CN201578875U - 含高浓度低级芳香烃废气的低温凝结-吸附回收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种含低级芳香烃废气的低温凝结-吸附回收装置，其特征在于：该装置依次包括一级冷凝区、二级冷凝区、吸附区，吸附区至少包括两个吸附器进行吸附-再生切换操作，吸附区内设置加热装置，再生操作采用真空再生，真空再生的排放气循环回一级冷凝区入口。本实用新型采用低温凝结技术回收气体中高浓度低级芳香烃气体，和采用硅胶吸附剂吸附技术，吸附处理并富集低温气体中的低级芳香烃并回收，控制尾气达标排放，同时降低了设备投资和操作费用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种挥发性有机物蒸汽的低温凝结回收设备，尤其涉及空气中含有高浓度低级芳香烃气体的低温凝结-吸附富集回收设备。
背景技术
在不进行密闭装车和高效回收处理的情况下，苯、甲苯、二甲苯的装车过程，将排放毒性极强的高浓度苯、甲苯、二甲苯蒸汽，造成作业现场和环境大气的重度污染。
GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》规定，苯的排放限值为12mg/m3、甲苯的排放限值为40mg/m3、二甲苯的排放限值为70mg/m3。以苯为例，装车过程排放的气体中，苯的浓度可达100g/m3以上，若对气体中浓度为100g/m3的苯蒸汽进行回收处理，尾气排放浓度达到12mg/m3标准限值要求，回收率应在99.99％以上。
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发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种空气中含有高浓度低级芳香烃气体的低温凝结-吸附富集回收设备，采用普冷技术和硅胶吸附剂吸附及适宜的再生技术，控制尾气达标排放，实现芳香烃的有效回收，处理成本低廉。
本实用新型含低级芳香烃废气的低温凝结-吸附回收装置依次包括一级冷凝区、二级冷凝区、吸附区，吸附区至少包括两个吸附器进行吸附-再生切换操作，吸附区内设置加热装置，再生操作采用真空再生，真空再生的排放气循环回一级冷凝区入口，再生时控制加热装置使吸附区的温度达到60℃～90℃。
本实用新型装置中，一级冷凝区控制气体温度降至7℃～5℃，二级冷凝区控制气体温度降至-30℃～-40℃，吸附区再生时控制吸附区的温度为70℃～80℃。
本实用新型装置中，二级冷凝区设置为并列的相同两个二级冷凝区，二级冷凝区设置水蒸汽加热除霜管道，当一个二级冷凝区进行冷凝工作时，另一个二级冷凝区进行加热除霜操作，加热除霜的操作温度为控制二级冷凝区的温度8～50℃，优选为10～20℃。
本实用新型装置中，设置集液箱与一级冷凝区、二级冷凝区相通。
本实用新型装置中，脱附泵采用干式真空泵，抽真空后的绝对压力≤50Pa即可。
本实用新型装置中，吸附区可以使用常规的吸附剂，如耐水硅胶等，吸附剂的用量根据废气中低级芳香烃的含量以及设计的再生周期确定。设计的再生周期较短，即再生较频繁时，吸附剂用量较少，设计的再生周期较长，即再生频率较低时，吸附剂用量较多，一般可以按每24小时再生一次或48小时再生一次进行设计。
本实用新型装置中，吸附区内的加热装置可以是蒸汽加热器、电加热器等。
采用直接冷凝法回收废气中低级芳香烃的技术，由于苯在-37℃以上的一段温度区间，存在着升华现象，在该温度区间的气体苯，直接冷凝变为固体苯，极细小的苯固体颗粒易被气体挟带出冷凝区，排放的尾气中苯的浓度无法达到12mg/m3排放限值要求。而对于常规的吸附工艺，由于废气中低级芳香烃的浓度高，为达到12mg/m3排放限值要求，吸附罐体积很大，吸附过程和再生过程需要频繁切换，再生操作的费用较高。为满足排放尾气中低级芳香烃达到排放限值要求，同时也降低投资费用和操作费用，本实用新型装置将冷凝法与吸附法有机结合起来，采用低温凝结技术，回收气体中高浓度低级芳香烃气体，采用改性硅胶吸附剂吸附技术，控制尾气达标排放。实验研究结果表明，在适宜的温度下，采用抽真空的方法，低级芳香烃容易从硅胶吸附剂上脱附，短时间内可获得极高脱附率。由于经过冷凝区处理后的气体中，低级芳香烃浓度很低，因此，吸附器承担的吸附量很小，吸附剂使用量也少，吸附器相应设置很小，投资和操作费用均低。
