CN107670454B - 一种甲苯废气真空深冷的回收***及其回收工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种甲苯废气真空深冷的回收***及其回收工艺，所述回收***包括：集风箱、废气预处理单元、离心风机、吸附单元、真空深冷单元和凉水塔；其中，集风箱、废气预处理单元、离心风机、吸附单元依次通过管路连通，用于净化气体并回收溶剂，同时废气预处理单元和真空深冷单元还通过管路与凉水塔连通，用于冷却气体和冷凝溶剂。本发明提供的甲苯废气真空深冷的回收***及其回收工艺对废气中甲苯溶剂去除率可达95％以上，溶剂回收率可达85～90％，回收率高，并且采用长使用寿命的活性炭吸附，避免频繁更换吸附填料，降低运行成本，同时采用真空脱附深度冷凝回收，可用于无蒸汽源场合，而且回收有机物含水量低，无二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机废气的回收***及其回收工艺，具体地说，涉及一种甲苯废气真空深冷的回收***及其回收工艺。
背景技术
在电工材料的生产过程中会产生大量的甲苯类有机废气，如甲苯或二甲苯(带有微量石蜡)。甲苯有一定毒性，其蒸汽对人体皮肤、黏膜有刺激作用，同时对中枢神经***有麻醉作用，长期作用可影响肝肾功能，而二甲苯具有中等毒性，其蒸气除损害人体黏膜、呼吸道外，还呈现兴奋、麻醉作用，总之甲苯类有机废气不仅会对人的身体造成损伤，排放到大气中还会污染环境。从其性质可知，甲苯和二甲苯均不溶于水，溶于多种有机溶剂，因此工业上通常采用化学吸收法净化吸收甲苯和二甲苯，但是在采用蒸馏法分离回收吸收剂和甲苯、二甲苯时却需要消耗大量的能量，提高了生产成本，而且回收效率也不是很高。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种甲苯废气真空深冷的回收***及其回收工艺，以克服现有技术中的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种甲苯废气真空深冷的回收***，所述回收***包括：集风箱、废气预处理单元、离心风机、吸附单元、真空深冷单元和凉水塔；其中，集风箱，集风箱用于收集并储存甲苯废气；废气预处理单元，甲苯废气由集风箱进入废气预处理单元进行过滤和冷却；吸附单元，废气预处理单元内经过过滤和冷却的甲苯废气通过离心风机被抽送到吸附单元中，聚集到吸附单元中的甲苯废气形成高浓度溶剂废气，被净化的气体排放到大气中；真空深冷单元，真空泵将吸附单元中的高浓度溶剂废气抽出进行深度冷凝回收；凉水塔，凉水塔分别与废气预处理单元和真空深冷单元连接并形成循环回路，用于提供冷却水。
作为对本发明所述的回收***的进一步说明，优选地，废气预处理单元包括过滤器和冷却器；其中，集风箱通过管路与过滤器相连通，过滤器通过管路与冷却器相连通，冷却器通过管路与离心风机和凉水塔相连通，用于冷却降低废气的温度。
作为对本发明所述的回收***的进一步说明，优选地，过滤器内设有过滤棉层，用于过滤去除废气中的固体颗粒。
作为对本发明所述的回收***的进一步说明，优选地，吸附单元包括若干个相同的吸附槽，所述吸附槽交替使用，以便吸附和脱附过程同时进行以保证回收***连续运行。
作为对本发明所述的回收***的进一步说明，优选地，吸附单元内设有活性炭吸附层，用于吸附废气中的溶剂，所述活性炭吸附层设有测温点。
作为对本发明所述的回收***的进一步说明，优选地，所述活性炭为柱形煤基颗粒活性炭，所述活性炭颗粒的直径为2～4mm。
作为对本发明所述的回收***的进一步说明，优选地，真空深冷单元包括真空泵、三级深度冷凝装置和溶剂储槽；其中，真空泵通过管路与吸附单元和三级深度冷凝装置相连通，三级深度冷凝装置通过管路与溶剂储槽和凉水塔相连通。
作为对本发明所述的回收***的进一步说明，优选地，三级深度冷凝装置包括第一冷凝器、第二冷凝器和第三冷凝器；其中，第一冷凝器通过管路与真空泵、第二冷凝器、溶剂储槽和凉水塔连通，第二冷凝器通过管路与第三冷凝器、溶剂储槽和凉水塔连通，第三冷凝器通过管路与溶剂储槽和凉水塔连通。
