CN218608768U

CN218608768U - 一种VOCs废气处理装置

Info

Publication number: CN218608768U
Application number: CN202222114137.2U
Authority: CN
Inventors: 刘伟; 孟凡飞; 廖昌建; 刘志禹; 贠莹
Original assignee: Sinopec Dalian Petrochemical Research Institute Co ltd; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Dalian Petrochemical Research Institute Co ltd; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2022-08-12
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2023-03-14
Anticipated expiration: 2032-08-12

Abstract

本实用新型公开了一种VOCs废气处理装置。所述装置包括引风机、换热器、加热器、氧化反应器、余热回收设备和富氧设备；引风机入口与废气管线、助燃风气体管线出口连接，助燃风气体管线入口与空气管线及富氧设备富氧气体出口连接，引风机出口经换热器、加热器与氧化反应器气体入口连接，氧化反应器气体出口与余热回收设备气体入口连接，余热回收设备气体出口分两路，第一路经换热器后与净化气尾气管线连接，第二路与富氧设备再生气入口连接，富氧设备再生气出口与净化气尾气管线连接。本实用新型的废气处理装置，对进入反应器前的助燃风进行富氧处理，减少了助燃风量，从而减少了烟气生成量，降低了排烟热损失。

Description

一种VOCs废气处理装置

技术领域

本实用新型属于废气治理领域，具体涉及一种VOCs废气处理装置。

背景技术

挥发性有机物（VOCs），通常是指室温下饱和蒸气压高于133.32 Pa，常压下熔点低于室温、沸点在50~260 ℃的有机化合物，主要包括非甲烷烃类（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等）、含氧有机物（醛、酮、醇、醚等）、含氯有机物、含氮有机物、含硫有机物等。VOCs来源广泛，在石油炼制、石油化工、合成树脂、煤化工、制药、涂料、涂装及日用化工等行业的生产过程中均有大量的VOCs产生。VOCs是大气污染物的主要来源之一，不但会导致光化学反应，而且是臭氧和细颗粒物（PM2.5）污染的重要前体物。此外，大部分VOCs具有毒性，会对人类健康造成诸多损害。

VOCs的治理技术众多，按其过程和原理可分为回收技术和非回收技术两大类，回收技术用于浓度较高、气氛单一且回收价值大的VOCs处理，非回收技术用于中低浓度、气氛复杂、利用价值低的VOCs气体的破坏性消除。热氧化（燃烧）法指在一定条件下将VOCs气体氧化（或燃烧）成CO₂和H₂O，以达到净化的目的，是处理VOCs最为彻底的技术。热力氧化技术适用于浓度较高的VOCs废气，反应彻底，但反应过程温度较高，造成热能浪费，且高温下空气中的氮气和氧气容易发生反应产生氮氧化物，引起二次污染。催化氧化法是在催化剂作用下，在相对较低温度实现VOCs的氧化分解，避免了高温燃烧产生NOx等二次污染，具有操作温度低、处理效率高、能耗低以及操作安全等优点，但是该技术为了避免催化剂温度过高烧结失活，对废气中有机物浓度有一定限制，工艺控制要求高，且需要引入大量的冷空气进行浓度稀释及降温，由于催化氧化处理规模为VOCs物料处理量+稀释气体量之和，因此产生相对较高的能耗，能量利用率低，混合空气后的废气处理规模增大。

CN201020253392 .X公开了一种有机废气催化氧化净化处理***装置，该处理装置采用并联双催化氧化***运行，操作范围灵活，处理弹性大，对于污染物浓度波动较大的废气，在特定工况是可用一套或者两套同时使用，一路出现故障或检修停车时，另一路并联装置仍能正常工作，达到环保排放要求，该装置余热利用率低，耗资大。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型目的是提供一种VOCs废气处理装置，可以解决现有装置处理VOCs废气浓度范围窄，运行能耗高，氮氧化合物排放不稳定等问题，保证VOCs废气达标治理的同时，充分利用废气能量，实现***的节能减排。

