一种VOCs处理智能耦合装置与方法与流程

本发明涉及vocs处理技术领域，具体为一种vocs处理智能耦合装置与方法。

背景技术：

挥发性有机污染物vocs排放的工业行业包括石油化工、精细化工、喷涂、包装印刷、医药与农药制造、半导体及电子产品制造、人造板与木制家具制造、皮革、漆包线、制鞋、涂料、油墨、粘合刑生产、金属铸造等，行业众多，各行业中所产生的vocs种类繁多，组成复杂，常见的组分有碳氢化合物、苯系物、醇类、酮类、酚类、醛类、酯类、胺类、腈(氰)类等。

vocs治理技术主要有两类：一类是回收技术，一类是销毁技术。回收技术是通过物理的方法，改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透等方法来富集分离有机气相污染物的方法，主要有吸附技术、吸收技术、冷凝技术及膜分离技术。销毁技术主要是通过化学或生化反应，用热、光、催化剂和微生物将有机化合物转变成为二氧化碳和水等无毒害或低毒害的无机小分子化合物，主要有直接燃烧、催化燃烧、生物氧化、光催化氧化、等离子体破坏等。目前使用较多的vocs治理技术主要有活性炭和活性炭纤维吸附、溶剂吸收、降温冷凝等回收技术和直接燃烧、催化燃烧等销毁技术，其中又以吸附技术和催化燃烧技术的应用居多。

有机化工产品装卸车船码头，在装卸过程中，会产生大量的vocs废气，而且储运、装卸过程并不连续，装卸量不同产生的油气量也不一样，这些废气的气量和浓度波动都很大，给处理技术带来很大的难度，目前的技术很难保证时刻达标排放。

常规的处理装置采用冷凝+吸附工艺，冷凝采用多机械制冷、液氮等，吸附采用活性炭等，也有采用冷凝+催化氧化组合工艺，但由于气量和浓度波动大，致使制冷或液氮无法随时匹配冷量。一方面，当废气处理量和浓度较小时，压缩机能耗较高，而且容易形成过冷，导致换热器通道加速冰堵，缩短换热器切换时间，同时冷却最低温度的保护会导致压缩机频繁启停，加速易损件的损坏，增加维护成本,尤其造成后续催化氧化装置由于热值不足无法维持正常运转，需要补热；另一方面，当废气处理量和浓度较大时，由于冷量不足会造成无法回收有机化合物，同时由于进气热值大，使得后续催化氧化装置超温而紧急停车，装个vocs处理装置无法达标排放

基于此，本发明设计了一种vocs处理智能耦合装置与方法，以解决上述提到的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种vocs处理智能耦合装置与方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种vocs处理智能耦合装置，包括废气收集单元、预处理单元、制冷单元、冷凝单元、冷凝液回收单元、催化氧化单元、智能计算模块和烟囱排放模块，所述废气收集单元、预处理单元、冷凝单元和催化氧化单元依次连接，所述冷凝单元分别和制冷单元和冷凝液回收单元相连接，所述冷凝单元和催化氧化单元均与烟囱排放模块相连接，所述冷凝单元通过旁路管与烟囱排放模块相连接。

优选的，所述废气收集单元与装卸车、装卸船、储罐和管道相连接。

优选的，所述预处理单元包括除尘单元、脱硫脱氯单元、除湿单元和预冷单元。

优选的，所述智能计算模块包括在线分析仪和冷热值智能计算模块。

优选的，所述在线分析仪对预处理后的废气进行测量，所述冷热值智能计算模块根据废气气量、组成、浓度和催化氧化反应单元的反应器温度值来计算和平衡整个废气处理装置的冷量平衡和热量平衡。

优选的，所述制冷单元采用机械制冷、液氮制冷、膨胀制冷和余热制冷中的一种进行制冷。

优选的，所述冷凝单元包括两组换热器和冷剂缓冲罐。

一种vocs处理智能耦合方法，包括以下步骤：

s1，废气被废气收集单元收集，然后进入预处理单元，预处理单元对废气进行预处理，包括除尘、脱硫脱氯、除湿和预冷处理中的一个或多个处理；

s2，智能计算模块对预处理后的废气进行测量计算，测量包括对废气的气量、组成和浓度进行测量，同时对催化氧化反应单元的反应器温度测量，并进行计算，从而使整个废气处理装置的冷量平衡和热量平衡；

s3，冷凝单元对冷能逐级利用、合理分配，利用混合物中重组分先冷凝，轻组分后冷凝，让它们依次节流，蒸发制冷，最后使油气液化，两组换热器一台阻力过大后切换至另外一台，冷冻堵塞的换热器进行复温操作，双通道交替结霜-融霜，可稳定连续处理，系统不受结霜、冻堵等影响，工艺畅通，冷剂缓冲罐内有制冷单元的低温冷剂，满足气量和或组成和或浓度波动大的时候，用于平衡冷量，当气量和或组成和或浓度较小或低时，缓冲罐内的冷剂是个增大或储冷的过程，当气量和或组成和或浓度较大或高时，缓冲罐内的冷剂是个减小或释放冷的过程，冷剂量的增减依据来源于智能计算模块计算结果；

s4，深度冷凝后的低浓度油气进入催化氧化单元，经板式换热器和电加热器预热至300℃左右后进入催化反应器，在贵金属催化剂作用下，油气中的vocs在催化反应器中发生氧化反应，将vocs氧化为无害的二氧化碳和水，实现油气的达标排放，催化反应后的高温油气再经板式换热器与油气进行预热，以回收催化氧化反应后的高温热能，实现催化氧化装置热量的综合利用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：与传统的冷凝+催化氧化相比，本发明解决了废气气量或浓度或波动大造成装置冷量不匹配以及催化氧化单元经常超温走旁路排放，以及催化氧化单元因为热值不足频繁补充燃料或热量造成的高能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明模块示意图；

图2为本发明催化氧化单元流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种vocs处理智能耦合装置技术方案：包括废气收集单元1、预处理单元2、制冷单元3、冷凝单元4、冷凝液回收单元5、催化氧化单元6、智能计算模块8和烟囱排放模块7，废气收集单元1、预处理单元2、冷凝单元4和催化氧化单元6依次连接，冷凝单元4分别和制冷单元3和冷凝液回收单元5相连接，冷凝单元4和催化氧化单元6均与烟囱排放模块7相连接，冷凝单元4通过旁路管9与烟囱排放模块7相连接，旁路管9可用于催化氧化单元6超温时紧急排放之用。

其中，废气收集单元1与装卸车、装卸船、储罐和管道相连接；预处理单元2包括除尘单元、脱硫脱氢单元、除湿单元和预冷单元，除尘是指防止废气进入冷凝单元造成冷凝设备堵塞；脱硫脱氯是为了废气硫和氯进入催化氧化单元造成催化剂中毒或失活；除湿和预冷主要是通过预冷器先分离一部分水分，然后再通过低温冷冻将水分分离出来，同时在低温下油气中的重组分冷凝成液体，在气液分离器中提前分离采出，防止冻堵，脱硫脱氯是指采用碱洗或者其他可以脱除硫和氯的措施，满足催化剂的要求；智能计算模块8包括在线分析仪和冷热值智能计算模块8；。

其中，在线分析仪对预处理后的废气进行测量，冷热值智能计算模块8根据废气气量、组成、浓度和催化氧化反应单元的温度测量值来计算和平衡整个废气处理装置的冷量平衡和热量平衡，最大程度的回收废气中有价值的有机化合物，保证催化氧化单元维持催化反应所需热值。

其中，制冷单元3采用机械制冷、液氮制冷、膨胀制冷和余热制冷中的一种进行制冷，主要是采用机械制冷和液氮制冷；冷凝单元4包括两组换热器和冷剂缓冲罐。

一种vocs处理智能耦合方法，包括以下步骤：

s1，废气被废气收集单元1收集，然后进入预处理单元2，预处理单元2对废气进行预处理，包括除尘、脱硫脱氯、除湿和预冷处理中的一个或多个；

s2，智能计算模块8对预处理后的废气进行测量计算，测量包括对废气的气量、组成和浓度进行测量，同时对催化氧化反应单元的反应器温度测量，并进行计算，从而使整个废气处理装置的冷量平衡和热量平衡；

s3，冷凝单元4对冷能逐级利用、合理分配，利用混合物中重组分先冷凝，轻组分后冷凝，让它们依次节流，蒸发制冷，最后使油气液化，两组换热器一台阻力过大后切换至另外一台，冷冻堵塞的换热器进行复温操作，双通道交替结霜-融霜，可稳定连续处理，系统不受结霜、冻堵等影响，工艺畅通，冷剂缓冲罐内有制冷单元3的低温冷剂，满足气量和或组成和或浓度波动大的时候，用于平衡冷量，当气量和或组成和或浓度较小或低时，缓冲罐内的冷剂是个增大或储冷的过程，当气量和或组成和或浓度较大或高时，缓冲罐内的冷剂是个减小或释放冷的过程，冷剂量的增减依据来源于智能计算模块8计算结果；

s4，深度冷凝后的低浓度油气进入催化氧化单元6，经板式换热器和电加热器预热至300℃左右后进入催化反应器，在贵金属催化剂作用下，油气中的vocs在催化反应器中发生氧化反应，将vocs氧化为无害的二氧化碳和水，实现油气的达标排放，催化反应后的高温油气再经板式换热器与油气进行预热，以回收催化氧化反应后的高温热能，实现催化氧化装置热量的综合利用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。