为了实现本发明的另一目的，本发明还提供了一种应用所述回收***的回收工艺，所述工艺包括以下步骤：
步骤1)：废气经收集并储存在集风箱中待处理；
步骤2)：集风箱中的废气进入废气预处理单元，通过过滤器和冷却器预处理，以过滤废气中的固体颗粒并使气体冷却降温，以形成低温无尘废气；
步骤3)：所述低温无尘废气由高压离心风机抽送进入吸附单元中；
步骤4)：进入吸附单元中的废气通过活性炭吸附层，废气被活性炭吸附在孔隙中，空气透过炭层，使达到排放标准的气体由吸附槽顶部排放口排放到大气中；
步骤5)：活性炭吸附层中的溶剂由真空泵抽出后进入三级深度冷凝装置进行深度冷凝成为液体，液体溶剂再进入溶剂储槽进行回收储存。
作为对本发明所述的回收工艺的进一步说明，优选地，步骤2)中的废气冷却降温至40～45℃；步骤3)中离心风机(3)出口气压为0.11～0.15MPa；步骤5)中真空泵(51)压力为0.05～0.08MPa。
本发明提供的甲苯废气真空深冷的回收***及应用所述***的回收工艺对废气中甲苯溶剂去除率可达95％以上，溶剂回收率可达85～90％，回收率高，并且采用长使用寿命的活性炭吸附，避免频繁更换吸附填料，降低运行成本，同时采用真空脱附深度冷凝回收，可用于无蒸汽源场合，而且回收有机物含水量低，无二次污染。
附图说明
图1为本发明甲苯废气真空深冷的回收***示意图；
图2为本发明甲苯废气真空深冷的回收***废气预处理单元连接示意图；
图3为本发明甲苯废气真空深冷的回收***真空深冷单元连接示意图；
图4为本发明甲苯废气真空深冷的回收***三级深度冷凝装置连接示意图。
附图标记说明如下：
集风箱1、废气预处理单元2、过滤器21、冷却器22、离心风机3、吸附单元4、真空深冷单元5、真空泵51、三级深度冷凝装置52、第一冷凝器521、第二冷凝器522、第三冷凝器523、溶剂储槽53和凉水塔6。
具体实施方式
为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
如图1所示，图1为本发明甲苯废气真空深冷的回收***示意图，所述回收***包括：集风箱1、废气预处理单元2、离心风机3、吸附单元4、真空深冷单元5和凉水塔6；其中，集风箱1，集风箱1用于收集并储存甲苯废气；废气预处理单元2，甲苯废气由集风箱1进入废气预处理单元2进行过滤和冷却；吸附单元4用于吸附溶剂、净化废气，废气预处理单元2内经过过滤和冷却的甲苯废气通过离心风机3被抽送到吸附单元4中，聚集到吸附单元4中的甲苯废气形成高浓度溶剂废气，被净化的气体排放到大气中；真空深冷单元5，真空泵将吸附单元4中的高浓度溶剂废气抽出进行深度冷凝回收；凉水塔6，凉水塔6分别与废气预处理单元2和真空深冷单元5连接并形成循环回路，用于提供冷却水。其中凉水塔6又包括冷却水管路和冷却水回水管路，冷却水管路与冷却器及冷凝器的管程入水口连通，冷却水回水管路与冷却器及冷凝器的管程出水口连通，传送气体的管路均与冷却器及冷凝器的壳程进出口连通，这是为了提高传热效率，也为了便于清洗换热器。优选地，吸附单元4包括若干个相同的吸附槽，所述吸附槽交替使用，以便吸附和脱附过程同时进行以保证回收***连续运行；吸附单元4内设有活性炭吸附层，用于吸附废气中的溶剂；所述活性炭为柱形煤基颗粒活性炭，所述活性炭颗粒的直径为2～4mm，2～4mm直径的柱形活性炭既可以保证对溶剂良好的吸附率，又可以提供适当的填料孔隙率，使气体顺利通过，避免压降过大影响气体流通。
如图2所示，图2为本发明甲苯废气真空深冷的回收***废气预处理单元连接示意图，废气预处理单元2包括过滤器21和冷却器22；其中，过滤器21通过管路与集风箱1和冷却器22相连通，冷却器22通过管路与过滤器21、离心风机3和凉水塔6相连通，用于冷却降低废气的温度。优选地，过滤器21内设有过滤棉层，用于过滤去除废气中的固体颗粒。
