基于固定床的VOCs净化与回收处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于固定床的VOCs净化与回收处理系统及方法，包括预处理系统、固定床处理系统、冷凝回收系统。预处理系统，包括顺次设置的过滤器、增压风机、控制阀；固定床处理系统包括并联设置的至少三组固定床，同一时间段，至少有一组固定床分别处于吸附富集阶段、脱附净化阶段、自然冷却阶段；冷凝回收系统包括顺次设置的预冷器、冷凝器、集液罐。本申请可实现1)提高VOCs脱除效率，优化净化效果；2)去除燃烧设备，减少能耗，避免二次污染；3)多流程同时进行，提升工艺运转效率；4)实现高价值有机废气的回收利用。机废气的回收利用。机废气的回收利用。

【技术实现步骤摘要】
基于固定床的VOCs净化与回收处理系统及方法


[0001]本专利技术涉及废气污染防治领域，具体为一种基于固定床的VOCs净化与回收处理系统及方法。

技术介绍

[0002]挥发性有机化合物(VOCs)按种类可划分为烷烃(甲烷除外)、烯烃、卤代烃、芳香烃及含氧、氮、硫的有机化合物，主要来源于化工制药、石油工业、交通运输、印刷涂装等行业。VOCs与氮氧化物在光照条件下作用能产生光化学烟雾，同时也是灰霾和臭氧等的重要前体物质，因此是导致大气污染的主要来源之一，严重危害了人们的身体健康及影响经济社会的可持续发展。
[0003]现阶段处理VOCs的工艺为沸石轮转
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蓄热燃烧法，主要包括沸石分子筛吸附、热气流吹扫再生、催化燃烧等关键步骤。虽然在工业上已广泛应用，但大部分依然采用吸附、催化氧化两套设备，装置整体结构庞大、操作复杂、投资费用高，而且存在能源消耗量大、燃烧不充分、二次污染等缺陷，当处理具有高价值的有机废气时也无法有效地进行回收利用。
[0004]本申请拟解决现行处理工艺/系统流程复杂、能源消耗巨大、处理效率低下、回收利用困难等问题。

