝液输出端，连接分层槽41的输入端。
119.第三吸附器23的脱附气输出端，连接一级冷凝器51的输入端。
120.一级冷凝器51的输出端，连接二级冷凝器52的输入端。
121.二级冷凝器52的凝液输出端，连接分层槽41的输入端。
122.二级冷凝器52的不凝气输出端，连接第一节点1。
123.分层槽41、曝气槽42相互间的连接关系，以及凝液处理单元40与系统其他组成部分的连接关系，与第二实施例相同，不再赘述。
124.进一步的，本发明第三实施例提供一种循环式废气处理方法，如图6所示，包括如下步骤：s0：对处于吸附工况的吸附器输入废气，进入步骤s1；对当前处于脱附工况的吸附器输入蒸汽，进入步骤s3。
125.s1：对处于吸附工况的吸附器输入废气，由吸附材料吸附废气中的挥发性有机物，形成尾气，进入步骤s2。
126.第二吸附器22处于吸附工况。
127.对第二吸附器22输入经过过滤和控温的废气，由第二吸附器22中的吸附材料吸附废气中的挥发性有机物。经吸附后的废气成为尾气。
128.s2：将处于吸附工况的吸附器形成的尾气输入吸附转轮再次吸附，形成洁净气，对洁净气进行分路，其中第一路输入曝气槽，跳转至步骤s5；第二路输入干燥加热器，并跳转至步骤s6；第三路输入转轮加热器中加热，作为脱附气输入吸附转轮，以脱附、干燥吸附转轮中的吸附材料，脱附气由吸附转轮的脱附气输出端输出，输入处于吸附工况的吸附器中再次进行吸附。
129.吸附转轮排出的洁净气在第二节点2处进行分路，其中第一路输入曝气槽42的洁净气输入端，用于曝气槽42的曝气反应。第二路输入干燥加热器61的输入端，经干燥加热器61过滤和加热后，反馈到当前处于干燥工况的第一吸附器21的干燥气输入端，用于干燥、再生第一吸附器21中的吸附物质。
130.如前述将洁净气分路为三路，其中的第三路洁净气输入吸附转轮31的脱附气输入端，以脱附、干燥吸附转轮31中的吸附材料，形成脱附气。
131.吸附转轮31的脱附气经脱附气输出端排出，经过第一节点1输入处于吸附工况的第二吸附器22，再次进行吸附。
132.s3：利用进入处于脱附工况的吸附器的蒸汽，脱附被吸附材料吸附的有机物，形成含有有机物的凝液和脱附气，将凝液输入分层槽；将处于脱附工况的吸附器形成的脱附气输入冷凝单元进行冷凝，形成凝液和不凝气，将冷凝单元形成的凝液输入分层槽，将冷凝单元形成的不凝气输入处于吸附工况的吸附器再次吸附，并进入步骤s4。
133.第三吸附器23处于脱附工况。
134.对第三吸附器23输入蒸汽，脱附被吸附材料吸附的有机物，形成含有有机物的凝液和脱附气。
135.脱附形成的凝液，输入分层槽41中。
136.脱附形成的脱附气，输入冷凝单元50进行冷凝。
137.冷凝单元50为二级串联式冷凝系统，其中一级冷凝器51的冷媒为凉水塔冷却的常温冷却水，二级冷凝器52的冷媒为冷水机组产生的冷冻水。
138.二级冷凝器52中，形成的凝液输入分层槽41，形成的不凝气经第一节点1输入处于吸附工况的第二吸附器22，再次进行吸附。
139.s4：将分层槽中的凝液进行分层，形成有机物溶剂和含有有机物的废液，将分层槽形成的有机物溶剂排出并回收；将形成的废液输入曝气槽，进入步骤s5。
140.分层槽41将凝液分为溶剂层和废液层，实现分离。分离出的溶剂由溶剂输出端排出，重新用于生产。
141.s5：将分层槽形成的废液输入曝气槽，与吸附转轮形成的洁净气发生曝气反应，形成达标水和气化溶剂，对曝气槽形成的达标水排出，将曝气槽形成的气化溶剂输入当前处于吸附工况的吸附器再次吸附。
142.分层槽41分离出的废液由废液输出端输入曝气槽42中，进一步曝气处理。
143.如图5所示，在第二节点2处分为三路的洁净气，其中一路输入曝气槽42中，作为曝气的气源。
144.曝气产生的气化溶剂，由曝气槽42的气相输出端输出，经第一节点1输入处于吸附工况的第二吸附器22，再次进行吸附。
145.曝气产生的达标水，由曝气槽42的液相输出端排出。
146.s6：将吸附转轮排出的洁净气输入干燥加热器，对处于干燥工况的吸附器，输入经干燥加热器过滤和加热后的洁净气，以干燥和再生处于干燥工况的吸附器中的吸附材料，形成干燥气并排出。
