CN204768118U - 一种丙烯腈气体的吸附回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种丙烯腈气体的吸附回收装置，包括冷凝回路和变温变压吸附回路，所述冷凝回路包括冷箱换热器、防爆制冷压缩机、节流元件、冷凝换热器、气液分离器，所述变温变压吸附回路包括变频风泵、回热换热器、三通切换阀、冷箱换热器、防液喷灌、变温变压吸附装置、防爆真空泵；本实用新型通过冷凝、变温变压吸附回路回收并净化丙烯腈气体，最终丙烯腈气体浓度达到毫克级，并且杜绝机组在运行中产生二次污染。

Description

一种丙烯腈气体的吸附回收装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种气体的回收装置，具体涉及一种丙烯腈气体的吸附回收装置。

背景技术

由于丙烯腈挥发性有机物在生产、储存、运输、销售、使用等过程中非常容易挥发，从而产生十分严重的丙烯腈气体固定排放源，不仅造成资源损失，更构成了潜在的火灾危险，同时有毒丙烯腈气体严重污染了环境，危害职工的身体健康。

目前为止，市场上尚未有成熟的可满足石化厂、贮存库及中转库等存在丙烯腈气体挥发排放的场所使用的丙烯腈回收并不产生二次污染且能达标排放的装置。

发明内容

实用新型目的：为了克服现有技术的不足，本实用新型的第一个目的是提供一种利用冷凝、变温变压吸附技术实现丙烯腈气体的连续冷却分凝回收并达标排放的回收装置；第二个目的是提供一种不需要冷却水就能实现吸附剂冷却的装置。

技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种丙烯腈气体的吸附回收装置，包括冷凝回路、变温变压吸附回路，所述冷凝回路包括依序连接的防爆制冷压缩机、冷凝换热器、节流元件、冷箱换热器、气液分离器，所述气液分离器与防爆制冷压缩机连接；所述冷箱换热器底部开设有出液口；

变温变压吸附回路包括变频风泵、回热换热器、三通切换阀、冷箱换热器、防液喷罐、变温变压吸附装置、防爆真空泵；变温变压吸附装置包括吸附罐、进气阀、解析阀、排气阀，所述的吸附罐包括吸附罐体、放置在吸附罐体内腔的吸附剂和使吸附剂再生的加热解析装置；所述油气入口通过第二阻火器与变频风泵的入口连接，变频风泵的出口通过第一阻火器与回热换热器第一进气通道的进口相连，第一进气通道的出口与冷箱换热器的气路进口相连，冷箱换热器的气路出口与三通切换阀进口相连，三通切换阀的第一出口和回热换热器的第一回气通道的进口相连，第一回气通道的出口与防液喷罐入口相连，三通切换阀的第二出口也和防液喷罐入口相连，防液喷罐出口通过进气阀与吸附罐体底部的进气口相连，吸附罐体底部的进气口和进气阀出口之间连接有解析阀的进口，解析阀的出口通过防爆真空泵与变频风泵的入口连接；所述回热换热器底部开设与第一进气通道连通的排液口；

所述吸附罐体顶端的出气口通过排气阀、第三阻火器与高空筒相连。

作为优选，所述变温变压吸附装置的加热解析装置包括设置在吸附罐体内腔的内盘管，吸附罐体的侧壁设有第一接口和第二接口；该内盘管进口端穿过第一接口与蒸汽进阀的出口连接，该内盘管出口端穿过第二接口与蒸汽出阀进口连接。

作为优选，内盘管为螺旋状不锈钢内盘管。

作为优选，所述的冷箱换热器内并排设置有第一换温室和第二换温室，所述第一换温室包括气路进口、气路出口、纵向平行设置的第二进气通道和第二回气通道；第二换温室包括纵向平行设置的第三进气通道和第三回气通道；所述气路进口依次与第二进气通道、第三进气通道、第三回气通道、第二回气通道、气路出口连通构成换热通道；所述出液口分别对应开设在第一换温室、第二换温室底部，各出液口均与换热通道连通。

作为优选，所述第一换温室还包括与第二进气通道、第二回气通道平行的第一制冷剂管路；所述第二换温室还包括与第三进气通道、第三回气通道平行的第二制冷剂管路；所述节流元件包括低温场节流元件、预冷场节流元件；第一制冷剂管路的进口通过预冷场节流元件与冷凝换热器连通，第一制冷剂管路的出口通过蒸发压力调节阀与气液分离器连通；所述第二制冷剂管路的进口通过低温场节流元件与冷凝换热器连通，第二制冷剂管路的出口与气液分离器连通。

作为优选，所述各出液口处均设有开关阀。

本实用新型所述冷凝回路通过防爆制冷压缩机产生的高温高压制冷剂气体，经冷凝换热器冷凝为高压过冷液体后，再经节流元件输送到冷箱换热器中，制冷剂蒸发吸收丙烯腈气体的热量汽化，使丙烯腈气体降温液化。

内盘管为螺旋状的不锈钢管道，解析时饱和蒸汽通过蒸汽进阀进入到内盘管，对流加热吸附介质，实现吸附剂的解析再生，解析后获得的丙烯腈气体经过防爆真空泵真空抽取，进入变温变压吸附回路前端的变频风泵的入口，进入下一次回收循环。

有益效果：（1）本实用新型通过冷凝回路、变温变压吸附回路回收并净化丙烯腈气体，最终丙烯腈气体浓度达到国标或地标规定的要求，完全达标排放；（2）本实用新型的采用三通切换阀和回热换热器，可以使冷凝处理后的低温丙烯腈气体直接进入吸附罐对完成解析的吸附剂进行冷却，使吸附剂恢复常温；解决了现场没有冷水提供的限制，而且利用低温丙烯腈气体冷却，速率更快，同时减化了脱附***环节，增加了可靠性；（3）本实用新型吸附剂解析脱出的丙烯腈气体经过防爆真空泵抽取，进入变频风泵的入口，进入下一次回收循环，降低了排放污染；（4）本实用新型结构紧凑，占地面积小，机组接通后即可按照预先设定全自动运行，无需专人监管；（5）本实用新型机械运动部件均为防爆型，整套装置与排放尾气都符合防火防爆安全标准；（6）进一步，本实用新型吸附罐中吸附剂吸附的丙烯腈气体可通过内盘管通入饱和蒸汽加热脱附出来，使吸附剂重新具备活性，并且杜绝了机组在运行中产生二次污染；（7）本实用新型冷箱换热器中设置有不同的换温室，能够对丙烯腈气体进行渐变降温，降低了结霜现象，更利于丙烯腈气体的液化，并可以对气体进行回温处理，进入吸附循环。

附图说明

图1为本实用新型所述丙烯腈气体的吸附回收装置结构示意图；

图2为本实用新型所述吸附罐结构示意图。

图1中，101-防爆制冷压缩机、102-冷凝换热器、103-低温场节流元件、104-预冷场节流元件、105-冷箱换热器、106-蒸发压力调节阀、107-气液分离器、108-回热换热器、109-三通切换阀、201-变频风泵、202-第一阻火器、203-防液喷罐、301-防爆真空泵、302-吸附罐、303-高空筒、401-进气阀、402-解析阀、403-排气阀、501-蒸汽进阀、502-蒸汽出阀。

图2中，601-出气口、602-装料口、603-吸附罐体、604-内盘管、605-高传热专用活性炭、606-温度测点、607-卸料口、608-进气口、609-内盘管进口、610-内盘管出口。

具体实施方式

下面通过附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：如图1所示一种丙烯腈气体的吸附回收装置，包括冷凝回路、变温变压吸附回路，所述冷凝回路包括依序连接的防爆制冷压缩机101、冷凝换热器102、节流元件、冷箱换热器105、气液分离器107，所述气液分离器107与防爆制冷压缩机101连接；所述冷箱换热器105底部开设有出液口；

所述油气入口通过第二阻火器与变频风泵201的入口连接，变频风泵201的出口通过第一阻火器202与回热换热器108第一进气通道的进口相连，第一进气通道的出口与冷箱换热器105的气路进口相连，冷箱换热器105的气路出口与三通切换阀109进口相连，三通切换阀109的第一出口和回热换热器108的第一回气通道的进口相连，第一回气通道的出口与防液喷罐203入口相连，三通切换阀109的第二出口也和防液喷罐203入口相连，防液喷罐203出口通过进气阀401与吸附罐体底部的进气口相连，吸附罐体底部的进气口和进气阀401出口之间连接有解析阀402的进口，解析阀402的出口通过防爆真空泵301与变频风泵201的入口连接；所述回热换热器108底部开设与第一进气通道连通的排液口；

所述吸附罐体顶端的出气口通过排气阀403、第三阻火器与高空筒303相连。

所述的吸附罐包括吸附罐体、放置在吸附罐体内腔的吸附剂和使吸附剂再生的加热解析装置；所述的加热解析装置的作用是对吸附剂进行加热使吸附在吸附剂中的气体解析出来。本实用新型所述的加热解析装置优选为螺旋状的不锈钢内盘管，利用通入饱和蒸汽加热吸附剂；所述变温变压吸附装置的加热解析装置包括设置在吸附罐体内腔的螺旋状不锈钢内盘管，吸附罐体的侧壁设有第一接口和第二接口；该内盘管进口端穿过第一接口与蒸汽进阀501的出口连接，该内盘管出口端穿过第二接口与蒸汽出阀502的进口连接。

所述吸附罐如图2所示，吸附罐包括出气口601、装料口602、吸附罐体603、不锈钢内盘管604、高传热专用活性炭605、温度测点606、卸料口607、进气口608、内盘管进口609、内盘管出口610，所述吸附罐内高传热活性炭605为专用活性炭，其导热率大于0.6W/(m·k)，即热传导能力是普通活性炭的6倍，而且苯吸附值大于40。

本实用新型所述的变温变压吸附装置并不仅限于一组，可以为两组以上，根据实际需要进行调整。

实施例2：与实施例1的结构基本相同，相同之处不再累述，不同的是：

所述的冷箱换热器105内并排设置有第一换温室和第二换温室，所述第一换温室包括气路进口、气路出口、纵向平行设置的第二进气通道和第二回气通道；第二换温室包括纵向平行设置的第三进气通道和第三回气通道；所述气路进口依次与第二进气通道、第三进气通道、第三回气通道、第二回气通道、气路出口连通构成换热通道；所述第一换温室、第二换温室底部均对应开有与换热通道连通的出液口，所述各出液口处均设有开关阀。

所述第一换温室还包括与第二进气通道、第二回气通道平行的第一制冷剂管路；所述第二换温室还包括与第三进气通道、第三回气通道平行的第二制冷剂管路；所述节流元件包括低温场节流元件103、预冷场节流元件104；第一制冷剂管路的进口通过预冷场节流元件104与冷凝换热器102连通，第一制冷剂管路的出口通过蒸发压力调节阀106与气液分离器107连通；所述第二制冷剂管路的进口通过低温场节流元件103与冷凝换热器102连通，第二制冷剂管路的出口与气液分离器107连通。

实施例3：所述丙烯腈气体的吸附回收装置的回收方法，包括以下步骤：

①低温冷凝步骤：包括第一低温冷凝步骤和第二低温冷凝步骤：

第一低温冷凝步骤：

变频风泵将丙烯腈气体通过回热换热器送入冷箱换热器中，经过冷凝回路的循环冷却，使丙烯腈气体在冷箱换热器中进行冷凝，经过三通切换阀的切换，冷凝处理后的低温丙烯腈气体直接进入防液喷灌；

