一种高浓度有机废气的处理装置论文和设计-罗水源

全文摘要

一种高浓度有机废气的处理装置，包括缓冲罐、冷却器、吸附风机、第一氧浓度检测仪、第二氧浓度检测仪、固定吸附床A、固定吸附床B、脱附风机、冷凝器、加热器、溶剂储槽、三通切换阀、反吹扫管道、氮气进气管道、废气进气管道；缓冲罐的一端分别连接所述第一氮气进气管、废气进气管道、反吹扫管道；缓冲罐的另一端连接吸附风机；吸附风机还连接到第一氧浓度检测仪；第一氧浓度检测仪分别连接到固定吸附床A、固定吸附床B；固定吸附床A、固定吸附床B、冷却器、反吹扫管道、氮气进气管道连接到三通切换阀。本实用新型采用氮气作为稀释介质，将高浓度的废气稀释到合适的浓度后再通过活性炭进行吸附净化，提高了系统的安全性。

主设计要求

1.一种高浓度有机废气的处理装置，其特征在于：包括缓冲罐、冷却器、吸附风机、第一氧浓度检测仪、第二氧浓度检测仪、固定吸附床A、固定吸附床B、脱附风机、冷凝器、加热器、溶剂储槽、三通切换阀、反吹扫管道、第一氮气进气管道、第二氮气进气管道、废气进气管道、回风管、烟囱；所述缓冲罐的一端分别连接所述第一氮气进气管、所述废气进气管道、所述反吹扫管道；所述缓冲罐的另一端连接所述吸附风机；所述吸附风机还连接到所述第一氧浓度检测仪；所述第一氧浓度检测仪分别连接到所述固定吸附床A、所述固定吸附床B；所述固定吸附床A、所述固定吸附床B还连接所述三通切换阀的a端；所述三通切换阀的b端连接所述冷却器，所述冷却器的另一端连接所述废气进气管道；所述三通切换阀的c端分别连接到所述第二氮气进气管、所述脱附风机、所述反吹扫管道；所述脱附风机连接所述冷凝器；所述冷凝器分别连接所述溶剂储槽、所述第二氧浓度检测仪；所述第二氧浓度检测仪连接所述加热器；所述加热器连接所述固定吸附床A、所述固定吸附床B；所述固定吸附床A、所述固定吸附床B分别连接到所述反吹扫管道；所述固定吸附床A、所述固定吸附床B还分别连接到所述回风管；所述反吹扫管道与所述回风管均连接到所述烟囱；所述回风管还连接到所述缓冲罐。

设计方案

1.一种高浓度有机废气的处理装置，其特征在于：包括缓冲罐、冷却器、吸附风机、第一氧浓度检测仪、第二氧浓度检测仪、固定吸附床A、固定吸附床B、脱附风机、冷凝器、加热器、溶剂储槽、三通切换阀、反吹扫管道、第一氮气进气管道、第二氮气进气管道、废气进气管道、回风管、烟囱；

所述缓冲罐的一端分别连接所述第一氮气进气管、所述废气进气管道、所述反吹扫管道；所述缓冲罐的另一端连接所述吸附风机；

所述吸附风机还连接到所述第一氧浓度检测仪；

所述第一氧浓度检测仪分别连接到所述固定吸附床A、所述固定吸附床B；

所述固定吸附床A、所述固定吸附床B还连接所述三通切换阀的a端；

所述三通切换阀的b端连接所述冷却器，所述冷却器的另一端连接所述废气进气管道；

所述三通切换阀的c端分别连接到所述第二氮气进气管、所述脱附风机、所述反吹扫管道；

所述脱附风机连接所述冷凝器；

所述冷凝器分别连接所述溶剂储槽、所述第二氧浓度检测仪；

所述第二氧浓度检测仪连接所述加热器；

所述加热器连接所述固定吸附床A、所述固定吸附床B；

所述固定吸附床A、所述固定吸附床B分别连接到所述反吹扫管道；

所述固定吸附床A、所述固定吸附床B还分别连接到所述回风管；

所述反吹扫管道与所述回风管均连接到所述烟囱；所述回风管还连接到所述缓冲罐。

2.如权利要求1所述的一种高浓度有机废气的处理装置，其特征在于：所述废气进气管道上设有止回阀和阻火阀。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于环保技术领域，具体涉及一种高浓度有机废气的处理装置。