147.第一吸附器21处于干燥工况。
148.在第二节点2处分为三路的洁净气，其中一路经干燥加热器61加热，输入第一吸附器21的干燥气输入端，干燥、再生吸附材料，形成干燥气。
149.干燥气由第一吸附器21的干燥气输出端排出。
第四实施例
150.如图7所示，本发明第四实施例提供的一种循环式废气处理系统，和上述实施例的区别是，在第二节点2处增加两路管路，第一路用于排出洁净气，第二路用于输入外界空气。
151.在不同的工况下，如果调整吸附器的吸附工况时间，也需要调整其他工序的时间。
152.干燥加热器61的分配风量与吸附器的干燥工况时间相关（即循环周期），干燥工况时间加长则降低风量，反之则调高风量。
153.转轮加热器32的分配风量分配与进入吸附转轮31前的气体中有机物浓度有关，浓度高则提高风量，反之则降低风量。
154.曝气槽42的分配气量与曝气槽的处理水量相关，曝气的处理水量与循环周期相关。
155.干燥加热器61的最佳风量与吸附器的干燥工况时间，两者之间负相关，符合以下公式：
156.其中，qg—干燥气的最佳风量（干燥加热器61的分配风量）；a—干燥系数，与吸附材料的种类（如碳纤维、碳颗粒、树脂等）、在吸附器中填充的形式（平铺、筒式、单层、多层、多种吸附材料混合以及各个吸附材料厚度）相关，此为经验系数；m—吸附材料重量；k1—脱附气体温度；k2—干燥风进入吸附器前的温度；t—干燥时长（吸附器干燥工况的循环周期）；如图8所示，在设备的选型确定后，a、m、k1均固定，而k2根据测试经验值也可以确定最佳值，则qg和t成负相关。
157.转轮加热器32的分配风量与进入吸附转轮31前的气体中有机物浓度有关，两者之间的关系是正相关，符合以下公式：
158.其中，qt—转轮脱附气的风量（转轮加热器32的分配风量）；b—脱附系数，与转轮的吸附材料的种类（如碳纤维型、acf、沸石分子筛等）、吸附材料的形式（盘式或筒式）以及吸附区、脱附区、冷却区的比例相关，为经验系数；c—吸附转轮前的气体中有机物浓度；k—转轮脱附气的温度。
159.如图9所示，在转轮的选型确定后，b值已经固定，而k根据测试经验值也可以确定最佳值，则qt和c成正相关。
160.曝气槽42通入的分配气量与曝气槽的处理水量相关，曝气的处理水量也与循环周期相关，符合以下公式：
[0161][0162]
则
[0163]
其中，qb—曝气需要的气量（曝气槽42通入的分配气量）；c—曝气系数，与曝气管材料的规格（如尺寸、孔隙直径等）、曝气管放置在水中的深度、曝气槽内部的温度相关，为经验系数；qy—曝气槽中的处理水量；v—吸附器在脱附工况通入的蒸汽管道中的蒸汽流速（曝气槽中的废液来自于蒸汽管道的冷凝水）；s—吸附器在脱附工况通入的蒸汽管道的面积；t—脱附时长（吸附器脱附工况的循环周期）；t—通入蒸汽时间（吸附器在脱附工况，会先通入一段时间的蒸汽，在蒸汽脱附完成后会有一小段时间用来自然降温和排液，然后再进入干燥工序）。
[0164]
如图10所示，在曝气槽的选型确定后，c值已经固定，v和s由蒸汽压力和管道大小决定，也是固定值，而t根据测试经验值也可以确定最佳值，则qb和t成负相关。
[0165]
由以上公式可知，在设备选型固定的情况下，三处用气量与脱附周期（即吸附单元工序的循环周期）t和吸附转轮前的气体中有机物浓度c相关。其中，c与进入吸附单元的废气浓度cw相关，二者成正相关；t与进入吸附单元的废气浓度cw相关，二者成负相关（吸附单元对废气中有机物的吸附量是固定的，超过吸附量后不再吸附，废气浓度cw提高，会缩短吸附器吸附工况的饱和时间，即吸附时间需要缩短，则整个循环周期缩短）根据不同的废气浓度，可以得出再利用的洁净气的分配比例，如图11所示。
[0166]
整个循环式废气处理系统同期监测吸附单元入口的总风量，并根据各个洁净气再利用风量的总和与前者进行比较，若前者等于后者的需求风量，则第二节点2处不排出洁净气，也不输入外界空气；若前者大于后者的需求风量，则第二节点2处排出多余的洁净气；若前者小于后者的需求风量，则第二节点2处输入外界空气进行补风。
[0167]
废气经吸附单元20和吸附转轮31吸附后，排出干燥气。脱附气和凝液经冷凝、分
层、曝气，排出达标水，回收溶剂。
[0168]
本发明实施例中，以吸附转轮31排出的洁净气，作为曝气槽42的曝气来源、吸附单元20的干燥气来源和吸附转轮31的脱附气来源。吸附形成的洁净气和输入的废气气量基本相等，循环利用吸附形成的洁净气，不需引入外界空气，形成循环式废气处理系统，使得气体总排放量减少约50%，后段排气设备的规格也可以相应减小。
[0169]
以上三部分的用气需要较高的温度，对比于直接将外界空气引入到曝气槽、干燥加热器、转轮加热器的现有技术，本发明实施例中的吸附转轮31排出的洁净气约为50℃，可以部分节省加热外界空气的能源。例如，夏季以35℃气温为准，对比于直接将外界空气引入到曝气槽、干燥加热器、转轮加热器的现有技术，本发明实施例所能实现的节能率达到35%；冬季以0℃气温为准，对比于直接将外界空气引入到曝气槽、干燥加热器、转轮加热器的现有技术，本发明实施例所能实现的节能率达到75%。
[0170]
综上所述，本发明实施例提供的循环式废气处理系统和方法，通过串联吸附材料和吸附转轮，从废气中回收有机物溶剂，循环利用吸附后的洁净气进行脱附、干燥和曝气，不需要引入外界空气，从而减少加热能源的消耗，减小总排气量，形成废气处理的有效循环。
[0171]
需要说明的是，上述多个实施例只是举例，各个实施例的技术方案之间可以进行组合，均在本发明的保护范围内。
[0172]
此外，术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0173]
上面对本发明所提供的循环式废气处理系统和方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

技术特征：
1.一种循环式废气处理系统，其特征在于包括吸附单元、凝液处理单元和干燥加热器；其中，所述吸附单元，包括多个吸附器，各所述吸附器之间为并联连接；所述凝液处理单元，包括分层槽、曝气槽；各所述吸附器的废气输入端均用于输入废气；所述吸附器的尾气输出端经并联连接后分为二路，第一路连接所述曝气槽的洁净气输入端，第二路连接所述干燥加热器的输入端；所述吸附器的干燥气输入端，连接所述干燥加热器的输出端；所述吸附器的干燥气输出端，用于排出干燥气；所述吸附器的脱附气输入端，用于连接蒸汽源；所述吸附器的脱附气输出端，连接所述吸附器的废气输入端；所述吸附器的凝液输出端，连接所述分层槽的输入端；所述分层槽的溶剂输出端，用于排出溶剂；所述分层槽的废液输出端，连接所述曝气槽的废液输入端；所述曝气槽的气相输出端，连接所述吸附器的废气输入端；所述曝气槽的液相输出端，用于排出达标水。2.如权利要求1所述的循环式废气处理系统，其特征在于所述吸附器被设置为：待当前处理周期结束，通过控制管路流量，使得处于吸附工况的吸附器连接到蒸汽源，以进入脱附工况；使得处于脱附工况的吸附器连接到干燥加热器，以进入干燥工况；并且使得处于干燥工况的吸附器连接到废气源以进入吸附工况。3.如权利要求1所述的循环式废气处理系统，其特征在于还包括转轮单元；其中，所述转轮单元，包括吸附转轮、转轮加热器；所述转轮加热器的输入端，连接所述吸附转轮的洁净气输出端，所述转轮加热器的输出端，连接所述吸附转轮的脱附气输入端；所述吸附器的尾气输出端经并联连接后不进行分路，连接所述吸附转轮的尾气输入端；所述吸附转轮的洁净气输出端分为三路，第一路连接所述曝气槽的洁净气输入端，第二路连接所述干燥加热器的输入端，第三路连接所述吸附器的废气输入端。4.如权利要求1所述的循环式废气处理系统，其特征在于还包括冷凝单元；所述冷凝单元的输入端，连接所述吸附器的脱附气输出端，所述冷凝单元的凝液输出端，连接所述分层槽的输入端，所述冷凝单元的不凝气输出端，连接所述吸附器的废气输入端。5.如权利要求1所述的循环式废气处理系统，其特征在于：任意运行时刻中，均有一个或多个所述吸附器处于吸附、脱附或干燥工况；各所述吸附器，均在“吸附-脱附-干燥”工况之间循环切换。6.如权利要求1～5中任意一项所述的循环式废气处理系统，其特征在于：所述吸附器的废气输入端，同时连接废气源、曝气槽的气相输出端、吸附转轮的脱附气输出端、冷凝单元的不凝气输出端；
