CN105854510B - 一种VOCs处理设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种VOCs处理设备及方法，所述设备包括：吸附塔和脱附罐，所述吸附塔内由上至下依次设置有多层用于吸附料液与尾气传质的塔盘；所述脱附罐设置有恒温设施和脱附设施，所述吸附塔底部的吸附料液通过所述第二吸附料液入口进入所述脱附罐中，在所述恒温装置和脱附装置的作用下进行VOCs脱附，经过脱附的吸附料液通过第三吸附料液入口进入所述吸附塔内，所述吸附塔的第一吸附料液排出口还与所述第一吸附料液入口连接以使吸附塔底部的吸附料液进入所述最上一层的塔盘并依次流下至底部。本发明的VOCs处理设备可以连续性地进行VOCs吸附、同时也可以连续性地进行脱附再生，特殊的再生方式保持吸附剂性能不衰减，提高了尾气处理能力并减少吸附剂用量及消耗。

Description

一种VOCs处理设备及方法
技术领域
本发明涉及大气污染治理和化工技术领域，更具体的说，涉及一种VOCs处理设备及方法。
背景技术
VOCs(volatile organic compounds)是挥发性有机化合物的简称，包括烃类、芳烃类、醇类、醛类、酮类、酯类、胺类、有机酸等。其通常是易燃易爆物质，挥发到空气中会对环境造成严重危害，大多数VOCs还有毒。
工业排放是VOCs的主要来源，将VOCs进行处理从而减少和消除VOCs工业排放是控制VOCs污染源的有效手段。目前，主要的工业处理工艺是消除法和回收法。
消除法是通过化学或生物反应，用光、热、催化剂和微生物等将挥发性有机物转化为水和二氧化碳，主要技术包括蓄热热氧化、催化燃烧、生物氧化、等离子体分解法、光催化分解法等。回收法是通过物理处理工艺，在一定温度、压力下，用选择性吸收剂、吸附剂和选择性渗透膜等处理工艺来分离，主要包括溶解吸收、活性材料吸附、变压吸附和冷凝法等。
其中活性材料吸附作为应用最广泛的一种VOCs工业处理工艺，具有工艺成熟、去除率高、净化彻底、易于推广等优点，然而VOCs处理过程中吸附材料吸附性能会逐渐衰减，部分吸附材料不能够重复利用造成VOCs脱附效率低、成本高。例如申请号为201210491453.X的中国专利申请公开了一种超声在线再生活性炭过滤器及其活性炭再生处理工艺，虽然可以将吸附过的活性材料进行超声脱附再生，然而其是一种只具有脱附功能的活性炭脱附设施，利用此装置不能实现VOCs吸附处理，吸附脱附不是在同一设备中进行，造成设备和操作复杂。
再如申请号为201410706619.4的中国专利申请公开了一种新型VOCs处理设备及处理工艺，该设备将吸附及脱附设施集合在一个设备中。但是其无法实现连续生产，其吸附与脱附需要间断进行，而且吹脱过程耗时太长。对于连续运转的工况需要并联多套使用。吸附材料固定负载于备内，为实现并联多套装置轮流切换吸附、脱附、吹脱等操作，同样的处理量需要设备体积非常庞大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可连续吸附、再生的VOCs处理设备及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种VOCs处理设备，所述设备包括：吸附塔和脱附罐，所述吸附塔内由上至下依次设置有多个用于VOCs和吸附料液传质的塔盘，在所述吸附塔上设有一第一吸附料液入口，吸附料液可从所述第一吸附料液入口进入到最上一层的塔盘上，所述塔盘包括一高效抗堵塔板以及一与塔板连接的降液板，所述降液板用于将塔板上的吸附料液引流至下一级塔盘上，所述吸附塔的尾气入口在最底层的塔盘之下以使含有VOCs的尾气向上流动的过程中与塔盘上的吸附料液形成逆流接触，所述吸附塔的顶部设置有尾气排出口，所述吸附塔的底部设置有第一吸附料液排出口；所述脱附罐设置有恒温设施和脱附设施，所述脱附罐的第二吸附料液入口与所述吸附塔的第一吸附料液排出口连接，所述脱附罐的第二吸附料液排出口与所述吸附塔的第三吸附料液入口连接，所述吸附塔底部的吸附料液通过所述第二吸附料液入口进入所述脱附罐中，在所述恒温设施和脱附设施的作用下进行VOCs脱附，经过脱附再生的吸附料液通过第三吸附料液入口进入所述吸附塔内，所述第一吸附料液排出口还与所述第一吸附料液入口连接以使吸附塔底部的吸附料液进入所述最上一层的塔盘并依次流下至底部。
优选的，所述吸附塔底部还设置有搅拌装置。
优选的，所述吸附塔顶部还设置新水入口用以补充新水。
优选的，所述吸附塔上端设置有一与所述新水入口连接的分布器用于对新水进行分布式喷洒。
优选的，在所述分布器下方还设置有一人字挡板用以去除尾气夹带的吸附料液及吸附材料。
优选的，所述吸附塔与所述脱附罐之间还设置有一换热器用于给进入脱附罐前的吸附料液进行预热并对从脱附罐出来的再生吸附料液进行降温。
优选的，所述恒温设施为设置在脱附罐内的蒸汽分布管，所述脱附设施为设置在脱附罐内的超声波震荡装置。
优选的，所述惰性载体为水，所述吸附材料为粉末状活性炭或颗粒形式活性炭或沸石或分子筛。
优选的，所述脱附罐内还设置有一分离挡板用于分离不溶于水的VOCs。
一种利用上述述的VOCs处理设备处理VOCs的方法，所述方法包括步骤：
S1、在吸附塔的尾气入口通入含有VOCs的尾气，在吸附塔的第一吸附料液入口通入吸附料液使吸附料液从塔盘上缓慢向下层塔盘流动，含有VOCs的尾气与塔盘上的吸附料液进行逆流接触从而将VOCs进行吸收；
S2、流向吸附塔底部的吸附料液一部分进入所述脱附罐中另一部分通到所述第一吸附料液入口，在所述恒温设施和脱附设施的作用下进行VOCs脱附，经过脱附再生的吸附料液通过第三吸附料液入口进入所述吸附塔内。
本发明带来的益处是：本发明通过在吸附塔内由上至下依次设置有多个用于尾气与吸附料液传质的塔盘，当从底部通入尾气时，尾气与塔盘上向下流动的吸附料液形成逆流接触，从而使得吸附料液可以充分的吸收掉尾气中的VOCs，吸附了VOCs的吸附料液可以从吸附塔底部进入脱附罐进行脱附，脱附后获得的再生吸附料液可以再次进入吸附塔与尾气进行接触进行VOCs的吸收，吸附料液可以反复再生使用，其吸附和脱附的过程都是连续性的，可以提高尾气处理的能力并降低吸附材料的用量及消耗。
附图说明
图1为本发明VOCs处理设备的结构示意图。
其中：1、吸附塔，2、降液板，3、塔板，4、人字挡板，5、分布器，6、吸附料液泵，7、搅拌装置，8、换热器，9、冷凝器，10、脱附罐，11、再生料液泵，12、挡板，13、超声波震荡装置，14、蒸汽吹扫装置，15、有机相出口。
具体实施方式
下面描述本发明的优选实施方式，本领域普通技术人员将能够根据下文所述用本领域的相关技术加以实现，并能更加明白本发明的创新之处和带来的益处。
如图1所示为基于本发明提供的一种VOCs处理设备的具体实施例，该VOCs处理设备包括：吸附塔1和脱附罐10，所述吸附塔1内由上至下依次设置有多个用于尾气与吸附料液传质的塔盘，在所述吸附塔1上设有一第一吸附料液入口a，吸附料液可从所述第一吸附料液入口a进入到最上一层的塔盘上，所述塔盘包括一塔板3以及一与塔板连接的降液板2，所述降液板2用于将塔板3上的吸附料液引流至下一级塔板上，所述吸附塔1的尾气入口d在最底层的吸附料液缓降装置之下以使含有VOCs的尾气向上流动的过程中与缓降装置上的吸附料液形成逆流接触，所述吸附塔1的顶部设置有尾气排出口f，所述吸附塔1的底部设置有第一吸附料液排出口c。