CN105251311A - 回收多组分高浓度小流量间断有机废气有效成分的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种回收多组分高浓度小流量间断有机废气有效成分的方法，采用冷凝法和变压吸附法相结合，通过冷凝技术对有机废气初次分离和提纯，用变压吸附技术对冷凝后的有机废气进行吸附；吸附罐采用混装吸附剂的方式满足多组分的有机气体的回收，以实现净化后排放气中非甲烷总烃含量达到规定排放要求。本发明所述的装置和方法主要用于回收多组分高浓度小流量间断的有机废气有效成分，采用低压冷凝和吸附技术相结合的方式，能耗低；并可根据介质的特点优化组合工艺；处理后的排放气排放指标可达到我国新的排放标准的要求。

Description

回收多组分高浓度小流量间断有机废气有效成分的方法

技术领域

本发明属于气体回收处理技术领域，涉及一种有机废气回收处理装置，具体涉及一种用于回收多组分、高浓度、小流量、间断有机废气有效成分的装置和方法。

背景技术

挥发性有机化合物（VolatileOrganicCompound，以下简称VOCs）是石油化工、制药、印刷、制鞋、喷漆等行业排放的最常见的一类污染物。随着工业的发展和人们生活水平的提高，VOCs的排放量与日俱增，并具有范围广、排放量大等特点。该类有机物大多具有毒性，而且能够参与光化学反应，形成光化学烟雾，是大气中二次颗粒有机物形成的重要条件，对大气环境和人体健康产生严重的影响。因此，开展VOCs废气的综合治理研究已成为当前国际环境的热点，在我国，VOCs废气治理也被确定为我国今后重点发展的研究课题之一。

为适应VOCs综合治理的发展趋势，需要开发出适应低浓度VOCs气体特性的治理工艺，在满足日益严格的排放标准的前提下，降低处理装置的运行能耗，提高装置的稳定可靠性。当前国内外在VOCs治理新技术的研究开发方面都得到了不断地发展，其发展方向一是对各种主流技术进行改进提高，主要体现在一是新材料（吸附材料、催化材料、过滤材料、生物净化菌种等）的开发与应用；二是过程优化和集成技术的研究开发，如吸附浓缩-催化燃烧集成技术、吸附浓缩-冷凝回收集成技术、吸附浓缩-吸收集成技术等；三是新技术的开发应用，如生物净化技术、等离子体净化技术、光催化技术、膜分离技术和离子液吸收技术等。通过实践证明，单一通过一种工艺技术要实现VOCs综合治理效果（总烃达标排放和有机组份的回收）是较为困难的。将上述技术中的两项或三项进行组合，以实现整套装置的综合性能指标最优，是当前VOCs综合治理技术的发展趋势。

由于罐区、码头所产生的有机废气具有无规律间断排放、组分、流量无法控制等特点，难以回收有机废气中的有效成分，传统的解决方法都是去火炬燃烧或采用锅炉焚烧的方式，往往造成了资源的浪费，且燃烧产生的CO2排放到大气中会造成温室效应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种回收多组分高浓度小流量间断有机废气有效成分的方法及装置，解决了罐区、码头有机废气无法回收的难题。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

㈠有机废气进入缓冲罐，维持缓冲罐在微负压状态，缓冲罐设置有压力及报警指示，前后都设有控制阀，根据***压力进行调节；

㈡从缓冲罐出来的有机废气经风机进入一级冷凝器，有机废气中的有机物被低温气体冷却或冷凝后进入二级冷凝器，有机废气经二级冷凝器冷却或冷凝后进入三级冷凝器进行进一步冷凝，在二级和三级冷凝器中，设有冷冻介质供冷，有机废气中的绝大部分有机物被冷凝下来，进入气液分离罐，冷凝液留在气液分离罐内；

㈢经三级冷凝器后的有机废气从气液分离罐回到一级冷凝器与进一级冷凝器的有机废气进行热交换，然后依次进入第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔进行变压吸附处理，净化后气体通过烟囱排空，第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔内的吸附剂吸附达到饱和时停止吸附，并用真空泵抽真空进行脱附，第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔三塔交替使用，并采用活性炭和分子筛混装吸附剂的方式以满足有机气体的多组分吸附，以实现净化后的排放气中非甲烷总烃含量达到规定排放要求；

㈣经一、二、三级冷凝器冷凝后的有机物经气液分离罐分离后的液体进入储油罐，被吸附的气体经真空泵脱附后进入缓冲罐，然后经所述步骤㈡和㈢冷凝分离后进入储油罐储存。

一种回收多组分高浓度小流量间断有机废气有效成分的装置，包括缓冲罐、风机、一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器、气液分离罐、第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、真空泵、储油罐和污油泵；缓冲罐设有有机废气进口，一级冷凝器通过风机与缓冲罐有机废气出口相连，一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器依次相连后连接气液分离罐的气液进口，气液分离罐的液体出口与储油罐相连，气液分离罐的气体出口连接一级冷凝器的气体进口，第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔依次相连，第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔均采用活性炭和分子筛混装，第一吸附塔的进口连接一级冷凝器的气体出口，第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔的净化气排放口连接烟囱，第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔的气体出口经真空泵连接缓冲罐的气体进口，储油罐上接有所述污油泵。有机废气进入缓冲罐，经风机进入一级冷凝器，油气中的有机物被管外的低温气体冷却或冷凝，然后进入二级冷凝器有机废气经二级冷凝器冷却或冷凝后进入三级冷凝器进行进一步冷凝，在二级和三级冷凝器中，有专门的冷冻介质提供冷，油气中的绝大部分有机物被冷凝下来，进入分离罐，冷凝液留在罐内，经三级冷凝后的气体，回到冷却器管外与进***的油气进行热交换，气体加热后进入吸附***进一步处理，冷凝后的有机物经分离罐分离后进入储油罐储存。吸附剂吸附一段时间后，停止吸附，并用真空泵抽真空进行脱附。三塔交替使用，并采用混装吸附剂（活性炭/分子筛）的方式以满足有机气体的多组分吸附。经变压吸附后的净化气达标排放，被吸附的气体经真空泵脱附后进入缓冲罐，冷凝分离后进入储油罐储存。

本发明通过冷凝法和变压吸附法相结合，通过冷凝技术对有机废气初次分离和提纯，用变压吸附技术对冷凝后的有机废气进行吸附，经变压吸附后的净化气达标排放，冷凝后的有机物经分离罐分离后进入储油罐储存。本发明主要用于罐区和码头产生有机废气的场合，有机废气经该工艺处理后排放气的排放指标达到我国新的排放标准。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：⑴本发明的方法有效解决了多组分高浓度小流量间断的有机废气回收难得问题，主要用于回收罐区和码头等场合所产生的有机废气；⑵本发明采用低压冷凝和吸附技术相结合的方式，能耗低；并可根据介质的特点优化组合工艺；⑶本发明所述的方法，处理后的排放气排放指标可达到我国新的排放标准的要求；⑷本发明所述的方法可实现高度的自动化控制。

附图说明

图1是本发明的设备连接图。

具体实施方式

实施例1

本实施例是一种回收多组分高浓度小流量间断有机废气有效成分的方法，设备连接如图1所示，用于栈台油气回收，多组分高浓度小流量间断有机废气其组成复杂，主要以烷烃、烯烃、非甲烷总烃本系列组成；浓度变化频繁，变化范围为100~90000mg/l；流量小且间断，其变化范围为10~10000m³，具体为：

当鹤管开始工作后，通过***设置的增压风机引风，油气首先进入缓冲罐，维持缓冲罐在微负压状态，缓冲罐设置有压力、报警指示，前后都设有控制阀，根据***压力进行调节。装置开始启动后，根据总管线压力值调节油气进量。混合气经压缩机升压至工作压力后，该风机主要克服废气***的阻力（压力0.15MPa·G），进入一级冷凝器（一级冷凝器出口温度10℃），油气中的有机物被管外的低温气体冷却或冷凝，在进入二级冷凝器（二级冷凝器的出口温度-30℃，此时油气浓度约为20g/m3），二级冷凝器出口油气进入三级冷凝器进一步的冷凝（三级冷凝器出口温度-60℃，此时油气浓度降至约1550mg/m3）。在二级和三级冷凝器中，有专门的冷冻介质提供冷，油气中的绝大部分有机物在此被冷凝下来，进入分离罐，冷凝液留在罐内，经三级冷凝后的气体回到冷却器管外与进***的油气进行热交换，气体加热后进入吸附***进一步处理。

经三级冷凝器后的有机废气从气液分离罐回到一级冷凝器与进一级冷凝器的有机废气进行热交换，加热后依次进入第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔进行变压吸附处理，净化后气体通过烟囱排空，第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔内的吸附剂吸附一段时间后停止吸附，并用真空泵抽真空进行脱附，第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔三塔交替使用，并采用活性炭和分子筛混装吸附剂的方式以满足有机气体的多组分吸附，以实现净化后的排放气中非甲烷总烃含量达到规定排放要求。经一、二、三级冷凝器冷凝后的有机物经气液分离罐分离后的液体进入储油罐，被吸附的气体经真空泵脱附后进入缓冲罐，然后经所述步骤㈡和㈢冷凝分离后进入储油罐储存。

吸附装置用先进的吸附剂装填方案，使得处理难度较大的低浓度有机组分能够在较低吸附压力下实现有机组分的分离。吸附罐采用混装吸附剂的方式以满足有机气体的多组分吸附，以实现净化后排放气中的非甲烷总烃含量达到规定排放要求，净化后的气体通过***设置的烟囱（烟囱高度15m）就地达标排放。吸附器使用一段时间，吸附一定量的有机物后，吸附剂应进行再生。采用真空脱附，脱附气经冷凝器冷凝成液体，进入分离器，分离回收有机溶剂。

实施例2

本实施例是一种回收多组分高浓度小流量间断有机废气有效成分的装置，如图1所示，包括缓冲罐1、风机2、一级冷凝器3、二级冷凝器4、三级冷凝器5、气液分离罐6、第一吸附塔7、第二吸附塔8、第三吸附塔9、真空泵11、储油罐13和污油泵14；缓冲罐1设有机废气进口，一级冷凝器3通过风机2与缓冲罐1有机废气出口相连，一级冷凝器3、二级冷凝器4和三级冷凝器5依次相连后连接气液分离罐6的气液进口，气液分离罐6的液体出口与储油罐13相连，气液分离罐6的气体出口连接一级冷凝器3的气体进口，第一吸附塔7、第二吸附塔8、第三吸附塔9依次相连，第一吸附塔7、第二吸附塔8和第三吸附塔均9采用活性炭和分子筛混装，第一吸附塔7的进口连接一级冷凝器3的气体出口，第一吸附塔7、第二吸附塔8、第三吸附塔9的净化气排放口连接烟囱10，第一吸附塔7、第二吸附塔8、第三吸附塔9的气体出口经真空泵11连接缓冲罐1的气体进口，储油罐上接有污油泵14。有机废气进入缓冲罐，经风机进入一级冷凝器，油气中的有机物被管外的低温气体冷却或冷凝，然后进入二级冷凝器有机废气经二级冷凝器冷却或冷凝后进入三级冷凝器进行进一步冷凝，在二级和三级冷凝器中，有专门的冷冻介质提供冷，油气中的绝大部分有机物被冷凝下来，进入分离罐，冷凝液留在罐内，经三级冷凝后的气体，回到冷却器管外与进***的油气进行热交换，气体加热后进入吸附***进一步处理，冷凝后的有机物经分离罐分离后进入储油罐储存。吸附剂吸附一段时间后，停止吸附，并用真空泵抽真空进行脱附。三塔交替使用，并采用混装吸附剂（活性炭/分子筛）的方式以满足有机气体的多组分吸附。经变压吸附后的净化气达标排放，被吸附的气体经真空泵脱附后进入缓冲罐，冷凝分离后进入储油罐储存。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种回收多组分高浓度小流量间断有机废气有效成分的方法，其特征在于，包括以下步骤：

㈠有机废气进入缓冲罐，维持缓冲罐在微负压状态，缓冲罐设置有压力及报警指示，前后都设有控制阀，根据***压力进行调节；

㈡从缓冲罐出来的有机废气经风机进入一级冷凝器，有机废气中的有机物被低温气体冷却或冷凝后进入二级冷凝器，有机废气经二级冷凝器冷却或冷凝后进入三级冷凝器进行进一步冷凝，在二级和三级冷凝器中，设有冷冻介质供冷，有机废气中的绝大部分有机物被冷凝下来，进入气液分离罐，冷凝液留在气液分离罐内；

㈢经三级冷凝器后的有机废气从气液分离罐回到一级冷凝器与进一级冷凝器的有机废气进行热交换，然后依次进入第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔进行变压吸附处理，净化后气体通过烟囱排空，第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔内的吸附剂吸附达到饱和时停止吸附，并用真空泵抽真空进行脱附，第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔三塔交替使用，并采用活性炭和分子筛混装吸附剂的方式以满足有机气体的多组分吸附，以实现净化后的排放气中非甲烷总烃含量达到规定排放要求；

㈣经一、二、三级冷凝器冷凝后的有机物经气液分离罐分离后的液体进入储油罐，被吸附的气体经真空泵脱附后进入缓冲罐，然后经所述步骤㈡和㈢冷凝分离后进入储油罐储存。

2.如权利要求1所述回收多组分高浓度小流量间断有机废气有效成分的方法，其特征在于，所述的多组分高浓度小流量间断有机废气包括烷烃、烯烃、非甲烷总烃；浓度变化频繁，变化范围为100-90000mg/l；流量小且间断，其变化范围为10-10000m³。

3.用于权利要求1所述方法的回收多组分高浓度小流量间断有机废气有效成分的装置，其特征在于：包括缓冲罐、风机、一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器、气液分离罐、第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、真空泵、储油罐和污油泵；所述缓冲罐设有有机废气进口，所述一级冷凝器通过所述风机与所述缓冲罐有机废气出口相连，所述一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器依次相连后连接所述气液分离罐的气液进口，所述气液分离罐的液体出口与所述储油罐相连，所述气液分离罐的气体出口连接所述一级冷凝器的气体进口，所述第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔依次相连，所述第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔均采用活性炭和分子筛混装，所述第一吸附塔的进口连接所述一级冷凝器的气体出口，所述第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔的净化气排放口连接烟囱，所述第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔的气体出口经所述真空泵连接所述缓冲罐的气体进口，所述储油罐上接有所述污油泵。

4.如权利要求4所述的回收多组分高浓度小流量间断有机废气有效成分的装置，其特征在于：所述缓冲罐底部接有管道至所述储油罐，所述储油罐上部接有管道至所述缓冲罐内。