一种利用活性炭静活性的VOC常温冷凝处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种利用活性炭静活性的VOC常温冷凝处理系统及方法，涉及工业排放VOCs处理技术领域，该系统包括VOCs预处理系统、脱附冷凝系统、辅助吸附床C、吸附床A和吸附床B；吸附床A和B通过吸附进气阀门与吸附风机相连；吸附风机连接有VOCs预处理系统；吸附床A和B通过吸附出气阀门与大气相连；吸附床A和B之间通过串联阀门Ab和Ba串行闭合连接；吸附床A、吸附床B和辅助吸附床C两端分别通过脱附冷凝阀门与脱附冷凝系统两端相连。采用本发明专利技术系统的处理方法充分利用了活性炭的静活性，降低活性炭成本，延长使用寿命，并且回收的有机溶剂纯度较高，回收效率高；采用“2+1”模式使得控制策略更加简单，运行更加可靠。

A condensation treatment system and method of VOC at room temperature with static activity of activated carbon

【技术实现步骤摘要】
一种利用活性炭静活性的VOC常温冷凝处理系统及方法
本专利技术涉及工业排放VOCs处理
，特别是涉及一种利用活性炭静活性的VOC常温冷凝处理系统及方法。
技术介绍
大气中的挥发性有机物(VOCs)对植物和动物生命造成严重伤害，并且影响人类健康例如刺激眼睛、引起呼吸道问题、引发癌症等。作为有机溶剂应用于诸如喷涂、家具等行业的VOCs可占大气VOCs排放源的35-40％。在上述行业中，VOCs常见的处理手段包括：吸附、吸收、冷凝等回收方法和直接燃烧、催化氧化、生物处理、低温等离子体和光催化等破坏方法；实际应用时一般组合上述方法的两种或者三种。其中活性炭吸附浓缩结合冷凝回收的VOCs处理方法后续处理更加方便简单，而且经济效益高，是比较理想的处理方法。罗福坤等人提出一种活性炭吸附、N2脱附回收处理有机废气的工艺，吸附结束后采用N2真空4～10KPa循环加热脱附后经双级冷凝设备冷凝，残留的VOCs采用新鲜空气吹扫后送入另一吸附器吸附。该专利能有效脱附出VOCs气体并冷凝，但是最后采用新鲜空气吹扫仍面临安全风险且影响活性炭适用寿命。和雅妮等人提出一种活性炭吸附热氮气脱附冷凝回收系统，脱附气体后采用三级冷凝，脱附后管道中的不凝气体进入辅助活性炭吸附器吸附，此专利仍存在三级冷凝能耗高、设备热应力及气密性要求高的问题。本人也曾提出一种常温冷凝辅助提纯的VOCs处理系统及其处理方法，采用三个相同床轮换吸附净化、脱附冷凝、辅助提纯，实现脱附冷凝后床体残留量非常少以保证正常吸附周期内的排放VOCs浓度达标。此专利实现了常温冷凝同时保证的吸附效率达标，降低了工艺难度、设备成本和运行能耗，但是该专利与其他类似专利相同仅利用了活性炭的动活性，并且对活性炭吸附脱附性能要求较高，要求辅助吸附时吸附量大于冷凝残余量与动态吸附量之和，否则会出现转移不足导致吸附净化后排放浓度不达标的弊端。现阶段VOCs的吸附浓缩冷凝回收方法普遍面临着如下四个问题：需深度冷凝因此冷凝和加热能耗都大幅提高；系统设备、管道和阀门承受大温差造成应力损失且气密性难以满足；冷凝后吸附床仍残留的一部分VOCs造成下一阶段的吸附效率下降或者采用新鲜空气热吹扫面临爆炸风险；仅利用了活性炭的吸附动活性，浪费了部分活性炭的吸附能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用活性炭静活性的VOC常温冷凝处理系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，充分利用活性炭的吸附能力，可节约活性炭的使用，同时实现利用常规高效冷源甚至天然冷源液化回收VOCs，大幅降低了冷凝能耗和设备成本。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种利用活性炭静活性的VOC常温冷凝处理系统，包括VOCs预处理系统、脱附冷凝系统和辅助吸附床C，所述辅助吸附床C一侧设置有两台并联的吸附床A和吸附床B；所述吸附床A通过吸附进气阀门Aa1与吸附风机相连，所述吸附床B通过吸附进气阀门Ba1与所述吸附风机相连；所述吸附风机连接有所述VOCs预处理系统；所述吸附床A通过吸附出气阀门Aa2与大气相连，所述吸附床B通过吸附出气阀门Ba2与大气相连；所述吸附床A和吸附床B之间通过串联阀门Ab和串联阀门Ba串行闭合连接；所述吸附床A两端分别通过脱附冷凝阀门Ad1和脱附冷凝阀门Ad2与脱附冷凝系统两端相连，吸附床B两端分别通过脱附冷凝阀门Bd1和脱附冷凝阀门Bd2与脱附冷凝系统两端相连，吸附床C两端分别通过脱附冷凝阀门Cd1和脱附冷凝阀门Cd2与脱附冷凝系统两端相连。