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CN113908688B - 一种挥发性有机物处理系统及方法 - Google Patents

一种挥发性有机物处理系统及方法 Download PDF

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CN113908688B CN202111209433.4A CN202111209433A CN113908688B CN 113908688 B CN113908688 B CN 113908688B CN 202111209433 A CN202111209433 A CN 202111209433A CN 113908688 B CN113908688 B CN 113908688B
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Abstract

本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种挥发性有机物处理系统及方法。该挥发性有机物处理系统包括：用于对高浓度废气、低浓度废气和酸性废气分别进行预处理的预处理段；连通所述预处理段的转轮浓缩及RTO焚烧处理段；含氯废气处理段；以及排放段，其分别连通所述转轮浓缩及RTO焚烧处理段和所述含氯废气处理段。本发明针对高浓度废气、低浓度废气和酸性废气，采取预处理+转轮浓缩+RTO焚烧的主体工艺，同时将含氯废气进行针对性的处理，从而达到综合治理处理的目的。

Description

一种挥发性有机物处理系统及方法
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种挥发性有机物处理系统及方法。
背景技术
发明人所在原料药车间API-1/2/3生产过程中产生的废气可分为三类。
第一类为有机废气，一股废气为在每天的8点、10点、16点投料阶段的反应釜、真空泵产生的废气，其浓度极高，浓度峰值高达8000mg/m3，均值在5000-6000mg/m3，风量约6000m3/h，该股废气下文统称为高浓废气。高浓废气若采用喷淋吸收+活性炭吸附工艺处理，活性炭易饱和且难于达标排放；若直接焚烧，由于废气瞬时浓度过高会导致运行不稳定且难于合格排放，因此该时间段的高浓度废气是迫切需要解决的问题。另一股废气的特点是风量大，浓度低，浓度≤2000mg/m3，风量约48000m3/h，下文统称为一般废气。该股废气如果直接焚烧，由于浓度低，天然气燃料消耗量大，运行成本高。
第二类为无机废气，主要成分为盐酸、硫酸、氯化氢，风量约2000m3/h。该股废气的pH呈酸性，对废气管道、风机等设备具有强烈的腐蚀性，严重影响设备使用寿命，因此该股废气必须进行预处理，中和pH，减少对设备的腐蚀破坏。
第三类为含氯废气，风量约6000m3/h，该股废气若直接采用焚烧法，会产生二噁英造成二次污染，因此必须剥离该股废气，进行单独收集处理。
上述三类废气具备不同特点，因此一旦三类废气处理不当，很容易造成整个废气处理系统超标及损坏。
CN 112742181 A发明了一种硫化物和有机物的废气处理系统，该处理系统包括：活性炭箱(21)吸附、FID监测、真空脱附、冷凝、UV光催化，RTO焚烧。该发明活性炭吸附后，通过真空脱附，运行成本高，活性炭吸附后不能连续再生，净化后的废气，无排放口，设计不合理。而脱附下来的废气或进入RTO炉焚烧，或进入UV光催化箱。脱附废气的特点是风量小，浓度高，进入RTO炉焚烧无LEL检测设备，存在安全风险。而UV光催化箱的特点是去除低浓度恶臭气体，将有机物分解成低毒低害物质，作为终端处理设备，存在处理不完全排放不达标的风险。
