一种VOCs气体回收处理装置及方法与流程

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种vocs气体回收处理装置及方法

背景技术：

卤化丁基生产过程中，会产生挥发性有机废气(以下简称vocs)，它们在常压下就可以成为挥发有机化合物，这种有机挥发化合物会污染空气，影响人类的健康。

卤化丁基生产过程中产生的vocs气体主要成分是己烷，己烷会污染环境，同时能够威胁人类的身体健康，在人们的呼吸中，进入人体，对人的器官造成伤害。因此，必须对我公司的vocs进行治理合格后排放。在我公司的卤化橡胶装置环评报告中，也明确要求我们必须对vocs进行治理。

己烷的msds中注明其对环境的影响有：

(1)健康危害

侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。

健康危害：本品有麻醉和刺激作用。长期接触可致周围神经炎。

急性中毒：吸入高浓度本品出现头痛、头晕、恶心、共济失调等，重者引起神志丧失，甚至死亡，对眼和上呼吸道均有刺激性。

慢性中毒：长期接触出现头痛、头晕、乏力、胃纳减退；其后四肢远端逐渐发展成感觉异常，麻木，触、痛、震动和位置等感觉减退，尤以下肢为甚，上肢较少受累。进一步发展为下肢无力，肌肉疼痛，肌肉萎缩及运动障碍，运动神经传导速度减慢。

(2)毒性：属低毒类。

人吸入12.5g/m³，轻度中毒、头痛、恶心、眼和呼吸刺激症状。亚急性和慢性毒性：大鼠吸入2.76g/m³/天，143天，夜间活动减少，网状内皮系统轻度异常反应，末梢神经有髓鞘退行性变，轴突轻度变化腓肠肌肌纤维轻度萎缩。

(3)危险特性。

极易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂接触发生强烈反应，甚至引起燃烧。在火场中，受热的容器有爆炸危险。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。

对有机废气的治理人们早就有研究，而且己经开发出一些卓有成效的控制技术，这些控制技术主要分两类，一类是破坏性方法，即将vocs气体转化成c02和h20；另外一类是非破坏性方法，即将vocs净化并回收，目前较为广泛采用的方法有燃烧法、生物法、吸收法、冷凝法等，这些方法存在易造成二次污染、使用成本高、去除效率低等缺点，不便于在企业中进行推广。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理，实用性强，回收效率高，满足国家排放的vocs气体回收处理装置及方法，能明显减少有害气体对环境的污染，降低对人身体健康的损害。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种vocs回收处理装置，包括鼓风机、循环流化床tcu装置、热泵系统、碳纤维吸附罐、冷凝器、缓冲罐、阀门、泵和分离罐；循环流化床tcu装置包括旋风分离器、流化床tcu装置、三个鼓风机和三个换热器；所述热泵系统通过管道分别与鼓风机、循环流化床tcu装置、碳纤维吸附罐和缓冲罐相连接，所述热泵系统设有两个进口端和两个出口端；所述碳纤维吸附罐中含有活性炭纤维吸附剂，该吸附剂为多微孔结构；所述碳纤维吸附罐中含有十个网格吸附罐，每次有八个网格吸附罐并联且处于吸附状态，另外两个网格吸附罐处于解吸状态；所述碳纤维吸附罐设有一个进口端和两个出口端，进口端通过管道与热泵系统连接，出口端通过管道分别与热泵系统和冷凝器连接；所述缓冲罐设有两个进口端和两个出口端，进口端均设于缓冲罐的上端且分别与热泵系统和冷凝器通过管道连接；一个出口端设于缓冲罐的上端，与鼓风机通过管道连接；另一出口端设于缓冲罐的下端，与泵通过管道连接。

本发明所述流化床tcu装置中放有卤化丁基胶粒，所述流化床tcu装置分为三段且分别为流化床一段、流化床二段和流化床三段，所述流化床二段位于流化床一段和流化床三段之间。

本发明所述换热器分别为第一换热器、第二换热器和第三换热器，且分别对应的并排位于流化床一段、流化床二段和流化床三段的正下方。所述换热器均通入0.75mpa的蒸汽，用于将所经过的气体加热到约125℃。

本发明所述鼓风机共有五个，分别为第一鼓风机、第二鼓风机、流化床一段鼓风机、流化床二段鼓风机和流化床鼓三段风机；所述第二鼓风机的出口管道与第一鼓风机出口管道连接且贯通并与热泵系统连接，所述第一鼓风机通过管道与循环流化床tcu装置中的旋风分离器连接；所述第二鼓风机通过管道与缓冲罐相连接；所述流化床一段鼓风机、流化床二段鼓风机和流化床三段鼓风机分别位于与之对应的换热器下侧。

本发明所述旋风分离器的一端与流化床一段顶部的出口端通过管道连接，另一端通过管道连接第一鼓风机。

本发明所述流化床三段鼓风机将干净的空气吹入第三换热器内，在0.75mpa的蒸汽的作用下加热到约125℃，然后进入流化床tcu装置中，并与卤化丁基胶粒接触，将其所吸含油的水分、有机溶剂己烷等杂质分离出来，并分别依次经过流化床二段鼓风机、流化床一段鼓风机，最后进入旋风分离器中，经旋风分离器处理过的气体为高浓度的vocs气体。

本发明所述碳纤维吸附罐与热泵系统连接的管道为“t”形管道，“t”形管道的一端设有阀门。

本发明所述流化床tcu装置的左右两个侧面分别设有卤化丁基胶粒的进口端和出口端，未处理过的卤化丁基胶粒从进口端加入，处理过后的卤化丁基胶粒由此出口排出。

本发明所述热泵系统内含有两根相对独立的管道，可分别对不同进口端通入的气体进行处理。所述热泵系统可对气体进行加热、降温和除湿，能较好的解决vocs气体湿度对吸附剂活性碳纤维的影响，并且能够利用热能，减少了流化床的蒸汽消耗，每条生产线至少能节省0.75mpa蒸汽1t/h。

本发明所述碳纤维吸附罐上端出口处安装有尾气含量在线测试仪，用于检测吸附过后己烷气体的含量，若气体达到排放标准，可通过打开阀门，部分排放到空气中，另一部分则通过管道返回热泵系统进行加热，当气体加热到60℃-80℃时,进入流化床三段鼓风机入口循环使用；若气体未达到排放标准，关闭阀门，气体通过管道返回热泵系统进行加热，当气体加热到60℃-80℃时，进入流化床三段鼓风机入口循环使用。

进一步所述热泵系统将回收的气体加热到70℃，然后进入流化床三段鼓风机入口循环使用

本发明所述碳纤维吸附罐结合热泵技术，能够避免吸附时受湿度影响的弱点，提高活性碳纤维的吸收效率。

本发明所述碳纤维吸附罐吸附饱和后，vocs气体自动切换到备用吸附罐继续处理，原吸附罐通过导管通入经过减温减压的0.45mpa蒸汽解吸再生，该导管上设有阀门。

本发明所述泵位于缓冲罐和己烷分离罐之间，并通过管道连接，将缓冲罐中的己烷冷凝液体输送到己烷分离罐中。

本发明所述管道设备材质为304不锈钢，可解决vocs气体中酸性物质腐蚀设备问题，保证装置安全稳定运行。

本发明还提供一种vocs气体回收处理方法，包括以下步骤：

步骤一：将流化床tcu装置的卤化丁基胶粒在流化床tcu装置下端三个鼓风机和三个换热器的作用下，将卤化丁基胶粒中所含的有的水分、有机溶剂己烷等杂质分离出来，然后在气流的作用下进入旋风分离器中，旋风分离器将所分离出的vocs气体中所含的卤化丁基胶粒分离出来。

步骤二：vocs气体通过第一鼓风机送至热泵系统，热泵系统对vocs气体的热能进行回收使其温度降到约30℃并除湿，并将分离出的水和部分冷凝的己烷从热泵系统底部送至缓冲罐；除湿后的vocs气体进入碳纤维吸附罐。

步骤三：碳纤维吸附罐对除湿后的vocs气体，进行吸附，吸附饱和，vocs气体自动换到备用吸附罐继续处理；碳纤维吸附罐未吸附到的气体经碳纤维吸附罐出口的尾气含量在线测试仪检测，若检测出气体达到排放标准，可通过打开阀门，一部分排放到空气中，另一部分则通过管道返回热泵系统进行加热，当气体加热到60℃-80℃时，通过进入流化床三段鼓风机入口循环使用；若气体未达到排放标准，关闭阀门，气体通过管道返回热泵系统进行加热，当气体加热到60℃-80℃时，通过进入循环流化床tcu装置循环使用。

步骤四：对饱和后的吸附罐解通入经过减温减压的蒸汽并解吸，解析后的吸附罐可重复利用，解析后的己烷气体经冷凝器冷凝，流入缓冲罐并与热泵系统中流出的液体混合，缓冲罐中的液体由缓冲罐下端出口流出，通过泵输送到己烷分离罐进行回收处理。

步骤五：缓冲罐中未冷凝的气体在缓冲罐的上端出口通过第二鼓风机输送并与第一鼓风机出来的气体混合，一同送至热泵系统，进行循环使用。

本发明所述的一种vocs气体回收处理装置及方法的工作过程如下：

流化床tcu装置中的卤化丁基胶粒在流化床tcu装置下端三个鼓风机和三个换热器的作用下，将卤化丁基胶粒所吸含的水分、有机溶剂己烷等杂质分离出来，然后在气流的作用下进入旋风分离器中，旋风分离器将其含有卤化丁基胶粒分离出来，再将分离后的vocs气体通过第一鼓风机送至热泵系统，第一鼓风机输出的气体风量约为60000m³/h，温度约为100℃，约含5.37％水蒸汽和4000mg/m³己烷，热泵系统对vocs气体的热能进行回收使其温度降到约30℃并除湿，含有水和部分冷凝的己烷从热泵系统底部送至缓冲罐，除湿后的气体进入碳纤维吸附罐，碳纤维吸附罐对vocs气体进行吸附，吸附饱和，vocs气体自动换到备用吸附罐继续处理。打开阀门通入经过减温减压的蒸汽对饱和后的吸附罐解析重复利用，然后将解析后的己烷气体经冷凝器冷凝，并流入缓冲罐，与热泵系统中流出的液体混合，缓冲罐中的液体由缓冲罐下端出口流出，通过泵输送到己烷分离罐进行回收处理；未冷凝的气体在缓冲罐的上端出口通过第二鼓风机输送并与第一鼓风机出来的气体混合，一同送至热泵系统，进行循环使用；碳纤维吸附罐未吸附到的气体经碳纤维吸附罐出口的尾气含量在线测试仪检测，若检测出气体达到排放标准，可通过打开阀门，一部分排放到空气中，另一部分则通过管道返回热泵系统进行加热，当气体加热到60℃-80℃时，进入流化床三段鼓风机入口循环使用；若气体未达到排放标准，关闭阀门，气体通过管道返回热泵系统进行加热，当气体加热到60℃-80℃时，进入循环流化床tcu装置循环使用。

采用以上技术，本发明具有以下优点和效果：

(1)流化床风系统为循环风，vocs气体总风量从120000m³/h减少为60000m³/h，vocs中的己烷含量从1000mg/m³提高到2000mg/m³，可减少加热蒸汽用量，同时尾气浓度升高，提高了吸附效率。

(2)管线设备材质更换为304不锈钢，可解决vocs气体中酸性物质腐蚀设备的问题，保证装置安全稳定运行。

(3)吸附剂选用活性碳纤维，活性碳纤维为多微孔结构，孔径在0.4nm-0.8nm之间，己烷分子的孔径约为0.7nm,故活性碳纤维对己烷的吸附性强，脱附时间快，同时具有吸附剂装填量低、操作运行费用低、使用寿命长等优点。

(4)安装热泵系统，利用热泵系统回收热能并对vocs气体降温，很好的解决vocs气体湿度对吸附剂活性碳纤维的影响，减少流化床的蒸汽消耗，后处理时每条生产线至少能节省0.75mpa蒸汽1t/h。

(5)经该装置及方法处理vocs气体中的己烷气体，可实现vocs气体中己烷的回收利用，可使己烷尾气含量＜100mg/m³,满足国家规定的排放标准，减少了对环境的污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中vocs气体回收处理装置的结构示意图。

图中：1-流化床三段鼓风机、2-流化床二段鼓风机、3-流化床一段鼓风机、4-第三换热器、5-第二换热器、6-第一换热器、7-流化床tcu装置、8-旋风分离器、9-缓冲罐、10-第一鼓风机、11-热泵系统、12-碳纤维吸附罐、13-泵、14-冷凝器、15-第二鼓风机。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1，本实施例的vocs气体回收处理装置包括流化床三段鼓风机1、流化床二段鼓风机2、流化床一段鼓风机3、第三换热器4、第二换热器5、第一换热器6、流化床tcu装置7、旋风分离器8、缓冲罐9、第一鼓风机10、热泵系统11、碳纤维吸附罐12、泵13、冷凝器14、第二鼓风机15。

本实施例中流化床tcu装置7分为三段且分别为流化床一段、流化床二段和流化床三段，所述流化床二段位于流化床一段和流化床三段之间；第一换热器6、第二换热器5和第三换热器4分别对应的并排位于流化床一段、流化床二段和流化床三段的正下方，流化床一段鼓风机1、流化床二段鼓风机2和流化床三段鼓风机3分别位于与之对应的换热器正下方，流化床二段鼓风机2位于流化床一段鼓风机1和流化床三段鼓风机3之间；第一换热器6位于流化床一段7的下侧，并与之相连通；并与之相连通；流化床三段下端的第三换热器4加热通入0.75mpa蒸汽，将流化床三段鼓风机1通入的干净空气加热到约125℃，然后进入到流化床tcu装置中，并与卤化丁基胶粒接触，卤化丁基胶粒的表面温度为70℃～80℃，不仅可以降低气体温度还可以将卤化丁基胶粒所吸收的水分、有机溶剂己烷等杂质分离，三个鼓风机同时也可以促进流化床tcu装置7内气体的循环运动。

本实施例中旋风分离器8的一端与流化床一段7顶部的出口端管道连接，另一端通过管道连接第一鼓风机10。

本实施例中碳纤维吸附罐12设有一个进口端和两个出口端，进口端通过管道与热泵系统11连接，碳纤维吸附罐12下端出口通过管道与冷凝器14连接，上端出口通过管道与热泵系统11连接，上端出口处安装有尾气含量在线测试仪(图中未视出)，管道上安装有阀门，用于控制气体的流向。

本实施例中碳纤维吸附罐12中含有十个网格吸附罐，每次有八个网格吸附罐并联且处于吸附状态，另外两个网格吸附罐处于解析状态，吸附饱和后，vocs气体自动切换到备用吸附罐继续处理，打阀门，通入经过减温减压的蒸汽于饱和网格吸附罐中对气体解析，使其循环利用。

本实施例中缓冲罐9设有两个进口端和两个出口端，进口端均设于缓冲罐9的上端且分别与热泵系统11和冷凝器14通过管道连接；一个出口端设于缓冲罐9的上端，与第二鼓风机15通过管道连接；另一出口端设于缓冲罐9的下端，与泵13通过管道连接。

本实施例中第二鼓风机15的出口管道与第一鼓风机11出口管道连接且贯通。两端气体在管道连接处汇集并流入热泵系统11中。

本实施例中泵13位于缓冲罐9和己烷分离罐(图中未视出)之间，并通过管道连接，将缓冲罐9中的己烷冷凝液体输送到己烷分离罐(图中未视出)中。

本发明工作流程具体实施如下：

流化床tcu装置7的卤化丁基胶粒在流化床tcu装置7下端三个鼓风机和三个换热气的作用下，将卤化丁基胶粒所吸收的水分、有机溶剂己烷等杂质分离出来，然后在气流的作用下进入旋风分离器8中，旋风分离器8将其含有卤化丁基胶粒分离出来，再将分离后的vocs气体通过第一鼓风机10送至热泵系统，第一鼓风机10输出的气体风量为约60000m³/h，温度约为100℃，含约5.37％水蒸汽和4000mg/m³己烷，热泵系统11对vocs气体的热能进行回收使其温度降到30℃并除湿，含有水和部分冷凝的己烷从热泵系统11底部送至缓冲罐9，除湿后的气体进入碳纤维吸附罐12，碳纤维吸附罐12对vocs气体进行吸附，吸附饱和，vocs气体自动换到备用吸附罐继续处理。打开阀门通入经过减温减压的蒸汽对饱和后的吸附罐解析重复利用，然后将解析后的己烷气体经冷凝器14冷凝，并流入缓冲罐9，与热泵系统11中流出的液体混合，缓冲罐9中的液体由缓冲罐9下端出口流出，通过泵13输送到己烷分离罐(图中未视出)进行回收处理；未冷凝的气体在缓冲罐9的上端出口通过第二鼓风机15输送并与第一鼓风机10出来的气体混合，一同送至热泵系统11，进行循环使用；碳纤维吸附罐12未吸附到的气体经碳纤维吸附罐12出口的尾气含量在线测试仪(图中未视出)检测，若检测出气体达到排放标准，可通过打开阀门，一部分排放到空气中，另一部分则通过管道返回热泵系统11进行加热，当气体加热到60℃-80℃时，进入流化床三段鼓风机1入口循环使用；若气体未达到排放标准，关闭阀门，气体通过管道返回热泵系统11进行加热，当气体加热到60℃-80℃时，进入循环流化床tcu装置循环使用。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。