本实用新型提供了一种VOCs废气处理装置，所述***包括引风机、换热器、加热器、氧化反应器、余热回收设备和富氧设备；所述引风机入口与废气管线、助燃风气体管线出口连接，所述助燃风气体管线入口与空气管线及富氧设备富氧气体出口连接，所述引风机出口经换热器、加热器与氧化反应器气体入口连接，所述氧化反应器气体出口与余热回收设备气体入口连接，所述余热回收设备气体出口分两路，第一路经换热器后与净化气尾气管线连接，第二路与富氧设备再生气入口连接，所述富氧设备再生气出口与净化气尾气管线连接。

进一步，上述处理装置中，所述空气管线上设置空气调节阀。

进一步，上述处理装置中，所述助燃风气体管线上设置助燃风调节阀。

进一步，上述处理装置中，所述氧化反应器为热力氧化反应器或催化氧化反应器，优选催化氧化反应器，反应器入口温度100-600℃，出口温度200-700℃。

进一步，上述处理装置中，所述氧化反应器气体入口设置温度传感器，所述气体入口温度传感器控制加热器的功率输出，当废气入口浓度低于氧化温度时，启动加热器用于辅助废气加热，使废气进入反应器时达到氧化温度。

进一步，上述处理装置中，所述氧化反应器气体出口设置温度传感器，所述气体出口温度传感器用于控制空气调节阀及助燃风调节阀，当氧化反应器出口温度低于700℃时，空气调节阀为关闭状态，通过调节助燃风调节阀进行助燃风供给，当氧化反应器出口温度高于700℃时，空气调节阀开启，将冷空气引入***，通过降低废气污染物中的有机物浓度降低反应器温度。

进一步，上述处理装置中，所述富氧设备为吸附富氧设备，设置2台或多台，所述吸附富氧设备采用热再生形式进行切换循环使用，所述吸附富氧设备所采用的吸附材料为具有良好氮气吸附能力的吸附材料，对空气中的氮气和氧气具有良好选择吸附能力，可以为碳基、分子筛、复杂金属氧化物、金属纳米吸附材料、金属有机骨架材料的一种，优选金属离子改性分子筛氮气吸附材料。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型的VOCs废气处理装置，对进入反应器前的助燃风进行富氧处理，富氧气体与废气进行氧化反应，与空气氧化相比，富氧处理减少了助燃风量，从而减少了烟气生成量，降低了排烟热损失，节能效果明显，并且降低了反应器规模。

2、本实用新型提供的VOCs废气处理装置，所处理的VOCs浓度范围广，反应器温度窗口大。在VOCs废气浓度较低时，采用富氧气体进行氧化，一方面氧气浓度的提高，促进了有机物的氧化效率，另一方面助燃风量的减低，极大减少了电加热器能耗；在VOCs废气浓度较高时，引入冷空气对高浓度有机物进行稀释，降低反应器温度，避免NOx的产生，防止二次污染。

附图说明

图1是本实用新型一种VOCs废气处理装置示意图。

图中，各标记对应部件名称：1-废气管线，2-引风机，3-助燃风气体管线，4-空气管线，5-富氧设备，6-换热器，7-加热器，8-氧化反应器，9-余热回收设备，10-净化气管线，11-氧化反应器出口温度检测，12-氧化反应器入口温度检测，13-第一路净化气，14-第二路净化气，15-助燃风调节阀，16-空气调节阀。

具体实施方式

下面通过具体实施例来进一步说明本实用新型的具体情况，但不限于下述的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“置于”、“相连”、“连接”、“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供一种VOCs废气处理装置，所述***包括引风机2、换热器6、加热器7、氧化反应器8、余热回收设备9及富氧设备5。所述引风机2入口与废气管线1、助燃风气体管线3出口连接，所述助燃风气体管线3入口与空气管线4及富氧设备5富氧气体出口连接，所述空气管线4上设置空气调节阀16，所述助燃风气体管线上设置助燃风调节阀15，所述引风机2出口经换热器6、加热器7与氧化反应器8气体入口连接，所述氧化反应器8气体入口设置温度传感器12，所述气体入口温度传感器12控制加热器7的功率输出，所述氧化反应器8气体出口设置温度传感器11，所述气体出口温度传感器11用于控制空气调节阀16及助燃风调节阀15，所述氧化反应器8气体出口与余热回收设备9气体入口连接，所述余热回收设备9气体出口分两路，第一路13经换热器6后与净化气尾气管线10连接，第二路14与富氧设备5再生气入口连接，所述富氧设备5再生气出口与净化气尾气管线10连接。

结合图1，本实用新型所述一种VOCs废气处理装置，具体工作过程如下：VOCs废气与助燃风气体通过风机2引入***，其中助燃风气体根据具体需求为空气直接引入或经过富氧设备5处理的富氧气体，富氧气体利用吸附富氧设备进行制备，吸附设备5采用2组或多组，采用热再生形式进行切换循环使用，空气经富氧处理后气体中氧气浓度可达21%-50%；废气与助燃风混合气经过换热器6与净化气进行热量回收并预热，再经电加热器7进入氧化反应器8，氧化反应器8控制反应器入口温度100-600℃，出口温度200-700℃，在氧化反应器8内VOCs被氧化分解成CO2和H2O，氧化反应器的温度控制过程如下：1）当氧化反应器入口温度12低于氧化温度时，说明VOCs浓度较低，此时启动加热器7用于辅助废气加热，使废气进入反应器8时达到氧化温度；2）当氧化反应器8出口温度11低于700℃时，控制空气调节阀16为关闭状态，通过调节助燃风调节阀15进行助燃风供给；3）当氧化反应器出口温度11高于700℃时，空气调节阀16开启，将冷空气引入***，通过降低废气污染物中的有机物浓度降低反应器温度。经氧化反应器8处理后净化气体满足达标排放标准，经过余热回收设备9回收热量后分两路，第一路13经换热器6后直接作为净化气排放，第二路14作为再生气体对富氧设备5进行吸附剂脱附再生处理，再生气作为净化气排放。

Claims

1.一种VOCs废气处理装置，其特征在于，所述装置包括引风机、换热器、加热器、氧化反应器、余热回收设备和富氧设备；

所述引风机入口与废气管线、助燃风气体管线出口连接，所述助燃风气体管线入口与空气管线及富氧设备富氧气体出口连接，所述引风机出口经换热器、加热器与氧化反应器气体入口连接，所述氧化反应器气体出口与余热回收设备气体入口连接，所述余热回收设备气体出口分两路，第一路经换热器后与净化气尾气管线连接，第二路与富氧设备再生气入口连接，所述富氧设备再生气出口与净化气尾气管线连接。

2.按照权利要求1所述的VOCs废气处理装置，其特征在于，所述空气管线上设置空气调节阀。

3.按照权利要求1所述的VOCs废气处理装置，其特征在于，所述助燃风气体管线上设置助燃风调节阀。

4.按照权利要求1所述的VOCs废气处理装置，其特征在于，所述氧化反应器为热力氧化反应器或催化氧化反应器。

5.按照权利要求4所述的VOCs废气处理装置，其特征在于，所述氧化反应器为催化氧化反应器，反应器入口温度100-600℃，出口温度200-700℃。

6.按照权利要求1所述的VOCs废气处理装置，其特征在于，所述氧化反应器气体入口设置温度传感器，气体入口温度传感器控制加热器的功率输出。

7.按照权利要求1所述的VOCs废气处理装置，其特征在于，所述氧化反应器气体出口设置温度传感器，气体出口温度传感器用于控制空气调节阀及助燃风调节阀。

8.按照权利要求1所述的VOCs废气处理装置，其特征在于，所述富氧设备为吸附富氧设备，富氧设备设置两台以上，所述吸附富氧设备采用热再生形式进行切换循环使用。

9.按照权利要求8所述的VOCs废气处理装置，其特征在于，所述吸附富氧设备所采用的吸附材料为金属离子改性分子筛氮气吸附材料。