一种新型深冷VOC回收装置的制作方法

本实用新型涉及废气voc回收技术，特别是涉及一种新型深冷voc回收装置。

背景技术：

低沸点的液态化学品在车船装卸、储存、转运中会产生大量的挥发性有机物(voc)，由于浓度高，常常采用深冷冷凝的方法回收,一方面满足环保排放要求,另一方面可再利用资源,创造价值。但是，为了满足环保排放要求，冷凝温度往往大大低于voc的冰点，装置在运行一段时间后会产生冰堵，所以，深冷冷凝装置多数设计成两个冷凝单元，一个冷凝回收，另一个加温化霜再生，两个冷凝器定期切换，交替循环运行。这样的设计带来两个弊端：一是装置造价高；二是加温化霜不够彻底，影响装置的稳定运行。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型深冷voc回收装置，其能够避免voc被冷冻成固体(结霜)，从而降低后期维护成本。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种新型深冷voc回收装置，包括液氮存储罐、板式换热器、射流器、深冷冷凝器,所述液氮存储罐用于存储液氮；所述板式换热器用于将液氮汽化；气化后的高压氮气经喷嘴高速射入射流器的扩大段，从射流器导出的氮气经由第二射流管、第三射流管进入深冷冷凝器，同时在射流器的扩大段形成负压，所述负压通过第一冷凝管将深冷冷凝器中的热氮气吸入并迅速混合，形成低温氮气再次提供给深冷冷凝器；

所述液氮存储罐的出口通过液氮输入管与板式换热器的液氮接入口连通，板式换热器的汽化出口通过第二汽化管与射流器的进口连通、热氮气出口通过第一汽化管与射流器加气口连通、热氮气进口通过第一冷凝管与第一液氮换热管一端连通；第一液氮换热管设置在深冷冷凝器内；

深冷冷凝器内部还安装有第二液氮换热管，第二液氮换热管一端、第一液氮换热管另一端分别与第二射流管、第三射流管一端连通，第二射流管、第三射流管另一端分别通过第一射流管射流器的出口连通；

所述深冷冷凝器的冷凝气接入口通过第一输送管与换热器的出口连通、冷凝器接出口通过第四冷凝管与换热器的冷气接入口连通，换热器的冷凝气接入口通过第二输送管与外部voc气体连通。

优选地，第二液氮换热管另一端通过第二冷凝管将气态氮气排出。

优选地，所述换热器的冷气出口通过第四输送管与活性炭吸附器的进口连通，活性炭吸附器的出口与排气管连通。

优选地，所述深冷冷凝器的冷凝液体排出口通过第三冷凝管与收集罐的进口连通，收集罐的出口通过收集管与输送泵的进口连通，输送泵的出口通过排放管与外部连通。

优选地，深冷冷凝器分上下两部分，各装有第一液氮冷凝管、第二液氮冷凝管，第一液氮冷凝管位于第二液氮冷凝管上方。

优选地，在第二液氮冷凝管处，冷凝温度低于voc的沸点，部分voc从气相析出，形成冷凝液，流入收集罐；在第一液氮冷凝管处温度接近voc冰点温度。

优选地，还包括尾气净化系统，所述尾气净化系统包括两个活性炭吸附器，活性炭吸附器择一使用，所述活性炭吸附器包括外箱、内箱，内箱安装在外箱内部且内箱与外箱内壁之间构成保温间隙，保温间隙内安装有第一线圈；

所述内箱内固定有至少两块加热板，加热板上设置有过气孔、加热条，且内箱内部填充有活性炭，活性炭用于吸附voc；所述内箱内侧顶部分别与第一副接入管、第二副接入管、第三副接入管一端连通，内箱内侧底部分别与第一接入管、第二接入管、第三接入管一端连通；

所述第四输送管与第一换向阀的进口连通，第一换向阀的第一出口、第二出口分别与两个活性炭吸附器的第一副接入管另一端连通，且使用时第一换向阀用于择一将其进口与其中一个第一副接入管连通；第一接入管与第一单向阀的进口连通、第一单向阀出口与排气管连通，从而将处理后的气体排放。

优选地，所述第二副接入管与第四单向阀的进口连通，第四单向阀的出口与冷凝器的冷凝接入口连通，冷凝器的冷凝接出口与存储罐的进口连通；所述第二接入管与第二单向阀的进口连通，第二单向阀的出口与存储罐的进口连通；所述第三副接入管与第三单向阀的进口连通，第三单向阀的出口与冷凝器的冷凝接入口连通。

优选地，两个活性炭吸附器的第三接入管另一端分别与第二换向阀的第一出口、第二出口连通，第二换向阀的进口与蒸汽泵的出口连通，蒸汽泵属于蒸汽系统，蒸汽系统还包括增压水泵，增压水泵的进口与水源连通、出口与雾化器的进口连通，雾化器用于将水雾化，且雾化器的出口与第三换向阀的第一进口连通，第三换向阀的第二进口与外部气源连通，第三换向阀的出口与加热器的加热间隙一端连通，第三换向阀用于择一使其第一进口、第二进口与其出口连通；

加热器包括第二外壳、第二外壳，第一外壳与第二外壳之间构成安装间隙，安装间隙内安装有第二线圈，所述第二外壳内安装有交错设置的第一加热挡板、第二加热挡板，第一加热挡板、第二加热挡板之间构成加热间隙，加热间隙另一端与蒸汽泵的进口连通；

所述第一加热挡板、第二加热挡板采用铁质材料制成，所述第二线圈内通入交变电流，第二换向阀择一与其中一个第三接入管连通。

优选地，保温间隙内填充有保温材料；安装间隙填充隔热棉。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型中从换热器出来的净化不凝气最后进入活性炭吸附器，用活性炭吸附微量voc，使voc达标排放。由于voc微量，活性炭吸附周期长，不需要频繁更换，也不产生过多的固废。

本实用新型采用液氮为冷源，由于液氮的温度为-196℃，一是能满足绝大多数的低沸点voc将冷凝温度设定在接近冰点温度，二是液氮在装置内只与氮气换热氮气化过程中不与voc间接换热冷却，排除了voc被冷冻成固体的可能，加上与后续的活性炭吸附微量voc达标排放的组合，达到一种优势：即最大可能的冷凝回收voc并达标排放，又避免了常规深冷冷凝装置易出现冰堵现象。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的尾气净化系统结构示意图。

图3是图2中f1处放大图。

图4是本实用新型的蒸汽系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1-图4，本实施例的新型深冷voc回收装置，包括液氮存储罐110、板式换热器120，所述液氮存储罐110用于存储液氮，所述板式换热器120用于将液氮汽化；

所述液氮存储罐110的出口通过液氮输入管111与板式换热器120的液氮接入口连通，从而将液氮导入板式换热器120，板式换热器120的汽化出口通过第二汽化管122与射流器130的进口连通、热氮气出口通过第一汽化管121与射流器130加气口连通、热氮气进口通过第一冷凝管141与第一液氮换热管一端连通；第一液氮换热管设置在深冷冷凝器140内；

深冷冷凝器140内部还安装有第二液氮换热管，第二液氮换热管一端、第一液氮换热管另一端分别与第二射流管132、第三射流管133一端连通，第二射流管132、第三射流管133另一端分别通过第一射流管131射流器130的出口连通。使用时，板式换热器将汽化的液氮、加热后的氮气通过射流器130混合，从而降低氮气的温度，然后分别进入第一液氮换热管、第二液氮换热管。

第二液氮换热管另一端通过第二冷凝管142将气态氮气排出，在所述第二冷凝管142的管路中还设置有减压阀145，当气压达到设定值时高压开启减压阀145、从而实现氮气的排出，所述深冷冷凝器140的冷凝气接入口通过第一输送管151与换热器150的出口连通、冷凝器接出口通过第四冷凝管144与换热器150的冷气接入口连通，换热器150的冷凝气接入口通过第二输送管152与外部voc气体连通，从而将voc废气引入换热器150，然后经过换热器150初步冷凝后输入深冷冷凝器140内进行进一步冷凝；

所述换热器150的冷气出口通过第四输送管154与活性炭吸附器160的进口连通，活性炭吸附器160的出口与排气管161连通，从而将处理后的废气排出；

所述深冷冷凝器140的冷凝液体排出口通过第三冷凝管143与收集罐170的进口连通，收集罐170的出口通过收集管171与输送泵180的进口连通，输送泵180的出口通过排放管181与外部装置连通，从而将液态voc输出。

使用时，液氮存储罐110内的液氮通过液氮输入管111输入板式换热器120内，液氮在板式换热器120内通过第一冷凝管141输送来的热氮气加热汽化，然后通过第二汽化管122输入射流器130内；加热液氮后的热氮气也进入射流器130内与汽化氮气混合喷射至第一射流管131。这种设计将液氮冷凝转化为氮气冷凝，从而避免深冷冷凝器内对voc冷凝温度过低造成voc结霜，而且还能降低液氮使用量，使得氮气部分回收利用。

voc气体通过第二输送管152进入换热器150内进行降温换热，然后通过第一输送管151输入深冷冷凝器140内进行进一步冷凝，冷凝后的液态voc通过第三冷凝管143输入收集罐170内进行收集存储，收集罐170内的液态voc通过输送泵180泵入排放管181输出；

voc气体通过深冷冷凝器140冷凝后通过第四冷凝管144输入第三输送管153输入换热器150，从深冷冷凝器顶部出来的、净化的低温气体成分主要是氮气、空气等不凝气体，以及微量的voc。这股气流作为前置的换热器冷源与voc换热，预冷voc气体，这能够增加后期深冷冷凝器的冷凝速度和效果，而且能量复用，起到节能的效果。经过换热器后的voc气体内部存有少量voc，然后输入活性炭吸附器160吸附，从而进一步降低气流中的voc，最后通过排气管161直接排放；

本实施例中深冷冷凝器分上下两部分，各装有第一液氮冷凝管、第二液氮冷凝管，第一液氮冷凝管位于第二液氮冷凝管上方。使用时第二液氮冷凝管起到预冷凝的作用，而第一液氮冷凝管起到深度冷凝效果。在第二液氮冷凝管处，冷凝温度低于voc的沸点，部分voc从气相析出，形成冷凝液，流入收集罐。在第一液氮冷凝管处温度接近voc冰点温度，可在不结冰的情况下，最大可能液化并回收voc。

参见图2-图4，虽然活性炭吸附器160处吸附的voc量很少，但是在不间断生产的过程中，还是需要对活性炭吸附器160进行再生以保证吸附效果，从而防止排放的废气超标。但又要保证不间断生产，因此，申请人将活性炭吸附器160处替换为尾气净化系统，所述尾气净化系统，包括两个活性炭吸附器，活性炭吸附器择一使用，所述活性炭吸附器包括外箱a110、内箱a120，内箱a120安装在外箱a110内部且内箱a120与外箱a110内壁之间构成保温间隙a111，保温间隙a111内安装有第一线圈a210，且保温间隙a111内填充有保温材料a411，所述保温材料a411为隔热材料，如隔热泡沫。

所述内箱a120内固定有至少两块加热板a130，加热板a130上设置有过气孔a131、加热条a132，且内箱a120内部填充有活性炭a412，活性炭a412用于吸附voc。加热板、加热条采用铁质材料制成，所述第一线圈a210通入交变电流，从而产生交变磁场，使得加热板a130通过交变磁场生热，以加热活性炭。

所述内箱a120内侧顶部分别与第一副接入管a151、第二副接入管a152、第三副接入管a153一端连通，内箱a120内侧底部分别与第一接入管a141、第二接入管a142、第三接入管a143一端连通；

所述第四输送管a154与第一换向阀a211的进口连通，第一换向阀a211的第一出口、第二出口分别与两个活性炭吸附器的第一副接入管a151另一端连通，且使用时第一换向阀a211用于择一将其进口与其中一个第一副接入管a151连通，从而将换热器150排出的换热氮气体输送至其中一个活性炭吸附器内。

第一接入管a141与第一单向阀a221的进口连通、第一单向阀a221出口与排气管161连通，从而将处理后的气体排放。所述第二副接入管a152与第四单向阀a224的进口连通，第四单向阀a224的出口与冷凝器a250的冷凝接入口连通，冷凝器a250的冷凝接出口与存储罐a260的进口连通，从而将冷凝后的水回流至存储罐a260内存储。

所述第二接入管a142与第二单向阀a222的进口连通，第二单向阀a222的出口与存储罐a260的进口连通，从而使得清洗时的液体流入存储罐a260内存储。

所述第三副接入管a153与第三单向阀a223的进口连通，第三单向阀a223的出口与冷凝器a250的冷凝接入口连通，从而将烘干时的水蒸气凝结，且凝结后的气体直接排放或输入第四输送管a154内进行进一步处理；

两个活性炭吸附器的第三接入管a143另一端分别与第二换向阀a212的第一出口、第二出口连通，第二换向阀a212的进口与蒸汽泵a273的出口连通，蒸汽泵a273属于蒸汽系统，蒸汽系统还包括增压水泵a271，增压水泵a271的进口与水源连通、出口与雾化器a272的进口连通，雾化器a272用于将水雾化，且雾化器a272的出口与第三换向阀a213的第一进口连通，第三换向阀a213的第二进口与外部气源(大气)连通，第三换向阀a213的出口与加热器a300的加热间隙a333一端连通，第三换向阀a213用于择一使其第一进口、第二进口与其出口连通；

加热器a300包括第二外壳a310、第二外壳a320，第一外壳a310与第二外壳a320之间构成安装间隙a311，安装间隙a311内安装有第二线圈a280，且安装间隙a311填充隔热棉a420，所述第二外壳a320内安装有交错设置的第一加热挡板a331、第二加热挡板a332，第一加热挡板a331、第二加热挡板a332之间构成加热间隙a333，加热间隙a333另一端与蒸汽泵a273的进口连通；

所述第一加热挡板a331、第二加热挡板a332采用铁质材料制成，所述第二线圈内通入交变电流，从而产生交变磁场，交变磁场使得第一加热挡板a331、第二加热挡板a332生热，并通过产生的热量加热雾化的水汽使其快速变成水蒸气，然后通过蒸汽泵a273输出至第二换向阀a212，第二换向阀a212择一与其中一个第三接入管a143连通。

本实施例中，使用时，第一换向阀将第四输送管154与左侧的活性炭吸附器的第一副接入管a151连通，气流进入此活性炭吸附器吸附后通过第一接入管a141、第一单向阀a221排出至排气管161进行排放。

当此活性炭吸附器需要清洗时，第一换向阀a211切断与此活性炭吸附器的第一副接入管a151的连通，而与另一活性炭吸附器的第一副接入管a151连通(右侧的活性炭吸附器)；然后气流通过此右侧活性炭吸附器处理后排出。

与此同时，第二换向阀将其进口与左侧的活性炭吸附器的第三接入管a143连通，增压水泵a271、第二线圈a280、第一线圈a210、蒸汽泵a273、冷凝器a250均通电启动，增压泵a271将水增压后输入雾化器雾化成水雾，然后在蒸汽泵a273对加热间隙a333产生的负压下进入加热间隙a333，第一加热挡板a331、第二加热挡板a332分别被加热，然后通过自生热量加热水雾，使得水雾迅速变成高温水蒸气，然后进入蒸汽泵a273，蒸汽泵a273将高温水蒸气将活性炭进行冲洗，充入清洗其吸附的voc，清洗中产生的液体通过第二接入管a142流入存储罐a260，而清洗中产生的气体分别进入冷凝器冷凝后气体排出、液体输入存储罐存储。在此过程中，第一线圈产生的交变磁场使加热板加热，从而增加清洗效率。

水蒸气清洗完成后，第三换向阀a213外部气源与加热间隙a333连通、将雾化器a272与加热间隙断开，然后蒸汽泵启动，将外部气体抽送至加热间隙加热成高温气体，高温气体对活性炭进行烘干，烘干后增压水泵a271、第二线圈a280、第一线圈a210、蒸汽泵a273、冷凝器a250分别停止运行，从而完成清洗，清洗后的活性炭吸附器进入备用状态，如此往复。

这种设计使得本实用新型可以实现无间断工作，以提高产量，降低成本，而且活性炭的清洗可以增加活性炭使用寿命，从而减少固废、降低使用成本。

本实用新型未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。