CN113457361A - 一种用于废气冷凝处理的预处理***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于废气冷凝处理的预处理***及方法，包括废气进口，所述废气进口一侧通过第一管道与一级预冷换热器连接，所述一级预冷换热器一侧设置有第一三通阀门，所述第一三通阀门的第一阀口与所述一级预冷换热器连接，所述第一三通阀门的第二阀口与第二管道连接，所述第一三通阀门的第三阀口与第三管道连接，所述第二管道与第一二级预冷换热器连接，所述第一二级预冷换热器与第四三通阀门的第一阀口连接，所述第三管道与第二二级预冷换热器连接，所述第二二级预冷换热器一侧与所述第四三通阀门的第三阀口连接，所述第四三通阀门与废气出口连接；由于采用分段冷凝的方式，在第一级冷凝的过程中无结霜的可冷，节省了常规冷凝过程中的化霜过程和能耗。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理技术领域，特别是涉及一种用于废气冷凝处理的预处理***及方法。
背景技术
在生物和化学制药生产过程中，普遍采用的反应釜批次式的物理化学反应。在该过程中的加料、转釜等环节中，通常需要使用到真空泵进行抽吸。抽吸出来的尾气通常都是超高浓度的VOCs废气。在该类型的废气排放至环境中之前，需要对其进行净化处理，以满足环保达标的基本要求。
针对该类型的高浓度VOCs废气净化处理，经常采用的超低温冷凝的净化的工艺处理方式。该类型的VOCs废气排放过程中，携带有大量的水分时则需要对废气进行脱水预处理。避免大量的水分进入超低温冷凝的***内发生冰堵，从而影响***的连续正常运行。
通常情况下，一般采预冷换热器对废气进行降温至5 ~ -5°C左右，使废气中的大部分水冷凝析出，然后再进入深冷***进一步处理。这样的情况下，预冷器内便会存在冰堵的情况，需要停机化霜而无法使整个冷凝***连续稳定运行。此时，需要采用双预冷***。双预冷***在切换过程中，又会存在一段时间内冷凝温度过高而无法达到除水的效果。
此外，常规的双预冷***，两个预冷换热器都不需要选择换热面积足够大，投资成本偏高。同时，由于化霜量大，化霜过程中用到的电加热运行能耗也很高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于废气冷凝处理的预处理***及方法，以解决上述背景技术中提出的问题，由于采用分段冷凝的方式， 在第一级冷凝的过程中无结霜的可冷，节省了常规冷凝过程中的化霜过程和能耗，采用该方案后，可确保化霜切换过程中的温度波动的问题，避免了由于化霜温度波动导致后端深冷***不可连续运行的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于废气冷凝处理的预处理***，包括废气进口，所述废气进口一侧通过第一管道与一级预冷换热器连接，所述一级预冷换热器一侧设置有第一三通阀门，所述第一三通阀门的第一阀口Ⅰ与所述一级预冷换热器连接，所述第一三通阀门的第二阀口Ⅰ与第二管道连接，所述第一三通阀门的第三阀口Ⅰ与第三管道连接，所述第二管道与第一二级预冷换热器连接，所述第一二级预冷换热器与第四三通阀门的第二阀口Ⅳ连接，所述第三管道与第二二级预冷换热器连接，所述第二二级预冷换热器一侧与所述第四三通阀门的第三阀口Ⅳ连接，所述第四三通阀门的第一阀口Ⅳ与废气出口连接。
所述第一三通阀门线路上并联设置有第二三通阀门，所述第二三通阀门的第二阀口Ⅱ和第三阀口Ⅱ分别通过第四管道和第五管道与所述第一三通阀并联，所述第二三通阀门的第一阀口Ⅱ与第三三通阀门的第一阀口Ⅲ连接。
