用于回收挥发性有机化合物的方法和设备技术

本发明专利技术描述了用于从气流中去除并回收挥发性有机化合物(VOC)的方法。含有挥发性有机化合物的气流进料至凝结单元中，在该单元中挥发性有机化合物将凝结并被捕捉到储存器中。仍含有部分挥发性有机化合物的气流进料至吸附单元、或者进料至吸收单元，由此吸附或吸收剩余的挥发性有机化合物。然后从储存器回收挥发性有机化合物，并且吸附剂材料或吸收剂材料用于使用或进一步处理。

Method and apparatus for recovering volatile organic compounds

The present invention describes a method for the removal and recovery of volatile organic compounds (VOC) from airstreams. Air flow containing volatile organic compounds is fed into a condensation unit where the volatile organic compounds are condensed and captured in a reservoir. The residual VOCs are adsorbed or absorbed by the gas stream which still contains some VOCs into the adsorption unit or into the absorption unit. Volatile organic compounds are then recovered from the reservoir, and adsorbent or absorbent materials are used for use or further treatment.

【技术实现步骤摘要】
用于回收挥发性有机化合物的方法和设备专利技术背景挥发性有机化合物(VOC)会存在于来自各种制造操作的气体排放物中。这些排放物在世界大部分地区受到政府监管，所以工厂经营者期望排放物减少。用于减少VOC的常规技术包括：吸附法、吸收法、催化燃烧法、凝结法、薄膜法、生物学方法。这些技术都存在缺陷。例如，在燃烧期间，产生氮氧化物，使排放控制工艺复杂化，并增加了工厂设计的总投资。通过该方法，VOC也被完全破坏。如果在废气中VOC浓度过高，那么吸附法也将无效。对于使用溶剂的吸收法，存在有限的VOC选择性，并且随后需要处理液体。生物学方法也有非常高的选择性，并不能用于所有类型的VOC。薄膜法需要基础设施投资，由于经常维护，可能会是昂贵且高成本的。凝结法也受到能够从废气流去除的VOC类型限制。虽然这些都是减排的有效方法，但是它们不能实现在回收所排放VOC的同时控制VOC排放水平的目标。在本专利技术中，吸附/吸收与凝结技术结合，由此能够达到具有可接受排放水平的VOC回收和再利用。
技术实现思路
一种用于从气流中去除和回收挥发性有机化合物的方法，所述方法包括以下步骤：a)将含有挥发性有机化合物的气流进料至凝结单元中，其中挥发性有机化合物将凝结在凝结单元表面上并进入储存器中；b)来自凝结单元的气流进料至吸附单元，在该吸附单元中，仍存在于气流中的挥发性有机化合物被吸附；以及c)从凝结单元和吸附单元回收挥发性有机化合物；以及可选地将步骤b)的气流输送至大气、或者用于进行进一步处理。又或者，在本专利技术的不同实施方式中，吸附单元可以用吸收单元替代。一种用于从气流中去除和回收挥发性有机化合物的方法，所述方法包括以下步骤：a)将含有挥发性有机化合物的气流进料至凝结单元中，在该单元中挥发性有机化合物将在凝结单元的表面上凝结并进入储存器中。b)来自凝结单元的气流进料至吸收单元，在该吸收单元中，仍存在于气流中的挥发性有机化合物被吸收；以及c)从凝结单元和吸收单元回收挥发性有机化合物；以及可选地将步骤b)的气流输送至大气、或者进行进一步处理。凝结单元一般具有端口，从而引入液氮为凝结单元提供制冷，并且使得较温暖的气态氮气输送至凝结单元外。液氮源可以是集液罐或圆筒，并且可以基于凝结单元所需要冷却的量进行确定。凝结单元可以是一系列热交换器，例如两个或更多个热交换器，所述热交换器与阀门滑块(valveskid)整合以控制液氮的流速，并由此控制数个热交换器的温度。凝结单元通常可以是购自本申请受让人的CIRRUSVEC型号的凝结单元。该型号通常在不会于主凝结单元内形成冰的风险的情况下操作，由此避免堵塞。可通过本专利技术方法处理的挥发性有机化合物包括药品、精细化学、油库、码头装载的油和化学品、涂料等。挥发性有机化合物气体通常在诸如清洗过程、装载过程、过滤过程、干燥过程、倾析过程和罐呼吸过程等过程中产生。出于本专利技术目的，可以去除并回收大部分挥发性有机化合物。系统由两部分组成，即凝结单元和吸附单元或吸收单元。通过调节温度，大部分挥发性有机化合物将凝结，并由此在凝结单元中回收。然后，剩余的未凝结的挥发性有机化合物通过吸附器单元中的吸附材料分离，由此生产能够排放到大气的净化气体、或者以其他方式进行处置。由吸附器单元捕捉的少量挥发性有机化合物不能回收或再利用。由于挥发性有机化合物来自生产过程或者储存和装载过程，对于控制生产以及储存和装载的最终使用者来说，如果这些挥发性有机化合物可以回收将会是有价值的。通过以液态形式回收，挥发性有机化合物可以再利用或者作为化学原料出售。凝结单元通常具有低压降，并且在近似1个大气压的环境压力下进行操作。然而，也可以在较高压下操作，其具有提高凝结温度并由此减少液氮消耗的优点。凝结单元的温度设定取决于待处理的不同类型挥发性有机化合物而改变，进一步取决于饱和蒸气压力曲线和凝固点而改变。例如，二氯甲烷(DCM)是凝固点为-95℃的常规挥发性有机化合物。因此，考虑到可能引起堵塞的热交换器内结冰，温度不能设定为低于-95℃。由-85℃的二氯甲烷饱和蒸气压曲线进行计算，超过99.95％的DCM将凝结为液体形态，挥发性有机化合物的排放低于1000mg/Nm3。该较小量将不会进一步凝结，并将通过吸附单元，99％的剩余挥发性有机化合物被捕获到吸附单元中。这将导致低于20mg/Nm3的挥发性有机化合物排放到大气中。本专利技术的方法可以处理流速至高为1000Nm3/小时的挥发性有机化合物。更高的流速可以通过同时并联运行连接的凝结单元进行适应。吸附单元通常可选自变温吸附装置和变压吸附循环单元。吸附剂/吸收剂材料可以选自沸石和活性炭。可选地，碳纤维可用作吸附剂材料。吸附系统可以是非可再生的或可再生的。对于非可再生系统，吸附器材料必须在挥发性有机化合物分子饱和后进行替换。可将已使用的吸附器材料送到特定的处理工厂，或者燃烧、或者再生或再利用。对于可再生系统，可以使用两根或更多根吸附器材料的柱子，以便一根柱子在吸附模式的同时，另一根柱子是再生模式，反之亦可。再生通常经过蒸汽、热空气或氮气、或者抽气去除所吸附的挥发性有机化合物分子。又或者，取决于待处理的挥发性有机化合物的类型和浓度，可以采用吸收单元替代吸附单元。典型的气相柱或其他气体吸收装置可以用于该分离步骤。集成系统将有助于满足挥发性有机化合物的最终排放要求。凝结并回收的挥发性有机化合物是未被污染的，并且可以不经过进一步处理直接在工业生产过程中使用。该系统的占地面积和投资相对较小，因为该系统可移动，并且就其可接收的气流类型而言具有灵活性。产生相对少量的废物。所述系统对于挥发性化合物进料中的波动具有灵活性。由于可以确定吸附剂材料需要进行处理或制冷冷凝器需要除霜的时机，因此维护更易预测。附图的简要说明附图是根据本专利技术的挥发性有机化合物去除和回收系统的示意图。专利技术详述参见附图，显示了用于去除并回收挥发性有机化合物系统的示意图。凝结单元A与吸附单元D经由管线5流体连通。源自工业生产过程的包含挥发性有机化合物的工艺气流经由管线1进料至凝结单元A中。凝结单元A包含使得液体凝结在其上的挡板或侧壁B。含有挥发性有机化合物的气体与经由管线3进料至凝结单元的液氮接触。液氮将引起挥发性有机化合物在气流中饱和，并且当其变得足够冷时，最终将会过饱和。过饱和挥发性有机化合物与挡板或侧壁B接触，并凝结于其上。凝结的液态挥发性有机化合物将从挡板或侧壁B滑落，并经由管线2收集在储存器C中，在所属储存器C中可以回收挥发性有机化合物。可以在储存器C中形成的任何蒸气可经由管线7直接进入管线1，并且重新进入凝结单元B。液氮将会吸收气流的热量，并且蒸发形成氮气。该氮气气流可以经由管线4输送至凝结装置A外，并分散到大气中。经此处理的气流经过管线5离开凝结单元A。该管线流体连通凝结单元A和接收气流的吸附单元D。气流仍含有部分未在凝结单元A中凝结的挥发性有机化合物，并且吸附单元将吸附这些剩余的化合物。几乎不含挥发性有机化合物的工艺气体可以经由管线6从吸附单元D输送至大气或者用于视需要进一步加工的其它操作。又或者，吸附单元D可以由使用相同管线并连接到凝结单元A的吸收单元替代。吸收装置通常使用液体形式的溶剂以捕获挥发性有机化合物。当期望高浓度挥发性有机化合物气体的回收而不是排放控制时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从气流中去除和回收挥发性有机化合物的方法，所述方法包括如下步骤：a)将含有挥发性有机化合物的气流进料至凝结单元中，其中，挥发性有机化合物将凝结在凝结单元表面上并进入储存器中；b)来自凝结单元的气流进料至吸附单元，在该吸附单元中，仍存在于气流中的挥发性有机化合物被吸附；以及c)从凝结单元和吸附单元回收挥发性有机化合物。

【技术特征摘要】
1.一种用于从气流中去除和回收挥发性有机化合物的方法，所述方法包括如下步骤：a)将含有挥发性有机化合物的气流进料至凝结单元中，其中，挥发性有机化合物将凝结在凝结单元表面上并进入储存器中；b)来自凝结单元的气流进料至吸附单元，在该吸附单元中，仍存在于气流中的挥发性有机化合物被吸附；以及c)从凝结单元和吸附单元回收挥发性有机化合物。2.如权利要求1所述的方法，所方法进一步包括：将步骤b)的气流输送至大气、或者用于处理。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，凝结单元包含串联的两个或更多个热交换器。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，凝结单元包含用于将液氮进料至凝结单元中的端口、以及用于从凝结单元中去除氮气的端口。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将液氮引入两个或更多个热交换器。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，凝结单元在1个大气压下操作。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，气流的流速为最多1000Nm3/小时。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸附单元选自变温吸附和变压吸附。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述吸附单元包含选自活性炭和沸石的吸附剂。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挥发性有机化合物在选自清洗过程、装载过程、过滤过程、干燥过程、倾析过程和罐呼吸过程的过程中产生。11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辰东，刘晶华，邵想想，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE