一种树脂处理废气的系统及方法与流程

1.本发明涉及废气回收技术领域，具体涉及一种树脂处理废气的系统及方法。


背景技术：

2.vocs(volatile organic compounds即挥发性有机物)来源广泛，医药化工、石油化工、喷涂喷漆等行业都会产生大量的vocs。vocs的排放会严重污染环境，所以需要对其进行回收，经处理达标后再排放。
3.目前惯用的vocs树脂吸附处理方法为将废气通过进气风机加压后通入单一吸附柱内进行吸附，一方面来说，若是吸附高浓度废气，单一吸附柱容易吸附不充分，从而造成气体逃逸，使废气处理不达标。另一方面来说，进气风机加压废气的同时会使废气温度升高，进而降低树脂的吸附量。且所用吸附柱内的过滤装置采用普通筛板孔加丝网，这种装置透气率低、风阻大，为使废气更快速通过上述过滤装置，进气风机就需要开启更大功率、增大风压，这样就使得通过进气风机的废气温度进一步升高，再次降低了树脂的吸附量，同时还导致了更高的能耗。
4.在树脂吸附满后，惯用的解析方法为向吸附柱内通入大量水蒸气，将吸附柱内的有机物蒸发出来。但这种方法水蒸气的消耗量过大，且难以将高沸点的有机物蒸出，使得解析进行不彻底。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中进气风机及过滤装置相互影响使得废气温度过高的缺陷，提供了在进入吸附柱前通过冷凝装置对废气降温，用在吸附柱后放置引风装置代替在吸附柱前放置进气风机，并将吸附柱内的过滤装置改为驼峰式气体分布器的改进方案。
6.本发明要解决的另一个技术问题在于克服现有技术中单一吸附柱对高浓度废气吸附不充分的缺陷，提供了由2～9个吸附柱串联来代替单一吸附柱的改进方案。
7.本发明要解决的再一个技术问题在于克服现有技术中解析过程时水蒸气无法将高沸点的有机物蒸出，且水蒸气用量过大的缺陷，从而提供了包括热风管线的解析系统，进而控制整个体系温度及压力使得有机物与雾化水共沸的方法。
8.本发明提供的树脂处理废气系统，包括吸附系统和解析系统，所述吸附系统包括吸附柱；尾气冷凝装置，与所述吸附柱的进气端连通；引风装置，与所述吸附柱的出气端连通；所述解析系统包括热风管线，与所述吸附柱的进气端连通；雾化装置，设置于所述吸附柱内部的上方，与雾化水管线连通；真空装置，与所述吸附柱连通；解析气冷凝装置，与所述吸附柱的解析气出口端连通。
9.优选的，所述吸附柱内设置有驼峰式气体分布器。
10.优选的，所述驼峰式气体分布器的驼峰宽度在250mm～350mm，高度在280mm～380mm。
11.优选的，所述吸附柱包括2～9个串联的吸附柱。对于吸附柱串联的个数，理论上只要风压足够，串联几个都可以，但是实际受到电机制造、噪音等因素的影响，工程实际中会受到一定限制。
12.优选的，所述解析气冷凝装置包括2～9个串联的解析气冷凝装置。对于解析气冷凝装置，一般是根据吸附柱的数量来调整的。
13.优选的，所述解析气冷凝装置与回收装置连通。
14.可选地，还包括与吸附柱进气端连通的降温水管线；本发明提供的废气处理的方法中，在解析结束后，通过降温水管线用降温水对吸附柱，尤其是吸附柱内填充物(树脂吸附剂)进行快速降温，降至25℃以下后，再用压缩空气将其表面的水吹干，准备进行下一周期的吸附，可以减少吸附周期之间的空闲期，提高工作效率。
15.可选地，所述解析气冷凝装置与回收装置和降温水收集装置连通；使用时，解析过程中，经过冷凝的解析液进入回收装置，不溶于水的溶剂，在回收液罐静止分层，进行分离，溶于水的溶剂通过相对挥发度的不同进行精馏进行分离，或者根据分子大小，采用膜进行分离。分离后的水可以进入降温水收集装置循环使用。解析结束后，降温水经过冷凝直接进入降温水收集装置循环使用。
16.可选地，还包括与吸附柱连通的真空管线。在负压的作用下，使吸附的溶剂易于挥发，可以降低热空气和雾化水的使用量。
17.优选的，在解析气冷凝装置和吸附柱之间的管线上设置止回阀，在管线上增加止回阀，可以防止解析液回流，堵塞管道，降低解析真空度。
18.本发明还提供一种使用上文所述树脂处理废气系统进行废气处理的方法，且在进行解析时，调控吸附柱内的温度及压力，使雾化水与所吸附的有机物形成共沸。
19.优选的，解析时，吸附柱内的温度为50～180℃，压力为0.02～0.07mpa。
20.优选的，尾气通过所述尾气冷凝装置后，温度降至10～25℃后进入吸附柱；吸附后的尾气经过引风机引出。
21.优选的，所述吸附柱内填充的为疏水型树脂吸附剂。
22.优选的，所述解析气在解析气冷凝装置中经过两级冷凝，一级冷凝使用的冷凝介质温度为30～35℃；二级冷凝使用的冷凝介质温度为7～12℃。
23.综上，本发明达成的有益效果有：
24.本发明提供的树脂处理废气系统，包括吸附系统和解析系统，所述吸附系统包括吸附柱；尾气冷凝装置，与所述吸附柱的进气端连通；引风装置，与所述吸附柱的出气端连通；所述解析系统包括热风管线，与所述吸附柱的进气端连通；雾化装置，设置于所述吸附柱内部的上方，与雾化水管线连通；真空装置，与所述吸附柱连通；解析气冷凝装置，与所述吸附柱的解析气出口端连通。吸附系统中通过尾气冷凝装置以及采用引风装置代替现有技术中在吸附柱前放置进气风机，能够避免废气温度过高，影响吸附效果，同时，在吸附柱进气端设置尾气冷凝装置对尾气进行了降温，加大了尾气中的有机溶剂的富集浓缩，进而可以在保证吸附效果的前提下，延长了系统的运行时间，提高了工作效率。解析系统中通过热风管线的设置，能够使得吸附柱中吸附的有机物与雾化水共沸析出，易于解析，减少蒸汽用量。
25.本发明提供的树脂处理废气系统，设置在吸附柱内的驼峰式气体分布器比起原有
过滤装置，提高了透气率且降低了风阻，整体克服了现有技术中进气风机及过滤装置相互影响使得废气温度过高使得树脂吸附量降低的缺陷，提高了吸附过程中的树脂吸附量。
26.本发明还通过2～9个串联的吸附柱的设置，提高了对高浓度废气的吸附程度，使所排出尾气更易达到排放标准。
27.本发明通过设置2～9个串联的解析气冷凝装置，加快了解析气的冷凝效率，也能有效降低解析气冷凝后的温度。
28.本发明回收装置的设置，用于回收解析出的有机物；降温水管线和降温水收集装置的设置，可实现对吸附罐的快速降温和水的循环利用，降温水收集装置还具有消防功能。
29.本发明提供的树脂处理废弃的方法，采用本发明中上述提供的树脂处理废气系统，在进行吸附时，废气通过尾气冷凝装置进行降温，再进入2～9个串联的吸附柱中被吸附，最后被引风装置引出排放，增大了树脂的吸附量且对废气进行了充分的吸附，确保了废气能够达标排放；在进行解析时，调控吸附柱内的温度及压力，使雾化水与所吸附的有机物形成共沸，可以将有机物更好解析出来。且使用热风和雾化水对树脂进行再生，消耗量比用蒸汽直接再生要少，节约了能源。
30.本发明提供的树脂处理废气的方法，通过设置真空管线控制设备内的压强为负压，使吸附的溶剂易于挥发，可以降低热空气和雾化水的使用量。