第二低温冷凝步骤：变频风泵将丙烯腈气体通过回热换热器送入冷箱换热器中，经过冷凝回路的循环冷却，使丙烯腈气体在冷箱换热器中进行冷凝，经过三通切换阀的切换，冷凝处理后的低温丙烯腈气体回流至回热换热器，与进入回热换热器的丙烯腈气体热交换进行回温处理的同时，对进入回热换热器的丙烯腈气体进行预冷，回温处理后的丙烯腈气体进入防液喷罐；经过回热换热器中预冷和冷箱换热器的冷凝，约90%~98%的丙烯腈气体冷却为液态，由回热换热器的排液口、冷箱换热器底部的出液口回收；

②吸附处理步骤，包括第一吸附处理步骤和第二吸附处理步骤：

第一吸附处理步骤：将第一低温冷凝步骤冷凝处理后的低温丙烯腈气体通往吸附罐，吸附罐内吸附剂对冷凝处理后的低温丙烯腈气体吸附处理的同时，进行冷热交换使吸附剂冷却，冷却结束后进入第二吸附处理步骤，同时切换三通切换阀进入第二低温冷凝步骤；

第二吸附处理步骤：第二低温冷凝步骤回温处理后的丙烯腈气体通过防液喷罐输入到吸附罐中进行吸附处理，吸附处理后的气体排入到大气中；

③活化再生步骤，包括：

对步骤②中经过第二吸附处理步骤后的已吸附饱和的吸附罐内的内盘管中通入蒸汽对吸附剂进行加热解析，将吸附在吸附剂内的丙烯腈气体脱附出来的步骤；以及

打开防爆真空泵对吸附罐抽真空，然后打开排气阀引入气体进行回压，进入第一吸附处理步骤；

④回收处理步骤：将步骤③中对吸附罐抽真空得到的脱附出来的丙烯腈气体，运输到变温变压吸附回路前端的变频风泵的入口，进入下一个第一或第二低温冷凝步骤。

步骤①所述的丙烯腈气体通过回热换热器108进入冷箱换热器105中，依次经过冷箱换热器105中的第一换温室、第二换温室与制冷剂冷热交换同时进行冷凝处理，最终得到-43~-37℃的丙烯腈气体；然后-43~-37℃的丙烯腈气体依次经过第二换温室、第一换温室进行回温处理，形成冷凝处理后的低温丙烯腈气体；第一换温室的处理温度为1~7℃，第二换温室的处理温度为-43~-37℃。

第二低温冷凝步骤得到的回温处理后的丙烯腈气体经过进气阀进入吸附罐，利用放置在吸附罐内腔的吸附剂对吸附质的选择性，即丙烯腈气体和空气混合气中各组分与活性炭之间结合力强弱的差别，使难吸附的空气组分与易吸附的丙烯腈气体组分分离，吸附完成后，关闭与吸附罐底部的进气口相连的进气阀，打开与吸附罐顶部的出气口相连的排气阀，将吸附后剩余的气体通过高空筒排出。

关闭排气阀，进入活化再生步骤，利用分子活性随温度升高而增强的的特性，打开蒸汽进阀和蒸汽出阀，饱和蒸汽通过第二吸附处理步骤后的已吸附饱和的吸附罐内的内盘管的进口端进入内盘管内间接对高传热专用活性炭进行加热解析，将吸附在活性炭微孔内的丙烯腈气体脱附出来；加热同时，打开解析阀与防爆真空泵，进行抽真空，并将抽取的气体传送到变频风泵的入口端，进入下一个第一或第二低温冷凝步骤，使吸附剂获得再生，饱和蒸汽通过蒸汽出阀排出。解析完成后，关闭解析阀，打开排气阀引入气体进行回压，随后切换三通切换阀向吸附罐内通入经第一低温冷凝步骤得到的冷凝处理后的低温丙烯腈气体，吸附罐内吸附剂对冷凝处理后的低温丙烯腈气体吸附并进行冷热交换，使吸附剂冷却，冷却结束后打开排气阀，吸附处理后的气体排入到大气中，随后进入第二吸附处理步骤，同时切换三通切换阀进入第二低温冷凝步骤。