技术实现思路

[0005]为了克服上述问题，本申请提供了一种简单、高效的新型VOCs净化处理与回收利用系统及方法，本申请专利技术目的在于：1)提高VOCs脱除效率，优化净化效果；2)去除燃烧设备，减少能耗，避免二次污染；3)多流程同时进行，提升工艺运转效率；4)实现高价值有机废气的回收利用。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：
[0007]基于固定床的VOCs净化与回收处理系统，包括
[0008]预处理系统，包括顺次设置的过滤器、增压风机、控制阀；所述控制阀包括分别连通至固定床处理系统、冷凝回收系统的处理端控制阀、回收端控制阀，使得所述固定床处理系统与冷凝回收系统并联；
[0009]固定床处理系统，包括并联设置的至少三组固定床，以及鼓热风机、排气筒、浓度监测器；任一所述固定床均通过吸附入口阀门连通处理端控制阀、通过吸附出口阀门连通排气筒、通过脱附入口阀门连通鼓热风机、通过脱附出口阀门连通排气筒；
[0010]同一时间段，至少有一组固定床分别处于吸附富集阶段、脱附净化阶段、自然冷却阶段，且各组固定床的处理阶段依照吸附富集、脱附净化、自然冷却的阶段顺序交替连贯进行；
[0011]冷凝回收系统，包括顺次设置的预冷器、冷凝器、集液罐，所述预冷器的热流入口与回收端控制阀连通，其热流出口通过处理段控制阀、回收段控制阀分别连通至预处理系统、冷凝器。
[0012]作为上述技术方案的改进，当所述处理端控制阀、处理段控制阀打开，回收端控制阀、回收段控制阀关闭时，所述固定床处理系统工作、冷凝回收系统不工作；当所述处理端控制阀、处理段控制阀关闭，回收端控制阀、回收段控制阀打开时，所述固定床处理系统不工作、冷凝回收系统工作。
[0013]作为上述技术方案的改进，所述固定床床层的沸石分子筛上负载有高效催化剂。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述固定床处理系统包括并联设置的三组固定床；
[0015]所述处理端控制阀并接一号吸附入口阀门、二号吸附入口阀门、三号吸附入口阀门，分别连通至一号固定床、二号固定床、三号固定床的顶部入口；
[0016]连通至一号固定床、二号固定床、三号固定床的底部出口的一号吸附出口阀门、二号吸附出口阀门、三号吸附出口阀门并接后连通至排气筒；
[0017]所述鼓热风机并接一号脱附入口阀门、二号脱附入口阀门、三号脱附入口阀门，分别连通至一号固定床、二号固定床、三号固定床的底部入口；
[0018]连通至一号固定床、二号固定床、三号固定床的顶部出口的一号脱附出口阀门、二号脱附出口阀门、三号脱附出口阀门并接后通过浓度监测器连通至排气筒。
[0019]作为上述技术方案的改进，同一时间段，通过自动控制各进出口阀门，使所述三组固定床分别处于吸附富集、脱附净化、自然冷却三个阶段；当某组固定床完成吸附富集后，即进入脱附净化阶段，当某组固定床完成脱附净化，即进入自然冷却阶段，当某组固定床完成自然冷却后，即进入吸附富集阶段；同一固定床的各处理阶段交替连贯进行。
[0020]作为上述技术方案的改进，所述浓度监测器还设有支路连通至预冷器。
[0021]作为上述技术方案的改进，所述预冷器的热流入口与固定床处理系统的浓度监测器和预处理系统的回收端控制阀相连，其热流出口通过处理段控制阀与预处理系统增压风机入口相连，以及通过回收段控制阀与冷凝器热流入口相连。
[0022]作为上述技术方案的改进，所述预冷器和冷凝器连通有冷源，冷源经冷源进口管路流入并经冷源出口管路流出。
[0023]作为上述技术方案的改进，所述冷凝器的液相产品输出端通过第一输液泵连通至集液罐，
[0024]所述集液罐的输出端连接有第二输液泵，所述冷凝器的气相产品输出端经过排气阀门与排气筒相连。
[0025]本专利技术同时还提供一种基于固定床的VOCs净化与回收处理方法，包括：
[0026]S1预处理
[0027]废气通过过滤器除去大颗粒粉尘，经增压风机形成压缩废气，根据所处理的废气特性及相关工厂要求，若为低浓度且无回收利用价值的VOCs废气，则处理端控制阀打开，回收端控制阀关闭，烟气进入固定床处理系统净化处理；若为高价值且可回收的有机废气，则处理端控制阀关闭，回收端控制阀打开，烟气进入冷凝回收系统回收利用；
[0028]S2固定床处理
[0029]低浓度VOCs废气进入固定床处理系统，同一时间段通过自动控制各进出口阀门，使得至少有一组固定床分别处于吸附富集阶段、脱附净化阶段、自然冷却阶段；
[0030]当固定床处于吸附富集阶段时，其沸石分子筛对废气中的VOCs分子进行吸附富集，吸附后的气体经吸附出口阀门至排气筒排出；当固定床完成吸附富集后，即进入脱附净
