用于处理气态流出物的设备和方法与流程

本发明涉及处理来自工业废物的气态流体的领域。特别是，本发明涉及用于处理气态流出物和回收其中的污染物的设备和方法。

背景技术：

在处理来自工业处理废物的气态流体的领域中，已知不同类型的处理用于除去在流体自身中存在的有机和/或无机污染物，在它们释放至大气中之前这通常是必需的。根据用于执行处理(该处理回收流体除去存在于其中的不想要的物质)的方法，这些处理彼此不同。

术语“流出物”是指其中存在基于有机物和/或基于无机物的污染物的流体。

短语“气态流出物的处理”是指从来自工业处理的气态流体中除去污染物的处理。

特别对于包括使用溶剂的处理的工业部门，例如油漆、化学制药或印刷业(杂志、目录、软包装、胶带等)，由这些溶剂散发的蒸气(也称为voc或挥发性有机化合物)和存在于所进行的处理的流出物中的蒸气将极为有害，并因此可能对环境造成重大影响。

为了遵守将这些物质排放至大气中的相关管理法规中规定的限制，因此需要在使用它们的处理的下游提供合适的排放处理设备。

当前用于除去在来自工业废物的气态流出物中存在的普通性质污染物的最常用处理设备是所谓的rto(再生热氧化器)，该rto通常包括：燃烧单元，该燃烧单元能够在高温燃烧室内对存在于流出物中的气态污染物进行氧化；以及用于热量回收的装置，该装置使用陶瓷材料。

这些设备由于使用的高温而能够减少污染的化合物，还保证了良好的能源效率，但由于它们进行热氧化，因此具有溶解存在于处理后流出物中的物质的基本特征，因此它们有不能保证回收任何感兴趣元素以重新使用的限制。

特别是对于印刷(杂志、目录、包装)、涂层、薄膜层压、胶带或人造革领域，在处理中使用的试剂通常包含大量有机溶剂，这是因为不管是轮转凹版印刷还是柔版印刷，印刷处理都以非常高的速度进行，因此需要使用具有快速蒸发能力的溶剂(例如乙酸乙酯或乙醇和乙酸乙酯的混合物、甲苯、己烷)，以便满足此类产品的质量标准。

因此，在这种类型的处理中，在要处理的气流中的溶剂量非常大，因此优选是可以提供一种能够回收溶剂自身以及将它们重新引入生产处理的设备，尽管投资成本肯定较高。

能够用于这种要求的溶剂和/或污染物回收设备通常使用通过过滤介质来吸附的技术，气态流出物通过该过滤介质，以使得污染物的分子保留在该介质中的合适结构内。

一种广泛使用的吸附技术是包括使用活性炭或沸石或等效吸附材料来过滤的技术；根据这样的净化方法，流出物通过活性炭床，以使得碳的孔吸附污染物。然后，处理后的气态流传送至烟道，它通过烟道而释放至大气中。吸附阶段通过该过滤介质而持续，直到该过滤介质达到饱和，或者当可能存在于释放至大气中的气态流中的污染物有特定浓度限制中，直至达到该限制。然后，过滤介质必须进行再生，从而能够在液相中回收溶剂/污染物，以使得它可再次使用。

不过，这种技术在减少污染物方面并没有极高效率，而新的法规越来越要求管理由生产处理产生的这些物质的排放；因此一定百分数的污染物保留在释放到大气中的流体流中。不过并不希望这样。

因此，在这种情况下，至少必须在流出物释放至大气中之前进一步处理存在于该流出物中的污染物，以使得污染物的浓度值低于新的和更严格的、在法规中规定的限制(当有时)。

如前所述，多年来，这些限制变得越来越严格，这反映在新设计的回收设备的过滤介质的数量和尺寸上，因此使得基于该技术的设备的管理越来越复杂，且经济上越来越不利。实际上，活性炭回收设备的特征在于使用的部件和在过滤器元件的连续再生处理中进行的操作的较高成本，这对于维持流出物净化处理的高效率水平是必须的。

