有机废气溶剂回收工艺的制作方法

1.本发明属于有机溶剂回收技术领域，涉及一种有机溶剂回收工艺。


背景技术：

2.有机废气污染来源广泛，涉及行业众多，且存在易燃易爆、有毒有害、处理难度大的特点。
3.目前主流的有机废气治理工艺有蓄热式氧化废气处理技术(rto)和溶剂回收技术。
4.蓄热式氧化废气处理技术其原理是在高温条件下使有机废气焚烧，生成二氧化碳和水；采用陶瓷蓄热床对焚烧后热量进行回收，以达到节能处理的目的。
5.溶剂回收技术则是对有机废气中的有机溶剂通过吸附-脱附-脱水-精馏等过程进行回收利用，以达到净化处理的目的。
6.虽然溶剂回收工艺复杂，对人员、安全各方面要求较高，但是溶剂回收率高，经济效益好，对环境更加友好，符合循环经济的发展方向。
7.常规的废气吸脱附治理，根据客户处的工况不同，包括风量、浓度等，采取定制化工程设计，设计、施工周期长，布置占地较大，不灵活，且设计无法复用，工程质量参差不齐；常规的溶剂回收工艺流程简单，运行能耗较高。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种有机溶剂回收工艺，通过模块化设计，将传统的溶剂回收工艺各功能单元分为吸附模块、脱附模块、脱水模块，固化设计，使产品设计、施工周期更短，同时降低回收过程中的能耗。
9.本发明所采用的技术方案是，有机溶剂回收工艺，具体包括如下步骤：
10.步骤1，采用吸附模块对有机废气进行吸附处理，将有机废气中的有机溶剂吸附在吸附模块中；
11.步骤2，采用脱附模块对吸附模块中吸附的有机溶剂进行脱附处理，将有机溶剂从吸附模块中脱附出来；
12.步骤3，采用脱水模块对步骤2脱附出来的有机溶剂进行脱水处理，得到干燥的粗溶剂。
13.本发明的特点还在于：
14.吸附模块包括依次连接的过滤装置、换热器和吸附风机，吸附风机通过进风管道连接吸附单元a，吸附单元a包括若干个并联的吸附罐a。
15.吸附罐a包括罐体，罐体内装有吸附填料，罐体的底部分别设有管口a和管口b，管口a通过三通a分别连接支管a和支管c；管口b通过三通b分别连接支管b和支管d；支管a与进风管道连接，支管b连接出风管；支管c连接脱附进气管道，支管d连接脱附排气管道。
16.支管a处设有阀门a，支管b处设有阀门b，支管c处设有阀门c，支管d处设有阀门d。
17.步骤2的具体过程为：关闭阀门a和阀门b，打开阀门c和阀门d，被加热至180～230℃的氮气从支管c进入吸附罐a，将吸附罐a中活性炭上吸附的有机溶剂脱附出来，从支管d排出，进入脱附模块进行脱附处理。
18.脱附模块包括依次连接的翅片管式换热器a、翅片管式换热器b、翅片管式换热器c、除沫器。
19.步骤2中脱附模块的工作过程为：
20.吸附罐a床层中的溶剂被180～230℃氮气逐渐脱附出来，含有有机溶剂的气相依次与翅片管式换热器a、翅片管式换热器b、翅片管式换热器c进行三级冷却，并在除沫器处使脱附出来的气相溶剂冷凝成液相有机溶剂，并从除沫器底部管口收集并送入脱水模块。
21.步骤3中，脱水模块包括分子筛罐、毛溶剂罐、换热器i、换热器ii和风机c，所述分子筛罐顶部设置有多个入口和出口，所述分子筛罐底部也设置有多个入口和出口，所述分子筛罐顶部入口处通过管路与换热器i出口处连接，所述分子筛罐顶部出口处连接有管路，所述分子筛罐底部入口处通过管路与毛溶剂罐出口处连接，所述分子筛罐底部一出口处通过管路与毛溶剂罐入口处连接，所述分子筛罐底部一出口处通过管路与换热器ii入口处连接，所述分子筛罐顶部设置有氮气通入管，所述氮气通入管接有氮气源，所述换热器i与换热器ii通过管路连接，所述风机c设置于换热器i与换热器ii的连接管路上。