可选的，所述脱附冷凝系统包括依次串行连接的气气换热器、常温冷凝系统、三通蝶阀、脱附风机、截止阀和加热器；所述三通蝶阀包括I通路、II通路和III通路，所述常温冷凝系统与I通路连接，所述脱附风机与II通路连接，所述II通路与所述脱附风机之间的连接管路上连接有与所述气气换热器连接的第一支路，所述III通路通过第二支路与所述气气换热器连接；所述辅助吸附床C通过阀门Cp1和阀门Cp2连接在所述截止阀两端；所述脱附冷凝阀门Ad1、脱附冷凝阀门Bd1和脱附冷凝阀门Cd1通过第一脱附冷凝管道与所述加热器连接，所述脱附冷凝阀门Ad2、脱附冷凝阀门Bd2和脱附冷凝阀门Cd2通过第二脱附冷凝管道与所述气气换热器连接。可选的，还包括氮气补充系统，所述氮气补充系统包括氮气源和在线氧含量检测仪，所述氮气源通过氮气补充阀门n1与第二脱附冷凝管道相连，所述第一脱附冷凝管道连接有氮气补充阀门n2，所述氮气补充阀门n2通过在线氧含量检测仪与所述VOCs预处理系统前端的吸附管道相连。可选的，所述吸附床A与所述吸附出气阀门Aa2之间设置有VOCs浓度传感器Av，所述吸附床B与所述吸附出气阀门Ba2之间设置有VOCs浓度传感器Bv，所述气气换热器与所述常温冷凝系统之间设置有VOCs浓度传感器Cv，所述截止阀一端与所述阀门Cp2之间设置有VOCs浓度传感器Dv。可选的，所述常温冷凝系统包括VOCs储液罐和常温冷凝器，所述常温冷凝器能够采用常规高效冷源或天然冷源。可选的，所述吸附风机和所述脱附风机均为防爆变频风机。本专利技术还提供一种利用上述活性炭静活性的VOC常温冷凝处理系统的处理方法，包括如下步骤：步骤10、设备调试，关闭所有吸附进气阀门Aa1、吸附进气阀门Ba1和所有吸附出气阀门Aa2、吸附出气阀门Ba2，打开所有剩余阀门，然后开启氮气源，将系统管道和设备内的气体均置换为氮气，当在线氧含量检测仪显示氧气含量低于5％时关闭所有阀门和氮气源；步骤20、开启吸附进气阀门Aa1和吸附出气阀门Aa2，有机废气经预处理系统降温除颗粒后送入吸附床A，净化达标后排入大气；步骤30、当吸附床A后的VOCs浓度传感器Av显示值达到排放标准的50％时，关闭吸附出气阀门Aa2，打开串联阀门Ab，吸附床B串联在吸附床A后面，废气依次经过吸附床A和吸附床B再排入大气，直至VOCs浓度传感器Av显示吸附床A已达饱和吸附量，无法继续吸附，然后吸附床A进入脱附阶段，吸附床B继续吸附；步骤40、吸附床A脱附前，打开氮气补充阀门n1、氮气补充阀门n2和氮气源，将吸附床A内的气体置换为氮气送入吸附管道内，当在线氧含量检测仪显示氧气含量低于5％时关闭氮气补充阀门n1、n2和氮气源；然后依次开启脱附冷凝阀门Ad1、脱附冷凝阀门Ad2、截止阀、脱附风机和加热器，三通蝶阀切换到I通路、III三通路处，当VOCs浓度传感器Cv显示值达到冷凝浓度时，开启冷凝系统，直至无冷凝液流出；步骤50、关闭截止阀，开启阀门Cp1和阀门Cp2，将三通蝶阀切换到I通路、II通路处，从吸附床A出来的高温高浓度VOCs气体经冷却后送入吸附床C内吸附变为低浓度气体再加热，此时可将吸附床A内的VOCs继续脱附出来，直至VOCs浓度传感器Cv显示吸附床A内再无VOCs脱附出来，然后开启截止阀、关闭阀门Cp1、阀门Cp2和加热器，将吸附床A内的活性炭冷却下来；步骤60、当吸附床B后的VOCs浓度传感器Bv显示值达到排放标准的50％时，关闭吸附出气阀门Ba2，打开串联阀门Ba，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用活性炭静活性的VOC常温冷凝处理系统，其特征在于：包括VOCs预处理系统、脱附冷凝系统和辅助吸附床C，所述辅助吸附床C一侧设置有两台并联的吸附床A和吸附床B；所述吸附床A通过吸附进气阀门Aa1与吸附风机相连，所述吸附床B通过吸附进气阀门Ba1与所述吸附风机相连；所述吸附风机连接有所述VOCs预处理系统；所述吸附床A通过吸附出气阀门Aa2与大气相连，所述吸附床B通过吸附出气阀门Ba2与大气相连；所述吸附床A和吸附床B之间通过串联阀门Ab和串联阀门Ba串行闭合连接；所述吸附床A两端分别通过脱附冷凝阀门Ad1和脱附冷凝阀门Ad2与脱附冷凝系统两端相连，吸附床B两端分别通过脱附冷凝阀门Bd1和脱附冷凝阀门Bd2与脱附冷凝系统两端相连，吸附床C两端分别通过脱附冷凝阀门Cd1和脱附冷凝阀门Cd2与脱附冷凝系统两端相连；吸附床A、B的活性炭用量相同，辅助吸附床C的活性用量m