装置的总体造价低廉。本实用新型装置可有效回收气体中含有的高浓度低级芳香烃气体，苯的回收率在99.99％以上，处理后尾气排放浓度达到苯的排放限值为12mg/m3、甲苯的排放限值为40mg/m3、二甲苯的排放限值为70mg/m3要求。
附图说明
图1为本实用新型挥发性有机物蒸汽的低温凝结-过滤捕集回收设备结构关系示意图。
具体实施方式
本实用新型使用过程如下：来自密闭收集管道的含有低级芳香烃气体首先进入一级冷凝器，在一级冷凝器内，气体降温至7℃～5℃左右，气体中水蒸汽和低级芳香烃大部分被去除，凝结液排至积液箱。
离开一级冷凝器的未凝结气体，进入并列两个二级冷凝器中的一个，在该二级冷凝器内被降温至-30℃～-40℃，经过一定时间后，改变连通的阀门开闭状态，改变气体流向，离开一级冷凝器的未凝结气体进入并列两个二级冷凝器中的另一个，在该二级冷凝器内被降温至-30℃～-40℃。替换下来的二级冷凝器进入化霜阶段，其对应的二级制冷机组断电停机，水蒸汽通过管道间接加热该二级冷凝器，当该二级冷凝器内温度≥10℃时，停止水蒸汽加热，完成化霜过程，液体排入积液箱7，并启动对应的二级制冷机组，对该二级冷凝器进行制冷降温，温度降至-30℃～-40℃。经过一定时间后，改变连通的阀门开闭状态，改变气体流向，离开一级冷凝器的未凝结气体进入已化霜并重新制冷的二级冷凝器，在该二级冷凝器内被降温至-30℃～-40℃。而替换下来的另一个二级冷凝器进入化霜阶段，其对应的二级制冷机组断电停机，水蒸汽通过管道间接加热该二级冷凝器，当该二级冷凝器内温度≥10℃时，停止水蒸汽加热，完成化霜过程，液体排入积液箱7，并启动对应的二级制冷机组，对该二级冷凝器进行制冷降温，温度降至-30℃～-40℃。上述的制冷过程和化霜过程，并联的两个二级冷凝器是交替进行的。
当来自密闭收集管道的含有低级芳香烃气体进入一级冷凝器时，启动吸附泵。二级冷凝器出口气体通过吸附泵进入并列两个吸附器中的一个，气体中含有的低级芳香烃气体被吸附剂吸附，净化气达标排放。当吸附器吸附处理一定体积气体后，改变连通阀门开闭状态，改变气体流向，二级冷凝器出口气体通过吸附泵进入并列两个吸附器中的另一个，气体中含有的低级芳香烃气体被吸附剂吸附，净化气达标排放。完成了一次吸附并被替换下来的吸附器，进入脱附再生状态，首先水蒸汽通过盘管间接加热吸附器的吸附剂床层，吸附剂床层温度达到70℃～80℃，通过脱附泵，抽真空脱附吸附剂上吸附的低级芳香烃，被脱附下来的低级芳香烃富气，送入一级冷凝器进口进行回收处理，脱附泵运行期间，控制吸附剂床层温度≤90℃。经过一定时间后，停止水蒸汽加热，停止脱附泵运行，完成该吸附器的一次脱附再生过程，并待机。当另一吸附器吸附处理一定体积气体后，改变连通的阀门开闭状态，改变气体流向，二级冷凝器出口气体通过吸附泵进入已脱附再生好了的吸附器，气体中含有的低级芳香烃气体被吸附剂吸附，净化气达标排放。完成了一次吸附并被替换下来的另一吸附器，进入脱附再生状态，首先水蒸汽通过盘管间接加热吸附器的吸附剂床层，当吸附剂床层温度达到70℃～80℃时，启动脱附泵，抽真空脱附吸附剂上吸附的低级芳香烃，被脱附下来的低级芳香烃富气，送入一级冷凝器进口进行回收处理，脱附泵运行期间，控制吸附剂床层温度≤90℃。经过一定时间后，停止水蒸汽加热，停止脱附泵运行，完成该吸附器的一次脱附再生过程，并待机。吸附过程和脱附及待机过程，并联的两个吸附器是交替进行的。
下面以回收苯装车过程产生的含苯废气具体实施例对本实用新型作进一步说明。
参见图1，先接通一级制冷机组2的电源，二级制冷机组A4的电源，二级制冷机组B6的电源，按设定的温度对各冷凝器进行制冷降温，以保持一级冷凝器1的温度7℃～5℃，和二级冷凝器A3、二级冷凝器B5的温度-30℃～-40℃，冷凝器可以选择本领域常规的设备。
当苯装车过程，产生的含苯废气通过密闭气体管道17进入一级冷凝器1，启动吸附泵8，含苯废气在一级冷凝器1内被降温至7℃～5℃，凝结液从一级冷凝器1底部的管道排至集液箱7。