化阶段；
[0031]当固定床处于脱附净化阶段时，鼓热风机将热风经脱附入口阀门鼓入固定床，将吸附富集于沸石分子筛的VOCs脱除，同时负载于沸石分子筛上的高效催化剂在高温条件下实现对VOCs的降解，废气被充分降解后经脱附出口阀门进入浓度监测器检测是否达标以排出或二次处理；当固定床完成脱附净化，即进入自然冷却阶段；
[0032]当固定床所有连通阀门均处于关闭状态，固定床处于自然冷却阶段；当固定床完成自然冷却后，即进入吸附富集阶段；
[0033]各组固定床的处理阶段依照吸附富集、脱附净化、自然冷却的阶段顺序交替连贯进行；
[0034]S3冷凝回收
[0035]高价值有机废气进入冷凝回收系统，进入预冷器进行冷却，初步冷却后即进入冷凝器进行深度冷却，同时产生液相产品；无法冷凝回收的气体，自冷凝器中导出，通过排气阀门进入排气筒排放；冷凝器产生的液相产品通过第一输液泵输送至集液罐，集液罐中的液相产品经第二输液泵输送进行提纯、生产工艺循环利用或对外销售。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于固定床的VOCs净化与回收处理系统，其特征在于：包括预处理系统，包括顺次设置的过滤器、增压风机、控制阀；所述控制阀包括分别连通至固定床处理系统、冷凝回收系统的处理端控制阀、回收端控制阀，使得所述固定床处理系统与冷凝回收系统并联；固定床处理系统，包括并联设置的至少三组固定床，以及鼓热风机、排气筒、浓度监测器；任一所述固定床均通过吸附入口阀门连通处理端控制阀、通过吸附出口阀门连通排气筒、通过脱附入口阀门连通鼓热风机、通过脱附出口阀门连通排气筒；同一时间段，至少有一组固定床分别处于吸附富集阶段、脱附净化阶段、自然冷却阶段，且各组固定床的处理阶段依照吸附富集、脱附净化、自然冷却的阶段顺序交替连贯进行；冷凝回收系统，包括顺次设置的预冷器、冷凝器、集液罐，所述预冷器的热流入口与回收端控制阀连通，其热流出口通过处理段控制阀、回收段控制阀分别连通至预处理系统、冷凝器。2.根据权利要求1所述的基于固定床的VOCs净化与回收处理系统，其特征在于：所述固定床处理系统包括并联设置的三组固定床；所述处理端控制阀并接一号吸附入口阀门、二号吸附入口阀门、三号吸附入口阀门，分别连通至一号固定床、二号固定床、三号固定床的顶部入口；连通至一号固定床、二号固定床、三号固定床的底部出口的一号吸附出口阀门、二号吸附出口阀门、三号吸附出口阀门并接后连通至排气筒；所述鼓热风机并接一号脱附入口阀门、二号脱附入口阀门、三号脱附入口阀门，分别连通至一号固定床、二号固定床、三号固定床的底部入口；连通至一号固定床、二号固定床、三号固定床的顶部出口的一号脱附出口阀门、二号脱附出口阀门、三号脱附出口阀门并接后通过浓度监测器连通至排气筒。3.根据权利要求2所述的基于固定床的VOCs净化与回收处理系统，其特征在于：同一时间段，通过自动控制各进出口阀门，使所述三组固定床分别处于吸附富集、脱附净化、自然冷却三个阶段；当某组固定床完成吸附富集后，即进入脱附净化阶段，当某组固定床完成脱附净化，即进入自然冷却阶段，当某组固定床完成自然冷却后，即进入吸附富集阶段；同一固定床的各处理阶段交替连贯进行。4.根据权利要求1所述的基于固定床的VOCs净化与回收处理系统，其特征在于：所述浓度监测器还设有支路连通至预冷器。5.根据权利要求1所述的基于固定床的VOCs净化与回收处理系统，其特征在于：所述固定床床层的沸石分子筛上负载有高效催化剂。6.根据权利要求1所述的基于固定床的VOCs净化与回收处理系统，其特征在于：所述预冷器的热流入口与固定床处理系统的浓度监测器和预处理系统的回收端控制阀相连，其热流出口通过处理段控制阀与预处理系统增压风机入口相连，以及通过回收段控制阀与冷凝器热流入口相连。7.根据权利要求1所述的基于固定床的VOCs净化与回收处理系统，其特征在于：所述预冷器和冷凝器连通有冷源，冷源经冷源进口管路流入并经冷源出口管路流出。
8.根据权利要求1所述的基于固定床的VOCs净化与回收处理系统，其特征在于：所述冷凝器的液相产品输出端通过第一输液泵连通至集液罐，所述集液罐的输出端连接有第二输液泵，所述冷凝器的气相产品输出端经过排气阀门与排气筒相连。9.基于固定床的VOCs净化与回收处理方法，其特征在于：本方法应用于权利要求1～8任一项所述的基于固定床的VOCs净化与回收处理系统，包括：S1预处理废气通过过滤器...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭洪根，韩栋，马梦祥，萧跃鹏，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：