所述吸附转轮的洁净气输出端，同时连接所述曝气槽的洁净气输入端、干燥加热器的输入端、转轮加热器的输入端。7.一种循环式废气处理方法，其特征在于包括以下步骤：s0：对当前处于吸附工况的吸附器输入废气，进入步骤s1；对当前处于脱附工况的吸附器输入蒸汽，进入步骤s3；s1：对处于吸附工况的吸附器输入废气，由吸附材料吸附废气中的挥发性有机物，形成尾气；s2：将处于吸附工况的吸附器形成的尾气进行分路，其中第一路输入曝气槽，跳转至步骤s5，第二路输入干燥加热器，并跳转至步骤s6；s3：对当前处于脱附工况的吸附器输入蒸汽，脱附被吸附材料吸附的有机物，形成含有有机物的凝液和脱附气；其中，将处于脱附工况的吸附器形成的凝液，输入分层槽；将处于脱附工况的吸附器形成的脱附气，输入处于吸附工况的吸附器再次吸附；s4：将分层槽中的凝液进行分层，形成有机物溶剂和含有有机物的废液，将分层槽形成的有机物溶剂排出并回收，将形成的废液输入曝气槽，进入步骤s5；s5：将分层槽形成的废液输入曝气槽，与吸附器形成的尾气发生曝气反应，形成达标水和气化溶剂；其中，将曝气槽形成的达标水排出，将曝气槽形成的气化溶剂，输入处于吸附工况的吸附器再次吸附；s6：将处于吸附工况的吸附器形成的尾气，输入干燥加热器；其中，对处于干燥工况的吸附器，输入经干燥加热器过滤和加热后的尾气，以干燥和再生处于干燥工况的吸附器中的吸附材料，形成干燥气并排出。8.如权利要求7所述的循环式废气处理方法，其特征在于还包括以下步骤：s7：待当前处理周期结束，控制管路流量；使得处于吸附工况的吸附器连接到蒸汽源，以进入脱附工况；使得处于脱附工况的吸附器连接到干燥加热器，以进入干燥工况；并且使得处于干燥工况的吸附器连接到废气源，以进入吸附工况。9.如权利要求7所述的循环式废气处理方法，其特征在于所述步骤s2包括如下子步骤：将处于吸附工况的吸附器形成的尾气输入吸附转轮再次吸附，形成洁净气；对洁净气进行分路，形成第一路、第二路和第三路；其中，所述第一路输入曝气槽，跳转至步骤s5，所述第二路输入干燥加热器，并跳转至步骤s6；所述第三路输入转轮加热器中，经转轮加热器加热的洁净气输入吸附转轮，以脱附吸附转轮吸附的有机物，并且干燥脱附后的吸附转轮，形成脱附气；将吸附转轮形成的脱附气，输入处于吸附工况的吸附器再次吸附。10.如权利要求7所述的循环式废气处理方法，其特征在于所述步骤s3包括如下子步骤：将处于脱附工况的吸附器形成的脱附气,输入冷凝单元，形成凝液和不凝气；其中，将冷凝单元形成的凝液输入分层槽；将冷凝单元形成的不凝气输入处于吸附工况的吸附器，再次进行吸附。11.如权利要求9所述的循环式废气处理方法，其特征在于所述步骤s5包括如下子步骤：
将分层槽形成的废液输入曝气槽，与吸附转轮形成的洁净气发生曝气反应，形成达标水和气化溶剂。12.如权利要求11所述的循环式废气处理方法，其特征在于所述步骤s6包括如下子步骤：将吸附转轮形成的洁净气，输入干燥加热器，对处于干燥工况的吸附器，输入经干燥加热器过滤和加热后的洁净气，以干燥和再生处于干燥工况的吸附器中的吸附材料，形成干燥气并排出。

技术总结
本发明公开了一种循环式废气处理系统和方法。该循环式废气处理系统包括：吸附单元、吸附转轮、转轮加热器、分层槽、曝气槽、冷凝单元和干燥加热器。其中，吸附单元的废气输入端，同时连接废气源、曝气槽的气相输出端、吸附转轮的脱附气输出端、冷凝单元的不凝气输出端；吸附转轮的洁净气输出端，同时连接曝气槽的洁净气输入端、干燥加热器的输入端、转轮加热器的输入端。本发明串联使用吸附单元和吸附转轮回收废气中的挥发性有机物，使用曝气槽处理废水，以吸附转轮排出的洁净气，作为曝气槽的曝气来源、吸附单元的干燥气来源和吸附转轮的脱附气来源，从而不需要引入外界空气，显著减小总排气量和能源消耗。总排气量和能源消耗。总排气量和能源消耗。


技术研发人员：梁建华 马景旭 李广播 孟东晖
受保护的技术使用者：北京环都环保科技有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/8/14