CN108731377B - 一种液化柱以及气体中有机溶剂的回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机溶液回收技术领域，具体涉及一种液化柱以及使用该液化柱的气体中有机溶液的回收系统。液化柱中填满导热性良好的颗粒物，增大与待处理气体接触的表面积，提升冷凝液化效果。一种气体中有机溶剂的回收系统，它通过制冷装置分别向第一液化分离系统、第二液化分离系统提供低温环境，第一液化分离系统先行对所排放的气体中的水汽进行冷凝液化，防止水汽进入第二液化分离系统，避免冰堵以及冷凝液化效果下降；第二液化分离系统对所排放的气体中的有机溶剂进行冷凝液化以及收集，最后再次通过吸附柱对第二液化分离系统排出气体中微量有机溶剂进行吸附，最大程度减少排放。
Description
技术领域
本发明涉及有机溶液回收技术领域，具体涉及一种液化柱以及使用该液化柱的气体中有机溶液的回收系统。
背景技术
在实验室分析以及化工产品生产等环节，需要大量使用挥发性有机溶剂。使用后的挥发性有机溶剂常常以气体的形式向环境中排放，对环境造成严重破环，为了减少挥发性有机溶剂气体的排放量，需要对有机溶剂进行回收，当前主要使用的回收技术包括以下三种：
(1)吸附法；通过吸附材料对所排放气体中的挥发性有机溶剂进行吸附回收，从而减少挥发性有机溶剂的排放量，该技术的优势是回收率较高，但是当气体中挥发性有机溶剂浓度较高时，容易饱和，需要频繁更换碳材料，成本较高。
(2)吸收法；将排放的气体通入相应的液体中，由液体将气体中挥发性有机溶剂进行吸收，该方法需要依据需要回收有机溶剂的性质选择吸收液，不具有广普性，且回收率较低。
(3)冷凝法；将排放的气体通入一个低温腔体中，由低温腔体将气体中挥发性有机物进行冷凝液化，从而达到回收的目的，但是现有冷凝法为原理的技术中，存在以下问题，导致回收率较低：1)低温腔体与排放的气体的接触面积不够，导致大部分气体中挥发性有机溶剂无法被冷凝液化；2)排放的气体中含有一定的水蒸汽，在低温腔体中容易凝固为冰，不仅容易产生冰堵，还降低了有机溶剂的液化效果；3)被冷凝液化的有机溶剂，在气流的作用下导致再次被气化。
发明内容
本发明的目的在于：为实现气体中有机溶剂的高效回收，提供一种液化柱以及使用该液化柱的气体中有机溶剂的回收系统。
本发明的一个技术方案为：一种液化柱，该液化柱为空心腔体结构，腔体内设有上筛网以及下筛网，上筛网与下筛网之间装填有用于增加气流接触面积的颗粒物，颗粒物具有高导热性；液化柱的入口设置在空心腔体顶部，液化柱的出口设置在空心腔体底部。
上述方案中，具体的，颗粒物为金属、陶瓷或玻璃材质。
本发明的另一个技术方案为：一种气体中有机溶剂的回收系统，它使用如上所述的液化柱，包括：第一气泵、制冷装置、第一液化分离系统、第二液化分离系统以及吸附柱；
液化柱包括：第一液化柱以及第二液化柱；
第一液化分离系统包括：第一液化柱、第一蒸发器、第一气液分离器以及第一液体收集瓶；第一蒸发器与制冷装置连接，用于对第一液化柱进行冷却；第一气液分离器的顶部设有进气口以及出气口，内部设有第一微孔过滤器，底部与第一液体收集瓶连通；第一气液分离器的进气口通过管路与第一液化柱的出口处连接；
第二液化分离系统包括：第二液化柱、第二蒸发器、第二气液分离器以及第二液体收集瓶；第二蒸发器与制冷装置连接，用于对第二液化柱进行冷却；第二液化柱的入口处通过管路与第一气液分离器的出气口连通；第二气液分离器的顶部设有进气口以及出气口，内部设有第二微孔过滤器，底部与第二液体收集瓶连通；第二气液分离器的进气口通过管路与第二液化柱的出口处连接；第二气液分离器的出气口通过管路与吸附柱连通；
第一气泵一方面连接注入待处理气体的进气管，另一方面通过管路与第一液化柱的入口处连接；第一气泵串联在整体系统的前端，为系统提供正压，有利于气体中水蒸汽或有机溶剂的液化；
吸附柱连接有用于排放处理后气体的排气管，吸附柱的数量可以为一个或多个，数量为多个时串联或并联使用。
本发明的工作过程为：
A.在制冷装置的作用下，第一蒸发器将第一液化柱的温度降低至水蒸汽液化的所需温度，第二蒸发器将第二液化柱的温度降低至有机溶剂蒸汽的液化温度以下；
B.在第一气泵的作用下，进气管内的待处理气体从第一液化柱的入口处进入，待处理气体在第一液化柱内进行冷却，其中的水蒸汽凝结成液态水，之后通过第一液化柱的出口处排出，进入第一气液分离器内；第一气液分离器将液态水从待处理气体中分离，脱水后的待处理气体通过第一气液分离器的出气口排入第二液化柱中，液态水穿过第一微孔过滤器排入第一液体收集瓶内；