所述第三三通阀与所述第四三通阀并联连接，所述第三三通阀的第二阀口Ⅲ连接于所述第二二级预冷换热器与所述第四三通阀之间，所述第三三通阀的第三阀口Ⅲ连接于所述第三二级预冷换热器与所述第四三通阀之间。
所述废气进口与所述一级预冷换热器之间安装有第一温度检测元件仪表，所述一级预冷换热器与所述第一三通阀门之间设置有第二温度检测元件仪表，所述第四三通阀门与所述废气出口之间安装有第三温度检测元件仪表。
所述第一二级预冷换热器与第二二级预冷换热器上分别设置有压力监测元件仪表。
所述一级预冷换热器下端设置有冷凝液排放收集接口，所述第一二级预冷换热器和第二二级预冷换热器上分别设置有第二冷凝液排放收集接口。
一种用于废气冷凝处理的预处理***的使用方法，包括以下步骤：
S1:高含湿量的废气在第一级预冷换热器内，通过与冷冻水换热降温，使得废气中的大部分由于温度的降低而冷凝析出, 在这个冷凝器中的冷冻水的温度不低于0°C,这样第一级换热器的内废气侧的析出的冷凝水便不会凝固结冰,所以不存在换热器冰堵的问题, 废气换热之后的温度进气温度降至水的凝固点以上，第一级预冷器便可以长期连续运行，无需进行间歇性的化霜过程，故不需要设计双冷却***切换运行，也节省了化霜过程中所需要的能耗；
S2：当废气在经过第一级预冷换热器后，废气一般从常温降至0°C-5°C左右，该温度可以适当调整，第一级换热器内不会形成冰堵。根据水的饱和蒸汽含量的可知， 废气中的大部分水便已经在第一级预冷器内析出并分离，当废气温度在5°C至-5°C区间内，饱和废气中还含有一定量的水分，由于这一部分水分的存在，也会导致深冷***不能长期不停机运行，为解决该问题，已经冷至5°C左右的水蒸气饱和废气，再经过二级预冷换热器进行预冷；
废气首先经过其中第一二级预冷换热器中，第二二级预冷换热器备用，运行一段时间后，第一二级预冷换热器内必然会形成冰堵，废气在换热器的压降增大，增大到一定程度后，切断该第一二级预冷换热器的冷源供应，该第一二级预冷换热器开始利用废气自身的热量进行化霜，此时，废气再经过第二二级预冷换热器的进行预冷换热，确保冷凝温度始终不高于-5°C，然后再排出至后面的深冷***；
S3：第一二级预冷换热器由于化霜完成后，其前后压降降低至正常水平后，废气由一级预冷换热器直接进入第二二级预冷换热器，废气在第二二级预冷换热器中继续降温冷凝，其中的水分并冷凝和结霜，此时废气通过第一二级预换热器在化霜完成后，恢复其冷冻水冷源的供应，使其处于待机状态；
S4:第二二级预冷换热器随着运行时间的加长，废气在其中的压降会逐渐增加，增加至一定水平时， 切断冷冻水冷源的供应，同时废气在经过第二二级预冷换热器后，通过正在待机状态的第一二级预冷换热器，第二二级预冷换热器开始S2步骤中第一二级预冷换热器的运行操作开始化霜，如此重复连续进行，通过不断变换切口完成对废气的冷凝预处理操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、由于采用分段冷凝的方式， 在第一级冷凝的过程中无结霜的可冷，节省了常规冷凝过程中的化霜过程和能耗。
2、采用该方案后，可确保化霜切换过程中的温度波动的问题，避免了由于化霜温度波动导致后端深冷***不可连续运行的问题。
3、由于第一级预冷换热器的换热量比第二级要大很多，所以第一级换热器的投资也要高。采用分级预冷后，由于第一级预冷不需要设计双***，所以也就节省了换热器的投资成本，有一定的经济效益。
4、第二级预冷换热器在化霜的过程中，采用的是利用废气自身的热量进行化霜，节省了常规的电加热化霜，或者热氮气化霜的运行能耗。
