一种含三罐两级吸附的有机废气治理系统的制作方法

本发明属于有机废气治理技术领域，特别涉及一种含有三个吸附罐的冷凝以及吸附集成系统，能够根据有机废气的浓度灵活选择两级吸附或单级吸附，保证排放指标达标。

背景技术：

变压吸附气体分离技术作为化工操作单元，在石油化工、环境保护等方面得到了越来越广泛的应用。

高质量的程序控制阀是装置长期稳定运转的可靠保证，程序控制阀的设置是变压吸附装置的关键技术，因为变压吸附实际上就是通过装置的数十个程控阀门的频繁开和关，不断切换吸附床层的吸附和再生状态，甚至串联或并联流程。

变压吸附装置的特点是连续运转、程控阀切换频繁、控制调节阀较多，顺序控制量特别大，因此自动化程度要求高，在装置的运行过程中，仪表及控制系统应有效地进行监控，以确保运行稳定可靠。

目前变压吸附装置所设置的程序逻辑控制机plc可有效地控制程控阀的开关、调节系统和监控系统、安全可靠。先进的变压吸附控制软件还具备以下功能：自动判断故障发生、自动切塔和恢复、程控调节、吸附参数优化等。

吸附法在有机废气中的映红是利用有机废气-空气混合物中各组分与吸附剂之间结合力强弱的差异，使有机组分与空气组分分离。易被吸附的有机组分固定在吸附剂床层，不易被吸附的空气组分，排放进入大气。被吸附剂吸附的有机组分通过抽真空等方式被脱附出来，进入冷凝或吸收装置液化回收。

吸附法处理有机废气有如下特点：

①有机组分回收率高，排放浓度低；

②吸附富集的有机物需二次处理，一般采用冷凝或吸收；

③处理高浓度有机废气时，吸附热高，易产生安全隐患。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种含三罐两级吸附的有机废气治理系统，利用三台吸附罐，两两串联组成两级吸附系统，对经过冷凝处理的有机废气进行深度吸附，保证处理后油气达到毫克级的排放指标，减少资源浪费和大气污染。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种含三罐两级吸附的有机废气治理系统，包括风机、冷箱、制冷机组、吸附罐a、吸附罐b、吸附罐c、真空泵、集液罐、输油泵、氮气加热器、吹扫气冷却器、循环水上水端、循环水回水端、蒸汽输入管、氮气输入管、油气自收集管道来、冷凝水去地沟、回收油去指定储罐，所述冷箱、氮气加热器、吹扫气冷却器内置换热管道；所述吸附罐c一端设有排出管道，排出管道上具有第一出气阀，另一端设有第三管道，第三管道连接吸附罐a的一端；所述循环水上水端管道连接吹扫气冷却器内换热管道一端，该管道上具有第一流量调节阀，所述循环水回水端管道连接吹扫气冷却器内换热管道另一端；所述蒸汽输入管连接氮气加热器，该管道上具有第二流量调节阀，所述冷凝水去地沟也管道连接氮气加热器；所述氮气输入管连接氮气加热器内换热管道一端，换热管道的另一端与排出管道之间设置有第一管道，该管道上具有第一温度变送器和第一开关阀；所述吸附罐b与真空泵之间具有第二管道，该管道上具有第二开关阀，第二管道与第三管道交叉连通，交叉点为四通结构，第三管道上设有第三开关阀和第四开关阀，第三开关阀和第四开关阀分别位于第二管道的两侧；所述吸附罐b的另一端与第一管道之间设有第四管道，该管道上具有第五开关阀；所述吸附罐a的另一端与第一管道之间设有第五管道，该管道上具有第六开关阀；所述第四管道和第五管道之间设置有第六管道，第六管道上具有第七开关阀和第八开关阀，第六管道与排出管道之间设置有第七管道，第七管道上具有第九开关阀，所述第七开关阀和第八开关阀分别位于第七管道两侧；所述吹扫气冷却器上设有第八管道和第九管道，第八管道连接排出管道，第八管道上具有第二温度变送器，所述第九管道分别与第二管道以及吸附罐a一侧的第三管道交叉连通，交叉点均为四通结构，第九管道的末端连接于第九管道的靠前端位置，第九管道上还设置有第十开关阀、第十一开关阀、第十二开关阀、第十三开关阀，第十开关阀和第十一开关阀分别位于第三管道两侧，第十二开关阀和第十三开关阀分别位于第二管道两侧；所述排出管道与第九管道之间设有第十管道，第十管道连接于第十一开关阀和第十二开关阀之间，第十管道上具有第十四开关阀；所述第三管道上还设有第十一管道，第十一管道与第三管道交叉连通，交叉点为四通结构，第十一管道的两端分别连通第九管道和第七管道，第十一管道上具有第十五开关阀和第十六开关阀，第十五开关阀和第十六开关阀分别位于第三管道的两侧；所述第五管道与第二管道之间设有第十二管道，第十二管道上具有第十七开关阀；所述油气自收集管道来与冷箱之间设置有第十三管道，风机位于第十三管道上，第十三管道上分别设有连接第八管道的管道、连接真空泵的管道以及连接集液罐的管道；所述冷箱上还设有连接第十管道的管道以及连接集液罐的管道；所述冷箱内的换热管道两端均连接于制冷机组；所述集液罐、输油泵、回收油去指定储罐依次串连，输油泵与回收油去指定储罐之间具有第十八开关阀。

作为进一步的优选方案，所述第五管道上设有第十九开关阀；所述第四管道上设有第二十开关阀；所述排出管道上设有第二十一开关阀。

作为进一步的优选方案，所述吸附罐a上设有第三温度变送器；吸附罐b上设有第四温度变送器；吸附罐c上设有第五温度变送器；集液罐上设有液位计。

与现有技术相比，本发明的一种含三罐两级吸附的有机废气治理系统，同时设置了风机、冷箱、制冷机组、三台吸附罐、真空泵、集液罐、输油泵、加热器和冷却器。三台吸附罐可两两串联组成两级吸附系统，也可以组成单级吸附系统，根据不同的进气要求选择单级吸附或两级吸附，对不同浓度的有机废气进行深度吸附处理，保证排放气达到毫克级的排放指标。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。

本发明系统内，风机1，用于给需要处理的有机气体提供动力；冷箱2，设置与风机1之后、吸附罐之前，用于冷媒和有机废气气体进行换热，使有机废气气体温度降低，部分有机物液化，降低进入吸附系统的有机废气浓度；制冷机组3，通过管道与冷箱连接，用于提供有机废气有机组分冷凝液化所需要的冷量；吸附罐，共有三台，吸附罐a4、吸附罐b5、吸附罐c6，设置于冷箱之后、真空泵之前，三台吸附罐经过管道和程控开关阀进行连接，通过开关阀的开启或关闭实现三台吸附罐之间的串联或并联，构成单级吸附系统或两级吸附系统，用于冷凝余气中有机组分的进一步回收并控制排放指标；真空泵7，设置于吸附罐之后、集液罐之前，用于对吸附饱和的吸附剂床层进行抽真空、脱附；集液罐8，设置于真空泵之后、输油泵之前，其通过管道分别与冷箱、真空泵出口连接；来自冷箱和真空泵的液体在集液罐内贮存，气体自罐顶返回冷凝装置；集液罐设置液位计，用以监测集液罐内液位；输油泵9，设置于集液罐后，用于将集液罐内液态有机物加压外输；氮气加热器10，可以采用电加热，也可以采用蒸汽加热或导热油加热，用于加热吹扫脱附和升温脱附所需的氮气等惰性气体；吹扫气冷却器11，可以采用风冷、水冷或其他冷却方式，用于冷却来自吸附罐的热的吹扫气，保证进入冷箱的气体温度不超过冷箱正常运行温度；程控阀，为自动开关阀，在程序控制下实现自动开启或关闭，实现工艺过程的功能转化；管道、管件，用以将上述设备连接，实现其工艺功能；控制系统，包括各自动化仪表、阀门、可编程控制软件及其控制程序，用以自动或手动实现装置功能

本发明与油气收集管道连接，油气进入有机废气排放控制装置后，经风机1加压后送入冷箱2。气体和来自制冷机组3的冷媒在冷箱2内进行换热，一般选择逆流换热模式，冷媒温度可根据气体组分的不同选择4℃、-30℃、-50℃、-70℃及其他温度。经换热冷却后，气体中的部分组分低于露点冷凝，冷凝液通过冷凝液排放口进入集液罐8。

气体离开冷箱2后经管道进入三罐两级吸附系统，三罐两级吸附系统可采用一罐吸附一罐解吸一罐备用的单级吸附模式，也可采用两罐吸附一罐解吸的两级吸附模式。

单级吸附模式说明：

单级吸附模式时，吸附罐a4和吸附罐b5交替进行吸附-脱附，吸附罐c6待机。

自动状态下，吸附罐a4先进行吸附，吸附罐b5进行脱附，此时，真空泵7启动，吸附罐a4进气阀(第十一开关阀12)开，吸附罐a4出气阀(第七开关阀14)开，吸附罐c6旁通阀(第九开关阀31)开，吸附罐a4进行吸附操作，气体自吸附罐a4底部进入，顶部流出，经排气筒放空；吸附罐b5抽真空阀(第二开关阀19)开，吸附罐b5进行抽真空操作。吸附系统其余自动阀门关闭。

吸附时间tmset1、脱附时间tmset2、破真空时间tmset3相互关系为tmset1≥tmset2+tmset3。当吸附罐b5脱附时间tmset2完成时，真空泵7停止，进入吸附罐b5破真空tmset3，此时，吸附罐b5抽真空阀(第二开关阀19)关，吸附罐b5破真空阀(第二十开关阀22)开，进行破真空操作，待吸附罐b5破真空时间tmset3完成，破真空阀(第二十开关阀22)关，吸附罐b5进行待机状态。

待吸附罐a4吸附时间tmset1完成，吸附罐a4进行抽真空脱附，吸附罐b5进行吸附。此时，吸附罐a4入口阀(第十一开关阀12)关，出口阀(第七开关阀14)关，真空泵7启动，吸附罐a4抽真空阀(第三开关阀18)开，吸附罐a4进行抽真空操作；吸附罐b5进气阀(第十二开关阀13)开、出气阀(第八开关阀15)开，吸附罐c6旁通阀(第九开关阀31)开，吸附罐b5进行吸附操作，气体自吸附罐b5底部进入，顶部流出，经排气筒放空；吸附系统其余自动阀门关闭。

吸附时间tmset1、脱附时间tmset2、破真空时间tmset3相互关系为tmset1≥tmset2+tmset3。当吸附罐a4脱附时间tmset2完成时，真空泵7停止，进入吸附罐a4破真空tmset3，此时，吸附罐a4抽真空阀(第三开关阀18)关，吸附罐a4破真空阀(第十九开关阀21)开，吸附罐a4进行破真空操作，待吸附罐a4破真空时间tmset3完成，破真空阀(第十九开关阀21)关，吸附罐a4进行待机状态。

待吸附罐b5吸附时间tmset1完成，吸附罐b5进行抽真空脱附，吸附罐a4进行吸附。如此循环，自动运行。

两级吸附模式说明：

两级吸附模式时，附罐a4和吸附罐b5交替进行吸附-脱附，做为一级吸附，吸附罐c6做二级吸附。

自动状态下，吸附罐a4先进行一级吸附，吸附罐c6进行二级吸附，吸附罐b5进行脱附，此时，真空泵7启动，吸附罐a4进气阀(第十一开关阀12)开，吸附罐a4出气阀(第七开关阀14)开，吸附罐c6进气阀(第十五开关阀16)开，出气阀(第一出气阀17)开，气体自吸附罐a4底部进入，顶部流出，进行一级吸附，余气再进入吸附罐c6底部，自顶部流出，进行二级吸附，经排气筒放空；吸附罐b5抽真空阀(第二开关阀19)开，进行抽真空操作。吸附系统其余自动阀门关闭。

吸附时间tmset1、脱附时间tmset2、破真空时间tmset3相互关系为tmset1≥tmset2+tmset3。当吸附罐b5脱附时间tmset2完成时，真空泵7停止，进入吸附罐b5破真空tmset3，此时，吸附罐b5抽真空阀(第二开关阀19)关，吸附罐b5破真空阀(第二十开关阀22)开，进行破真空操作，待吸附罐b5破真空时间tmset3完成，破真空阀(第二十开关阀22)关，吸附罐b5进行待机状态。

待吸附罐a4吸附时间tmset1完成，吸附罐a4进行抽真空脱附，吸附罐b5进行一级吸附。此时，吸附罐a4入口阀(第十一开关阀12)关，出口阀(第七开关阀14)关，真空泵7启动，吸附罐a4抽真空阀(第三开关阀18)开，进行抽真空操作；吸附罐b5进气阀(第十二开关阀13)开、出气阀(第八开关阀15)开，吸附罐c6进气阀(第十五开关阀16)开，出气阀(第一出气阀17)开，进行一级和二级吸附操作，气体自吸附罐b5底部进入，顶部流出，进行一级吸附，余气再进入吸附罐c6底部，自顶部流出，进行二级吸附，经排气筒放空；吸附系统其余自动阀门关闭。

吸附时间tmset1、脱附时间tmset2、破真空时间tmset3相互关系为tmset1≥tmset2+tmset3。当吸附罐a4脱附时间tmset2完成时，真空泵7停止，进入吸附罐a4破真空tmset3，此时，吸附罐a4抽真空阀(第三开关阀18)关，吸附罐a4破真空阀(第十九开关阀21)开，吸附罐a4进行破真空操作，待吸附罐a4破真空时间tmset3完成，破真空阀(第十九开关阀21)关，吸附罐a4进行待机状态。

待吸附罐b5吸附时间tmset1完成，吸附罐b5进行抽真空脱附，吸附罐a4进行一级吸附。如此循环，自动运行。

当吸附罐c6需进行脱附操作时，吸附罐a4和吸附罐b5分别进行一、二级吸附。初定高浓度运行工况下，每运行6小时，吸附罐c6进行一次脱附。

自动状态下，吸附罐a4进行一级吸附，吸附罐b5进行二级吸附，吸附罐c6进行脱附，此时，真空泵7启动，吸附罐a4进气阀(第十一开关阀12)开，吸附罐a4吸附罐b5串联阀(第十七开关阀32)开，吸附罐b5出气阀(第八开关阀15)开，吸附罐c6旁通阀(第九开关阀31)开，气体自吸附罐a4底部进入，顶部流出，进行一级吸附，余气再进入吸附罐b5底部，自顶部流出，进行二级吸附，经排气筒放空；吸附罐c6抽真空阀20开，进行抽真空操作。吸附系统其余自动阀门关闭。

吸附罐c6吸附时间tmset1、脱附时间tmset2、破真空时间tmset3相互关系为tmset1≥tmset2+tmset3。当吸附罐c6脱附时间tmset2完成时，真空泵7停止，进入吸附罐c6破真空tmset3，此时，吸附罐c6抽真空阀(第四开关阀20)关，吸附罐c6破真空阀(第二十一开关阀23)开，吸附罐c6进行破真空操作，待吸附罐c6破真空时间tmset3完成，破真空阀(第二十一开关阀23)关，吸附罐c6进行待机状态。

系统恢复高浓度工况正常运行。

活性炭超温吹扫模式说明：

为保证活性炭床层的安全性，吸附罐操作温度不能超过65℃，当发生超温现象时，启动氮气吹扫降温和保护过程。吸附罐a4带有第三温度变送器36，吸附罐b5带有第四温度变送器37，吸附罐c6带有第五温度变送器38。

系统设定吸附罐最高操作温度tmax，在任何运行状态下，温度变送器第三温度变送器36、第四温度变送器37、第五温度变送器38中任一温度超过tmax时，吸附罐进入氮气吹扫降温和保护程序。超温温度变送器所对应的的氮气入口开关阀:第六开关阀24(对应第三温度变送器36)或第五开关阀25(对应第四温度变送器37)或第一开关阀26(对应第五温度变送器38)开,超温温度变送器所对应的的氮气出口开关阀:第十开关阀27(对应第三温度变送器36)或第十三开关阀28(对应第四温度变送器37)或第十六开关阀29(对应第五温度变送器38)开，氮气输入管，进入相应吸附罐进行吹扫降温、保护，待超温温度降至设定超温吹扫结束温度tmin时，装置再次进入正常运行状态，此时第六开关阀24或第五开关阀25或第一开关阀26关,氮气出口的第十开关阀27或第十三开关阀28或第十六开关阀29关，系统按照之前设定的运行程序自动运行。

热氮气吹扫程序说明：

考虑到油气组分的复杂性，真空解吸不能完全将吸附，装置运行一段时间(根据实际排放指标确定)，采用热氮气对活性炭床层进行加热和吹扫脱附，用于吸附罐的深度解吸附。

热氮气吹扫系统设置有氮气加热系统，来自公用工程的常温氮气经过氮气加热器10与水蒸气换热，常温氮气被加热，氮气加热器10氮气出口设置有第一温度变送器39，换热器水蒸气入口设有第二流量调节阀34，第一温度变送器39和第二流量调节阀34形成温度控制联锁，设定热氮气吹扫温度tpurge，当第一温度变送器39指示值小于tpurge时，第二流量调节阀34开大，当第一温度变送器39指示值大于tpurge时，第二流量调节阀34关小，当第一温度变送器39指示值等于tpurge时，第二流量调节阀34保持。

热氮气吹扫系统设置有吹扫后氮气冷却系统，来自吸附罐的的高温吹扫后氮气经过吹扫气冷却器11与循环水换热，热氮气被冷却，换热器热氮气出口设置有第二温度变送器40，换热器循环水入口设有第一流量调节阀35，第二温度变送器40和第一流量调节阀35形成温度控制联锁，设定吹扫后氮气温度tcool，当第二温度变送器40指示值小于tcool时，第一流量调节阀35关小，当第二温度变送器40指示值大于tcool时，第一流量调节阀35开大，当第二温度变送器40指示值等于tcool时，第一流量调节阀35保持。

热氮气吹扫前，需进行预吹扫，对活性炭床层内部的油气和空气进行置换。吹扫前需设定氮气预吹扫时间tmpr，设定热氮气吹扫时间tmpg，设定热氮气吹扫温度tpurge，设定吹扫后氮气温度tcool。

热氮气吹扫进行时，为保证安全，建议吸附系统停机。以吸附罐a4为例，说明吹扫过程。吸附罐a4吹扫时，吸附系统停机，冷凝-吸附旁通阀(第十四开关阀30)开。

热氮气吹扫时，先进行预吹扫，预吹扫时，水蒸气调节阀(第二流量调节阀34)和循环水调节阀(第一流量调节阀35)关，吸附罐a4氮气吹扫阀(第六开关阀24)开，氮气排出阀(第十开关阀27)开，用常温氮气对吸附罐a4内气体进行预吹扫置换，预吹扫结束后，进入热氮气吹扫阶段，此时第二流量调节阀34和第一流量调节阀35开，对常温氮气在氮气加热器10进行加热，加热至tpurge，对吸附罐a4进行热氮气吹扫，吹扫后的热氮气经开关阀(第六开关阀24)进入吸附罐a4，经开关阀(第十开关阀27)离开吸附罐a4，再进入吹扫气冷却器11进行冷却，冷却至tcool，去引风机入口或排放筒。热氮气吹扫结束后，进入常温氮气吹扫冷却床层时间，此时水蒸气调节阀(第二流量调节阀34)和循环水调节阀(第一流量调节阀35)关，常温氮气对吸附罐a4进行吹扫降温，将温度降至tmin时，吹扫过程结束。

考虑到各地环保要求的不同，为保证吹扫时仍达标排放，也可在吸附罐a4吹扫时，吸附罐b5进行单级吸附，或者吸附罐b5、吸附罐c6进行两级吸附。

输油控制说明

当集液罐8内油位液位计41指示值达到设定外输油油位时，输油开关阀(第十八开关阀33)开，输油泵9启动，开始对外输油，随着输油进行，油位液位计41指示值降低，当降低至停止外输油油位时，输油开关阀(第十八开关阀33)关，输油泵9停机。

装置内另设置可编程控制系统(plc)，所有机泵电机、自动阀的开启、关闭状态、温度变送器、液位计、压力变送器的信号、均传输至plc，在plc内编制各阀门开启和关闭逻辑控制程序。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。