31.本发明提供的树脂处理废气的方法，通过对解析时参数的限定，在负压条件下，可降低有机物的相对沸点，因此可降低其再生温度，节约能源。负压条件也可降低有机物的相对挥发度，影响分子间作用力、分子占位、毛细现象等作用，使得雾化水与树脂充分接触，防止偏流，降低了解析所需的能量。
32.本发明提供是树脂处理废气的方法，使用疏水型树脂吸附剂作为吸附柱内的填充，能够减少尾气中水分的含量对树脂吸附量的影响。
33.本发明提供是树脂处理废气的方法，一级冷凝使用的冷凝介质温度为30～35℃；二级冷凝使用的冷凝介质温度为7～12℃，能够在使解析液冷凝的同时，减少冷凝介质的用量，节约了能源。
附图说明
34.图1为本发明中树脂处理废气系统的结构示意图。
35.附图标记说明：
36.1-尾气收集罩；2-尾气管线；3-尾气冷凝器；4a-第一吸附柱；4b-第二吸附柱；5-水雾化器；6-气体分布器；7-引风机；8-vocs检测仪；9-阻火器；10-热风管线；11-雾化水管线；12-止回阀；13-解析气一级冷凝器；14-解析气二级冷凝器；15-循环水罐；16-回收液罐；17-真空管线；18-解析液外送泵；19-降温水输送泵；20-降温水管线；21-冷凝液排液管线。
具体实施方式
37.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.实施例1
39.本实施例提供一种树脂处理废气的系统，如图1所示，树脂处理废气系统包括串联的第一吸附柱4a、第二吸附柱4b，设置在第一吸附柱4a、第二吸附柱4b内部的气体分布器6，气体分布器6中的驼峰高度为293mm，驼峰宽度为348mm，与第一吸附柱4a进气端连通的尾气冷凝器3，与第二吸附柱4b出气端连通的引风机7，安装在引风机7之后管线上的vocs检测仪8，安装在尾气排出口的阻火器9，分别与第一吸附柱4a、第二吸附柱4b连通的热风管线10，分别与第一吸附柱4a、第二吸附柱4b内的水雾化器5连通的雾化水管线11，与第一吸附柱4a、第二吸附柱4b的解析气出口端连通的串联的解析气一级冷凝器13与解析气二级冷凝器14，第一吸附柱4a、第二吸附柱4b的解析气出口端与解析气一级冷凝器13之间设置有止回阀，与解析气二级冷凝器14出口端连通的回收液罐16，与回收液罐16连通的解析液外送泵18，与回收液罐16连通的真空管线17，与解析气二级冷凝器14出口端连通的循环水罐15，与循环水罐15连通的降温水输送泵19，与降温水输送泵19连通的降温水管线20，降温水管线20分别与第一吸附柱4a、第二吸附柱4b的进气端连通。
40.各组件之间均有阀门以控制其管线的开启或闭合。
41.本实施例还提供一种树脂处理废气的方法，其工作流程为：
42.1.吸附流程
43.(1)尾气冷却：所吸附废气中主要污染物为甲苯，废气进气温度为30℃，经尾气冷凝器3冷凝后温度降至24℃，尾气冷凝器3中所使用冷媒为7℃冷凝水。
44.(2)树脂吸附：冷凝后的废气依次通过第一吸附柱4a(填充的树脂为sphelite aoc-601树脂)、第二吸附柱4b(填充的树脂为sphelite aoc-601树脂)，在其中经气体分布器6均匀分散后被吸附。
45.(3)排放：经吸附后的废气经引风机7引出，高空排放，吸附至达到环保指标后，也就是尾气出口端的vocs浓度接近60mg/m3后，停止吸附，进行解析。
46.2.解析流程
47.(1)在吸附柱内解析：热空气经热风管线10进入第一吸附柱4a、第二吸附柱4b内，水经雾化水管线11到达水雾化器5，雾化后进入第一吸附柱4a、第二吸附柱4b内，控制第一吸附柱4a、第二吸附柱4b内压力为0.045mpa，控制热风管线10上的阀门，使温度在6～7min后达到103℃，保温8～9min，停止解析。