背景技术

目前，对高浓度有机废气的治理主要由两种方法：第一种采用低温冷凝回收法，由于有机废气多存在沸点低，饱和蒸气压较大，因此，该法所需要的冷媒的温度非常低，运行成本过高，且经低温冷凝后的废气无法满足环保治理要求，后端仍需配套环保装置；另一种治理方法采用稀释法，通过将高浓度有机废气稀释到有机组分爆炸下限的25％以内后，再配套氧化分解装置或溶剂回收装置进行处理。然而，在现有的稀释法中稀释的介质主要采用空气，高浓度有机废气稀释到爆炸下限25％浓度以内的过程中，存在瞬间浓度处于爆炸浓度范围内的情况，具有一定的安全隐患。

中国发明专利ZL 2013 1 0520571.3提出了一种以氮气保护下的回收技术，该技术采用氮气作为保护气和热载体，使吸附有机废气的活性炭在氮气的保护下进行脱附再生，大大提高了脱附再生系统的安全性，但该发明未涉及对前端高浓度的废气的安全处理措施。

因此，开发一种节能、环保、安全的高浓度有机废气治理技术，成为近年来研究者开发的重点。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种节能、环保、安全的高浓度有机废气的处理装置。

本实用新型是这样实现的：

一种高浓度有机废气的处理装置，包括缓冲罐、冷却器、吸附风机、第一氧浓度检测仪、第二氧浓度检测仪、固定吸附床A、固定吸附床B、脱附风机、冷凝器、加热器、溶剂储槽、三通切换阀、反吹扫管道、第一氮气进气管道、第二氮气进气管道、废气进气管道、回风管、烟囱；

所述缓冲罐的一端分别连接所述第一氮气进气管、所述废气进气管道、所述反吹扫管道；所述缓冲罐的另一端连接所述吸附风机；

所述吸附风机还连接到所述第一氧浓度检测仪；

所述第一氧浓度检测仪分别连接到所述固定吸附床A、所述固定吸附床 B；

所述固定吸附床A、所述固定吸附床B还连接所述三通切换阀的a端；

所述三通切换阀的b端连接所述冷却器，所述冷却器的另一端连接所述废气进气管道；

所述三通切换阀的c端分别连接到所述第二氮气进气管、所述脱附风机、所述反吹扫管道；

所述脱附风机连接所述冷凝器；

所述冷凝器分别连接所述溶剂储槽、所述第二氧浓度检测仪；

所述第二氧浓度检测仪连接所述加热器；

所述加热器连接所述固定吸附床A、所述固定吸附床B；

所述固定吸附床A、所述固定吸附床B分别连接到所述反吹扫管道；

所述固定吸附床A、所述固定吸附床B还分别连接到所述回风管；

所述反吹扫管道与所述回风管均连接到所述烟囱；所述回风管还连接到所述缓冲罐。

进一步地，所述废气进气管道上设有止回阀和阻火阀。

本实用新型的优点在于：本实用新型的装置采用氮气作为稀释介质，将高浓度的废气稀释到合适的浓度后再通过活性炭进行吸附净化，吸附达到饱和后的活性炭在氮气的保护下脱附再生，可大大提高了系统的安全性。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种高浓度有机废气的处理装置，包括缓冲罐3、冷却器10、吸附风机4、两氧浓度检测仪5、固定吸附床A、固定吸附床B、脱附风机6、冷凝器7、加热器8、溶剂储槽9、气动阀门F-01～F-17，三通切换阀 F-18、第一氮气进气管道G-01、第二氮气进气管道G-02、废气进气管道G-03、反吹扫管道G-04、回风管G-05、烟囱。废气进气管道G-03上设有止回阀1 和阻火阀2。

缓冲罐3的一端分别连接第一氮气进气管G-01、废气进气管G-03、反吹扫管道G-04；缓冲罐3的另一端连接吸附风机4，吸附风机4还连接到第一氧浓度检测仪5，该氧浓度检测仪5分别连接到固定吸附床A、固定吸附床B。

固定吸附床A、固定吸附床B还连接三通切换阀F-18的a端；

三通切换阀F-18的b端连接冷却器10，冷却器10的另一端连接废气进气管道G-03；

三通切换阀F-18的c端分别连接到第二氮气进气管G-02、脱附风机6、反吹扫管道G-04。

脱附风机6连接冷凝器7。冷凝器7分别连接溶剂储槽9、第二氧浓度检测仪5。第二氧浓度检测仪5连接加热器8。

加热器8连接固定吸附床A、固定吸附床B；固定吸附床A、固定吸附床B分别连接到反吹扫管道G-04。

所述固定吸附床A、所述固定吸附床B还分别连接到所述回风管G-05；

所述反吹扫管道G-04与所述回风管G-05均连接到所述烟囱；所述回风管G-05还连接到所述缓冲罐3。

止回阀1及阻火阀2可使系统与前端高浓度废气产生源安全有效隔离，保护前端高浓度废气产生源的安全操作。

缓冲罐3使前端高浓度废气与纯度≥99％的氮气进行均匀有效的混合。

两氧浓度检测仪5在线实时监测系统内氧含量浓度的变化，保证系统的安全运行。

冷凝器7使炭床解吸下来的高浓度有机废气冷凝成液态有机溶剂后回收存储于溶剂储槽9中。

加热器8使氮气加热到设定的温度，并在脱附风机6的作用下持续对炭床进行吹扫再生。

工作过程如下：

第一步：氮气置换：

设施在开启前需对炭床及相关管道进行氮气置换处理，旨在去除系统内的空气，反应在工艺流程图的动作如下：首先关闭前端进气阀F-01、关闭阀门F-15、F-17，关闭固定吸附床A上的阀门F-07、F-08、关闭固定吸附床B 上的阀门F-09、F-10，打开固定吸附床A的阀门F-05、F-06，打开固定吸附床B的阀门F-11、F-12，打开阀门F-03，将三通切换阀F-18连接a、b端，以上阀门动作到位后打开氮气供给阀F-16，高纯氮气经阀门F-16进入系统，经脱附风机6、冷凝器7、加热器8后，从阀门F-11进入固定吸附床B，再经阀门F-12排出，经吸附床B置换出来的气体再通过三通切换阀F-18、冷凝器 10、缓冲罐3，吸附风机4后通过阀门F-05进入固定吸附床A，对固定床A 进行置换处理，固定床A置换出来的气体经阀门F-06排出，并经F-03后烟囱外排。系统内设置两氧浓度检测仪5，实时监测吸附系统及脱附系统的氧浓度，系统经过一段时间的置换后，当氧浓度检测仪5显示系统氧浓度≤5％时，表明系统置换完成。

第二步：密闭循环吸附

当系统置换完成后进入密闭循环吸附阶段。为了保证系统在氮气的保护下进行吸附，本设施在密闭吸附系统内设有压力传感器，分别与阀门F-02、阀门F-04进行连锁，使吸附系统始终处于微正压状态：

1)当系统检测压力值低于系统所设定的压力限值时，自动开启阀门F-02 进行补氮，当系统压力达到一定压力值时自动关闭氮气补给阀，停止补氮，从而保证吸附系统始终在微正压状态下进行。

2)密闭吸附过程中，随着前端高浓度废气的持续供入，密闭吸附系统压力会逐渐升高，当检测到密闭吸附系统达到设定的压力限值时，通过PLC控制系统自动开启阀门F-04进行泄压，排除的气体经烟囱外排；当检测到系统压力低于设定值时自动关闭F-04阀，停止泄压。

系统在引入废气前，先打开氮气供给阀F-02往吸附系统内充入氮气，当密闭吸附系统处于微正压转态后开启密闭循环的吸附风机。以吸附床A进行吸附为例(此时吸附床B处于脱附再生状态或者待吸附状态)，前端高浓度有机废气进入密闭循环吸附系统，与经F-17排出的高纯氮气混合，并在缓冲罐 3混合均匀后通过密闭循环吸附风机4经阀门F-05送入吸附床A中，有机废气流经活性炭层，有机组分被活性炭捕集、吸附，洁净的氮气则从阀门F-06 排出，并经阀门F-17后与前端来气混合，最后在缓冲罐3混合均匀后送入吸附床A中吸附处理，如此循环直到吸附结束，转入脱附。

本设施设置两床吸附系统，当其中一个吸附床处于吸附净化状态时，另一个吸附床处于脱附再生或者待吸附状态，它们通过时间差进行吸脱附的切换。

第三步：脱附再生

当吸附床A吸附达到穿透点时，通过自动阀门切换关闭阀门F-05、F-06，打开阀门F-07、F-08，吸附床A停止吸入有机废气，转入脱附再生阶段，而此时吸附床B则切换进入密闭的吸附阶段，阀门F-09、F-10打开、阀门F-11、 F-12关闭。

吸附床A进入脱附再生系统，三通切换向阀F-18连接ac端，使吸附床A、阀门F-18、脱附风机6、冷凝器7、加热器8形成一个密闭的脱附系统。本设施在密闭脱附系统内设有压力传感器，与阀门F-16进行连锁，使密闭脱附系统始终处于微正压状态：当系统检测压力值低于系统所设定的压力限值时，自动开启阀门F-16进行补氮，当系统压力达到一定压力值时自动关闭氮气补给阀，停止补氮，从而保证吸附系统始终在微正压状态下进行。

阀门F-13和阀门F-14，均为蒸汽供给阀，通过开启的数量控制蒸汽流量，从而控制被加热介质的加热温度。

开启密闭的脱附风机6，开启蒸汽供给阀F-13和蒸汽供给阀F-14，同时系统实时监测密闭脱附系统压力值，密闭脱附系统内的氮气经加热器8到设定的脱附温度后对活性炭床逆向吹脱，高温下，吸附在活性炭中的有机物自活性炭中解吸，活性炭恢复其活性，即再生，而解吸下来的高浓度高温气体进入冷凝器7进行冷凝，冷凝液流入溶剂储罐9中存储，而未冷凝的气体(主要为氮气及少量有机气体)则经加热器8加热后再送入到炭床进行逆向吹扫，实现氮气的循环利用。吸附床A通过一定时间的热氮气脱附，其活性炭所吸附的有机物基本挥发出来，从而达到脱附再生的目的。

第四步：反吹扫

当密闭脱附运行达到设定脱附时间后，系统进行密闭循环降温，关闭蒸气阀F-13和F-14。当炭层温度低于有机组分沸点的温度时系统进入反吹扫阶段：通过PLC控制系统打开阀门F-14和F-15、三通切换阀门F-18连接ab端，经吸附床B吸附净化后的部分洁净氮气经阀门F-15所在的反吹扫管道G-04 引入脱附系统，经循环风机6送入加热器8中加热至80～120℃后对吸附床A 进行反吹扫，使吸附床A残留的少量有机废气吹脱下来，以保证下一轮吸附的正常运行。吸附床A内吹脱下来的少量有机废气和循环氮气经阀门F-18进入冷却器10，并经冷却器10冷却后再与前端高浓度废气混合，并经缓冲罐3 混合均匀后送入吸附床B进行吸附净化。

第五步：快速降温

当反吹扫一定时间后，关闭阀门F-14，系统进入降温阶段，使活性炭炭层温度降低至常温后，脱附完成，关闭脱附风机6、关闭阀门F-15，阀门F-18 连接ac端，吸附床A切换进入吸附状态或者进入待吸附状态。

以上步骤一、二、三、四、五自动循环进行，两个吸附床交替吸附、脱附、冷却。

整个净化过程中，系统实时检测密闭吸附系统及脱附系统的氧浓度，一旦检测到系统氧浓度高于5％时，需对系统进行氮气置换：

1)当吸附系统氧浓度高于5％时，打开氮气补给阀F-02、打开泄压阀F-04，高纯氮气自F-02阀进入密闭的吸附系统，并流经吸附床后经烟囱外排，当检测到氧浓度值低于5％时，关闭氮气补给阀F-02、关闭泄压阀F-04。

2)当脱附系统氧浓度高于5％时，氮气补给阀F-16打开，阀门F-18连接ab端，氮气经F-16进入系统，并通过脱附风机6、冷凝器7、加热器8及脱附的吸附床后，通过F-18排出，并经冷却器10冷却后排入前端吸附系统，并经另一个吸附床吸附处理。造成吸附系统压力增高时，通过阀门F-04泄压；当脱附系统氧浓度低于5％时，阀门F-18连接ac端，关闭氮气补给阀F-16，置换完成。

本实用新型的工艺流程由PLC控制程序系统通过对系统的压力、温度、氧浓度等检测数据的分析处理完成，整个过程自动控制。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

设计图

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