因此，需要一种有效的方法和设备，它们的实施和管理具有成本效益。

技术实现要素：

本发明的目的是克服已知技术的缺点。

特别是，本发明的目的是提供一种用于处理来自工业废物的气态流出物的方法和设备，它们能够高效地净化流出物和回收存在于处理流体中的污染物。

本发明的还一目的是提供一种用于处理气态流出物的设备，该设备能够根据要处理的流出物的类型而很容易地构造和设置尺寸，且总体上与已知技术的设备相比更便宜。

本发明的另一目的是提供一种与已知技术的设备相比对环境的影响更低的设备。

另外，本发明的目的是提供一种用于处理气态流出物的方法和设备，它们将优化净化流出物所需的时间，同时在设备的出口处产生高质量的净化流体。

本发明的目的还在于提供一种用于处理气态流出物的设备和方法，它们能够很容易地计划和规定减少污染物。

最后，本发明的目的是提供一种用于处理气态流出物的设备，该设备能够在设计阶段和在它操作时(例如在流出物净化处理中)都适应要净化的流出物的化学-物理特征。

本发明的这些和其它目的通过包含附加权利要求的特征的方法和设备来实现，该附加权利要求形成本说明书的整体部分。

本发明涉及一种流出物处理设备，它包括：传送管道，该传送管道设置成从生产站输送气态流出物；以及第一净化装置，该第一净化装置沿着所述供给管道布置，并包括至少一个吸附器装置，在该吸附器装置中，至少一个过滤器元件设置成执行气态流出物的初始吸附。该设备还将包括第二净化装置，该第二净化装置沿着第一净化装置下游的传送管道布置，并包括旋转浓缩器，该旋转浓缩器设置成执行气态流出物流体的至少一个第二吸附操作以及在第二吸附操作过程中积累在旋转浓缩器上的污染物的至少一个解吸附操作。设备还包括返回管线，该返回管线设置成使得旋转浓缩器与传送管道的进口部分连接。

该方案使得能够建造一种设备，其中，流出物净化处理非常高效，同时设备的建造和管理成本较低。

申请人实际上确定通过在吸附装置的下游安装旋转浓缩器而克服了传统吸附设备的限制，该传统吸附设备需要大量的相当大尺寸的过滤介质，以便能够将污染物的浓度降低至低于特定阈值。

这样的旋转浓缩器实际上能够产生两个流体流，其中，第一流体流处于较低浓度，因此它能够释放至环境中，而第二流体流包含的污染物浓度增加至这样的程度，使得它能够再次通过吸附装置来处理和回收。

这样，能够很容易将特征是非常低污染物浓度的流体流释放至环境中，从而使得回收的污染物再循环，以便重新使用它们。

根据还一方面，本发明涉及一种用于处理流出物的方法，该方法包括将气态流出物流传送至包括至少一个吸附装置的初始净化装置中，至少一个过滤器元件布置在该吸附装置内。该方法还提供了用于通过至少一个过滤器元件来对所述气态流出物进行初始吸附操作。

该方法还包括将离开第一净化装置的气态流出物传送至第二净化装置，该第二净化装置包括旋转浓缩器，并通过该旋转浓缩器来执行气态流出物的至少一个第二吸附操作以及至少一个解吸附操作。

该方法还涉及将从解吸附操作中出来的气态流出物再循环至第一净化装置。

根据该方案，能够实现气态流出物的改进处理，因为它被高度净化，同时还有利地回收存在于处理流出物中的污染物。

在至少一个上述方面中，本发明可以有至少一个以下优选特征，该优选特征单独考虑或者与所述的任何其它优选特征组合考虑。

该设备还包括再循环管线，该再循环管线设置成连接在旋转浓缩器下游的加热器装置，该再循环管线将来自旋转浓缩器的一部分流出流传送至加热器装置，并将来自加热器装置的加热流体流重新定向至旋转浓缩器。