如图3所示，图3为本发明甲苯废气真空深冷的回收***真空深冷单元连接示意图，真空深冷单元5包括真空泵51、三级深度冷凝装置52和溶剂储槽53；其中，真空泵51通过管路与吸附单元4和三级深度冷凝装置52相连通，三级深度冷凝装置52通过管路与真空泵51、溶剂储槽53和凉水塔6相连通，溶剂储槽53通过管路与三级深度冷凝装置52相连通。采用三级冷凝既可以避免处理量大时一级冷凝对冷量的需求过大，提高操作成本，也可以提高冷凝回收效率。
如图4所示，图4为本发明甲苯废气真空深冷的回收***三级深度冷凝装置连接示意图，三级深度冷凝装置52包括第一冷凝器521，第一冷凝器521通过管路与真空泵51、第二冷凝器522、溶剂储槽53和凉水塔6连通，第二冷凝器522通过管路与第一冷凝器521、第三冷凝器523、溶剂储槽53和凉水塔6连通，第三冷凝器523通过管路与第二冷凝器522、溶剂储槽53和凉水塔6连通。
实施例1
步骤1)：将甲苯废气收集并送入集风箱1中储存；
步骤2)：将集风箱1中的甲苯废气通过管路输送至废气预处理单元2，即使甲苯废气先后通过过滤器21和冷却器22预处理，以过滤废气中的固体颗粒并使气体冷却降温，以形成低温无尘废气，废气冷却降温至40℃；
步骤3)：所述低温无尘废气由高压离心风机3抽送进入吸附单元4中，所述低温无尘废气的出风机压力为0.11MPa；
步骤4)：废气进入吸附单元4中的吸附槽，通过槽内由直径为2mm的柱形煤基颗粒活性炭组成的活性炭吸附层，废气中的甲苯溶剂吸附到活性炭的孔隙中，空气透过炭层，使达到排放标准的气体由吸附槽顶部排放口排放到大气中；
步骤5)：当吸附槽吸附一定时间，槽内活性炭的吸附量达到总吸附量的95％以上时，切换完成脱附的吸附槽继续进行吸附，启动真空泵51，并设定真空泵51压力为0.05MPa，将溶剂从待脱附的吸附槽的活性炭层中抽出后送入第一冷凝器521内冷凝，经第一冷凝器521冷凝后的溶剂经气液分离后，液体直接传送到溶剂储槽53中，气体继续进入第二冷凝器522，经第二冷凝器522冷凝后的溶剂经气液分离后，液体直接传送到溶剂储槽53中，气体继续进入第三冷凝器523，经第三冷凝器523冷凝后的液体溶剂传送到溶剂储槽53中进行回收储存。
经检测应用本发明提供的甲苯废气真空深冷回收***的回收工艺甲苯溶剂回收率为85％，废气中甲苯溶剂去除率达到95％，符合排放标准。
实施例2
步骤1)：将甲苯废气收集并送入集风箱1中储存；
步骤2)：将集风箱1中的甲苯废气通过管路输送至废气预处理单元2，即使甲苯废气先后通过过滤器21和冷却器22预处理，以过滤废气中的固体颗粒并使气体冷却降温，以形成低温无尘废气，废气冷却降温至45℃；
步骤3)：所述低温无尘废气由高压离心风机3抽送进入吸附单元4中，所述低温无尘废气的出风机压力为0.15MPa；
步骤4)：废气进入吸附单元4中的吸附槽，通过槽内由直径为4mm的柱形煤基颗粒活性炭组成的活性炭吸附层，将废气中的甲苯溶剂吸附到活性炭的孔隙中，空气透过炭层，使达到排放标准的气体由吸附槽顶部排放口排放到大气中；
步骤5)：当吸附槽吸附一定时间，槽内活性炭的吸附量达到总吸附量的95％以上时，切换完成脱附的吸附槽继续进行吸附，启动真空泵51，并设定真空泵51压力为0.08MPa，将溶剂从待脱附的吸附槽的活性炭层中抽出后送入第一冷凝器521内冷凝，经第一冷凝器521冷凝后的溶剂经气液分离后，液体直接传送到溶剂储槽53中，气体继续进入第二冷凝器522，经第二冷凝器522冷凝后的溶剂经气液分离后，液体直接传送到溶剂储槽53中，气体继续进入第三冷凝器523，经第三冷凝器523冷凝后的液体溶剂传送到溶剂储槽53中进行回收储存。
经检测应用本发明提供的甲苯废气真空深冷回收***的回收工艺甲苯溶剂回收率为90％，废气中甲苯溶剂去除率达到97％，符合排放标准。
实施例3
步骤1)：将甲苯废气收集并送入集风箱1中储存；
步骤2)：将集风箱1中的甲苯废气通过管路输送至废气预处理单元2，即使甲苯废气先后通过过滤器21和冷却器22预处理，以过滤废气中的固体颗粒并使气体冷却降温，以形成低温无尘废气，废气冷却降温至43℃；