当关闭与吸附罐底部的进气口相连的进气阀，打开解析阀时，由于进气阀关闭，脱附出来的丙烯腈气体无法进入吸附罐中，此时这部分气体可以缓存在管道、冷箱换热器和防液喷罐中，等待进入吸附罐。

脱附出来的丙烯腈气体缓存并不仅限于在管道、冷箱换热器和防液喷罐中，亦可在防爆真空泵和变频风泵之间设置一储气罐用于缓存。

本实用新型的主要工作原理是：本实用新型中，冷凝回路工作时由防爆制冷压缩机101排出的高温高压制冷剂气体进入冷凝换热器102被冷凝成高压过冷液体，经节流元件降压变成低温低压的汽液两相混和物进入冷箱换热器105，低温低压的汽液两相混和物在冷箱换热器105内蒸发并吸收通过冷箱换热器105中的丙烯腈气体的热量，使流经冷箱换热器105的丙烯腈蒸汽、水蒸气等得以降温液化，制冷剂充分汽化后通过气液分离器107再被防爆制冷压缩机101压缩进入下一轮循环。

回热换热器的处理温度约为22~28℃；其中冷箱换热器105有两个换温室，所述第一换温室的处理温度约为1~7℃，第二换温室的处理温度约为-43~-37℃。丙烯腈气体通过回热换热器108经冷箱换热器105进入第一换温室，与预冷场节流元件104流出的制冷剂冷热交换同时进行冷凝处理，使气体的温度降为约1~7℃，然后经过第三进气通道进入第二换温室，与低温场节流元件103流出的制冷剂冷热交换同时进行冷凝处理，使气体的温度降为约-43~-37℃；然后约-43~-37℃的剩余气体又依次经过第二换温室、第一换温室进行回温后为约7~13℃的冷凝处理后的低温丙烯腈气体进入回热换热器108，这部分气体与经第一进气通道进入回热换热器108的丙烯腈气体进行冷热交换，使丙烯腈气体降温先预冷同时冷凝处理后进入第一换温室；剩余气体则吸热回温后变为约22~28℃气体进入防液喷罐。丙烯腈气体经过回热换热器108，进入冷箱换热器105中，经过两个换温室，从而达到丙烯腈气体连续降温至-40℃左右的目的。根据丙烯腈气体具体成份，温度可以适时调整。经过回热换热器108的预冷和冷箱换热器105的冷凝，90%~98%左右的丙烯腈气体冷却为液态，由回热换热器108的排液口、冷箱换热器105底部的出液口回收。

所述低温场节流元件103用于调节第二换温室温度；预冷场节流元件104用于调节第一换温室温度；蒸发压力调节阀106用于稳定第一换温室温度及出口蒸发压力。第一换温室、第二换温室的温度依次降低。相比第二换温室，第一换温室温度较高其制冷剂管路压力较大，本实用新型通过与第一换温室的第一制冷剂管路连接的蒸发压力调节阀106来调整蒸发压力并稳定***。同时，对于第一换温室，本实用新型通过预冷场节流元件104对制冷剂进行控制来调节第一换温室温度，并可进一步通过蒸发压力调节阀106改变制冷剂压力实现对第一换温室温度的精确微调。

回温处理后的丙烯腈气体经过进气阀进入吸附罐中进行吸附处理；当吸附剂吸附饱和后通入蒸汽加热，加热同时，打开与吸附罐底部进气口相连的防爆真空泵301，进行抽真空，然后回压并向吸附罐中通入冷凝处理后的低温丙烯腈气体，使吸附剂冷却，开始新的吸附处理。抽真空抽取的气体传送到变频风泵201的入口，进入下一轮回收处理。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (6)

1.一种丙烯腈气体的吸附回收装置，其特征在于：包括冷凝回路、变温变压吸附回路，所述冷凝回路包括依序连接的防爆制冷压缩机（101）、冷凝换热器（102）、节流元件、冷箱换热器（105）、气液分离器（107），所述气液分离器（107）与防爆制冷压缩机（101）连接；所述冷箱换热器（105）底部开设有出液口；

变温变压吸附回路包括变频风泵（201）、回热换热器（108）、三通切换阀（109）、冷箱换热器（105）、防液喷罐（203）、变温变压吸附装置、防爆真空泵（301）；变温变压吸附装置包括吸附罐（302）、进气阀（401）、解析阀（402）、排气阀（403），所述的吸附罐包括吸附罐体、放置在吸附罐体内腔的吸附剂和使吸附剂再生的加热解析装置；油气入口通过第二阻火器与变频风泵（201）的入口连接，变频风泵（201）的出口通过第一阻火器（202）与回热换热器（108）第一进气通道的进口相连，第一进气通道的出口与冷箱换热器（105）的气路进口相连，冷箱换热器（105）的气路出口与三通切换阀（109）进口相连，三通切换阀（109）的第一出口和回热换热器（108）的第一回气通道的进口相连，第一回气通道的出口与防液喷罐（203）入口相连，三通切换阀（109）的第二出口也和防液喷罐（203）入口相连，防液喷罐（203）的出口通过进气阀（401）与吸附罐体底部的进气口相连，吸附罐体底部的进气口和进气阀（401）出口之间连接有解析阀（402）的进口，解析阀（402）的出口通过防爆真空泵（301）与变频风泵（201）的入口连接；所述回热换热器（108）底部开设与第一进气通道连通的排液口；

所述吸附罐体顶端的出气口通过排气阀（403）、第三阻火器与高空筒（303）相连。

2.根据权利要求1所述的丙烯腈气体的吸附回收装置，其特征在于：所述变温变压吸附装置的加热解析装置包括设置在吸附罐体内腔的内盘管，吸附罐体的侧壁设有第一接口和第二接口；该内盘管进口端穿过第一接口与蒸汽进阀（501）的出口连接，该内盘管出口端穿过第二接口与蒸汽出阀（502）的进口连接。

3.根据权利要求2所述的丙烯腈气体的吸附回收装置，其特征在于：所述内盘管为螺旋状不锈钢内盘管。

4.根据权利要求1所述的丙烯腈气体的吸附回收装置，其特征在于：所述的冷箱换热器（105）内并排设置有第一换温室和第二换温室，所述第一换温室包括气路进口、气路出口、纵向平行设置的第二进气通道和第二回气通道；第二换温室包括纵向平行设置的第三进气通道和第三回气通道；所述气路进口依次与第二进气通道、第三进气通道、第三回气通道、第二回气通道、气路出口连通构成换热通道；所述出液口分别对应开设在第一换温室、第二换温室底部，所述各出液口均与换热通道连通。

5.根据权利要求4所述的丙烯腈气体的吸附回收装置，其特征在于：所述第一换温室还包括与第二进气通道、第二回气通道平行的第一制冷剂管路；所述第二换温室还包括与第三进气通道、第三回气通道平行的第二制冷剂管路；所述节流元件包括低温场节流元件（103）、预冷场节流元件（104）；第一制冷剂管路的进口通过预冷场节流元件（104）与冷凝换热器（102）连通，第一制冷剂管路的出口通过蒸发压力调节阀（106）与气液分离器（107）连通；所述第二制冷剂管路的进口通过低温场节流元件（103）与冷凝换热器（102）连通，第二制冷剂管路的出口与气液分离器（107）连通。

6.根据权利要求4所述的丙烯腈气体的吸附回收装置，其特征在于：所述各出液口处均设有开关阀。