附图说明
图1为本发明冷凝处理的预处理***整体流程结构示意图。
图2为本发明冷凝处理的预处理***流程一结构示意图。
图3为本发明冷凝处理的预处理***流程二结构示意图。
图4为本发明冷凝处理的预处理***流程三结构示意图
附图标记：1、废气进口，2、第一管道，3、第一温度检测元件仪表，4、一级预冷换热器，5、第一阀口Ⅰ，6、第二阀口Ⅰ，7、第三阀口Ⅰ，8、冷凝液排放收集接口，9、第二温度检测元件仪表，10、第一三通阀门，11、第二管道，12、第三管道，13、第五管道，14、第二三通阀门，16、第一二级预冷换热器，17、第二阀口Ⅳ，18、第一阀口Ⅳ，19、第三阀口Ⅳ，20、第一阀口Ⅲ，21、第二冷凝液排放收集接口，22、第二二级预冷换热器，23、第一阀口Ⅱ，24、压力监测元件仪表，25、第二阀口Ⅱ，26、第三阀口Ⅱ，31、第三三通阀门，34、第四三通阀门，35、第三温度检测元件仪表，36、第六管道，37、废气出口，38、第三阀口Ⅲ，39、第一阀口Ⅲ。
具体实施方式
下面内容结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
一种用于废气冷凝处理的预处理***，包括废气进口1，所述废气进口1一侧通过第一管道2与一级预冷换热器4连接，所述一级预冷换热器4一侧设置有第一三通阀门10，所述第一三通阀门10的第一阀口Ⅰ5与所述一级预冷换热器4连接，所述第一三通阀门10的第二阀口Ⅰ6与第二管道11连接，所述第一三通阀门10的第三阀口Ⅰ7与第三管道12连接，所述第二管道11与第一二级预冷换热器4连接，所述第一二级预冷换热器16与第四三通阀门34的第二阀口Ⅳ17连接，所述第三管道12与第二二级预冷换热器22连接，所述第二二级预冷换热器22一侧与所述第四三通阀门34的第三阀口Ⅳ19连接，所述第四三通阀门34的第一阀口Ⅳ18与废气出口37连接；由于采用分段冷凝的方式， 在第一级冷凝的过程中无结霜的可冷，节省了常规冷凝过程中的化霜过程和能耗，采用该方案后，可确保化霜切换过程中的温度波动的问题，避免了由于化霜温度波动导致后端深冷***不可连续运行的问题，第二二级预冷换热器在化霜的过程中，采用的是利用废气自身的热量进行化霜，节省了常规的电加热化霜，或者热氮气化霜的运行能耗。
所述第一三通阀门10线路上并联设置有第二三通阀门14，所述第二三通阀门14的第二阀口Ⅱ25和第三阀口Ⅱ26分别通过第四管道15和第五管道13与所述第一三通阀10并联，所述第二三通阀门14的第一阀口Ⅱ23与第三三通阀门31的第一阀口Ⅲ20连接。
所述第三三通阀门31与所述第四三通阀门34并联连接，所述第三三通阀门31的第二阀口Ⅲ39连接于所述第一二级预冷换热器16与所述第四三通阀34之间，所述第三三通阀31的第三阀口Ⅲ38连接于所述第二二级预冷换热器22与所述第四三通阀34之间。
所述废气进口1与所述一级预冷换热器4之间安装有第一温度检测元件仪表3，所述一级预冷换热器4与所述第一三通阀门10之间设置有第二温度检测元件仪表9，所述第四三通阀门34与所述废气出口37之间安装有第三温度检测元件仪表35，所述第三温度检测元件仪表设置于第六管道36上。
所述第一二级预冷换热器16与第二二级预冷换热器22上分别设置有压力监测元件仪表24。
所述一级预冷换热器4下端设置有冷凝液排放收集接口8，所述第一二级预冷换热器16和第二二级预冷换热器22上分别设置有第二冷凝液排放收集接口21；由于一级预冷换热器的换热量比二级要大很多，所以第一级换热器的投资也要高。采用分级预冷后，由于第一级预冷不需要设计双***，所以也就节省了换热器的投资成本，有一定的经济效益。