CN 113007729 A发明了一种低浓度、高浓度废气集成化处理系统，该处理系统包括：预处理系统1、预处理系统2、RTO炉、燃烧器、换热器(16)，该工艺包含三股废气，一股低浓度废气经预处理后引进RTO焚烧；一股含聚合物高浓废气进行预处理后进RTO焚烧；另一股高浓气体进燃烧器燃烧后又引入RTO焚烧，RTO炉焚烧温度达到800度，能将绝大多数挥发性有机物燃烧完全，无需进行多级焚烧，提高运行成本的同时也是一种能源的浪费。而经RTO高温焚烧后的废气余热可对进炉前的废气进行预热，该发明没有进行合理利用，不能实现能源循环利用。
CN 207838627 U发明了一种低浓度大风量的废气处理系统及处理方法，该处理系统包括：过滤箱，厌氧池、好氧池、蓄热式燃烧炉。该工艺将低浓度大风量有机废气产生的废液直接引进厌氧池、好氧池进行处理，没有进行pH调节，废气的pH会对厌氧系统造成一定的冲击，影响废水处理效果。而大风量低浓度废气进入蓄热式燃烧炉处理，前期投入成本高，设备大，占地广，运行成本高。
针对上述三类废气的特性，若直接将三类废气采用喷淋吸收、活性炭吸附等普通处理设施处理，工艺简单，不能针对性去除废气中有机物，去除效果不佳。采用焚烧法，由于废气浓度高，废气pH呈酸性，废气中存在燃烧后产生二次污染的物质，将导致整个系统排放不达标。再者酸性气体对管道、设备的腐蚀性，间接降低了系统的去除效果及使用寿命。为此急需开发一种预处理工艺，将废气中部分高浓度有机物进行吸收降解，将酸性废气进行中和，将含氯废气采取针对性的废气处理工艺处理，大风量低浓度有机废气也需要进行选择恰当的处理工艺进行处理，才能解决天然气燃料耗量大的问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种挥发性有机物处理系统及方法。本发明针对上述几种不同废气的特点，采取预处理+转轮浓缩+RTO焚烧的主体工艺，同时将含氯废气进行针对性的特殊处理，从而达到综合治理处理的目的。
本发明所提供的技术方案如下：
一种挥发性有机物处理系统，包括：
用于对高浓度废气、低浓度废气和酸性废气分别进行预处理的预处理段；
连通所述预处理段的转轮浓缩及RTO焚烧处理段；
含氯废气处理段；
以及排放段，其分别连通所述转轮浓缩及RTO焚烧处理段和所述含氯废气处理段。
上述技术方案所提供的挥发性有机物处理系统，可处理高浓度废气、低浓度废气、酸性废气、含氯废气。该系统从源头将不同类型废气进行分类收集并针对性的采取了适用的预处理；针对高浓气体采取了多级喷淋；针对酸性废气采取了废气中和；针对风量大，浓度低的有机废气进行转轮浓缩，然后再进入RTO焚烧装置焚烧；针对含氯废气直接燃烧易产生二次污染等问题采取了对应的处理工艺；通过以上组合工艺：预处理+转轮浓缩+RTO焚烧的主体工艺，以及将含氯废气进行针对性的处理，彻底解决了不同类型气体的处理问题，使各类废气经过处理后都能合标排放，实现了不同类型废气的高效、合理处理。
具体的，所述预处理段包括：第一水喷淋塔(1)、第二水喷淋塔(2)、第三水喷淋塔(3)、第四水喷淋塔(4)、第五水喷淋塔(5)、第一碱喷淋塔(6)、第二碱喷淋塔(7)、第三碱喷淋塔(8)、第四碱喷淋塔(9)、第五碱喷淋塔(10)、第六碱喷淋塔(11)、第七碱喷淋塔(12)，其中：
第一水喷淋塔(1)、第二水喷淋塔(2)和第三水喷淋塔(3)依次连通设置，所述第一水喷淋塔(1)设置有第一高浓度废气入口，所述第二水喷淋塔(2)设置有第一一般废气入口；
第四水喷淋塔(4)、第五水喷淋塔(5)、第一碱喷淋塔(6)、第二碱喷淋塔(7)依次连通设置，所述第四水喷淋塔(4)设置有第二高浓度废气入口，所述第一碱喷淋塔(6)设置有第二一般废气入口；
五碱喷淋塔、第六碱喷淋塔(11)、第七碱喷淋塔(12)、第一碱喷淋塔(6)、第二碱喷淋塔(7)依次连通设置，所述五碱喷淋塔设置有第三高浓度废气入口；
所述第一碱喷淋塔(6)还设置有第三一般废气入口；
第三碱喷淋塔(8)、第四碱喷淋塔(9)、第一碱喷淋塔(6)、第二碱喷淋塔(7)依次连通设置，所述第三碱喷淋塔(8)设置有酸性废气入口；
所述第三水喷淋塔(3)和所述第二碱喷淋塔(7)分别连通所述转轮浓缩及RTO焚烧处理段。
基于上述技术方案：
将API-1车间高浓度废气引入水喷淋塔(1)预处理后，进入水喷淋塔(2、3)二级预处理；将API-1车间一般废气直接引入水喷淋塔(2、3)预处理，完成预处理后两股气体一并进入末端处理设备处理后经烟囱(17)高空排放。
将API-2车间高浓度废气引入水喷淋塔(4、5)预处理后，进入碱喷淋塔(6、7)二级预处理；将API-2车间一般废气直接引入碱喷淋塔(6、7)预处理。将API-3车间酸性废气引入碱喷淋塔(8、9)预处理后，进入碱喷淋塔(6、7)二级预处理；将高浓度废气引入碱喷淋塔(10、11、12)预处理后，进入碱喷淋塔(6、7)二级预处理。将API-2、API-3车间一般废气直接引入碱喷淋塔(6、7)预处理。
将API-1，2，3预处理后的高浓废气、酸性废气与车间一般废气混合进行二次预处理后一并进入沸石转轮浓缩进行处理，提高废气的浓度，浓缩完成后的高浓废气进入RTO焚烧处理，燃烧处理合格后经烟囱(17)高空排放。
上述技术方案合理利用了物理吸收与化学吸收原理对废气进行多级预处理，将浓度高、易溶于水的物质进行吸收，达到降低浓度目的。将盐酸、硫酸气体引入加碱喷淋塔中喷淋，调节废气pH，达到废气中和的目的。预处理吸收的功能是决定后续处理单元运行负荷以及将瞬时高浓废气进行缓冲的能力，是后续达标排放的重要环节。
优选的，所述第二一般废气入口和所述第三一般废气入口为同一个接口。
具体的，所述转轮浓缩及RTO焚烧处理段包括依次连通设置的第一除雾器(13)、沸石转轮(14)、RTO焚烧炉(15)和换热器(16)，在所述沸石转轮(14)和所述RTO焚烧炉(15)之间的管路上设置有第一在线废气监测报警系统(22)，所述换热器(16)连通所述排放段。
本发明将大风量(46000m3/h)的低浓度有机废气引入沸石转轮吸附浓缩，净化后的废气高空排放，吸附下来的废气成倍数浓缩，废气浓度相对稳定，而一定浓度的气体进入RTO炉分解产生的热量一定程度上维持其系统自热运行，减少了补充助燃能量。因此经浓缩后再进入焚烧系统的废气，既达到了去除挥发性有机物的目的，又降低了运行成本。
本发明将废气浓缩后进入RTO系统焚烧系统，炉膛温度达到760度以上，能将废气充分燃烧，去除率达到98％以上，而进入焚烧炉的废气安装LEL实时监控，提升了系统安全稳定运行性，同时将废气燃烧后的高温废气进行热能的回收利用，从而降低天然气能源的消耗，达到节能减排的效果。
具体的，所述换热器(16)通过加热器(24)连通所述沸石转轮(14)。
基于上述技术方案，沸石转轮脱附气体需用天然气加热至180度以上，本发明利用RTO尾气余热给脱附气体进行预热，节约天然气使用，对能源实现循环利用。
具体的，所述含氯废气处理段包括依次连通设置的UV光催化器(18)、第八碱喷淋塔(19)、第二除雾器(20)和活性炭箱(21)，所述活性炭箱(21)连通所述排放段。
上述技术方案中，将不适用于沸石转轮吸附、RTO炉燃烧的含氯废气剥离出来，将含氯废气单独接入UV光催化装置(18)，利用UV紫外光分解空气中的氧分子形成游离氧，由于游离氧的正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧，而臭氧对有机物具有极强的氧化性，从而去除掉废气中有刺激性异味的气体，再通过碱洗塔(19)吸收，去除掉部分含氯废气，进入除雾器(20)去除掉废气中的雾沫，最后通过活性炭(21)吸附掉剩余有机物作为最后一道处理保障。
具体的，所述排放段包括烟囱(17)，其设置有第二在线废气监测报警系统(23)。
本发明还提供了一种挥发性有机物处理方法，采用本发明所提供的挥发性有机物处理系统进行处理，具体包括以下步骤：
将第一原料药车间的高浓度废气接入所述第一高浓度废气入口，经系统处理后由排放段高空排放；
将第一原料药车间的一般废气接入所述第一一般废气入口，经系统处理后由排放段高空排放；
将第二原料药车间的高浓度废气接入所述第二高浓度废气入口，经系统处理后由排放段高空排放；
将第二原料药车间的一般废气接入所述第二一般废气入口，经系统处理后由排放段高空排放；
将第三原料药车间的高浓度废气接入所述第三高浓度废气入口，经系统处理后由排放段高空排放；
将第三原料药车间的一般废气接入所述第三一般废气入口，经系统处理后由排放段高空排放；
将第三原料药车间的酸性废气将接入所述酸性废气入口，经系统处理后由排放段高空排放。
上述技术方案所提供的挥发性有机物处理方法，可处理高浓度废气、低浓度废气、酸性废气、含氯废气。该方法从源头将不同类型废气进行分类收集并针对性的采取了适用的预处理；针对高浓气体采取了多级喷淋；针对酸性废气采取了废气中和；针对风量大，浓度低的有机废气进行转轮浓缩，然后再进入RTO焚烧装置焚烧；针对含氯废气直接燃烧易产生二次污染等问题采取了对应的处理工艺；通过以上组合工艺：预处理+转轮浓缩+RTO焚烧的主体工艺，以及将含氯废气进行针对性的处理，彻底解决了不同类型气体的处理问题，使各类废气经过处理后都能合标排放，实现了不同类型废气的高效、合理处理。
附图说明
图1是本发明所提供的挥发性有机物处理系统的系统图。
附图1中，各标号所代表的结构列表如下：
1、第一水喷淋塔，2、第二水喷淋塔，3、第三水喷淋塔，4、第四水喷淋塔，5、第五水喷淋塔，6、第一碱喷淋塔，7、第二碱喷淋塔，8、第三碱喷淋塔，9、第四碱喷淋塔，10、第五碱喷淋塔，11、第六碱喷淋塔，12、第七碱喷淋塔，13、第一除雾器，14、沸石转轮，15、RTO焚烧炉，16、换热器，17、烟囱，18、UV光催化器，19、第八碱喷淋塔，20、第二除雾器，21、活性炭箱，22、第一在线废气监测报警系统，23、第二在线废气监测报警系统。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在一个具体实施方式中，如图1所示，挥发性有机物处理系统包括：用于对高浓度废气、低浓度废气和酸性废气分别进行预处理的预处理段；连通所述预处理段的转轮浓缩及RTO焚烧处理段；含氯废气处理段；以及排放段，其分别连通所述转轮浓缩及RTO焚烧处理段和所述含氯废气处理段。
上述技术方案所提供的挥发性有机物处理系统，可处理高浓度废气、低浓度废气、酸性废气、含氯废气，实现了不同类型废气的高效、合理处理。
在一个实施例中，如图1所示，所述预处理段包括：第一水喷淋塔(1)、第二水喷淋塔(2)、第三水喷淋塔(3)、第四水喷淋塔(4)、第五水喷淋塔(5)、第一碱喷淋塔(6)、第二碱喷淋塔(7)、第三碱喷淋塔(8)、第四碱喷淋塔(9)、第五碱喷淋塔(10)、第六碱喷淋塔(11)、第七碱喷淋塔(12)，其中：第一水喷淋塔(1)、第二水喷淋塔(2)和第三水喷淋塔(3)依次连通设置，所述第一水喷淋塔(1)设置有第一高浓度废气入口，所述第二水喷淋塔(2)设置有第一一般废气入口；第四水喷淋塔(4)、第五水喷淋塔(5)、第一碱喷淋塔(6)、第二碱喷淋塔(7)依次连通设置，所述第四水喷淋塔(4)设置有第二高浓度废气入口，所述第一碱喷淋塔(6)设置有第二一般废气入口；第五碱喷淋塔、第六碱喷淋塔(11)、第七碱喷淋塔(12)、第一碱喷淋塔(6)、第二碱喷淋塔(7)依次连通设置，所述五碱喷淋塔设置有第三高浓度废气入口；所述第一碱喷淋塔(6)还设置有第三一般废气入口；第三碱喷淋塔(8)、第四碱喷淋塔(9)、第一碱喷淋塔(6)、第二碱喷淋塔(7)依次连通设置，所述第三碱喷淋塔(8)设置有酸性废气入口；所述第三水喷淋塔(3)和所述第二碱喷淋塔(7)分别连通所述转轮浓缩及RTO焚烧处理段。所述第二一般废气入口和所述第三一般废气入口为同一个接口。
所述转轮浓缩及RTO焚烧处理段包括依次连通设置的第一除雾器(13)、沸石转轮(14)、RTO焚烧炉(15)和换热器(16)，在所述沸石转轮(14)和所述RTO焚烧炉(15)之间的管路上设置有第一在线废气监测报警系统(22)，所述换热器(16)连通所述排放段。所述换热器(16)通过加热器(24)连通所述沸石转轮(14)。
所述含氯废气处理段包括依次连通设置的UV光催化器(18)、第八碱喷淋塔(19)、第二除雾器(20)和活性炭箱(21)，所述活性炭箱(21)连通所述排放段。
所述排放段包括烟囱(17)，其设置有第二在线废气监测报警系统(23)。
该系统从源头将不同类型废气进行分类收集并针对性的采取了适用的预处理；针对高浓气体采取了多级喷淋；针对酸性废气采取了废气中和；针对风量大，浓度低的有机废气进行转轮浓缩，然后再进入RTO焚烧装置焚烧；针对含氯废气直接燃烧易产生二次污染等问题采取了对应的处理工艺；通过以上组合工艺：预处理+转轮浓缩+RTO焚烧的主体工艺，以及将含氯废气进行针对性的处理，彻底解决了不同类型气体的处理问题，使各类废气经过处理后都能合标排放，实现了不同类型废气的高效、合理处理。
效果例
系统分别对API-1的高浓度废气、API-1的一般废气、API-2的高浓度废气、API-2的一般废气、API-3的高浓度废气、API-3的一般废气、API-3的酸性废气进行预处理后再进行深度处理后，最终排放，获得的数据如下：
将第一原料药车间API-1的高浓度废气接入所述第一高浓度废气入口，经系统一系列处理后，最后由排放段高空排放，进气浓度与经过预处理后的出气浓度(第一除雾器前对应的风机处)数据如下表1所示：
表1
序号 进气浓度mg/m3 出气浓度mg/m3
1 895 132
2 768 111
将第一原料药车间API-1的一般废气接入所述第一一般废气入口，经系统一系列处理后，最后由排放段高空排放，进气浓度与经过预处理后的出气浓度数据如下表2所示：
表2
序号 进气浓度mg/m3 出气浓度mg/m3
1 298 132
2 243 111
将第二原料药车间API-2的高浓度废气接入所述第二高浓度废气入口，经系统一系列处理后，最后由排放段高空排放，进气浓度与经过预处理后的出气浓度数据如下表3所示：
表3
将第二原料药车间API-2的一般废气和API-3的一般废气一同接入同一个一般废气入口，经系统一系列处理后，最后由排放段高空排放，进气浓度与经过预处理后的出气浓度数据如下表4所示：
表4
序号 进气浓度mg/m3 出气浓度mg/m3
1 1568 436
2 1672 498
将第三原料药车间API-3的高浓度废气接入所述第三高浓度废气入口，经系统一系列处理后，最后由排放段高空排放，进气浓度与经过预处理后的出气浓度数据如下表5所示：
表5
序号 进气浓度mg/m3 出气浓度mg/m3
1 5678 436
2 5215 498