【技术特征摘要】
1.一种利用活性炭静活性的VOC常温冷凝处理系统，其特征在于：包括VOCs预处理系统、脱附冷凝系统和辅助吸附床C，所述辅助吸附床C一侧设置有两台并联的吸附床A和吸附床B；所述吸附床A通过吸附进气阀门Aa1与吸附风机相连，所述吸附床B通过吸附进气阀门Ba1与所述吸附风机相连；所述吸附风机连接有所述VOCs预处理系统；所述吸附床A通过吸附出气阀门Aa2与大气相连，所述吸附床B通过吸附出气阀门Ba2与大气相连；所述吸附床A和吸附床B之间通过串联阀门Ab和串联阀门Ba串行闭合连接；所述吸附床A两端分别通过脱附冷凝阀门Ad1和脱附冷凝阀门Ad2与脱附冷凝系统两端相连，吸附床B两端分别通过脱附冷凝阀门Bd1和脱附冷凝阀门Bd2与脱附冷凝系统两端相连，吸附床C两端分别通过脱附冷凝阀门Cd1和脱附冷凝阀门Cd2与脱附冷凝系统两端相连；吸附床A、B的活性炭用量相同，辅助吸附床C的活性用量mc和吸附床A、吸附床B的活性炭用量m、活性炭性能和运行工况参数匹配。


2.如权利要求1所述的吸附床，其特征在于：所述吸附床A、吸附床B运行工况包括单床吸附、前串联吸附、脱附冷凝、提纯转移、后串联吸附，所述辅助吸附床C运行工况包括辅助吸附和脱附冷凝。


3.根据权利要求1所述的利用活性炭静活性的VOC常温冷凝处理系统，其特征在于：所述脱附冷凝系统包括依次串行连接的气气换热器、常温冷凝系统、三通蝶阀、脱附风机、截止阀和加热器；所述三通蝶阀包括I通路、II通路和III通路，所述常温冷凝系统与I通路连接，所述脱附风机与II通路连接，所述II通路与所述脱附风机之间的连接管路上连接有与所述气气换热器连接的第一支路，所述III通路通过第二支路与所述气气换热器连接；所述辅助吸附床C通过阀门Cp1和阀门Cp2连接在所述截止阀两端；所述脱附冷凝阀门Ad1、脱附冷凝阀门Bd1和脱附冷凝阀门Cd1通过第一脱附冷凝管道与所述加热器连接，所述脱附冷凝阀门Ad2、脱附冷凝阀门Bd2和脱附冷凝阀门Cd2通过第二脱附冷凝管道与所述气气换热器连接。


4.根据权利要求2所述的利用活性炭静活性的VOC常温冷凝处理系统，其特征在于：还包括氮气补充系统，所述氮气补充系统包括氮气源和在线氧含量检测仪，所述氮气源通过氮气补充阀门n1与第二脱附冷凝管道相连，所述第一脱附冷凝管道连接有氮气补充阀门n2，所述氮气补充阀门n2通过在线氧含量检测仪与所述VOCs预处理系统前端的吸附管道相连。


5.根据权利要求3所述的利用活性炭静活性的VOC常温冷凝处理系统，其特征在于：所述吸附床A与所述吸附出气阀门Aa2之间设置有VOCs浓度传感器Av，所述吸附床B与所述吸附出气阀门Ba2之间设置有VOCs浓度传感器Bv，所述气气换热器与所述常温冷凝系统之间设置有VOCs浓度传感器Cv，所述截止阀一端与所述阀门Cp2之间设置有VOCs浓度传感器Dv。


6.根据权利要求1所述的利用活性炭静活性的VOC常温冷凝处理系统，其特征在于：所述常温冷凝系统包括VOCs储液罐和常温冷凝器，所述常温冷凝器能够采用常规高效冷源或天然冷源。


7.根据权利要求1所述的利用活性炭静活性的VOC常温冷凝处理系统，其特征在于：所述吸附风机和所述脱附风机均为防爆变频风机，所述脱附风机为密封结构。


8.一种利用活性炭静活性的VOC常温冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：高军，张承全，曹昌盛，夏云飞，谢午豪，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31