一种用于废气冷凝处理的预处理***的使用方法，包括以下步骤：
S1:高含湿量的废气在一级预冷换热器4内，通过与冷冻水换热降温，使得废气中的大部分由于温度的降低而冷凝析出, 在这个冷凝器中的冷冻水的温度不低于0°C,这样一级预冷换热器4的内废气侧的析出的冷凝水便不会凝固结冰,所以不存在换热器冰堵的问题, 废气换热之后的温度进气温度降至水的凝固点以上，一级预冷换热器4便能够长期连续运行，无需进行间歇性的化霜过程，故不需要设计双冷却***切换运行，也节省了化霜过程中所需要的能耗；
S2：当废气在经过一级预冷换热器4后，废气一般从常温降至0°C-5°C左右，该温度可以适当调整，一级预冷换热器4内不会形成冰堵，根据水的饱和蒸汽含量的可知， 废气中的大部分水便已经在一级预冷换热器4内析出并分离，当废气温度在5°C至-5°C区间内，饱和废气中还含有一定量的水分，由于这一部分水分的存在，也会导致深冷***不能长期不停机运行，为解决该问题，已经冷至5°C左右的水蒸气饱和废气，再经过第一二级预冷换热器16进行预冷；
废气首先经过其中第一二级预冷换热器16中，第二二级预冷换热器22备用，运行一段时间后，第一二级预冷换热器16内必然会形成冰堵，废气在换热器的压降增大，增大到一定程度后，切断该第一二级预冷换热器16的冷源供应，该第一二级预冷换热器16开始利用废气自身的热量进行化霜，此时，废气再经过第二二级预冷换热器22的进行预冷换热，确保冷凝温度始终不高于-5°C，然后再排出至后面的深冷***；
S3：第一二级预冷换热器16由于化霜完成后，其前后压降降低至正常水平后，废气由一级预冷换热器4直接进入第二二级预冷换热器22，废气在第二二级预冷换热器22中继续降温冷凝，其中的水分并冷凝和结霜，此时废气通过第一二级预换热器16在化霜完成后，恢复其冷冻水冷源的供应，使其处于待机状态；
S4:第二二级预冷换热器22随着运行时间的加长，废气在其中的压降会逐渐增加，增加至一定水平时， 切断冷冻水冷源的供应，同时废气在经过第二二级预冷换热器22后，通过正在待机状态的第一二级预冷换热器16，第二二级预冷换热器22开始S2步骤中第一二级预冷换热器16的运行操作开始化霜，如此重复连续进行，通过不断变换切口完成对废气的冷凝预处理操作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换均视为在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于废气冷凝处理的预处理***，包括废气进口，其特征在于，所述废气进口一侧通过第一管道与一级预冷换热器连接，所述一级预冷换热器一侧设置有第一三通阀门，所述第一三通阀门的第一阀口Ⅰ与所述一级预冷换热器连接，所述第一三通阀门的第二阀口Ⅰ与第二管道连接，所述第一三通阀门的第三阀口Ⅰ与第三管道连接，所述第二管道与第一二级预冷换热器连接，所述第一二级预冷换热器与第四三通阀门的第二阀口Ⅳ连接，所述第三管道与第二二级预冷换热器连接，所述第二二级预冷换热器一侧与所述第四三通阀门的第三阀口Ⅳ连接，所述第四三通阀门的第一阀口Ⅳ与废气出口连接。
2.根据权利要求 1 所述的一种用于废气冷凝处理的预处理***，其特征在于，所述第一三通阀门线路上并联设置有第二三通阀门，所述第二三通阀门的第二阀口Ⅱ和第三阀口Ⅱ分别通过第四管道和第五管道与所述第一三通阀并联，所述第二三通阀门的第一阀口Ⅱ与第三三通阀门的第一阀口Ⅲ连接。