48.(2)冷凝解析液：解析出的解析液依次通过解析气一级冷凝器13与解析气二级冷凝器14，解析气一级冷凝器13中所使用的冷媒为30℃的循环水，解析气二级冷凝器14中所使用的冷媒为7℃冷凝水，冷凝后回收。
49.(3)回收解析液：进到回收液罐16的解析液，先在回收液罐16中静置分层，分离出不溶于水的溶剂；后将剩余水溶液排出回收液罐16，进行精馏分离，分离出的水送入循环水罐15用作降温水循环使用。
50.(4)冷却干燥树脂：解析完成后，用降温水对第一吸附柱4a、第二吸附柱4b内的树脂进行降温，降温水经降温水管线20进入第一吸附柱4a、第二吸附柱4b，后流过解析气一级冷凝器13与解析气二级冷凝器14进入循环水罐15，再通过降温水输送泵19被送入降温水管线20中循环使用，待树脂温度降至25℃以下后，再用压缩空气将其表面的水吹干，准备进行下一周期的吸附。
51.本实施例中，所使用尾气管线的管径为dn300，两个吸附柱内共填充树脂2m3。
52.在本实施例中，保持上述操作中的参数不变，调整废气的进气浓度及进气流速进行6组测试，得到的数据如表1所示。
53.表1实施例1中多次实验得到的数据
[0054][0055]
对比例1
[0056]
本对比例采用现有技术进行树脂处理废气，所用系统包括单一的吸附柱，所述吸附柱内的过滤装置为普通筛板孔加丝网，与所述吸附柱进风口连通的风机，与所述吸附柱连通的水蒸气管线，与所述吸附柱的解析气出口端连通的解析气冷凝器，所述解析气冷凝器与溶剂回收槽连通。
[0057]
本系统的工作流程为：
[0058]
1.吸附流程
[0059]
(1)风机引入：废气通过风机被引入吸附柱中，废气在进气口处的温度为30℃，经风机加压后，进吸附柱温度为37.5℃。
[0060]
(2)树脂吸附：废气经过单一吸附柱被吸附，吸附柱内装填的树脂为sphelite aoc-601树脂。
[0061]
(3)排放：经吸附后的废气通过排放口排放，吸附至达到环保指标后，也就是尾气出口端的vocs浓度接近60mg/m3后，停止吸附，进行解析。
[0062]
2.解析流程
[0063]
(1)在吸附柱内解析：水蒸气经水蒸气管线进入吸附柱中，30min后，停止解析。
[0064]
(2)冷凝解析液：解析出的解析液依次通过解析气冷凝器冷凝，所使用冷媒为常温水。
[0065]
(3)回收解析液：冷凝后的解析液进入溶剂回收槽中被回收。
[0066]
(4)冷却干燥树脂：解析完成后，通过压缩空气对吸附柱中内填充的树脂进行降温，将树脂中水分排出，准备进行下一周期的吸附。
[0067]
本对比例中，所使用尾气管线的管径为dn300，吸附柱内填充树脂2m3。
[0068]
在本对比例中，保持上述操作中的参数不变，调整废气的进气浓度及进气流速进行6组测试，得到的数据如表2所示。
[0069]
表2对比例1中多次实验得到的数据
[0070][0071][0072]
通过对表1和表2的数据对比，我们可知在吸附过程中，实施例1中使用本发明中树脂处理废气的系统及方法可使尾气的浓度达到由4500mg/m3以上，降至60mg/m3以下的标准，运行时长高至24h；而对比例1中使用的现有技术中树脂处理废气的系统及方法若使尾气的浓度达到由4500mg/m3以上，降至60mg/m3以下的标准，运行时长仅能维持20h。使用本发明中树脂处理废气的系统及方法可使系统在维持相同吸附标准的情况下，增加20％的运行时长，提高了工作的效率。