步骤3)：所述低温无尘废气由高压离心风机3抽送进入吸附单元4中，所述低温无尘废气的出风机压力为0.13MPa；
步骤4)：废气进入吸附单元4中的吸附槽，通过槽内由直径为2mm的柱形煤基颗粒活性炭组成的活性炭吸附层，将废气中的甲苯溶剂吸附到活性炭的孔隙中，空气透过炭层，使达到排放标准的气体由吸附槽顶部排放口排放到大气中；
步骤5)：当吸附槽吸附一定时间，槽内活性炭的吸附量达到总吸附量的95％以上时，切换完成脱附的吸附槽继续进行吸附，启动真空泵51，并设定真空泵51压力为0.06MPa，将溶剂从待脱附的吸附槽的活性炭层中抽出后送入第一冷凝器521内冷凝，经第一冷凝器521冷凝后的溶剂经气液分离后，液体直接传送到溶剂储槽53中，气体继续进入第二冷凝器522，经第二冷凝器522冷凝后的溶剂经气液分离后，液体直接传送到溶剂储槽53中，气体继续进入第三冷凝器523，经第三冷凝器523冷凝后的液体溶剂传送到溶剂储槽53中进行回收储存。
经检测应用本发明提供的甲苯废气真空深冷回收***的回收工艺甲苯溶剂回收率为87％，废气中甲苯溶剂去除率达到96.5％，符合排放标准。
实施例4
步骤1)：将甲苯废气收集并送入集风箱1中储存；
步骤2)：将集风箱1中的甲苯废气通过管路输送至废气预处理单元2，即使甲苯废气先后通过过滤器21和冷却器22预处理，以过滤废气中的固体颗粒并使气体冷却降温，以形成低温无尘废气，废气冷却降温至42.5℃；
步骤3)：所述低温无尘废气由高压离心风机3抽送进入吸附单元4中，所述低温无尘废气的出风机压力为0.14MPa；
步骤4)：废气进入吸附单元4中的吸附槽，通过槽内由直径为3mm的柱形煤基颗粒活性炭组成的活性炭吸附层，将废气中的甲苯溶剂吸附到活性炭的孔隙中，空气透过炭层，使达到排放标准的气体由吸附槽顶部排放口排放到大气中；
步骤5)：当吸附槽吸附一定时间，槽内活性炭的吸附量达到总吸附量的95％以上时，切换完成脱附的吸附槽继续进行吸附，启动真空泵51，并设定真空泵51压力为0.07MPa，将溶剂从待脱附的吸附槽的活性炭层中抽出后送入第一冷凝器521内冷凝，经第一冷凝器521冷凝后的溶剂经气液分离后，液体直接传送到溶剂储槽53中，气体继续进入第二冷凝器522，经第二冷凝器522冷凝后的溶剂经气液分离后，液体直接传送到溶剂储槽53中，气体继续进入第三冷凝器523，经第三冷凝器523冷凝后的液体溶剂传送到溶剂储槽53中进行回收储存。
经检测应用本发明提供的甲苯废气真空深冷回收***的回收工艺甲苯溶剂回收率为89％，废气中甲苯溶剂去除率达到96％，符合排放标准。
实施例5
步骤1)：将甲苯废气收集并送入集风箱1中储存；
步骤2)：将集风箱1中的甲苯废气通过管路输送至废气预处理单元2，即使甲苯废气先后通过过滤器21和冷却器22预处理，以过滤废气中的固体颗粒并使气体冷却降温，以形成低温无尘废气，废气冷却降温至41℃；
步骤3)：所述低温无尘废气由高压离心风机3抽送进入吸附单元4中，所述低温无尘废气的出风机压力为0.12MPa；
步骤4)：废气进入吸附单元4中的吸附槽，通过槽内由直径为4mm的柱形煤基颗粒活性炭组成的活性炭吸附层，将废气中的甲苯溶剂吸附到活性炭的孔隙中，空气透过炭层，使达到排放标准的气体由吸附槽顶部排放口排放到大气中；
步骤5)：当吸附槽吸附一定时间，槽内活性炭的吸附量达到总吸附量的95％以上时，切换完成脱附的吸附槽继续进行吸附，启动真空泵51，并设定真空泵51压力为0.055MPa，将溶剂从待脱附的吸附槽的活性炭层中抽出后送入第一冷凝器521内冷凝，经第一冷凝器521冷凝后的溶剂经气液分离后，液体直接传送到溶剂储槽53中，气体继续进入第二冷凝器522，经第二冷凝器522冷凝后的溶剂经气液分离后，液体直接传送到溶剂储槽53中，气体继续进入第三冷凝器523，经第三冷凝器523冷凝后的液体溶剂传送到溶剂储槽53中进行回收储存。
经检测应用本发明提供的甲苯废气真空深冷回收***的回收工艺甲苯溶剂回收率为85.5％，废气中甲苯溶剂去除率达到96.5％，符合排放标准。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种甲苯废气真空深冷的回收***，其特征在于，所述回收***包括：集风箱(1)、废气预处理单元(2)、离心风机(3)、吸附单元(4)、真空深冷单元(5)和凉水塔(6)；其中，
集风箱(1)，集风箱(1)用于收集并储存甲苯废气；
废气预处理单元(2)，甲苯废气由集风箱(1)进入废气预处理单元(2)进行过滤和冷却；
吸附单元(4)，废气预处理单元(2)内经过过滤和冷却的甲苯废气通过离心风机(3)被抽送到吸附单元(4)中，聚集到吸附单元(4)中的甲苯废气形成高浓度溶剂废气，被净化的气体排放到大气中；
真空深冷单元(5)，真空泵将吸附单元(4)中的高浓度溶剂废气抽出进行深度冷凝回收；真空深冷单元(5)包括真空泵(51)、三级深度冷凝装置(52)和溶剂储槽(53)；其中，真空泵(51)通过管路与吸附单元(4)和三级深度冷凝装置(52)相连通，三级深度冷凝装置(52)包括第一冷凝器(521)、第二冷凝器(522)和第三冷凝器(523)，第一冷凝器(521)通过管路与真空泵(51)、第二冷凝器(522)、溶剂储槽(53)和凉水塔(6)连通，第二冷凝器(522)通过管路与第三冷凝器(523)、溶剂储槽(53)和凉水塔(6)连通，第三冷凝器(523)通过管路与溶剂储槽(53)和凉水塔(6)连通；
凉水塔(6)，凉水塔(6)分别与废气预处理单元(2)和真空深冷单元(5)连接并形成循环回路，用于提供冷却水；凉水塔(6)包括冷却水管路和冷却水回水管路，冷却水管路与冷却器及冷凝器的管程入水口连通，冷却水回水管路与冷却器及冷凝器的管程出水口连通，传送气体的管路均与冷却器及冷凝器的壳程进出口连通。
2.如权利要求1所述的回收***，其特征在于，废气预处理单元(2)包括过滤器(21)和冷却器(22)；其中，集风箱(1)通过管路与过滤器(21)相连通，过滤器(21)通过管路与冷却器(22)相连通，冷却器(22)通过管路与离心风机(3)和凉水塔(6)相连通，用于冷却降低废气的温度。
3.如权利要求2所述的回收***，其特征在于，过滤器(21)内设有过滤棉层，用于过滤去除废气中的固体颗粒。
4.如权利要求1所述的回收***，其特征在于，吸附单元(4)包括若干个相同的吸附槽，所述吸附槽交替使用，以便吸附和脱附过程同时进行以保证回收***连续运行。
5.如权利要求4所述的回收***，其特征在于，吸附单元(4)内设有活性炭吸附层，用于吸附废气中的溶剂，所述活性炭吸附层设有测温点。
6.如权利要求5所述的回收***，其特征在于，所述活性炭为柱形煤基颗粒活性炭，所述活性炭颗粒的直径为2～4mm。
7.一种应用如权利要求1～6任一所述的回收***的回收工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
步骤1)：废气经收集并储存在集风箱(1)中待处理；
步骤2)：集风箱(1)中的废气进入废气预处理单元(2)，通过过滤器(21)和冷却器(22)预处理，以过滤废气中的固体颗粒并使气体冷却降温，以形成低温无尘废气；
步骤3)：所述低温无尘废气由高压离心风机(3)抽送进入吸附单元(4)中；
步骤4)：进入吸附单元(4)中的废气通过活性炭吸附层，废气被活性炭吸附在孔隙中，空气透过炭层，使达到排放标准的气体由吸附槽顶部排放口排放到大气中；
步骤5)：活性炭吸附层中的溶剂由真空泵(51)抽出后进入三级深度冷凝装置(52)进行深度冷凝成为液体，液体溶剂再进入溶剂储槽(53)进行回收储存。
8.如权利要求7所述的回收工艺，其特征在于，步骤2)中的废气冷却降温至40～45℃；步骤3)中离心风机(3)出口气压为0.11～0.15MPa；步骤5)中真空泵(51)压力为0.05～0.08MPa。
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