根据该构造，能够调节返回至旋转浓缩器的流出物的温度，以便执行解吸附阶段，并因此优化在那里进行的处理。

在一个实施例中，该设备包括在旋转浓缩器装置之前的过滤站，该过滤站包括多个过滤器，这些过滤器设计成在气态流出物引入所述第二净化装置之前对该气态流出物进行机械过滤。

根据该构造，气态流出物在它进入旋转浓缩器之前进行进一步的净化，从而进一步提高了随后在旋转浓缩器自身内部进行的处理的效率。

优选是，该设备包括至少一个第一换热器，该第一换热器沿传送管道定位，并布置在第一净化装置之前，该第一换热器设置成使得通过它的气态流出物冷却至在30℃和40℃之间的温度。

这样，为高效执行吸附处理创造了最佳条件。优选是，该系统包括至少一个第二换热器，该第二换热器沿返回管线布置，并设置成冷凝存在于通过它的气态流出物中的水分。

根据该构造，使得流出物处于最佳状态，以便再次净化，从而进一步提高了气态流出物处理过程的效率。

优选是，该系统将包括至少一个第一通风装置，该第一通风装置设置成从生产站抽吸气态流出物和将它传送至该输送管道。

优选是，该设备包括至少一个第二通风装置，该第二通风装置位于至少一个初始净化装置的下游，并设置成将流出物的流体流传送至旋转浓缩器。

优选是，该系统将包括至少一个高温流体排放装置，该高温流体排放装置设置成周期性地再生至少一个过滤器元件。

这样，有利地提高了在第一净化装置中执行的处理的效率，并且方便污染物的回收。

优选是，执行至少一个第二吸附操作和至少一个流出物解吸附操作包括将进入旋转浓缩器的气态流出物的流体流分成第一部分和第二部分，并将所述气态流出物的第一部分引入旋转浓缩器的第一区域，以便在所述第一区域中执行所述第二污染物吸附操作，然后将离开所述第一区域的第二部分流体流传送至加热器装置，在出口导管中的第一部分与烟道连接。

这样，优选是对气态流出物进行进一步的净化处理，以便进一步降低存在于其中的污染物的浓度，从而将向大气的排放限制到最小。

优选是，执行至少一个流出物解吸附操作包括将第二部分引入旋转浓缩器的第二区域中，以便冷却旋转浓缩器的该区域，并使得气态流出物的第二部分通过旋转浓缩器的第三区域从加热器返回至旋转浓缩器，以便执行在先前的第二吸附操作过程中累积在旋转浓缩器上的污染物的解吸附操作，从而在旋转浓缩器的出口处获得一部分气态流出物，该部分气态流出物包含由所述解吸附操作产生的污染物。

这样，可获得具有较低容积但有较高污染物浓度的一部分流出物，该部分流出物优选是能够再循环至进一步的净化处理，从而进一步减少了在释放至大气中的流出物中存在的污染物。

优选是，流出物的第一部分和第二部分相对于彼此的重量的比率为大约1/40至大约1/4。

根据该选择，有利地实现了由旋转浓缩器执行的吸附和解吸附操作的优化。

在一个实施例中，该方法包括将离开第一净化装置的气态流出物朝向在旋转浓缩器前面的过滤站传送，该过滤站包括多个过滤器，这些过滤器设计成实现气态流出物的机械过滤。

通过下面的说明，将更清楚本发明的其它特征和目的。

附图说明

下面将参考一些示例来介绍本发明，这些示例提供为用于说明和非穷举的目的，并在附图中示例说明。

图1表示了根据本发明实施例的、用于处理气态流出物的设备的视图；

图2表示了根据本发明替代实施例的、图1中的设备的视图；

图3表示了根据本发明另一可选实施例的、图1中的设备的视图；

图4是表示离开吸附装置的污染物浓度随时间变化的曲线图；

图5是根据本发明实施例的、用于处理气态流出物的方法的流程图。

具体实施方式

尽管本发明有各种变化形式和替代结构，但是一些优选实施例在附图中表示和将在下面详细介绍。不过，必须理解，本发明并不局限于所示的特定实施例，而是，本发明将覆盖落在如权利要求所确定的本发明范围内的所有变化形式、替代结构和等效结构。

