一种VOCs冷凝变压吸附装置的制作方法

一种vocs冷凝变压吸附装置
技术领域
1.本实用新型涉及vocs处理技术领域，特别是一种vocs冷凝变压吸附装置。


背景技术：

2.vocs作为大气主要污染物治理，常用的有冷凝回收和燃烧方式，vocs冷凝回收多应用于排气量低、浓度高的化工领域；vocs燃烧一般为催化燃烧，多应用于排气量大、浓度低的喷涂领域。
3.vocs(volatile organic compounds)挥发性有机物，是指常温下饱和蒸汽压大于70.91 pa、标准大气压101.3kpa下沸点在50~260℃以下且初馏点等于250摄氏度的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。
4.vocs冷凝回收利用深冷工艺，提高vocs的回收率。所述的深冷工艺包括：初冷、浅冷和深冷。特点是：通过压缩气体提高废气有机物浓度，再经过初冷、浅冷阶段获得大部分有机物回收，这个阶段的冷凝效率高；剩余的有机物浓度很低的气体经过深冷阶段，这个阶段的冷凝效率低。燃烧技术是先对低浓度有机物气体用活性炭吸附，再脱附为高浓度可燃烧气体，其中，吸附过程本质上属于有机物在浓缩过程。缺点是利用的是常压吸附浓缩再变温脱附，其脱附效果和催化燃烧效率低，成本高。我们知道，吸附剂对vocs的吸附脱附技术中，通过高压吸附，再经常压脱附的方法，简称为“变压吸附”，“变压吸附”的方法优于常压吸附、变温脱附的方法。
5.基于深冷工艺的特点，用变压吸附脱附方法的高效率取代深冷工艺的低效率，为vocs提供了新的治理方案。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是要提供一种vocs冷凝变压吸附装置，解决vocs低成本高效回收的问题。
7.本实用新型的目的是这样实现的，一种vocs冷凝变压吸附装置，包括：空压机、换热器、冷凝装置、变压吸附器和脱附风机；所述的冷凝装置有进气端口和出气端口，进气端口与换热器的热风出口端连通，出气端口与变压吸附器的进气三通管的一个端口连通；所述的换热器的热风进口与空压机出气端口连通；所述的变压吸附器有进气三通管和回气管，三通管的两个口分别与冷凝装置的出气端口和脱附风机的进风端连通，回气管与换热器的冷风端口连通；所述的脱附风机的出风端与空压机的气缸进气口连通，或者脱附风机的出风端连接催化燃烧器。
8.所述的空压机为：活塞式空压机、螺杆式空压机或滑片式空压机。
9.优选的，所述的冷凝装置包括：冷凝器和气液分离器；冷凝器通过管道与气液分离器相连通；所述的冷凝器包括：冷干式冷凝器和吸收式冷凝器；所述的冷干式冷凝器和吸收式冷凝器均为由罐体和封头组成的密闭容器；所述罐体的侧壁有冷凝进气管、冷凝出气管，底部有排液阀，顶部有排气阀；冷凝进气管与换热器的热风出口连通；所述的气液分离器的
进口端与冷凝出气管连通，出口端与吸附阀连通。
10.所述的冷干式冷凝器的密闭容器内设有蒸发器，蒸发器的进出口管分别密封穿出密闭容器与冷媒连接。
11.所述的吸收式冷凝器为内冷式；或者为外冷式。
12.所述的内冷式包括：蒸发器和布气网；蒸发器置于密闭容器内，蒸发器的进出口管分别密封穿出密闭容器与冷媒连接；布气网连接在密闭容器的内壁上，位于蒸发器、冷凝进气管之间；密闭容器内有吸收剂浸没蒸发器。
13.进一步，所述的蒸发器为管式。
14.所述的外冷式包括：布气网、溶剂泵、蒸发器；所述的蒸发器包括壳体和蒸发盘管；壳体上有吸收剂的进口和出口以及蒸发盘管的冷媒进口和出口；溶剂泵与壳体上的吸收剂进口和罐体连通；所述吸收剂出口端有管道与罐体连接并伸入到罐体中心；管道的出口连接有喷嘴。
15.进一步，所述的蒸发器为酿酒罐式冷凝器。
16.所述的吸收剂为柴油；或者为乙醇。
17.所述的冷媒为制冷机蒸发剂；或者为低温气体。