22.本发明的有益效果如下：
23.1.固化设计，更短的设计及施工周期。根据本工艺流程特点，设计出最小处理风量的单元模块，同时提高了部分设备的利用率，使整个装置的运行过程更加平稳；对于不同的处理工况，基本处理单元的设计相同，极大的缩短设计、施工周期。
24.2.布置灵活：根据待处理工况的风量及浓度不同，只需配置不同数量的吸脱附模块及不同规格的脱水模块即可。本装置对场地要求更低，布置更灵活。
25.3.节能增效：通过对吸附模块进行分组，可以在节能换热器中回收运行过程中的部分热量及冷量，降低运行能耗。
附图说明
26.图1是本发明有机溶剂回收工艺流程图；
27.图2是本发明有机溶剂回收工艺中吸附模块的结构示意图；
28.图3是本发明有机溶剂回收工艺中吸附模块中吸附罐a的结构示意图；
29.图4是本发明有机溶剂回收工艺中脱附模块的结构示意图；
30.图5是本发明有机溶剂回收工艺中脱附模块的脱附原理图；
31.图6是本发明有机溶剂回收工艺中脱水模块的结构示意图；
32.图7是本发明有机溶剂回收工艺中脱水模块中分子筛罐的结构示意图。
33.图中，1.底座，2.过滤装置，3.换热器，4.吸附风机，5.进风管道，6.支撑架；
34.7.吸附罐a，7-1.罐体，7-2.管口a，7-3.管口b，7-4.三通a，7-5.支管a，7-6.支管c，7-7.三通b，7-8.支管b，7-9.支管d，7-10.检修口，7-11.阀门a，7-12.阀门b，7-13.阀门c，7-14.阀门d；
35.8-1.翅片管式换热器a，8-2.翅片管式换热器b，8-3.翅片管式换热器c，8-4.除沫器，8-5.翅片管式换热器d，8-6.泵a，8-7.气-气板式换热器，8-8.风机a，8-9.翅片管式换热
器e，8-11.翅片管式换热器f，8-12.风机b，8-13.吸附罐b，8-14.压力调节阀a，8-15.压力调节阀b，8-16.压力调节阀c，8-17.压力调节阀d；
36.9-1.风机c，9-2.换热器i，9-3.换热器ii，9-4.氮气通入管，9-5.分子筛罐，9-6.毛溶剂罐，9-7.泵，9-8.填料，9-9.检修口a，9-10.氮气/空气进口，9-11.氮气进口，9-12.氮气出口，9-13.干溶剂出口，9-14.检修口b，9-15.毛溶剂出口，9-16.再生空气出口，9-17.毛溶剂进口。
具体实施方式
37.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
38.有机溶剂回收工艺，如图1所示，具体包括如下步骤：
39.步骤1，采用吸附模块对有机废气进行吸附处理，将有机废气中的有机溶剂吸附在吸附模块中；
40.如图2所示，包括底座1，底座1上设有过滤装置2，过滤装置2依次连接换热器3和吸附风机4，吸附风机4通过进风管道5连接吸附单元a，吸附单元a包括若干个并联的吸附罐a7；各吸附罐a7分别安装在支撑架6上。
41.如图3所示，吸附罐a7包括罐体7-1，罐体7-1内装有吸附填料(填料为活性炭)，罐体7-1的底部分别设有管口a7-2和管口b7-3，管口a7-2通过三通a7-4分别连接支管a7-5和支管c7-6；管口b7-3通过三通b7-7分别连接支管b7-8和支管d7-9；支管a7-5与进风管道5连接，支管b7-8连接出风管；支管c7-6连接脱附进气管道，支管d7-9连接脱附排气管道。支管a7-5处设有阀门a7-11，支管b7-8处设有阀门b7-12，支管c7-6处设有阀门c7-13，支管d7-9处设有阀门d7-14。罐体7-1的顶部设有检修口7-10。
42.由于每个罐体7-1中的支管a7-5与进风管道5之间均设有阀门a7-11，因此，采用本发明可以根据实际待处理的废气量来启用或关闭各吸附罐a7，灵活性较强。
43.吸附模块的工作过程为：待处理废气首先经过滤装置2去除其中的大颗粒粉尘，再次经换热器3冷却后，在吸附风机4的作用下通过进风管道5依次进入各吸附罐a7中，各吸附罐a7中填充的活性炭将废气中的有机物吸附，经吸附罐a7吸附后达标的废气经烟囱排放。
44.吸附罐a7的数量大小根据待处理的气体量灵活设置；本装置以四个吸附罐a7为例进行说明，一般运行过程中3个吸附罐a7处于吸附阶段，1个吸附罐处于脱附阶段；在实际应用过程中，处于吸附阶段的吸附罐a7的数量多少可根据实际废气量的大小进行调整。
45.从吸附风机4经进风管道5送来的废气从支管a7-5进入吸附罐a7，废气中的有机溶剂被吸附罐a7中填充的活性炭吸附，净化后的废气从支管b7-8排出；
46.当处于吸附阶段时，支管a7-5处的阀门a7-11、支管b7-8处的阀门b7-12均处于打开状态，支管c7-6处的阀门c7-13、支管d7-9处的阀门d7-14处于关闭状态；
47.吸附罐a7的并联设置，可保证系统在吸附阶段时，不影响后续脱附阶段的连续运行。
48.步骤2，采用脱附模块对吸附模块中吸附的有机溶剂进行脱附处理，将有机溶剂从吸附模块中脱附出来；
49.步骤2的具体过程为：关闭阀门a和阀门b，打开阀门c和阀门d，被加热至180～230℃的氮气从支管c进入吸附罐a，将吸附罐a中活性炭上吸附的有机溶剂脱附出来，从支管d
排出，进入脱附模块进行脱附处理。
50.如图4所示，脱附模块包括翅片管式换热器a8-1、翅片管式换热器b8-2、翅片管式换热器c8-3、除沫器8-4、翅片管式换热器d8-5、泵a8-6、气-气板式换热器8-7、风机a8-8、翅片管式换热器e8-9、翅片管式换热器f8-11、风机b8-12、吸附单元b8-13、压力调节阀a8-14、压力调节阀b8-15、压力调节阀c8-16、压力调节阀d8-17。
51.脱附模块包括两个工艺回路：脱附冷凝回路和床层冷却回路；
52.脱附冷凝回路包括翅片管式换热器a8-1、翅片管式换热器b8-2、翅片管式换热器c8-3、除沫器8-4、翅片管式换热器d8-5、泵8-6、气-气板式换热器(冷侧)8-7、风机a8-8、翅片管式换热器e8-9、吸附单元a；风机a8-8与翅片管式换热器e8-9之间分别设有压力调节阀c8-16和压力调节阀d8-17。
53.脱附冷凝回路可实现两种功能；一是对含有高浓度溶剂的氮气进行多级冷却，使其中的溶剂冷凝并回收。二是将冷凝降温后的氮气再次加热至高温，通入吸附罐进行溶剂的循环脱附。
54.脱附冷凝回路的具体运行过程如下：风机a8-8打开，氮气经过翅片管式换热器e8-9，翅片管式换热器e8-9使用导热油进行加热至180～230℃，经过加热后的氮气送入吸附罐a7中，吸附罐a7床层中的溶剂被高温氮气逐渐脱附出来，从支管d7-9排出，含有高浓度溶剂(voc有机溶剂)的气相依次与翅片管式换热器a8-1、翅片管式换热器b8-2、翅片管式换热器c8-3进行三级冷却，并在除沫器8-4处使其(脱附出来的高温氮气)中的气相溶剂冷凝成液相，从除沫器8-4底部管口