离开一级冷凝器1的未凝结气体，进入二级冷凝器A3，在二级冷凝器A3内被降温至-30℃～-40℃，经过一定时间后，改变二级冷凝区连通的阀门开闭状态，改变气体流向，离开一级冷凝器1的未凝结气体进入二级冷凝器B5，在二级冷凝器B5内被降温至-30℃～-40℃。二级冷凝器A3进入化霜阶段，二级制冷机组A4断电停机，水蒸汽12通过管道间接加热二级冷凝器A3，当二级冷凝器A3内温度≥10℃时，停止水蒸汽12加热，完成化霜过程，液体排入积液箱7，并启动二级制冷机组A4，对二级冷凝器A3进行制冷降温，二级冷凝器A3的温度降至-30℃～-40℃。经过一定时间后，改变二级冷凝区连通的阀门开闭状态，改变气体流向，离开一级冷凝器1的未凝结气体进入二级冷凝器A3，在二级冷凝器A3内被降温至-30℃～-40℃。二级冷凝器B5进入化霜阶段，二级制冷机组B6断电停机，水蒸汽13通过管道间接加热二级冷凝器B5，当二级冷凝器B5内温度≥10℃时，停止水蒸汽13加热，完成化霜过程，液体排入积液箱7，并启动二级制冷机组B6，对二级冷凝器B5进行制冷降温，二级冷凝器B5的温度降至-30℃～-40℃。上述的制冷过程和化霜过程，二级冷凝器A3和二级冷凝器B5，交替进行。
二级冷凝器A3或二级冷凝器B5的出口气体，通过吸附泵8进入吸附器A9，气体中含有的低级芳香烃被吸附剂吸附，尾气达标排放。当吸附器A9吸附处理一定体积气体后，改变吸附区连通的阀门开闭状态，改变气体流向，二级冷凝器A3或二级冷凝器B5的出口气体通过吸附泵8进入吸附器B10，气体中含有的低级芳香烃被吸附剂吸附，净化气达标排放。吸附器A9进入脱附再生状态，首先水蒸汽14通过盘管间接加热吸附器A9的吸附剂床层，当吸附剂床层温度达到70℃～80℃，启动脱附泵11，抽真空脱附吸附剂上吸附的低级芳香烃，被脱附下来的低级芳香烃富气，送入一级冷凝器1进口进行回收处理，脱附泵11运行期间，控制吸附器A9的吸附剂床层温度≤80℃。脱附泵运行一定时间后，停止水蒸汽14的加热，停止脱附泵11运行，完成吸附器A9的一次脱附再生过程，并待机。当吸附器B10吸附处理一定体积气体后，改变吸附区连通的阀门开闭状态，改变气体流向，二级冷凝器A3或二级冷凝器B5的出口气体通过吸附泵8进入吸附器A9，气体中含有的低级芳香烃被吸附剂吸附，净化气达标排放。吸附器B10进入脱附再生状态，首先水蒸汽15通过盘管间接加热吸附器B10的吸附剂床层，当吸附剂床层温度达到70℃～80℃时，启动脱附泵11，抽真空脱附吸附剂上吸附的低级芳香烃，被脱附下来的低级芳香烃富气，送入一级冷凝器1进口进行回收处理，脱附泵11运行期间，控制吸附器B10吸附剂床层温度≤80℃。经过一定时间后，停止水蒸汽15加热，停止吸附泵11运行，完成吸附器B10的一次脱附再生过程，并待机。吸附过程和脱附再生及待机过程，并联的两个吸附器是交替进行的。
Claims (10)
1.一种含低级芳香烃废气的低温凝结-吸附回收装置，其特征在于：该装置依次包括一级冷凝区、二级冷凝区、吸附区，吸附区至少包括两个吸附器进行吸附-再生切换操作，吸附区内设置加热装置，再生操作采用抽真空再生，真空再生的排放气循环回一级冷凝区入口。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：再生时控制加热装置使吸附区的温度达到60℃～90℃。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：一级冷凝区控制气体温度降至7℃～5℃，二级冷凝区控制气体温度降至-30℃～-40℃，吸附区再生时控制吸附区的温度为70℃～80℃。
4.按照权利要求1或3所述的装置，其特征在于：二级冷凝区设置为并列的相同两个二级冷凝区，二级冷凝区设置水蒸汽加热除霜管道，当一个二级冷凝区进行冷凝工作时，另一个二级冷凝区进行加热除霜操作。
5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于：加热除霜的操作温度为控制二级冷凝区的温度10～50℃。
6.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：设置集液箱与一级冷凝区、二级冷凝区相通。
7.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：脱附泵采用干式真空泵。
8.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：吸附区可以耐水硅胶。
9.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：吸附区内的加热装置是蒸汽加热器或电加热器。
10.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：加热除霜的操作温度为控制二级冷凝区的温度为10～20℃。
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