一种挥发性有机气体回收系统及其回收方法与流程

本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种挥发性有机气体回收系统及其回收方法。

背景技术：

挥发性有机物是指沸点在50～200℃，室温下饱和蒸汽压超过133.32pa的一系列有机化合物。主要来源于石油、化工、建材、橡胶、油漆等行业。

目前挥发性有机气体(vocs)处理技术主要分两大类：一是回收技术，二是销毁技术。回收技术主要有吸附技术、吸收技术、冷凝技术、膜回收技术等四种类型，销毁技术主要有焚烧技术、生物降解技术、光催化降解技术、等离子技术等。以上技术均存在设备投资较大、运行成本较高、排放标准低、有次生污染等问题。

可见，现有技术有待进一步改进。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种设备工艺简单，低能耗，高标准排放、无次生污染的挥发性有机气体回收系统及其回收方法。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种挥发性有机气体回收系统，包括：制冷系统和回收系统；所述制冷系统用于对回收系统提供冷源；

所述回收系统包括：

气体收集装置，所述气体收集装置用于收集挥发性有机气体；

一级气液混合器，所述一级气液混合器的入口与气体收集装置管路连接，出口与一级冷凝分离器管路连接；

一级冷凝分离器，所述一级冷凝分离器的液相出口与冷凝液回收罐管路连接；一级冷凝分离器的气相出口与二级气液混合器管路连接；

所述冷凝液回收罐的第一液相出口与冷凝液储存罐管路连接，所述冷凝液回收罐的第二液相出口与一级气液混合器管路连接；

二级气液混合器，所述二级气液混合器的出口与二级冷凝分离器管路连接；

二级冷凝分离器，所述二级冷凝分离器的出口与再生系统管路连接；所述二级冷凝分离器还具有气体排放出口，用于气体的直接排放；

所述再生系统的气相出口与一级气液混合器管路连接，再生系统的液相出口与二级气液混合器管路连接。

进一步的，所述制冷系统包括制冷机、第一冷却器和第二冷却器；所述第一冷却器设置于一级气液混合器与冷凝液回收罐间的管路上；第二冷却器设置于再生系统与二级气液混合器间的管路上；

所述制冷机出口依次连接二级冷凝分离器、第二冷却器、一级冷凝分离器、第一冷却器后，返回到制冷机入口，形成制冷循环。

进一步的，所述再生系统包括：再生器、真空泵和分离器，所述再生器入口与二级冷凝分离器管路连接，所述真空泵用于对再生器提供真空条件，所述真空泵通过分离器与一级气液混合器管路连接。

进一步的，所述冷凝液回收罐还设置有一个气相出口，该气相出口管路连接至一级气液混合器与一级冷凝分离器间的管路上。

进一步的，所述冷凝分离器为常温高效液化冷凝分离器。

本发明的挥发性有机气体回收方法，包括：

步骤1收集挥发性有机气体；

步骤2同质气液混合处理：采用一级气液混合器将挥发性有机气体与同质低温的液态挥发性有机物充分混合；

步骤3第一次冷却分离：采用一级冷凝分离器将经步骤2处理得到的气液混合物进行冷却降温，使气液相完全分离；分离后的液相经冷却后部分输送回一级气液混合器，另一部分液相输送冷凝液储存罐，气相进入下一步处理；

步骤4异质气液混合处理：采用二级气液混合器将经步骤3处理得到的气体与异质的低挥发性液体进行充分混合；

步骤5第二次冷却分离：采用二级冷凝分离器将经步骤2处理后的气液混合物进行冷却降温，使气液相完全分离；分离后的液相进入再生处理，气相直接排放或输送到其他装置；

步骤6再生处理：采用吸收剂再生系统对步骤5液相进行分离，分离后气相输送至一级气液混合器，液相经冷却后输送至二级气液混合器。

进一步的，步骤2所述挥发性有机气体与同质低温的液态挥发性有机物的混合质量配比为1：3～10。优选的，步骤2所述挥发性有机气体与同质低温的液态挥发性有机物的混合质量比为1：5。

进一步的，所述的同质低温的液态挥发性有机物为带有与挥发性有机气体相同的官能团的有机物。

本发明的同质低温的液态挥发性有机物与待处理的尾气是相同物质，例如挥发性气体是甲苯，将使用低温液态甲苯液体进行吸收。

进一步的，步骤4所述异质的低挥发性液体与气体的混合质量配比为1：8～18。

优选的，步骤4所述异质的低挥发性液体与气体的混合质量比为1:12。

进一步的，所述异质的低挥发性液体为可与挥发性液体相溶，但与挥发性液体具有相类似官能团的有机物。

本发明利用一种物质易溶于另外一种不同物质，优选所述异质的低挥发性液体为c20～c40的液体石油烃类。

本发明的异质的低挥发性液体与待处理的挥发性液体具有相似相溶性，例如挥发性液体是汽油(c4～c12)，易溶于c20～c40的液体石油烃中。

进一步的，步骤6所述的再生系统对步骤5液相进行分离的方式为真空分离。

本发明的有益效果为：

1、本发明可回收获得纯净的液态挥发性有机物；

2、本发明排放的气体中，挥发性有机气体含量可小于30mg/m³；

3、本发明的二次异质气液混合处理所使用异质的低挥发性液体，对有机气体具有一定溶解能力，并可实现实时连续再生循环使用。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的工艺流程框图。

附图标记：1、气体收集装置；2、一级气液混合器；3、一级冷凝分离器；4、冷凝液回收罐；5、二级气液混合器；6、冷凝液储存罐；7、二级冷凝分离器；8、气体排放出口；9、制冷机；10、第一冷却器；11、第二冷却器；12、再生器；13、真空泵；14、分离器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅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。

实施例1

如图1所示，本发明的挥发性有机气体回收系统，包括：制冷系统和回收系统；所述制冷系统用于对回收系统提供冷源；

所述回收系统包括：

气体收集装置1，所述气体收集装置1用于收集挥发性有机气体；可以选择风机、真空泵、压缩机等中的一种设备收集气体。

一级气液混合器2，如选用常温高效液化冷凝分离器，所述一级气液混合器2的入口与气体收集装置1管路连接，出口与一级冷凝分离器3管路连接；所述一级气液混合器2用于将气体收集装置1收集得到的挥发性有机气体进行同质气液混合。

一级冷凝分离器3，所述一级冷凝分离器3的液相出口与冷凝液回收罐4管路连接；气相出口与二级气液混合器5管路连接；所述一级冷凝分离器3用于分离由一级气液混合器2得到的气液混合物，分离后的液相经冷凝液回收罐4，一部分液相输送回一级气液混合器2，另一部分液相输送至冷凝液储存罐6，由气相出口排出的气相进入二级气液混合器5进一步处理。

二级气液混合器5，如选用常温高效液化冷凝分离器，所述二级气液混合器5的出口与二级冷凝分离器7管路连接；所述二级气液混合器5用于将一级冷凝分离器3分离得到的气相进行异质气液混合。

二级冷凝分离器7，所述二级冷凝分离器7的出口与再生系统管路连接；所述二级冷凝分离器7还具有气体排放出口8，用于气体的直接排放。

所述再生系统的气相出口与一级气液混合器2管路连接，液相出口与二级气液混合器5管路连接。

所述制冷系统包括制冷机9、第一冷却器10和第二冷却器11；所述第一冷却器10设置于一级气液混合器2与冷凝液回收罐4间的管路上；第二冷却器11设置于再生系统与二级气液混合器5间的管路上。

所述制冷机9出口依次连接二级冷凝分离器7、第二冷却器11、一级冷凝分离器3、第一冷却器10后，返回到制冷机9入口，形成制冷循环。

所述再生系统包括：再生器12、真空泵13和分离器14，所述再生器12入口与二级冷凝分离器7管路连接，所述真空泵13用于对再生器12提供真空条件，所述真空泵13通过分离器14与一级气液混合器2管路连接。

为进一步提高回收效果，同时避免冷凝液回收罐4的气压过大，所述冷凝液回收罐4还设置有一个气相出口，该气相出口管路连接至一级气液混合器2与一级冷凝分离器3间的管路上。

本发明的挥发性有机气体回收系统，采用二级气液混合、二级冷凝分离，每一级冷凝分离过程形成一个独立的液相循环再生过程。

制冷机9为回收系统提供冷源，制冷剂的冷能逐级换热，并形成循环，提高了热能的利用效率。

如图1和图2所示，本发明的挥发性有机气体回收过程如下：

气体收集装置1收集排放系统中的挥发性有机气体(其主要成分为：甲苯)；一级气液混合器2将收集到的挥发性有机气体与同质低温的液态挥发性有机物(同质低温的液态挥发性有机物为：低温甲苯液体)充分混合，混合质量比为1：5；一级气液混合器2中的气液混合物于一级冷凝分离器3中进行冷却降温，使气液相完全分离；分离后的液相经冷却后部分输送回一级气液混合器2，另一部分液相输送至冷凝液储存罐6；气相进入二级气液混合器5中与异质的低挥发性液体(异质的低挥发性液体为：c20～c40的液体石油烃类)进行充分混合，混合质量比为1:12；经混合后的气液混合物采用二级冷凝分离器7进行冷却降温使气液相完全分离；分离后的液相进入再生处理，气相直接排放或输送到其他装置。本发明的同质低温的液态挥发性有机物与待处理的挥发性液体具有相似相溶性，例如挥发性液体是汽油(c4～c12)，易溶于c20～c40的液体石油烃中,其低比例的溶合物挥发性较小，接近于c20～c40的液体石油烃。

采用吸收剂再生系统对经二级冷凝分离器7分离得到的液相再进行分离再生，分离后气相输送至一级气液混合器2，液相经冷却后输送至二级气液混合器5。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。