有机污染土壤低能耗热脱附-急冷-吸附耦合修复系统技术方案

本实用新型专利技术涉及有机污染土壤低能耗热脱附‑急冷‑吸附耦合修复系统，所述修复方法包括三大系统：热脱附系统，急冷系统和吸附系统。其中，热脱附系统中主要的单元操作设备包括空气预热器，热脱附装置，尾气除尘装置。急冷系统中主要的单元操作设备包括：急冷塔，蒸汽发生器，油水分离器，辅助冷凝器，再生塔。吸附系统中主要的单元操作设备包括：压缩机，吸附塔组，次级冷凝器，真空泵以及水冷器等。本实用新型专利技术不但对热脱附高温尾气中热量进行回收利用，同时实现了尾气中污染物的资源化回收，达到绿色、节能的治理目的。

Low Energy Consumption Thermal Desorption-Cooling-Adsorption Coupled Rehabilitation System for Organic Contaminated Soil

The utility model relates to a low energy consumption thermal desorption-quenching-adsorption coupled remediation system for organic contaminated soil. The remediation method comprises three major systems: thermal desorption system, quenching system and adsorption system. Among them, the main unit operating equipment in the thermal desorption system includes air preheater, thermal desorption device and tail gas dust removal device. The main unit operating equipment in quench system includes quench tower, steam generator, oil-water separator, auxiliary condenser and regeneration tower. The main unit operating equipment in the adsorption system includes compressor, adsorption tower group, secondary condenser, vacuum pump and water cooler. The utility model not only recycles heat from high temperature tail gas after thermal desorption, but also realizes resource recovery of pollutants in tail gas, so as to achieve the goal of green and energy saving treatment.

【技术实现步骤摘要】
有机污染土壤低能耗热脱附-急冷-吸附耦合修复系统
本技术属于环境修复领域和化工传质传热领域，具体涉及多相体系加热、气液传质传热、吸附、蒸馏、冷凝等操作过程。
技术介绍
土壤污染作为与大气污染、水污染并列的三大污染之一，已严重威胁农业、工业发展，甚至人类健康。有机污染土壤是土壤污染中重要的组成部分，由于其污染物广泛、去除困难，导致大量的土壤无法被有效利用。热脱附技术修复速率快，污染物去除效率高，应用不受环境限制，尤其适用于挥发性，半挥发性有机污染场地的应急修复。然而，传统的热脱附技术存在两方面问题，一是过程能耗较高，热脱附过程中需要足够高的温度使得土壤中污染物汽化，然而，对热脱附后尾气中的热量尚未回收利用或利用不充分(CN103658165A，CN203578349U，CN104438313A，CN106180169A)。二是尾气处理困难。传统热脱附方法中采用二次焚烧，催化氧化技术或单纯的活性炭吸附处理尾气(CN104906876A，CN106216382A，CN106623395A)，虽然处理效果能够满足环保要求，但成本高，物耗大。
技术实现思路
本技术的目的是提供有机污染土壤低能耗热脱附-急冷-吸附耦合修复系统，利用急冷技术对高温尾气中的热量和污染物进行回收利用；同时，采用吸附技术对尾气中污染物进行进一步吸附，一方面保证尾气排放满足环保标准，另一方面显著降低了尾气处理成本。本技术的技术如下：一种有机污染土壤低能耗热脱附-急冷-吸附耦合修复系统，包括热脱附系统、急冷系统和吸附系统；所述的热脱附系统由空气预热器、热脱附装置、尾气除尘装置构成；所述的急冷系统由急冷塔、蒸汽发生器、油水分离器、辅助冷凝器、再生塔构成；所述的吸附系统由压缩机、吸附塔组、次级冷凝器以及水冷器组成，具体连接关系为：空气预热器出料口连接热脱附装置进料口，接热脱附装置上部的气体出口连接尾气除尘装置；尾气除尘装置出气口连接急冷塔的下部进气口，急冷塔上部出气口通过压缩机并联连接第一吸附塔和第二吸附塔的进料口，第一吸附塔和第二吸附塔的出料口连接次级冷凝器；急冷塔塔底出口连接再生塔，再生塔塔顶气体出口经过冷凝器后连接油水分离器，油水分离器的油相出口连接急冷塔中部进油口；空气预热器的循环蒸汽出口连接水冷器，水冷器出水口连接蒸发器的进气口，蒸汽发生器的出气口连接预热器的循环蒸汽入口。与现有技术相比，该技术的独到之处有：1、将土壤热脱附和尾气急冷以及尾气吸附过程中的热量进行耦合，对高温尾气中的热量进行回收利用，显著降低过程能耗。同时，急冷过程中实现对污染物的资源化回收，有效解决了传统二次燃烧、催化氧化等尾气处理方法涉及的高成本问题。2、采用吸附技术，对热脱附尾气中有机物进行深度处理，保证放空尾气完全达到环境排放标准。同时，对脱附后高浓度有机污染物冷凝，进行资源化回收。附图说明图1一种有机污染土壤低能耗热脱附-急冷-吸附耦合修复系统示意图标号说明：1.空气预热器；2.热脱附装置；3.尾气除尘装置；4.急冷塔；5.蒸汽发生器；6.油水分离器；7.辅助冷凝器；8.再生塔；9.压缩机；10.吸附塔A；11.吸附塔B；12.次级冷凝器；13.真空泵；14.水冷器；S1.冷却水回水；S2.冷却水上水；S3.VOCs回收；S4.冷却水回水；S5.冷却水上水；S6.凝液采出；S7.新鲜水补充；S8.污染物回收；S9,冷凝水采出；S10.新鲜蒸汽；S11.空气；S12.尾气放空；V1-V8.控制阀。注：此附图仅为所述一种有机污染土壤低能耗热脱附-急冷-吸附耦合修复方法的其中一种具体表现形式。具体实施方式下面结合附图对本技术所涉及的技术和设备运行特性进行进一步说明。本技术提供一种有机污染土壤低能耗热脱附-急冷-吸附耦合修复系统，主要包括热脱附系统，急冷系统和吸附系统。其中，热脱附系统中涉及的关键设备有空气预热器1，热脱附装置2，尾气除尘装置3；急冷系统中涉及的关键设备有急冷塔4，蒸汽发生器5，油水分离器6，辅助冷凝器7，再生塔8；吸附系统中涉及的关键设备有压缩机9，吸附塔(A)10，和吸附塔(B)11，次级冷凝器12，真空泵13以及水冷器14。具体连接关系为：空气预热器1出料口连接热脱附装置2进料口，接热脱附装置上部的气体出口连接尾气除尘装置3；尾气除尘装置出气口连接急冷塔4的下部进气口，急冷塔上部出气口并联连接第一吸附塔10和第二吸附塔11的进料口，第一吸附塔10和第二吸附塔11的出料口连接次级冷凝器。急冷塔4塔底出口连接再生塔8，再生塔塔顶气体出口经过冷凝器7后连接油水分离器6，油水分离器的油相出口连接急冷塔中部进油口；空气预热器1的循环蒸汽出口连接水冷器14，水冷器出水口连接蒸发器5的进气口，蒸汽发生器5的出气口连接预热器1的循环蒸汽入口；急冷塔的残余气体出口通过压缩机9连接到第一吸附塔和第二吸附塔。配合使用的修复方法，步骤如下：⑴有机污染土壤经过加热后产生含有机污染物的高温尾气；⑵高温尾气经尾气除尘装置除尘后经过急冷塔下段与急冷油进行热量交换，取热后的急冷油通过蒸汽发生器对热量进行回收，作为空气预热器的热源；⑶急冷塔塔釜采出部分急冷油进入再生塔进行再生，急冷塔上段使用冷却水和尾气进行换热，并采出冷凝液；⑷经急冷塔冷却后的低温尾气进入吸附系统，对其中的低浓度VOCs进行吸附和回收。步骤⑴中的加热可以是原位电加热或热空气加热，也可以是异位的回转炉、流化床等设备加热。步骤⑵中的尾气除尘装置可以为旋风分离器、静电除尘器或颗粒层过滤器；急冷系统中，急冷塔分为上下两部分，以升气盘作为分界线：下段为高温尾气和急冷油直接换热，将高温尾气中的大部分热量进行回收；上段为尾气和水直接或间接换热，将尾气温度冷却至10～60℃，进一步降低尾气中污染物浓度和水含量，同时从升气盘上采出少量冷凝液。急冷塔下段，急冷油和高温尾气直接换热后，大部分急冷油通过蒸汽发生器，利用吸收的热量产生蒸汽，作为热脱附系统中空气预热器的热源。经蒸汽发生器取热后的急冷油自急冷塔中部(升气盘下方)喷淋而下继续与高温尾气进行换热。同时，出空气预热器后的废蒸汽经水冷器冷凝后进入蒸汽发生器回用。另外，一部分急冷油从急冷塔塔釜进入再生塔，通过汽提或蒸馏手段实现有机污染物和急冷油的分离。当污染物为重组分时，塔釜采出污染物，将其资源化回收。塔顶采出急冷油，经辅助冷凝器冷却和油水分离器分离后，急冷油进入急冷塔下段进行循环利用。当污染物为轻组分时，再生塔塔顶采出污染物，经辅冷凝器冷却后进行回收。再生塔塔釜采出急冷油进入蒸汽发生器给热后进入急冷塔进行循环利用。步骤⑷中的吸附工段为变温吸附工艺或变压吸附工艺，使用1～8个吸附塔进行操作，当吸附饱和以后进行脱附再生；再生方式为加热真空解析或真空解析。吸附系统利用次级冷凝器对脱附后的高浓度有机污染物进行冷凝，冷凝后的污染物进行资源化回收，未冷凝的气相经真空泵打入压缩机入口进入吸附塔进行二次吸附。本技术提出的有机污染土壤低能耗-急冷耦合修复工艺已通过实施案例进行描述，相关技术人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文所述的结构和设备进行改动和适当变更与组合来实现本技术技术。特别需要指出，所有类似的替换和改动对本领域的技术人员来说是显而易本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机污染土壤低能耗热脱附‑急冷‑吸附耦合修复系统，其特征在于：包括热脱附系统、急冷系统和吸附系统；所述的热脱附系统由空气预热器、热脱附装置、尾气除尘装置构成；所述的急冷系统由急冷塔、蒸汽发生器、油水分离器、辅助冷凝器、再生塔构成；所述的吸附系统由压缩机、吸附塔组、次级冷凝器以及水冷器组成，具体连接关系为：空气预热器出料口连接热脱附装置进料口，接热脱附装置上部的气体出口连接尾气除尘装置；尾气除尘装置出气口连接急冷塔的下部进气口，急冷塔上部出气口通过压缩机并联连接第一吸附塔和第二吸附塔的进料口，第一吸附塔和第二吸附塔的出料口连接次级冷凝器；急冷塔塔底出口连接再生塔，再生塔塔顶气体出口经过冷凝器后连接油水分离器，油水分离器的油相出口连接急冷塔中部进油口；空气预热器的循环蒸汽出口连接水冷器，水冷器出水口连接蒸发器的进气口，蒸汽发生器的出气口连接预热器的循环蒸汽入口。

【技术特征摘要】
1.一种有机污染土壤低能耗热脱附-急冷-吸附耦合修复系统，其特征在于：包括热脱附系统、急冷系统和吸附系统；所述的热脱附系统由空气预热器、热脱附装置、尾气除尘装置构成；所述的急冷系统由急冷塔、蒸汽发生器、油水分离器、辅助冷凝器、再生塔构成；所述的吸附系统由压缩机、吸附塔组、次级冷凝器以及水冷器组成，具体连接关系为：空气预热器出料口连接热脱附装置进料口，接热脱附装置上部的气体出口连接尾气除尘装置；尾气除尘装置出气口连接急冷塔的下部进气口，急冷塔上部出气口通过压缩机并联...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫钢，何林，李佳，隋红，马媛，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津,12