将第三原料药车间API-3的酸性废气将接入所述酸性废气入口，经系统一系列处理后，最后由排放段高空排放，，进气浓度与经过预处理后的出气浓度数据如下表6所示：
表6
序号 进气浓度mg/m3 出气浓度mg/m3
1 328 436
2 297 498
总排放口出气浓度＜40mg/m3。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种挥发性有机物处理系统，其特征在于，包括：
用于对高浓度废气、低浓度废气和酸性废气分别进行预处理的预处理段；
连通所述预处理段的转轮浓缩及RTO焚烧处理段；
含氯废气处理段；
以及排放段，其分别连通所述转轮浓缩及RTO焚烧处理段和所述含氯废气处理段；所述预处理段包括：第一水喷淋塔(1)、第二水喷淋塔(2)、第三水喷淋塔(3)、第四水喷淋塔(4)、第五水喷淋塔(5)、第一碱喷淋塔(6)、第二碱喷淋塔(7)、第三碱喷淋塔(8)、第四碱喷淋塔(9)、第五碱喷淋塔(10)、第六碱喷淋塔(11)、第七碱喷淋塔(12)，其中：
第一水喷淋塔(1)、第二水喷淋塔(2)和第三水喷淋塔(3)依次连通设置，所述第一水喷淋塔(1)设置有第一高浓度废气入口，所述第二水喷淋塔(2)设置有第一一般废气入口；
第四水喷淋塔(4)、第五水喷淋塔(5)、第一碱喷淋塔(6)、第二碱喷淋塔(7)依次连通设置，所述第四水喷淋塔(4)设置有第二高浓度废气入口，所述第一碱喷淋塔(6)设置有第二一般废气入口；
五碱喷淋塔、第六碱喷淋塔(11)、第七碱喷淋塔(12)、第一碱喷淋塔(6)、第二碱喷淋塔(7)依次连通设置，所述五碱喷淋塔设置有第三高浓度废气入口；
所述第一碱喷淋塔(6)还设置有第三一般废气入口；
第三碱喷淋塔(8)、第四碱喷淋塔(9)、第一碱喷淋塔(6)、第二碱喷淋塔(7)依次连通设置，所述第三碱喷淋塔(8)设置有酸性废气入口；
所述第三水喷淋塔(3)和所述第二碱喷淋塔(7)分别连通所述转轮浓缩及RTO焚烧处理段；所述转轮浓缩及RTO焚烧处理段包括依次连通设置的第一除雾器(13)、沸石转轮(14)、RTO焚烧炉(15)和换热器(16)，在所述沸石转轮(14)和所述RTO焚烧炉(15)之间的管路上设置有第一在线废气监测报警系统(22)，所述换热器(16)连通所述排放段；所述换热器(16)通过加热器(24)连通所述沸石转轮(14)；所述含氯废气处理段包括依次连通设置的UV光催化器(18)、第八碱喷淋塔(19)、第二除雾器(20)和活性炭箱(21)，所述活性炭箱(21)连通所述排放段。
2.根据权利要求1所述的挥发性有机物处理系统，其特征在于：所述第二一般废气入口和所述第三一般废气入口为同一个接口。
3.根据权利要求1至2任一所述的挥发性有机物处理系统，其特征在于：所述排放段包括烟囱(17)，其设置有第二在线废气监测报警系统(23)。
4.一种挥发性有机物处理方法，采用权利要求3所述的挥发性有机物处理系统进行处理，具体包括以下步骤：
将第一原料药车间的高浓度废气接入所述第一高浓度废气入口，经系统处理后由排放段高空排放；
将第一原料药车间的一般废气接入所述第一一般废气入口，经系统处理后由排放段高空排放；
将第二原料药车间的高浓度废气接入所述第二高浓度废气入口，经系统处理后由排放段高空排放；
将第二原料药车间的一般废气接入所述第二一般废气入口，经系统处理后由排放段高空排放；
将第三原料药车间的高浓度废气接入所述第三高浓度废气入口，经系统处理后由排放段高空排放；
将第三原料药车间的一般废气接入所述第三一般废气入口，经系统处理后由排放段高空排放；
将第三原料药车间的酸性废气将接入所述酸性废气入口，经系统处理后由排放段高空排放。
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