[0073]
对比表1和表2中的数据，我们还能发现，实施例1使用本发明中树脂处理废气的系统及方法仅用约15min的解析时间能够使树脂吸附的有机物回收率达到99％以上，且解析需要雾化水的量约为160kg/m3；而对比例1中使用的现有技术中树脂处理废气的系统及方法使用30min的解析时间才能使回收率达到约95％，需要蒸汽用量约200kg/m3。本发明中树脂处理废气的系统及方法有效提升了解析效率和回收率，还减少了水的用量，提升工作效率的同时节约了能源的消耗。
[0074]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种树脂处理废气系统，包括吸附系统和解析系统，其特征在于，所述吸附系统包括吸附柱；尾气冷凝装置，与所述吸附柱的进气端连通；引风装置，与所述吸附柱的出气端连通；所述解析系统包括热风管线，与所述吸附柱的进气端连通；雾化装置，设置于所述吸附柱内部的上方，与雾化水管线连通；真空装置，与所述吸附柱连通；解析气冷凝装置，与所述吸附柱的解析气出口端连通。2.根据权利要求1所述的树脂处理废气系统，其特征在于，所述吸附柱内设置有驼峰式气体分布器。3.根据权利要求2所述的树脂处理废气系统，其特征在于，所述驼峰式气体分布器的驼峰宽度在250mm～350mm，高度在280mm～380mm。4.根据权利要求1-3任一项所述的树脂处理废气系统，其特征在于，所述吸附柱包括2～9个串联的吸附柱。5.根据权利要求1-3任一项所述的树脂处理废气系统，其特征在于，所述解析气冷凝装置包括2～9个串联的解析气冷凝装置。6.根据权利要求1-3任一项所述的树脂处理废气系统，其特征在于，还包括与吸附柱进气端连通的降温水管线；和/或，所述解析气冷凝装置与回收装置和降温水收集装置连通；和/或，还包括与吸附柱连通的真空管线。7.一种树脂处理废气的方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的树脂处理废气系统，且在进行解析时，调控吸附柱内的温度及压力，使雾化水与所吸附的有机物形成共沸。8.根据权利要求7所述的树脂处理废气的方法，其特征在于，解析时，吸附柱内的温度为50～180℃，压力为0.02～0.07mpa。9.根据权利要求7所述的树脂处理废气的方法，其特征在于，尾气通过所述尾气冷凝装置后，温度降至10～25℃后进入吸附柱；吸附后的尾气经过引风机引出；和/或，所述吸附柱内填充的为疏水型树脂吸附剂。10.根据权利要求7所述的树脂处理废气的方法，其特征在于，所述解析气经过两级冷凝，一级冷凝使用的冷凝介质温度为30～35℃；二级冷凝使用的冷凝介质温度为7～12℃。

技术总结
本发明涉及废气回收技术领域，具体涉及一种树脂处理废气的系统及方法。本发明中，吸附系统中通过尾气冷凝装置以及采用引风装置代替现有技术中在吸附柱前放置进气风机，能够避免废气温度过高，影响吸附效果，同时，在吸附柱进气端设置尾气冷凝装置对尾气进行了降温，加大了尾气中的有机溶剂的富集浓缩，进而可以在保证吸附效果的前提下，延长了系统的运行时间，提高了工作效率。解析系统中通过热风管线的设置，能够使得吸附柱中吸附的有机物与雾化水共沸析出，易于解析，减少热空气和雾化水用量。量。量。


技术研发人员：刘传帝 邓茂盛 薛怡辰 翟卫林
受保护的技术使用者：陕西华禾柏生物科技有限公司 陕西领盛新材料科技有限公司
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/8/4