使用“例如”、“等”、“或”将表示非排他替代方案，而并不是限制，除非另外指示。使用“包括”的意思是“包括但并不局限于”，除非另外指示。

参考图1，图中表示了根据本发明的、用于处理气态流出物的设备100，该设备100接收由普通生产站200执行的过程所产生的气态流出物f的流体流，其中，根据进行的处理类型，污染元素存在的浓度能够在200mg/nm³和20000mg/nm³(毫克每标准立方米，即在大气压和0℃的条件下)之间变化。

设备100包括输送管道50，该输送管道50设置成将来自生产设备200的气态流出物f输送至设备中的各种净化装置，这些净化装置依次受到流出物流的影响。

更具体地说，设备100包括第一净化装置，该第一净化装置沿所述输送管道50布置，并由它们供给，该第一净化装置包括至少一个吸附装置2，至少一个过滤器元件3装配在该吸附装置2中。净化装置10既能够根据要回收的流出物的流速和根据来自处理站200的流出物f中存在的污染物的浓度值来合适设置，也可以根据在要释放至大气中的流出物中存在的污染物的限制值(你希望保持该限制值)来合适设置。这种净化装置10例如可以包括使用多个平行布置的吸附装置2，各吸附装置2又可以有一个或多个过滤器元件3。在各吸附装置2中使用的过滤器元件3的数量以及包含于其中的吸附剂物质的量在设备的设计阶段根据各种处理参数来确定，处理参数例如能够净化的流出物流速的值、在流出物f中存在的污染物的浓度值、或者甚至基于所希望的净化效率。

在优选实施例中，过滤器元件3包括活性炭床，流出物f通过该活性炭床，以便通过吸附而释放存在于其中的一些污染物。不过，可以预见使用材料来替代活性炭，只要它们有类似的吸附能力。

如图4中所示，离开吸附装置2的污染物的浓度随时间而增加，直到它达到与输入值相等的值，这意味着过滤器元件已达到饱和，不再能够进一步保留污染物。

因此，为了避免污染物不希望地排放至大气中，系统将装备有至少一个高温流体的排放装置6，该排放装置6设置成执行过滤器元件3的周期性再生。优选是，当过滤器元件的饱和已经达到保证voc排放目标水平的限制值时执行该再生；该排放目标水平在设备的规划阶段来设定；在设计阶段中，实际上优选是根据在过滤器元件3的出口处达到的、在流出物中的污染物的最大浓度来设置该设备100。

特别是，根据在要处理的气态流出物中存在的污染物的性质，用于活性炭再生的技术基本分为两种不同的类型。当溶剂/污染物不溶于水(例如己烷、甲苯)时使用的第一技术包括通过过热蒸气来再生；而在流出物f中存在的污染物可溶于水(例如乙酸乙酯、乙醇)时使用第二技术将使用在高温下的惰性气体。在这两种情况下，用于执行活性炭再生的流体将供给排放装置6，如上所述，该排放装置6设置成执行过滤器元件3的这种再生，从而能够回收在液相中的污染物，并净化饱和过滤器元件3的碳，使它可再次使用。

设备100还包括至少第一通风装置8，该第一通风装置8设置成从生产站200抽吸气态流出物f，并将它传送至输送管道50，使得它能够从站200流向第一净化装置10。优选是，该第一通风装置8包括至少一个风扇。

系统100包括至少一个初始换热器11，该初始换热器11沿输送管道50定位，并布置在第一净化装置10之前，该初始换热器11设置成使得通过它的气态流出物f冷却至在30℃和40℃之间的温度。

如所述，该换热器用于将气态流出物f冷却至适合吸附处理的温度，即优选是不超过大约40℃，甚至更优选是大约35℃。

在第一净化装置10的下游，沿输送管道50将提供至少第二通风装置9，该第二通风装置9设置成将来自第一净化装置10的流出物流出流f0传送至第二净化装置20，该第二净化装置20包括旋转浓缩器30。

根据图3中所示的优选构造，系统100能够包括布置在旋转浓缩器30之前的过滤站70。过滤站70包括多个过滤器13，这些过滤器13设置成对离开第一净化装置10的流出物f0进行机械过滤(在它引入旋转浓缩器30之前的阶段中)。

这样，气态流出物f0在旋转浓缩器30的进口处流过所述多个过滤器13，且各种尺寸的任何颗粒物质都被保留在那里，从而避免了存在于旋转浓缩器中的吸附材料甚至局部阻塞，该阻塞将减慢或(在极限程度上)阻碍处理的流出物流入旋转浓缩器自身内部。

特别参考旋转浓缩器30的结构，它有圆柱形结构，具有圆形横截面，也称为“轮形部”，通常由陶瓷蜂窝状纤维制成，它的基部由具有吸附能力的合适材料来覆盖。在本发明的优选实施例中，旋转浓缩器30通过沉积沸石来制成。在其它可能的实施例中，覆盖该结构的材料可以是活性炭。

轮形部优选是分成第一区域a(吸附区域)、第二区域r(冷却区域)和第三区域d(解吸附区域)，气态流出物通过这些区域。轮形部的尺寸以及因此这些区域的尺寸通常根据要回收的物质和要净化的流出流体的流速来选择。

在旋转浓缩器30的下游有加热器40，该加热器40由再循环管线80供给，该再循环管线80使它与旋转浓缩器30连接。这些再循环管80设置成将离开旋转浓缩器30的一部分流体流传送至加热器40，并使得该部分流体流(它的温度由于通过加热器装置40自身而升高)在上述第三区域d处重新引回至旋转浓缩器30中。

根据优选构造，加热器40包括换热器，优选是导热油换热器。根据替代设计，加热器40包括电加热器或者燃料或蒸气燃烧器。

在旋转浓缩器30的进口处还有出口导管4，该出口导管4设置成将流出旋转浓缩器的一部分气态流出物引导至烟道5中，流出物通过该烟道而释放至大气中。

另外，设备100包括返回管线60，该返回管线60设置成使得旋转浓缩器30与输送管道50的进口部分14连接。

根据优选实施例，设备100包括至少一个第二换热器12，该第二换热器12沿返回管线60布置，并设置成冷凝存在于通过它的气态流出物中的水分。

在根据本发明的设备的还一实施例中，提供了污染物浓度的检测器(图中未示出)。该检测器能够例如布置在输送管道50上的设备进口处和/或在吸附器2或净化装置10和20的下游，且控制单元与这些检测器连接。控制单元设计成从检测器接收测量的浓度值，并处理它们，以便相应适应各种处理参数，例如进入设备的气态流出物的流速或者该流出物必须经历的净化循环数。根据该构造，即使在流出物净化处理中，该设备也能够有利地适应要净化的流出物的化学-物理特征。

在图2所示的优选实施例中，净化装置10包括四个吸附器2，该数目只是作为示例，但是在任何情况下它都大于2，优选是在3和5之间，这取决于在设备设计阶段中的尺寸需求。

在吸附器2的出口导管附近有污染物浓度的检测器(未示出)，该检测器设置成将测量的浓度数据发送至控制单元，该控制单元进行编程，以便分析和比较这些测量的浓度数据，并选择离开不同吸附器装置2的一个或多个流体流f0以及将它们发送至第二净化装置20，用于进一步处理。

这样，也能够设置控制单元，以使得它从污染物浓度更高的相关吸附器中选择一个或多个流出流f0，以便将它(它们)传送至第二净化装置20，而其余的流体流直接传送至烟道5。

这种构造使得它能够独立地设置第一净化系统10和第二净化系统20的流速大小，从而增加了设备管理100的灵活性。另外，这种构造导致投资和能源成本的优化。

在介绍了设备100的结构之后，我们介绍根据图5中示意表示的本发明实施例的、用于处理气态流出物的方法900。

根据本发明的方法900预计将来自生产站200的气态流出物f的流体流通过供给管线50而传送至包括至少一个吸附器装置2的第一净化装置10中(方框901)。在方法900的优选实施方式中，气态流出物f流过第一换热器11，该第一换热器沿输送管道50布置，并设置在第一净化装置10的前面，该第一净化装置10设计成降低流出物的温度。

在该阶段中，由于第一通风装置8，气态流出物f在所述生产站和所述第一净化装置10之间流动。

因此，方法900预计将通过存在于吸附器装置2中的至少一个过滤器元件3而对该气态流出物进行第一吸附操作(方框902)。在该吸附操作结束时，从第一净化装置10离开的该气态流出物f0局部净化，并仍然有浓度在大约50mg/nm³和大约200mg/nm³(毫克每标准立方米，即在大气压和0℃的条件下)之间的污染元素。

根据基于本发明的方法900的优选实施例，至少一个过滤器元件3的定期再生将通过至少一个高温流体排放装置6来进行。除了提高在第一净化装置中进行的处理的效率之外，该再生还能够有利地回收沉积在过滤器元件3上的污染物。

因此，方法900预计将离开第一净化装置10的气态流出物f0传送至包括所述旋转浓缩器30的第二净化装置20(方框903)。这样，优选是气态流出物f0进行进一步净化处理，以便进一步降低其中的污染物浓度，从而将向大气中的排放限制为最小。

在可选实施例中，方法900提供为通过第二通风装置9而将流出物f0的流体流传送至在旋转浓缩器前面的过滤站70，过滤站包括多个过滤器，这些过滤器设计成实现气态流出物的机械过滤。

然后，方法900涉及使得气态流出物流进入至旋转浓缩器30中，以便执行第二吸附操作(方框904)。特别是，进入旋转浓缩器30的气态流出物f0流分成第一部分f1和第二部分f2。

然后，第一部分f1在轮形部的第一区域a附近供给至旋转浓缩器30中，因此，在流过它的结构时，在该第一区域a中存在的污染物执行第二吸附操作。一旦越过旋转浓缩器30的轮形部，第一部分f1传送至与烟道5连接的出口导管4中，从而使它能够释放至大气中。

由于通过旋转浓缩器执行的第二吸附操作，进行根据本发明处理的气态流出物将进一步净化，因此，优选是使得释放至大气中的气态流出物流具有的污染物浓度不超过20mg/nm³。

根据该方法900，第二部分f2供给至旋转浓缩器30的轮形部的第二区域r中，以便执行旋转浓缩器自身的该区域r的冷却操作。

另外，方法900要求通过所述旋转浓缩器30来执行至少一个解吸附操作(方框905)。

更详细地说，气态流出物流的第二部分f2在轮形部的第二区域r附近供给至旋转浓缩器30中，并在通过它之后通过再循环管线80而传送至加热器40，如上所述，该加热器40设置成增加它的温度。

这样加热的流体的第二部分f2通过再循环管线80而传送回旋转浓缩器30，并沿与进入流相反的方向将它送回至轮形部的第三区域d附近。

当它在升高温度下再次流过旋转浓缩器的轮形部结构时，该部分流体f2执行污染物的解吸附操作，该污染物在先前的第二吸附操作中积累在旋转浓缩器30上；因此，在旋转浓缩器30的出口处获得一部分气态流出物f3，该部分气态流出物f3包含高浓度(4000-18000mg/nm³)的、由该解吸附操作产生的污染物，它的温度通常在大约50℃和60℃之间。

优选是，加热器40使得第二部分流体f2的温度升高至在120℃和220℃之间的值，该值取决于第二部分流体f2的流速(该流速又取决于来自生产站200的气态流出物的流速)。这样，有利地优化了解吸附操作的效率。

根据本发明的方法900的优选实施例，气态流出物的第一部分f1和第二部分f2相对于彼此的重量比为大约1/40至大约1/4。根据该值的范围，有利地实现了由旋转浓缩器执行的吸附和解吸附操作的优化30。

因此，方法900预计使得离开所述解吸附操作的气态流出物的部分f3朝向所述第一净化装置10来再循环(方框906)。优选是，部分f3通过返回管线60来输送，并通过进口部分14而供给至供给管线50，使得该部分f3能够通过第一净化装置10而送回至还一净化循环中。

根据上面所示的尺寸，对于供给至旋转浓缩器30内的气态流出物的流速，f3部分的流速优选是与最初供给至设备中的气态流出物的流速相比大大降低；因此该f3部分中的污染物浓度将较高，从而一旦该f3部分进行了解吸附操作，将导致污染物回收处理的高效率。

这样设想的本发明可进行多种变化和变型，所有这些变化和变型都落入由附加权利要求确定的保护范围内。