收集并送入下一工序；气相(气相为气态的voc有机溶剂，脱附出来的高温氮气包含了高浓度的voc有机溶剂，冷凝只是溶剂这部分变成液态导出；此处的“气相”指冷凝后少量残存的气态溶剂和全部氮气)则经过翅片管式换热器d8-5的预热后，送入气-气板式换热器8-7的冷侧，与另一回路(床层冷却回路)进行换热，回收其中的热量，升温后经过风机a8-8，以此顺序进行整个脱附冷凝回路的循环过程；压力调节阀c8-16根据脱附冷凝回路的压力来调节大小，当脱附冷凝回路的压力低于设定值时，向脱附冷凝回路补充氮气；压力调节阀d8-17根据脱附冷凝回路的压力来调节大小，当脱附冷凝回路压力超过设定值，排放气体以降低压力。
55.床层冷却回路包括气-气板式换热器8-7(热侧)、翅片管式换热器f8-11、风机b8-12、吸附单元b，吸附单元b包括若干个并联设置的吸附罐b13；
56.脱附冷凝完成的床层，需要经过冷却，才能再次投入到废气的吸附过程中，该回路便可以将氮气降温后通入床层进行冷却。
57.床层冷却回路的具体运行过程如下：经过冷却床层后升温的氮气从吸附罐b13出来后，会首先通过气-气板式换热器吸附单元b8-7的热侧，与脱附冷凝回路进行换热，回收一部分热量，然后通过翅片管式换热器f8-11冷却至低温(40～55℃)后再次进入吸附罐b8-13中，在吸附罐b8-13中进行床层的冷却。以此顺序循环进行，直到吸附罐b8-13中床层温度达到设定值(低于55～60℃)。压力调节阀a8-14根据床层冷却回路的压力来调节大小，当床层冷却回路的压力低于设定值时，向床层冷却回路补充氮气；压力调节阀b8-15根据床层冷却回路的压力来调节大小，当床层冷却回路压力超过设定值，排放气体以降低压力。
58.对于单个填料容器的脱附再生，脱附冷凝回路加床层冷却回路构成了一个完整的脱附再生流程。所以控制上，需要使不同编组的填料容器交替进行脱附冷凝回路和床层冷
却回路两个回路的运行。
59.吸附罐的分组及对于脱附过程热耦合的作用，如图5所示，热耦合作用的实现方法为在脱附模块中设置了气-气板式换热器8-7，使其可以对不同编组的吸附罐进行热能匹配，从而回收床层冷却的热量，同时减小需要外部输入的冷量和热量，达到节能的目的。
60.脱附模块可同时实现两种功能，一套系统进行吸附罐a7的高温脱附，另外一套进行吸附罐b8-13的冷却降温。
61.对吸附单元a和吸附单元b分别进行了编组，使得可以对不同阶段的吸附罐进行过程匹配；吸附单元a与吸附单元b即分属于两个不同的吸附模块编组(参见图5)。
62.各单元包含至少n+1个吸附罐，其中n个吸附罐处于吸附阶段；1个吸附罐处于填料脱附再生阶段。这样两个编组都有1个吸附罐处于脱附再生阶段。吸附单元a中包括n+1个吸附罐a7；
63.吸附单元b中包括n+1个吸附罐b8-13；
64.吸附罐a7和吸附罐b13中均填充了活性炭颗粒；活性炭的填充量与吸附罐的规格大小与待处理的有机废气工况有关。
65.在脱附模块中设置了气-气板式换热器8-7，使其可以对不同编组的吸附罐进行热能匹配，从而回收床层冷却的热量，同时减小需要外部输入的冷量和热量，达到节能的目的。
66.步骤3，采用脱水模块对步骤2脱附出来的有机溶剂进行脱水处理，得到干燥的粗溶剂。
67.如图6、7所示，脱水模块包括分子筛罐9-5、毛溶剂罐9-6、换热器i9-2、换热器ii9-3和风机c9-1，分子筛罐9-5顶部设置有多个入口和出口，分子筛罐9-5底部也设置有多个入口和出口，分子筛罐9-5顶部入口处通过管路与换热器i9-2出口处连接，分子筛罐9-5顶部出口处连接有管路，分子筛罐9-5底部入口处通过管路与毛溶剂罐9-6出口处连接，分子筛罐9-5与毛溶剂罐9-6的连接管路上设置有泵9-7，分子筛罐9-5底部一出口处通过管路与毛溶剂罐9-6入口处连接，分子筛罐9-5底部一出口处通过管路与换热器ii9-3入口处连接，分子筛罐9-5顶部设置有氮气通入管9-4，氮气通入管9-4接有氮气源，换热器i9-2与换热器ii9-3通过管路连接，风机9-1设置于换热器i9-2与换热器ii9-3的连接管路上，各管路上靠近分子筛罐9-5的出口和入口处均设置有调节阀。
68.换热器i9-2外接循环热源，换热器i9-2的循环介质为导热油，换热器ii9-3外接循环冷源，换热器ii9-3的循环介质为冷却水。
69.风机9-1与换热器i9-2的连接管路上连通有氮气管和新风管，氮气管接有氮气源，新风管与外界相通，且新风管上设置有新风阀。
70.本发明以两个分子筛罐9-5为例，如图7所示，分子筛罐9-5包括罐体a，罐体a中设置有填料9-8，罐体顶部中央设置有检修口a9-9，检修口a9-9下部设置有氮气/空气进口9-10，氮气/空气进口9-10通过管路与换热器i9-2连接，罐体顶部设置有氮气进口9-11、氮气出口9-12和干溶剂出口9-13，氮气进口9-11和氮气出口9-12分别位于检修口a9-9两侧，氮气进口9-11处设置有氮气通入管9-4，氮气通入管9-4连接有氮气源，氮气出口9-12和干溶剂出口9-13分别连接有管路，氮气出口9-12连接的管路连接有废气处理总进口，由废气处理总进口处对气体再次回收利用，干溶剂出口9-13连接的管路与下一工序的精馏模块连
接，罐体底部中央设置有检修口b9-14，检修口b14上设置有毛溶剂出口9-15、再生空气出口9-16和毛溶剂进口9-17，毛溶剂出口9-15通过管路与毛溶剂罐9-6入口连接，再生空气出口9-16通过管路与换热器ii9-3连接，毛溶剂进口9-17通过管路与毛溶剂罐9-6出口连接。
71.脱水模块的脱水过程具体如下：
72.1)吸水
73.经脱附收集的溶剂储存在毛溶剂罐9-6中，毛溶剂罐9-6中的溶剂经泵9-7从分子筛下部进入，溶剂中的水分经分子筛罐9-5中填料被吸收，干溶剂从分子筛罐9-5顶部流出，之后进入精馏阶段进行分离提纯。
74.2)压料
75.当分子筛罐9-5吸水已达到饱和状态，该分子筛罐9-5进入压料阶段。
76.氮气由氮气通入管9-4从分子筛罐9-5顶部进入，将填料中的剩余溶剂再次压至毛溶剂罐9-6。
77.3)干燥
78.压料完成后，氮气由氮气管进入系统，经换热器i9-2进行加热后进入分子筛罐9-5，对分子筛罐9-5中填料进行干燥，干燥后气体从分子筛罐9-5顶排至总进口进行再次回收利用。
79.4)再生
80.经过干燥后，分子筛罐9-5中的床层中几乎没有溶剂组成，无爆炸风险，当回路中检测的氧气含量低于设定值时，利用空气对分子筛进行再生；经过导热油加热的高温空气由分子筛罐9-5顶进入，将分子筛中的水分从底部带出，经风机9-1加压后送入废气处理总进口，直至床层达到设定温度。
81.5)冷却
82.再生完毕的床层还需要进行冷却才能重新进行溶剂脱水，因为低温下吸水效果较好。此时关闭新风管上的新风阀，关闭导热油加热回路，利用回路内现有空气，经过换热器ii9-3冷却水冷却后，冷却空气通入分子筛罐9-5顶部，与分子筛床层换热，气相从底部出来，经风机9-1加压返回分子筛罐，循环冷却，直至床层达到设定温度。