所述脱附罐10设置有恒温设施和脱附设施，所述脱附罐10的第二吸附料液入口g与所述吸附塔1的第一吸附料液排出口c连接，所述脱附罐10的第二吸附料液排出口h与所述吸附塔1的第一吸附料液入口a连接，所述吸附塔1底部的吸附料液通过所述第二吸附料液入口g进入所述脱附罐10中，在所述恒温设施和脱附设施的作用下进行VOCs脱附，经过脱附再生的吸附料液通过第三吸附料液入口b进入所述吸附塔1内，所述第一吸附料液排出口c还与所述第一吸附料液入口a连接以使吸附塔底部的吸附料液进入所述最上一层的塔盘并依次流下至底部。
在本实施例中，所述吸附塔1底部还设置有搅拌装置7，以使得向下流的已经吸附了VOCs的吸附料液与经过第三吸附料液入口b进入的再生的吸附料液进行混合形成非饱和的吸附料液，同时也使惰性载体中的吸附材料混合均匀，非饱和的吸附料液再次从顶部流下的过程中将进行VOCs的吸收。
在本实施例中，所述吸附塔1顶部还设置新水入口e用以补充新水以保持或调节吸附塔内的吸附料液的液位。在所述吸附塔1上端设置有一与所述新水入口e连接的分布器5用于对新水进行分布式喷洒，用于冲洗人字挡板5上面的吸附材料，本实施例中，所述分布器5采用管式结构的分布器。
在本实施例中，在所述分布器5下方还设置有一人字挡板5用以去除尾气中夹带的吸附料液及吸附材料。
在本实施例中，所述吸附塔1与所述脱附罐10之间还设置有一换热器8用于给进入脱附罐10前的吸附料液进行预热并对从脱附罐10出来的再生吸附料液进行降温。
在本实施例中，所述恒温设施为设置在脱附罐内的蒸汽分布管14，所述脱附设施为设置在脱附罐内的超声波震荡装置13。采用蒸汽进行温度控制，可以很好的使得脱附罐内的温度均衡，并且分布管提高加热效率，同时避免局部高温。在本实施例中，脱附罐内的操作温度介于50～90℃之间时，可达到较好的脱附效果，超声波震荡装置13可以将VOCs从吸附料液中脱出，效率高，在热恒温下，效率更好，超声波震荡装置的频率控制在20～33KHz间。
在本实施例中，所述脱附罐内还设置有一分离挡板12用于分离不溶于水的VOCs，不溶于水的VOCs分层后可以由有机相出口15进行排出。再生料液泵11连通脱附罐10底部，并与换热器8连接，将经过脱附的再生吸附料液在换热器8中与进入脱附罐10前的吸附料液进行预热。再生吸附料液通过换热器8后进入吸附塔1底部与原有吸附料液混合，混合后的吸附料液通过吸附料液泵6的作用进入吸附塔1进行吸附作用。
在本实施例中，所述惰性载体为水，所述吸附材料为粉末状活性炭或颗粒形式活性炭或沸石或分子筛。
本实施例中VOCs处理设备的工作流程如下：
含VOCs尾气自吸附塔1下部的尾气入口d进入，尾气进入后向上流动与塔板3以及降液板2上的吸附料液逆流接触，由于塔板3以及降液板2由上至下依次设置有多层结构，尾气每流过一层都会吸收掉一部分VOCs直至达到排放标准后从吸附塔1上的尾气排出口f排出。流到吸附塔底部的吸附料液经过吸附料液泵6升压后，一路至吸附塔1的第一吸附料液入口a，另一路经过换热器8预热后进入脱附罐10。脱附罐10中通入蒸汽维持脱附罐内温度恒定，通过蒸汽分布管14的升温及超声波震荡装置13的双重作用，VOCs从中间吸附料液中脱附，不溶于水的VOCS与吸附料液分层，通过挡板12进行分离，自有机相出口15排出回收利用；在常压下沸点＜100℃的水溶性VOCs，可通过升温使其脱附蒸发，由吸附罐顶排出，经过冷凝器9冷凝回收，脱附后的吸附料液经过第二吸附料液排出口h排出并由再生料液泵加压进入换热器8进行冷却，冷却后的吸附料液由第三吸附料液入口b重新进入到吸附塔底部形成回收利用。
本发明同时还提供一种VOCs处理方法，包括步骤：
S1、在吸附塔的尾气入口通入含有VOCs的尾气，在吸附塔的第一吸附料液入口通入吸附料液使吸附料液从塔盘上缓慢向下层塔盘流动，含VOCs的尾气与塔盘上的吸附料液进行逆流接触从而将VOCs进行吸收；
S2、流向吸附塔底部的吸附料液一部分进入所述脱附罐中，另一部分通到所述第一吸附料液入口，在所述恒温设施和脱附设施的作用下进行VOCs脱附，经过脱附再生的吸附料液通过第三吸附料液入口进入所述吸附塔内。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (7)

1.一种VOCs处理设备，其特征在于，所述设备包括：
吸附塔，所述吸附塔内由上至下依次设置有多个用于吸附料液与尾气传质的塔盘，在所述吸附塔上设有一第一吸附料液入口，吸附料液可从所述第一吸附料液入口进入到最上一层的塔盘上，所述塔盘包括一高效抗堵塔板以及一与该塔板连接的降液板，所述降液板用于将塔板上的吸附料液引流至下一吸附料液塔盘上，所述吸附塔的尾气入口在最底层的塔盘之下以使含有VOCs的尾气向上流动的过程中与塔盘上的吸附料液形成逆流接触，所述吸附塔的顶部设置有尾气排出口，所述吸附塔的底部设置有第一吸附料液排出口；
脱附罐，所述脱附罐设置有恒温设施和脱附设施，所述脱附罐的第二吸附料液入口与所述吸附塔的第一吸附料液排出口连接，所述脱附罐的第二吸附料液排出口与所述吸附塔的第三吸附料液入口连接，所述吸附塔底部的吸附料液通过所述第二吸附料液入口进入所述脱附罐中，在所述恒温设施和脱附设施的作用下进行VOCs脱附作用，经过脱附再生的吸附料液通过第三吸附料液入口进入所述吸附塔内，所述第一吸附料液排出口同时与所述第一吸附料液入口连接以使吸附塔底部的吸附料液进入所述最上一层的塔盘并依次流下至底部，所述恒温设施为设置在脱附罐内的蒸汽分布管，所述脱附设施为设置在脱附罐内的超声波震荡装置，惰性载体为水，吸附材料为粉末状活性炭或颗粒形式活性炭或沸石或分子筛，所述脱附罐内还设置有一分离挡板用于分离不溶于水的VOCs。
2.如权利要求1所述的VOCs处理设备，其特征在于，所述吸附塔底部还设置有搅拌装置。
3.如权利要求1所述的VOCs处理设备，其特征在于，所述吸附塔顶部还设置新水入口用以补充新水以调节所述吸附塔的液位。
4.如权利要求3所述的VOCs处理设备，其特征在于，所述吸附塔上端设置有一与所述新水入口连接的分布器用于对新水进行分布式喷洒。
5.如权利要求4所述的VOCs处理设备，其特征在于，在所述分布器下方还设置有一人字挡板用以去除尾气夹带吸附料液及吸附材料。
6.如权利要求1所述的VOCs处理设备，其特征在于，所述吸附塔与所述脱附罐之间还设置有一换热器用于给进入脱附罐前的吸附料液进行预热并对从脱附罐出来的再生吸附料液降温。
7.一种利用权利要求1-6任一项所述的VOCs处理设备处理VOCs的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
S1、在吸附塔的尾气入口通入含有VOCs的尾气，在吸附塔的第一吸附料液入口通入吸附料液使吸附料液从塔盘上缓慢向下层塔盘流动，含有VOCs的尾气与塔盘上的吸附料液进行逆流接触从而将VOCs进行吸收和吸附；
S2、流向吸附塔底部的吸附料液一部分进入所述脱附罐中另一部分通到所述第一吸附料液入口，在所述恒温设施和脱附设施的作用下进行VOCs脱附过程，经过脱附再生的吸附料液通过第三吸附料液入口进入所述吸附塔内。
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