一种氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及环保技术领域，具体涉及一种氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统。


背景技术：

2.一般有机废气的处理过程中，考虑到有机污染物的爆炸极限浓度等因素，需要较大处理气量以降低有机污染物和氧气浓度，要回收利用废气中的有机污染物，通常进行活性炭等吸附剂吸附富集、脱附冷凝回收的操作。
3.公开号为cn 111617594 a的专利说明书公开了一种活性炭吸附、氮气脱附冷凝回收处理有机废气的工艺，包括以下步骤：有机废气经过过滤器进入活性炭吸附罐内进行吸附，当此活性炭吸附罐吸附完成后，系统进入到脱附阶段；此时，并联设置的另一个活性炭吸附罐进行吸附；脱附后的有机废气经过冷凝器冷凝，得到的有机物冷却液进入到提纯系统，循环吸附结束后，通入冷凝后的空气对活性炭吸附罐内进行降温，以便下一循环使用；并联设置的多个活性炭吸附罐交替进行以上步骤。
4.公告号为cn 205412597 u的专利说明书公开了一种节能冷凝回收有机废气装置，包括设有进风口和出风口的壳体，所述的进风口设有进风门，出风口设有出风门，所述壳体内的进风口至出风口之间依次设有加热区、吸附区和冷凝区，所述吸附区和冷凝区之间设有一带风门的通风道，所述的加热区设有加热器，吸附区设有有机物吸附材料，冷凝区设有表冷器；所述的吸附区与加热区之间设有脱附通道；所述的冷凝区与加热区之间设有热量循环通道；所述的热量循环通道和脱附通道上均设有换热器，在热量循环通道上还设有一风机。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统，以氮气作为吹扫气和载气，可先将系统内的气体吹扫至氧含量几乎为零，且运行过程中氮气为主要组分，在几乎无氧的情况下可近乎完全的避免有机污染物爆炸风险，提高系统安全性的同时还可以显著降低处理气量。
6.具体技术方案如下：
7.一种氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统，包括依次连接的氮气发生器、有机废气产生装置、换热器、冷凝器、风机、第一流量控制器和吸脱附系统；
8.冷凝器的冷凝物出口连接收集罐。
9.上述氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统使用时，先用氮气发生器产生氮气，排尽系统各装置、部件、管路内的氧，在风机的作用下，有机废气产生装置在运行时产生的热的有机废气在氮气载气携带下经换热器降温后进入冷凝器，在冷凝器中有机废气中的有机污染物被冷凝进入收集罐进行回收利用，不凝物(可能会包括一些不凝的有机污染物)经风机、第一流量控制器进入吸脱附系统，完成不凝的有机污染物的吸附，最终排出
洁净气体。
10.在一优选例中，所述的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统，风机和第一流量控制器之间设有与有机废气产生装置连接的第一旁路，所述第一旁路上设有第二流量控制器，冷凝后的有机废气可回流至有机废气产生装置作为补充气，减少氮气消耗量，降低氮气发生器的工作成本。
11.在一优选例中，所述的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统，吸脱附系统包括至少两个吸附罐，第一流量控制器可切换地与任意一个或多个吸附罐连通，进行残留的有机污染物的吸附。
12.进一步的，对于任一吸附罐，当其与第一流量控制器接通时，其气体出口与换热器的冷却介质进口接通。与第一流量控制器连通的吸附罐的气体出口流出的是较冷的洁净气体，可作为冷却介质在换热器内冷却携带热的有机废气的氮气。除了上述较冷的洁净气体外，换热器的冷却介质还可以是冷却水等。
13.在一优选例中，所述的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统，换热器的冷却介质出口分为两路，其中一路通过阀门与大气连通，另一路通过加热装置可切换地与任意一个或多个已经吸附有不凝有机污染物的吸附罐连通。当将与第一流量控制器连通的吸附罐的气体出口流出的较冷的洁净气体作为换热器的冷却介质时，经过与携带热的有机废气的氮气换热后，洁净气体温度升高，经加热装置进一步升温后可进入已经吸附有不凝有机污染物的吸附罐，用于脱附吸附罐内吸附的有机污染物。吸附罐本身还可带有电加热等加热组件，用于脱附。
14.进一步的，所述的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统，有机废气产生装置、换热器之间设有第二旁路，对于任一吸附罐，当其与加热装置接通时，其气体出口与所述第二旁路连通。与加热装置连通的吸附罐的气体出口流出的是含有不凝有机污染物的较热气体，进入换热器可加热较冷的洁净气体，为后续脱附预热，减少加热装置的工作压力，进一步的，可进入调到更低温度的冷凝器进行深度冷凝，从而可以回收利用在原冷凝温度下不凝的有机污染物。
15.在一优选例中，所述的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统，氮气发生器包括至少两个可交替使用的碳分子筛制氮装置。
16.在一优选例中，所述的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统，冷凝器和收集罐之间设有过滤装置，用于过滤颗粒物，从而实现颗粒物和纯液体有机物的分别收集。
17.在一优选例中，所述的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统，换热器为带翅片的管式换热器。
18.在一优选例中，所述的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统，有机废气产生装置带有氧气检测仪和温度调节阀。氧气检测仪可以实时显示有机废气产生装置内的氧浓度，进而可根据此氧浓度调节氮气发生器产生的氮气量，保证系统整体的较低甚至为0的氧浓度，提高系统安全性，避免爆炸。温度调节阀可以在有机废气产生装置内温度过高时开启，从而降低温度。
19.在一优选例中，所述氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统带有可控制各部件动作的plc控制系统。
20.本实用新型与现有技术相比，主要优点包括：
21.本实用新型的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统，以氮气作为吹扫气和载气，可先将系统内的气体吹扫至氧含量几乎为零，且运行过程中氮气为主要组分，在几乎无氧的情况下可近乎完全的避免有机污染物爆炸风险，提高系统安全性的同时还可以显著降低处理气量。
22.本实用新型的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统，结构布局合理、紧凑，便于操作管理、维修，节省动力消耗及降低运行费用，优化管路系统设计，注重管路密封和减震，提高有机废气的收集效率，确保挥发性有机废气全部经处理后达标排放。
附图说明
23.图1为实施例氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统的整体示意图；
24.图中：
25.1-氮气发生器
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2-有机废气产生装置
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3-换热器
26.4-冷凝器
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5-风机
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6-收集罐
27.7-第一流量控制器
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8-加热装置
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9-吸脱附系统
28.10-第二流量控制器。
具体实施方式
29.下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
30.如图1所示，本实施例的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统包括依次连接的氮气发生器1、有机废气产生装置2、换热器3、冷凝器4、风机5、第一流量控制器7和吸脱附系统9。
31.冷凝器4的冷凝物出口依次连接过滤装置(未画出)、收集罐6。
32.风机5和第一流量控制器7之间设有与有机废气产生装置2连接的第一旁路，所述第一旁路上设有第二流量控制器10。
33.吸脱附系统9包括两个吸附罐，第一流量控制器7可切换地与任意一个或两个吸附罐连通。
34.对于任一吸附罐，当其与第一流量控制器7接通时，其气体出口与换热器3的冷却介质进口接通。
35.换热器3的冷却介质出口分为两路，其中一路通过阀门(未画出)与大气连通，另一路通过加热装置8可切换地与任意一个或两个已经吸附有不凝有机污染物的吸附罐连通。
36.有机废气产生装置2、换热器3之间设有第二旁路，对于任一吸附罐，当其与加热装置8接通时，其气体出口与所述第二旁路连通。
37.本实施例的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统还带有可控制各部件动作的plc控制系统。
38.应用例
39.采用上述实施例的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统，应用于ptfe
膜生产车间脱脂废气处理和有机污染物的冷凝回收。有机废气产生装置2具体为材料热加工车间的脱脂烘箱(脱脂炉)，其氮气进口与进料口共用同一口，除进料口、出料口外其余良好密封以最大程度防止空气进入。脱脂炉容积为0.5～1.5m3，工作温度250℃。废气小时收集量设定为脱脂炉容积的6～20倍。
40.脱脂炉产生的废气中有机污染物浓度高于150g/m3，主要组成为氢化重石脑油(cas：64742-48-9)，又称为异构烷烃，是以c
11h24
为主的同分异构体混合烷烃，平均分子量约为156，20℃时饱和蒸汽压0.106kpa，蒸气密度/空气密度5.4，爆炸极限v/v 0.7％～5.4％。本应用例采用过量氮气保护设计，防止空气进入脱脂炉内，隔绝空气氧化。脱脂炉带有氧气检测仪和温度调节阀，炉内氧含量达标后加热工作。
41.冷凝器4出口温度小于40℃，冷凝后的有机废气经风机5后65vol％循环至脱脂炉，35％进入吸脱附系统9。吸脱附系统9中的两个吸附罐交替使用，即一个用于吸附时，另一个用于脱附。
42.氮气发生器1包括两个可交替使用的碳分子筛制氮装置。压缩空气由下至上流经吸附塔，利用分子筛在不同压力下对氮和氧等的吸附力不同，氧气、水、二氧化碳等组分在碳分子筛表面吸附，未被吸附的氮气在出口处被收集成为产品气，由吸附塔上端流出，进入缓冲罐。经一段时间后，吸附塔中被碳分子筛吸附的氧达到饱和，需进行再生。再生是通过停止吸附步骤，降低吸附塔的压力来实现的。已完成吸附的吸附塔短期均压后开始降压，脱除已吸附的氧气、水、二氧化碳等组分，完成再生过程。两个吸附塔交替进行吸附和再生，从而产生流量和纯度稳定的产品氮气。
43.换热器3为带翅片的管式换热器。热气体走管程。与第一流量控制器7连通的吸附罐的气体出口流出的是较冷的洁净气体，可作为冷却介质在换热器3内冷却携带热的有机废气的氮气。也可采用雾化水汽喷射在翅片上，实现蒸发吸热辅助风冷散射，将气体快速从≥200℃热态降温至40℃以下，控制气体冷凝后异构烷烃浓度低于24g/m3。气体冷却后，高于饱和浓度的异构烷烃析出液化，形成雾滴，通过过滤装置的过滤材料时，液滴部分被捕集，收集后成为再生原料油，颗粒物被过滤器拦截，系统定期更换过滤器。
44.吸附罐采用颗粒活性炭作为吸附剂进行吸脱附，吸附罐吸附工作温度低于40℃，脱附工作温度不低于230℃，采用换热加热，不足温度采用电加热补热，脱附后高浓废气经换热器3初步冷却后进入冷凝器4进一步分离异构烷烃。氮气保护下活性炭不存在自燃风险，吸附罐脱附工作温度可以较高，脱附更彻底，且安全性可以得到保证。
45.本应用例的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统使用时，先用氮气发生器1产生氮气，排尽系统各装置、部件、管路内的氧，在风机5的作用下，脱脂炉在运行时产生的热的有机废气在氮气载气携带下经换热器3降温后进入冷凝器4，在冷凝器4中有机废气中的有机污染物被冷凝后经过滤装置进入收集罐6进行液体有机物的回收利用，不凝物(可能会包括一些不凝的有机污染物)经风机5、第一流量控制器7进入吸附罐，完成不凝的有机污染物的吸附，经吸附罐吸附后排出的洁净气体温度较低，可作为冷却介质用于换热器3对进入的热废气进行初步降温，自身温度升高后可直接外排，也可作为脱附气经加热装置8加热后用于另一吸附罐的脱附过程，脱附产生的带有有机污染物的气体可再次经换热器3降温、冷凝器4冷凝进行有机污染物的循环深度脱除和回收利用。
46.本应用例的氮气保护的脱脂工艺有机废气冷凝回收处理系统运行过程中的总挥
发性有机物(tvoc)去除率为99.65％，排放量为0.007t异构烷烃/年。
47.根据《合成树脂工业污染物排放标准》(gb31572-2015)要求，所有树脂(有机硅树脂除外)，单位产品非甲烷总烃(本实施例中为异构烷烃)排放量为0.3kg/t产品。本应用例项目聚四氟乙烯(ptfe)膜年产300万米，约25t，最后换算得到本应用例项目单位产品非甲烷总烃排放量为0.28kg/t产品，符合要求。
48.此外应理解，在阅读了本实用新型的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。