3.根据权利要求 2 所述的一种用于废气冷凝处理的预处理***，其特征在于，所述第三三通阀与所述第四三通阀并联连接，所述第三三通阀的第二阀口Ⅲ连接于所述第二二级预冷换热器与所述第四三通阀之间，所述第三三通阀的第三阀口Ⅲ连接于所述第三二级预冷换热器与所述第四三通阀之间。
4.根据权利要求 3 所述的一种用于废气冷凝处理的预处理***，其特征在于，所述废气进口与所述一级预冷换热器之间安装有第一温度检测元件仪表，所述一级预冷换热器与所述第一三通阀门之间设置有第二温度检测元件仪表，所述第四三通阀门与所述废气出口之间安装有第三温度检测元件仪表。
5.根据权利要求 1 所述的一种用于废气冷凝处理的预处理***，其特征在于，所述第一二级预冷换热器与第二二级预冷换热器上分别设置有压力监测元件仪表。
6.根据权利要求 1 所述的一种用于废气冷凝处理的预处理***，其特征在于，所述一级预冷换热器下端设置有冷凝液排放收集接口，所述第一二级预冷换热器和第二二级预冷换热器上分别设置有第二冷凝液排放收集接口。
7.一种用于废气冷凝处理的预处理***的使用方法，其特征在于，用于废气冷凝处理的预处理***为权利要求1到6任一权利要求所述的废气冷凝处理的预处理***，包括以下步骤：
S1:高含湿量的废气在第一级预冷换热器内，通过与冷冻水换热降温，使得废气中的大部分由于温度的降低而冷凝析出, 在这个冷凝器中的冷冻水的温度不低于0°C,这样第一级换热器的内废气侧的析出的冷凝水便不会凝固结冰,所以不存在换热器冰堵的问题, 废气换热之后的温度进气温度降至水的凝固点以上，第一级预冷器便可以长期连续运行，无需进行间歇性的化霜过程，故不需要设计双冷却***切换运行，也节省了化霜过程中所需要的能耗；
S2：当废气在经过第一级预冷换热器后，废气一般从常温降至0°C-5°C左右，该温度可以适当调整，第一级换热器内不会形成冰堵，根据水的饱和蒸汽含量的可知， 废气中的大部分水便已经在第一级预冷器内析出并分离，当废气温度在5°C至-5°C区间内，饱和废气中还含有一定量的水分，由于这一部分水分的存在，也会导致深冷***不能长期不停机运行，为解决该问题，已经冷至5°C左右的水蒸气饱和废气，再经过二级预冷换热器进行预冷；
废气首先经过其中第一二级预冷换热器中，第二二级预冷换热器备用，运行一段时间后，第一二级预冷换热器内必然会形成冰堵，废气在换热器的压降增大，增大到一定程度后，切断该第一二级预冷换热器的冷源供应，该第一二级预冷换热器开始利用废气自身的热量进行化霜，此时，废气再经过第二二级预冷换热器的进行预冷换热，确保冷凝温度始终不高于-5°C，然后再排出至后面的深冷***；
S3：第一二级预冷换热器由于化霜完成后，其前后压降降低至正常水平后，废气由一级预冷换热器直接进入第二二级预冷换热器，废气在第二二级预冷换热器中继续降温冷凝，其中的水分并冷凝和结霜，此时废气通过第一二级预换热器在化霜完成后，恢复其冷冻水冷源的供应，使其处于待机状态；
S4:第二二级预冷换热器随着运行时间的加长，废气在其中的压降会逐渐增加，增加至一定水平时， 切断冷冻水冷源的供应，同时废气在经过第二二级预冷换热器后，通过正在待机状态的第一二级预冷换热器，第二二级预冷换热器开始S2步骤中第一二级预冷换热器的运行操作开始化霜，如此重复连续进行，通过不断变换切口完成对废气的冷凝预处理操作。
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- 2021-08-02 CN CN202110878423.3A patent/CN113457361A/zh active Pending
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |