粕类蒸脱尾气中有机溶剂分离回收方法与流程

本发明涉及一种粕类蒸脱尾气处理技术领域，特别涉及一种粕类蒸脱尾气中有机溶剂分离回收方法。

背景技术：

中国是一个人口大国，同时也是一个食用油消费大国，据统计全国每年生产并消耗的食用油约2850万吨。食用油主要以大豆油、菜籽油、花生油、玉米油等为主，生产这些食用油所用工艺95％以上都是采用浸出工艺，是用6号溶剂油或正己烷将大豆、花生等原料中的油脂成分萃取出来，再进行精炼，供大众食用。对剩余产品粕类一般需要进行必要处理，将粕类进行蒸汽加热，使粕类中的溶剂蒸脱出来后形成合格产品进行销售，蒸脱出的溶剂和水蒸汽混合经处理后于高空排放,形成空气、水蒸汽、粕粉、少量溶剂(VOCs)的混合排放物，排放气体温度为70℃左右。因VOCs是形成雾霾的元凶，少量溶剂(VOCs)排放既是资源的损耗，又会对环境产生一定的污染。据统计，按实际的出油率分析，每年随粕类蒸脱尾气所排放的溶剂(VOCs)约为10.5万吨,经济价值约为10亿人民币。

蒸脱尾气属于典型的低浓度有机气体，蒸脱尾气是指通过蒸气对被蒸脱物直接接触加热，将被蒸脱物中含有的溶剂气化，形成水蒸汽、VOCs及空气为主的混合尾气。另一显著特征是水蒸气含量基本为饱和。由于常用的活性炭、活性炭纤维、沸石等吸附材料都是亲水性的，对高湿度气体中VOCs的吸附能力低，不能有效地将气体中的6号溶剂油或正己烷吸附分离，而且上述吸附剂由于机械强度原因易产生微小的细颗粒或纤维而混入到回收的6号溶剂油或正己烷中，造成无法回用。因此在食用油生产行业蒸脱尾气中的有机溶剂分离回收仍是空白。

高分子聚合物吸附剂-吸附树脂对VOCs具有好的吸附性能，但吸附树脂吸附有机溶剂时会产生溶胀，整个填料层体积会发生膨胀，膨胀率约为5％-10％，因此不适合使用常规的固定床结构，亟需设计一种新的床层结构。

吸附树脂为含有大量微孔的多孔材料，比重约为0.32。由于其比重轻，且粒径在0.4mm-1.0mm之间,填料层很难达到紧实度及密度绝对一致，当气体在一定风压引风机的作用下强制通过吸附树脂填料层时，在紧实度和密度相对较低的一处会产生较高流速，使吸附树脂在局部翻腾，使得大量气体没有与吸附材料充分接触而排出，使VOCs去除率严重下降；同时，吸附树脂翻腾会导致破碎、粉化，细小的吸附树脂会随气流排出吸附塔，造成损失，因而需定期补充吸附树脂，增加运行费用。因此，为避免吸附树脂在使用中出现流化现象导致破碎，就需要将增加吸附塔的直径，以降低气体流速,这样无疑增加了设备投资和吸附树脂使用量，限制了树脂吸附技术的推广应用特别是针对较大风量气体，而食用油生产企业粕类溶剂蒸脱尾气风量一般都在10000立方米/小时以上。

对于低水溶性或难溶VOCs气体,普遍采用变温吸附工艺进行处理，即吸附在常温下进行，脱附采用高温的水蒸气；水蒸气解析下来的VOCs蒸气经冷凝变为液体，再经静置分层与水分离，从而回收VOCs。水蒸气作为脱附介质有相变热高、脱附时间短、VOCs浓度高等优点；但是，即使低水溶或难溶VOCs在水中也具有一定的溶解度，水蒸气与VOCs蒸气混合物经冷凝、分离时，总会有部分VOCs溶解在水中，形成VOCs接近饱和的有机废水。目前，该废水一般与其它废水混合后进行进一步的深度处理。如对该废水进行资源化处理，既可以提高VOCs的回收率，也可以降低污水处理设施的污染物负荷。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种能够将粕类蒸脱尾气中的VOCs分离回收、同时实现尾气和蒸汽冷凝液废水达标排放的处理方法。

本发明所采用的技术方案是：一种粕类蒸脱尾气中有机溶剂分离回收方法，采用两个装有高微孔疏水性吸附树脂的半固定式吸附塔交替进行吸附，其中一个吸附塔进行吸附的同时，另一个吸附塔进行吸附树脂的再生；蒸气再生的冷凝水采用大孔吸附树脂进一步回收其中的有机溶剂，具体步骤为：

a:尾气粗滤：将尾气中较大固体粕渣进行粗滤；

b：尾气初步降温：尾气进入第一喷淋塔，通过水洗喷淋降低尾气温度；

c:尾气二次降温及细小粕粉的去除：尾气进入第二喷淋塔进行水洗喷淋及细滤，温度降至常温并彻底除去粕粉，完成预处理；

d：VOCs吸附：通过引风机将经过预处理的尾气送至半固定式吸附塔进行吸附，吸附塔内装填的高微孔疏水性吸附树脂将尾气中的VOCs吸附，使其达标排放。吸附塔为双塔或多塔并联，交替工作，采用PLC控制，24小时不间断工作，当一个吸附塔吸附饱和后，切换至另一个吸附塔吸附，此塔脱附；

e:解析：当一个吸附塔吸附饱和，通过PLC进行阀门切换，通入105℃-120℃蒸汽热解析，使VOCs从树脂上解析出来，形成高浓度VOCs与蒸汽的混合气体；

f:冷凝回收：高浓度VOCs蒸气与水蒸气的混合气体进入冷凝器，使混合蒸气由气态变成液态，形成水和溶剂的混合物，排到分层罐；

g:回收再用：由于VOCs的低水溶性以及水与VOCs间存在的密度差，水和VOCs的混合物在分层罐内静置分层后，溶剂在上层，水在下层,溶剂回收到溶剂储存罐重新使用；

h：吸附树脂解析后，采用引风机通入空气进行冷却，冷却至室温后再进行下批次吸附；

i:蒸汽冷凝水资源化处理：分层罐分离出的含VOCs有机废水，采用装有大孔吸附树脂的固定床进行吸附处理，VOCs被高效吸附，出水达标排放。吸附饱和的大孔吸附树脂采用105℃-120℃蒸汽热解析，解析得到的混合蒸气送至步骤f的冷凝器，以分离回收VOCs。

步骤d所述的半固定式吸附塔的结构特征是所述高微孔疏水性吸附树脂上方设置有孔板，所述高微孔疏水性吸附树脂与孔板之间设有金属丝网，所述金属丝网另一端与第二U 型板连接，所述第二U型板置于焊接在塔壁上的支架上，所述的第二U型板的外壁与孔板之间的距离为20～40mm。所述第二U型板内按压有第一U型板，所述第一U型板使用螺栓与焊有螺母的支架固定，所述第一U型板上安装有限位环，所述金属丝网的上方依次压上孔板、方管、配重盘，所述配重盘上设有螺柱，所述螺柱焊接在孔板上，并穿过方管，配重盘穿过螺柱放置于方管上，螺母紧固住配重盘；所述方管上焊接有定位筒，所述定位筒内设有限位导向柱，所述限位导向柱穿过四氟套筒，插入定位筒，所述四氟套筒外壁设有限位导向筒，所述限位导向套筒通过限位支架连接在塔壁上。

步骤d所述的高微孔疏水性吸附树脂的基本骨架为苯乙烯‐二乙烯基苯聚合物，其比表面积≥820m²/g，孔体积≥0.5cm³/g，微孔率≥50％，孔径集中于1.5-2.2nm，该树脂与水的接触角为130-149°。

本发明克服了现有技术中无法将粕类蒸脱尾气中的有机溶剂VOCs吸附回收的缺陷，本发明的吸附塔采用半固定式床结构，始终保持吸附材料在孔板及不锈钢网下面，不会发生流化现象，避免吸附材料的破碎。本发明在吸附塔中填充高微孔疏水性吸附树脂，通过采用上述半固定式床结构的吸附塔结合高微孔疏水性吸附树脂对尾气进行处理：尾气粗滤→尾气初步降温→尾气二次降温及细小粕粉的去除→VOCs吸附→解析→冷凝回收→回收再用，从而将高湿度气体中的VOCs回收，尾气达标排放。本发明对蒸汽冷凝液废水采用大孔吸附树脂进行处理，回收其中的VOCs同时使废水达标排放。本发明方法实现了蒸脱尾气中的VOCs分离回收，同时尾气和蒸汽冷凝液废水达标排放，填补此行业的一个空白。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明粕类蒸脱尾气有机溶剂分离回收工艺流程图；

图2为本发明粕类蒸脱尾气中有机溶剂分离回收装置中吸附塔的结构示意图；

图3为图2中吸附塔的A处放大结构示意图；

图4为图2中吸附塔的B处放大结构示意图。

图中，11-第一喷淋塔，12-第二喷淋塔，2-水泵，3-引风机，4-吸附塔，5-分层罐，6-冷凝器，7a-溶剂出口，7b-水出口，1a-粗过滤片，1b-细过滤片，401-塔壁，402-限位支架，403-限位导向套筒，404-四氟套筒，406-限位柱，407-方管,408-配重盘，409-螺母，410-螺柱，411-孔板，412-支架，413-螺栓，414-限位环，415-金属丝网，416-第一U型板，417-第二U型板，418-支撑格栅，419-布风器支架，420-布风器。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明粕类蒸脱尾气中有机溶剂分离回收方法，采用两个装有高微孔疏水性吸附树脂的半固定式吸附塔交替进行吸附，其中一个吸附塔进行吸附的同时，另一个吸附塔进行吸附树脂的再生；蒸汽再生的冷凝水采用大孔吸附树脂进一步回收其中的有机溶剂，具体步骤为：

a:尾气粗滤：将尾气中较大固体粕渣进行粗滤；

b：尾气初步降温：尾气进入第一喷淋塔，通过水洗喷淋降低尾气温度；

c:尾气二次降温及细小粕粉的去除：尾气进入第二喷淋塔进行水洗喷淋及细滤，温度降至常温并彻底除去粕粉，完成预处理；

d：VOCs吸附：通过引风机将经过预处理的尾气送至半固定式吸附塔进行吸附，吸附塔内装填的高微孔疏水性吸附树脂将尾气中的VOCs吸附，使其达标排放，吸附塔为双塔并联，交替工作，采用PLC控制，24小时不间断工作，当一个吸附塔吸附饱和后，切换至另一个吸附塔吸附，此塔脱附；其中高微孔疏水性吸附树脂的基本骨架为苯乙烯‐二乙烯基苯聚合物，其比表面积≥820m²/g，孔体积≥0.5cm³/g，微孔率≥50％，孔径集中于1.5-2.2nm，该树脂与水的接触角为130°-149°；

e:解析：当一个吸附塔吸附饱和，通过PLC进行阀门切换，通入105℃-120℃蒸汽热解析，使VOCs从树脂上解析出来，形成高浓度VOCs与水蒸气的混合蒸气；

f:冷凝回收：高浓度VOCs与水蒸气的混合蒸气进入冷凝器，使混合蒸气由气态变成液态，形成水和溶剂的混合物，排到分层罐；

g:回收再用：由于VOCs的低水溶性以及水与VOCs间存在的密度差，水和VOCs的混合物在分层罐内静置分层后，溶剂在上层，水在下层,溶剂回收到溶剂储存罐重新使用；

h：吸附树脂解析后，采用引风机通入空气进行冷却，冷却至室温后再进行下批次吸附；

i:蒸汽冷凝水资源化处理：分层罐分离出的含VOCs有机废水，采用装有大孔吸附树脂的固定床进行吸附处理，VOCs被高效吸附出水达标排放。吸附饱和的大孔吸附树脂采用105℃-120℃蒸汽热解析，解析得到的混合蒸气送至步骤f的冷凝器，以分离回收VOCs。

如图1所示，本发明粕类蒸脱尾气中有机溶剂分离回收方法，包括喷淋、吸附、冷凝和回收等工序。具体来说，喷淋设有第一喷淋塔11和第二喷淋塔12，第一喷淋塔11和第二喷淋塔12都连接水泵2，用以接入冷凝水，第一喷淋塔11内部设有粗过滤片1a，第二喷淋塔12内部设有细过滤片1b，进行细滤。喷淋塔和吸附塔之间设有风机3，将经过预处理的尾气送至吸附塔4进行吸附过滤，具体来说，至少有两个吸附塔4，且吸附塔4为双塔或多塔并联，通过PLC控制，当一个塔吸附饱和，就切换阀门，通过蒸汽管道通入蒸汽热解析，形成高浓度VOCs和蒸汽的混合气体，混合气体进入冷凝器6，液化为液态，形成混合物，冷凝器6连接分层罐5和冷冻水交换管，分层罐5设有上部设有溶剂出口7a，下部设有水出口7b。水出口排出的含VOCs有机废水，采用装有大孔吸附树脂的固定床进行吸附处理，VOCs被高效吸附出水达标排放。吸附饱和的大孔吸附树脂采用115℃蒸汽热解析，解析得到的混合蒸气送至步骤f的冷凝器，以分离回收VOCs，实现蒸脱尾气中的VOCs分离回收，同时尾气和蒸汽冷凝液废水达标排放。

为了更好地达到回收效果，在本发明中，吸附塔中采用半固定式床结构，具体结构如下：

如图3所示，吸附塔内部填充有高微孔疏水性吸附树脂，高微孔疏水性吸附树脂上方设置有孔板，高微孔疏水性吸附树脂与孔板之间设有金属丝网，金属丝网另一端与第二U型板连接，第二U型板置于焊接在塔壁上的支架上，第二U型板内按压有第一U型板，第一U型板使用螺栓与焊有螺母的支架固定，第一U型板上安装有限位环，金属丝网的上方依次压上孔板、方管、配重盘，配重盘上设有螺柱，螺柱焊接在孔板上，并穿过方管，配重盘穿过螺柱放置于方管上，螺母紧固住配重盘；方管上焊接有定位筒，定位筒内设有限位导向柱，限位导向柱穿过四氟套筒，插入定位筒，四氟套筒外壁设有限位导向筒，限位导向套筒通过限位支架连接在塔壁上。

本发明中，通过螺柱将孔板、方管、配重盘、定位筒联为一体,简称为“A”。限位导向柱穿过四氟套筒，插入定位筒，使A只能垂直运动，不能水平移动。配重盘根据吸附塔内空塔流速和风压灵活调整。

当吸附树脂吸附膨胀时，填料层高度增加会缓慢增加，压在填料层上面的金属丝网、A在限位导向柱的作用下沿着垂直方向缓慢上移；

脱附后吸附树脂体积会缩小，填料层高度也会缓慢减小，压在床层上面的金属丝网、A在限位导向柱的作用下沿着垂直方向缓慢下移；恢复原状。在整个过程中保持给树脂的压力恒定，不会因为随树脂体积膨胀或缩小而变化。

如图2所示，本发明吸附塔的入口处安装有布风器，布风器通过布风器支架安装于塔壁上，使得粕类蒸脱尾气均匀进入吸附塔内。

如图4所示，发明中，吸附塔内部填充有高微孔疏水性吸附树脂，高微孔疏水性吸附树脂下方安装有金属丝网，金属丝网下方安装有孔板，孔板下方设有支撑格栅，对孔板起到支撑作用，金属丝网通过螺栓固定于孔板上。

本发明中，只要能给孔板和金属网恒定不变的力就可以，可使用恒压气缸等代替配重盘，恒压气缸固定后，气缸中心杆可代替限位支架、限位导向套筒、四氟套筒、限位柱进行限位导向。

本发明将食用油粕类蒸脱尾气中的VOCs回收再利用，每年产生了将近十亿的经济效益，也减少了将近10万吨挥发性有机溶剂的工业排放量，最大程度上保护了环境，减少了大气污染。

同时，本发明的吸附塔中，独特的半固定床结构，使气体在具有一定压力引风机的作用下穿过填料层，吸附剂会缓慢膨胀，在配重盘的重量作用下，吸附剂不会被气流吹起，也不会产生翻腾现象，但在吸附剂膨胀力下会将配重盘及孔板、不锈钢网等缓慢抬起垂直移动。吸附剂脱附再生时，体积会缓慢缩小至原有大下，配重盘及孔板、不锈钢网等在重力作下，随其体积缩小的同时缓慢垂直下移。配重盘可根据引风机风压、填料的实际填充高度、气流速度，进行灵活增减，最终实现吸附脱附交替连续运行。

本发明中采用高微孔疏水性吸附树脂作为吸附塔中的填充剂，颠覆了现有技术中采用活性炭、活性炭纤维、沸石等吸附材料无法进行食用油生产行业蒸脱尾气中的有机溶剂分离回收的现状。本发明中的高微孔疏水性吸附树脂不仅限于申请号为CN200810022478，申请日为2008.7.15的中国专利中所述的制备方法制备的高微孔疏水性吸附树脂。

本发明中，高微孔疏水性吸附树脂的基本骨架为苯乙烯‐二乙烯基苯聚合物，其比表面积≥820m²/g，孔体积≥0.5cm³/g，微孔率≥50％，孔径集中于1.5-2.2nm，该树脂与水的接触角为130-149°。

要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其他修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。