18.所述的冷干式冷凝器和吸收式冷凝器的封头上设有传感器；所述的传感器为压力传感器；或者传感器为vocs浓度检测传感器。
19.所述的变压吸附器包括：壳体、孔板和吸附剂；所述的孔板位于壳体内，孔板水平放置并与壳体内侧壁连接；吸附剂填装在孔板上面，高度低于回气管；所述壳体的下封头有三通管，壳体的上侧壁有回气管；三通管的一个口连接吸附阀，三通管的另一个口连接脱附阀；回气管经回风阀和减压阀与换热器的冷风入口连通。
20.所述的吸附剂为活性炭；或者为沸石分子筛；或者为吸附树脂。
21.所述的换热器为管式换热器；或者为板式换热器；换热器有热风进口、热风出口和冷风进口、冷风出口；热风进口与空压机出风端连接；热风出口与冷凝装置的冷凝进气管连通；冷风进口与变压吸附器的回气管连通。
22.优选的，所述的脱附风机包括：真空泵和储气罐；真空泵出气端与储气罐连接；真空泵的进气端与脱附阀连通；储气罐罐体的上部有排气管连接燃烧器，或者与空压机的进气端口连通。
23.所述的蒸发器是利用冷媒蒸发吸收热量的盘管；所述的冷媒为制冷机提供的制冷剂。
24.有益效果，vocs深冷回收中，浅冷阶段有机物回收可达80
‑
85%，冷凝装置效率高，但深冷阶段有机物浓度低，其冷凝温度达
‑
170℃，设备投资大、运行效率低。用变压吸附取代深冷阶段，将低浓度有机物浓缩为高浓度，能有效解决深冷效率低的问题。
25.空压机、换热器、冷凝装置；通过初冷高效回收大部分有机物。
26.变压吸附器、换热器、脱附风机；实现低温变压吸附常压或负压脱附，高效率吸附残余低浓度有机物。
27.优点：本实用新型以冷凝技术和变压吸附技术的特征，提高了废气有机物的处理效率，减少了设备和运行成本，扩大了vocs处理的应用范围，实现了本实用新型的目的。
附图说明
28.图1是本实用新型实施例1的结构示意图。
29.图2是本实用新型实施例1的内冷式冷凝器结构示意图。
30.图3是本实用新型实施例1的外冷式冷凝器结构示意图。
31.图4是本实用新型实施例2的结构示意图。
32.图5是本实用新型实施例3的结构示意图。
33.图中，1、空压机；2、换热器；2
‑
1、热风入口；2
‑
2、热风出口；2
‑
3、冷风入口；2
‑
4、冷风出口；3、冷凝器；3
‑
1、冷凝进气管；3
‑
2、冷凝出气管；3
‑
3、蒸发器；4、气液分离器；4
‑
1、吸附阀；5、变压吸附器；5
‑
1、三通管；5
‑
2、回风管；5
‑
3、孔板；5
‑
4、吸附剂；6、减压阀；6
‑
1、回风阀；7、脱附风机；7
‑
1、脱附阀；8、吸附箱；8
‑
1、进风阀；8
‑
2、出风阀；8
‑
3、负压管；9、真空泵；10、缓冲罐；11、集气罩；12、干式过滤器；13、抽风机；14、稳压罐；15、布气网；16、溶剂泵；17、模头；18、复合胶辊；19、冷却辊。
具体实施方式
34.下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步详述，实施例是为了更好地理解本实用新型，并非用以限制本实用新型保护范围，凡未脱离所为的等效实施或变更，均应包含本专利保护范围。
35.实施例1：如图1所示。
36.一种vocs冷凝变压吸附装置，包括：空压机1、换热器2、冷凝装置、变压吸附器5、脱附风机7；所述的冷凝装置有进气端口和出气端口，进气端口与换热器2的热风出口端连通，出气端口与变压吸附器5的进气三通管的一个端口连通；所述的换热器2的热风进口与空压机1出气端口连通；所述的变压吸附器5有进气三通管和回气管，三通管的两个口分别与冷凝装置的出气端口和脱附风机7的进风端连通，回气管与换热器2的冷风端口连通；所述的脱附风机7的出风端与空压机1的气缸进气口连通，或者连接催化燃烧器。
37.所述的空压机1包括压缩机头和气包；压缩机头为：活塞式、螺杆式或滑片式。
38.优选的，所述的冷凝装置包括：冷凝器3、气液分离器4；所述的冷凝器3包括：冷干式冷凝器和吸收式冷凝器；所述的冷干式冷凝器和吸收式冷凝器均为由罐体和封头组成的密闭容器；所述冷凝罐体的侧壁有冷凝进气管3
‑
1、冷凝出气管3
‑
2，底部有排液阀，顶部有排气阀；冷凝进气管3
‑
1与换热器2的热风出口2
‑
2连通；所述的气液分离器4的进口端与冷凝出气管3
‑
2连通，出口端与吸附阀4
‑
1连通。
39.所述的冷干式冷凝器内设有蒸发器3
‑
3，蒸发器3
‑
3的进出口管分别密封穿出密闭容器与冷媒连接。
40.所述的吸收式冷凝器包括：内冷式和外冷式。
41.图2所示，所述的内冷式包括：蒸发器3
‑
3和布气网15；蒸发器3
‑
3置于密闭容器内，蒸发器3
‑
3的进出口管分别密封穿出密闭容器与冷媒连接；布气网15连接在密闭容器的内壁上，位于蒸发器3
‑
3、冷凝进气管3
‑
1之间；密闭容器内有吸收剂浸没蒸发器3
‑
3。
42.进一步，所述的蒸发器3
‑
3为管式。
43.图3所示，所述的外冷式包括：布气网15、溶剂泵16、蒸发器3
‑
3；所述的蒸发器3
‑
3包括壳体和蒸发盘管；壳体上有吸收剂的进口和出口以及蒸发盘管的冷媒进口和出口；溶
剂泵16与壳体上的吸收剂进口和罐体连通；所述吸收剂出口端有管道与罐体连接并伸入到罐体中心；管道的出口连接有喷嘴。
44.进一步，所述的蒸发器3
‑
3为酿酒罐式冷凝器。
45.所述的吸收剂包括柴油或者乙醇。
46.所述的冷媒包括制冷机蒸发剂、低温气体。
47.所述的冷干式冷凝器和吸收式冷凝器的封头上设有传感器；所述的传感器包括：压力传感器、vocs浓度检测传感器。
48.所述的变压吸附器5包括：壳体、孔板5
‑
3、吸附剂5
‑
4；所述壳体的下封头有三通管5
‑
1，壳体的上侧壁有回气管5
‑
2；所述的孔板5
‑
3处于壳体内，孔板5
‑
3水平放置并与壳体内侧壁连接；所述的吸附剂5
‑
4填装在孔板5
‑
3上面，高度低于回气管5
‑
2；三通管5
‑
1的一个口连接吸附阀4
‑
1，三通管的另一个口理解脱附阀7
‑
1；回气管5
‑
2经回风阀6
‑
1和减压阀6与换热器2的冷风入口2
‑
3连通。
49.所述的吸附剂包括：活性炭、沸石分子筛或吸附树脂。
50.所述的换热器2包括：管式换热器、板式换热器；换热器2有热风进口2
‑
1、热风出口2
‑
2和冷风进口2
‑
3、冷风出口2
‑
4；热风进口2
‑
1与空压机1出风端连接；热风出口2
‑
2与冷凝装置3的冷凝进气管3
‑
1连通；冷风进口2
‑
3与变压吸附器5的回气管连通。
51.优选的，所述的脱附风机7包括:真空泵、储气罐；真空泵出气端与储气罐连接；真空泵的进气端与脱附阀7
‑
1连通；储气罐罐体的上部有排气管连接燃烧器，或者与空压机1的进气端口连通。
52.所述的蒸发器3
‑
3是利用冷媒蒸发吸收热量的盘管；所述的冷媒为制冷机提供的制冷剂。
53.一种vocs冷凝变压吸附方法包括：vocs压缩、冷凝、变压吸附、换热排放、变压脱附过程；所述的vocs压缩是获得更低流量的高浓度有机物气体，降低饱和蒸气压使部分有机物液化；所述的冷凝为浅冷，进一步降低饱和蒸气压使将大部分有机物液化成液体状态回收；所述的变压吸附是利用吸附剂吸附残余有机物；所述的换热排放是利用排放冷风降低被处理的废气温度，减少冷凝器的冷凝负荷；所述的变压脱附是将吸附剂高压状态吸附的有机物，降低为常压或负压状态蒸发脱附，脱附的有机物进一步燃烧或存储后再冷凝回收。
54.具体步骤：冷凝变压吸附和变压脱附；
55.冷凝变压吸附：
56.步骤1
‑
1、调试气体流程：空压机1
→
换热器2
→
冷凝器3
→
气分离器4
→
变压吸附器5
→
减压阀6
→
换热器2排放；其他阀门关闭；
57.步骤1
‑
2、启动蒸发器3
‑
3将冷凝器3冷却到设定温度；启动空压机1将vocs废气压缩到冷凝器3内冷凝，并由减压阀6调整设定压力；
58.步骤1
‑
3、废气以设定速度通过冷凝器3，将80
‑
85%的vocs冷凝为液体，含有残余有机物的气体从冷凝出气管3
‑
2送入气液分离器4；被冷凝、分离的有机物液体从冷凝器3底部的排液阀回收；所述的气液分离器4为油雾过滤器；
59.步骤1
‑
4、气液分离器4将气体中的液态有机物分离，vocs气体经三通管5
‑
1进入变压吸附器5；
60.步骤1
‑
5、vocs气体以一定速度通过吸附剂5
‑
4被吸附在吸附剂5
‑
4中，95%的有机
物被吸附后，从回气管5
‑
2排出；
61.步骤1
‑
6、从回气管5
‑
2排出的低温气体经回风阀6
‑
1、减压阀6减压后，送入换热器2的冷风入口2
‑
3冷却废气后，从冷风出口2
‑
4排放；
62.步骤1
‑
7、废气处理完毕后，关闭吸附阀4
‑
1、回风阀6
‑
1，变压吸附器5保持设定压力；停止空压机1和蒸发器3
‑
3工作。
63.优选的，所述的设定温度根据有机物的不同，范围为5到
‑
10℃。
64.优选的，所述的设定压力为0.6mpa。
65.优选的，步骤1
‑
3所述的设定速度为≤0.3m/s。
66.优选的，步骤1
‑
5所述的一定速度≤1.2m/s。
67.变压脱附：变压吸附器5经多次吸附，吸附剂5
‑
4吸附饱和后脱附，具体步骤如下：
68.步骤2
‑
1、冷凝变压吸附工作停止，关闭吸附阀4
‑
1、回风阀6
‑
1以及变压吸附器5其他管口；打开脱附阀7
‑
1；
69.步骤2
‑
2、启动脱附风机7的真空泵，将变压吸附器5内的气体抽入储气罐；
70.步骤2
‑
3、继续抽真空至负压10kpa，保压60
‑
100分钟；
71.步骤2
‑
4、储气罐内脱附的有机物气体，有两个处理方案：一是送入燃烧器燃烧，二是与空压机1进风口连通；启动冷凝变压吸附装置工作，将脱附的有机物再次回收，实现“0”排放。
72.实施例2：本实施例是本实用新型用于喷涂vocs活性炭吸附箱，在活性炭吸附饱和后的脱附。优选的，一种配合真空脱附技术的应用例，如图4所示。
73.图4是真空脱附的原理结构图，包括：吸附箱8、真空泵9、气包10；所述吸附箱8的下封头有废气进风阀8
‑
1、上封头有出风阀8
‑
2 ，箱体内填装有活性炭8
‑
4 ，活性炭8
‑
4下部的箱体有负压管8
‑
3；真空泵9分别连接负压管8
‑
3和缓冲罐10的进口端。
74.所述的缓冲罐10的出口端与空压机1的进风口连通。
75.工作方式：吸附箱8负压脱附工作时，真空泵将脱附的有机物输入缓冲罐10；启动本实用新型冷凝变压吸附装置工作，将缓冲罐8内的有机物气体压缩、冷凝、变压吸附。
76.其他同实施例1。
77.实施例3：本实施例是本实用新型在处理流延复合机废气的应用，流延复合机是将聚乙烯颗粒加热成液态，经模头17控制流量在冷却辊19形成薄膜，由复合胶辊18与铝箔复合。在液态聚乙烯流出模头17时，会伴随有大量的有机物蒸汽，具有浓度高、排气量小的特点。如图5所示。
78.图5中，废气收集装置包括：集气罩11、干式过滤器12、抽风机13；稳压罐14；集气罩11、干式过滤器12、抽风机13；稳压罐14依次连接；稳压罐14的出气管与空压机1的进风端口连通。
79.工作方式：启动抽风机13，将模头产生的有机物废气，经集气罩11收集通过干式过滤器截留灰尘和油雾等，输入到稳压罐14，废气在稳压罐14中缓冲稳压后，由空压机1送入本实用新型冷凝变压吸附装置，实现对废气有机物处理。
80.考虑到生产过程是连续工作时，本实用新型冷凝变压吸附装置中，再并联一个变压吸附器5，两个变压吸附器交替工作。
81.其他同实施例1。