C.进入第二液化柱中的待处理气体再次进行冷却，其中的气态的有机溶剂凝结成液态，之后通过第二液化柱的出口处排出，进入第二气液分离器内；第二气液分离器将液态有机溶剂从气体中分离，气体通过第二气液分离器排入吸附柱内，液态有机溶剂排入第二液体收集瓶内；
D.吸附柱对气体中微量有机溶剂进行吸附，处理后的气体经排气管对外排出。
上述方案中，进一步的，为提高回收率，第一液化柱的数量为一个或一个以上，数量为一个以上时串联使用。
同样的，为提高回收率，第二液化柱的数量为一个或一个以上，数量为一个以上时串联使用。
进一步的，回收系统还包括：第二气泵；第二气泵一方面通过管路接入第一液体收集瓶，另一方面接入进气管，用于将第一液体收集瓶部分未液化的水蒸汽或再次气化的水蒸汽送入进气管内再次循环；同时，由于第一气液分离器与第一液体收集瓶之间相连通，第二气泵工作时，可使第一微孔过滤器上方与下方形成一定气压差，在气压差的作用下，进入第一气液分离器中的液态水加速穿过第一微孔过滤器收集到第一液体收集瓶中，防止第一气液分离器中的液态水再次被气化，同时避免液态水在第一气液分离器和管路中聚集。
同样的，回收系统还包括：第三气泵；第三气泵一方面通过管路接入第二液体收集瓶，另一方面接入进气管，用于将第二液体收集瓶部分未液化的有机溶剂或再次气化的有机溶剂送入进气管内再次循环；同时，由于第二气液分离器与第二液体收集瓶之间相连通，第三气泵工作时，可使第一微孔过滤器上方与下方形成一定气压差，在气压差的作用下，进入第二气液分离器中的液态有机溶剂加速穿过第二微孔过滤器收集到第二液体收集瓶中，防止第二气液分离器中的液态有机溶剂再次被气化，同时避免液态有机溶剂在第二气液分离器和管路中聚集。
上述方案中，具体的，吸附柱采用活性炭材料。
上述方案中，液化柱与蒸发器具有两种安装形式：
一种为：第一液化柱位于第一蒸发器内；第二液化柱位于第二蒸发器内。
另一种为：第一蒸发器位于第一液化柱内；第二蒸发器位于第二液化柱内，此时颗粒物填充在第一液化柱与第一蒸发器之间、第二液化柱与第二蒸发器之间。
有益效果：(1)本发明所提供的液化柱为空心腔体结构，其中填满导热性良好的颗粒物，增大与待处理气体接触的表面积,提升冷凝液化效果，提高回收率。
(2)本发明所提供的回收系统由第一气泵、第一液化分离系统、第二液化分离系统、吸附柱串联组成，通过制冷装置分别向第一液化分离系统、第二液化分离系统提供低温环境。第一液化分离系统先行对所排放的气体中的水汽进行冷凝液化，防止水汽进入第二液化分离系统，避免冰堵以及冷凝液化效果下降；第二液化分离系统对所排放的气体中的有机溶剂进行冷凝液化以及收集，最后再次通过吸附柱对第二液化分离系统排出气体中微量有机溶剂进行吸附，最大程度减少排放。
(3)本发明所提供的回收系统在的第一液化分离系统以及第二液化分离系统中的液体收集瓶与进气管之间设置有气泵，气泵一方面可将液体收集瓶部分未液化的气体或再次气化的气体送入进气管内再次循环；另一方面，可加速穿过微孔过滤器的液体收集至液体收集瓶中，防止气液分离器中的液态部分再次被气化；
(4)本发明所提供的回收系统将第一气泵串联在整体系统的前端，为系统提供正压，有利于气体中水蒸汽或有机溶剂的液化。
附图说明
图1为本发明实施例1中的结构示意图；
图2为本发明实施例2中的结构示意图；
图3为本发明实施例2中的另一个结构示意图；
其中：1-第一气泵、2-第一液化柱、3-第一气液分离器、4-第一微孔过滤器、5-第二气泵、6-第一液体收集瓶、7-第二液化柱、8-第二气液分离器、9-第二微孔过滤器、10-第二液体收集瓶、11-第三气泵、12-吸附柱、13-制冷装置、14-第一蒸发器、15-第二蒸发器、16-进气管、17-排气管、18-上筛网、19-下筛网、20-颗粒物。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制发明的范围。
实施例1
参见附图1，一种液化柱，该液化柱为空心腔体结构，腔体内设有上筛网18以及下筛网19，上筛网18与下筛网19之间装填有用于增加气流接触面积的颗粒物20，颗粒物20具有高导热性；液化柱的入口设置在空心腔体顶部，液化柱的出口设置在空心腔体底部。
具体的，上述方案中的颗粒物20为金属、陶瓷或玻璃材质。
实施例2
参见附图2、3，一种气体中有机溶剂的回收系统，它使用如实施例1所述的液化柱，回收系统包括：第一气泵1、制冷装置13、第一液化分离系统、第二液化分离系统以及吸附柱12；
所使用的液化柱包括：第一液化柱2以及第二液化柱7；
第一液化分离系统包括：第一液化柱2、第一蒸发器14、第一气液分离器3以及第一液体收集瓶6；第一蒸发器14与制冷装置13连接，用于对第一液化柱2进行冷却；第一气液分离器3的顶部设有进气口以及出气口，内部设有第一微孔过滤器4，底部与第一液体收集瓶6连通；第一气液分离器3的进气口通过管路与第一液化柱2的出口处连接；
第二液化分离系统包括：第二液化柱7、第二蒸发器15、第二气液分离器8以及第二液体收集瓶10；第二蒸发器15与制冷装置13连接，用于对第二液化柱7进行冷却；第二液化柱7的入口处通过管路与第一气液分离器3的出气口连通；第二气液分离器8的顶部设有进气口以及出气口，内部设有第二微孔过滤器9，底部与第二液体收集瓶10连通；第二气液分离器8的进气口通过管路与第二液化柱7的出口处连接；第二气液分离器8的出气口通过管路与吸附柱12连通；
第一气泵1一方面连接注入待处理气体的进气管16，另一方面通过管路与第一液化柱2的入口处连接；
吸附柱12连接有用于排放处理后气体的排气管17，吸附柱12的数量可以为一个或多个，数量为多个时串联或并联使用。
上述方案中，具体的，吸附柱12采用活性炭材料。
上述方案中，液化柱与蒸发器具有两种安装形式：
一种如图2所示：第一液化柱2位于第一蒸发器14内；第二液化柱7位于第二蒸发器15内。
另一种如图3所示：第一蒸发器14位于第一液化柱2内；第二蒸发器15位于第二液化柱7内；颗粒物20填充在第一液化柱2与第一蒸发器14之间、第二液化柱7与第二蒸发器15之间。
进一步的，为提高回收率，第一液化柱2的数量为一个或一个以上，数量为一个以上时串联使用。
同样的，为提高回收率，第二液化柱7的数量为一个或一个以上，数量为一个以上时串联使用。
本发明的工作过程为：
A.在制冷装置13的作用下，第一蒸发器14将第一液化柱2的温度降低至水蒸汽液化所需温度，第二蒸发器15将第二液化柱7的温度降低至气态有机溶剂液化所需温度；
B.在第一气泵1的作用下，进气管16内的待处理气体从第一液化柱2的入口处进入，待处理气体在第一液化柱2内进行冷却，其中的水蒸汽凝结成液态水，之后通过第一液化柱2的出口处排出，进入第一气液分离器3内；第一气液分离器3将液态水从待处理气体中分离，脱水后的待处理气体通过第一气液分离器3的出气口排入第二液化柱7中，液态水穿过第一微孔过滤器4排入第一液体收集瓶6内；
C.进入第二液化柱7中的待处理气体再次进行冷却，其中的气态的有机溶剂凝结成液态，之后通过第二液化柱7的出口处排出，进入第二气液分离器8内；第二气液分离器8将液态有机溶剂从气体中分离，气体通过第二气液分离器8排入吸附柱内，液态有机溶剂排入第二液体收集瓶内；
D.吸附柱12对气体中微量有机溶剂进行吸附，处理后的气体经排气管17对外排出。
实施例3
在实施例2的基础上，进一步的，回收系统还包括：第二气泵5；第二气泵5一方面通过管路接入第一液体收集瓶6，另一方面接入进气管16，用于将第一液体收集瓶6部分未液化的水蒸汽或再次气化的水蒸汽送入进气管16内再次循环；同时，由于第一气液分离器3与第一液体收集瓶6之间相连通，第二气泵5工作时，可使第一微孔过滤器4上方与下方形成一定气压差，在气压差的作用下，进入第一气液分离器3中的液态水加速穿第一微孔过滤器4收集到第一液体收集瓶6中，防止第一气液分离器3中的液态水再次被气化，同时避免液态水在第一气液分离器3和管路中聚集。
同样的，回收系统还包括：第三气泵11；第三气泵11一方面通过管路接入第二液体收集瓶10，另一方面接入进气管16，用于将第二液体收集瓶10部分未液化的有机溶剂或再次气化的有机溶剂送入进气管16内再次循环；同时，由于第二气液分离器8与第二液体收集瓶10之间相连通，第三气泵11工作时，可使第二微孔过滤器9上方与下方形成一定气压差，在气压差的作用下，进入第二气液分离器8中的液态有机溶剂加速穿第二微孔过滤器9收集到第二液体收集瓶10中，防止第二气液分离器8中的液态有机溶剂再次被气化，同时避免液态有机溶剂在第二气液分离器8和管路中聚集。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (1)
1.一种气体中有机溶剂的回收系统，其特征在于，包括：第一气泵(1)、制冷装置(13)、第一液化分离系统、第二液化分离系统以及吸附柱(12)；
液化柱包括：第一液化柱(2)以及第二液化柱(7)；其中，液化柱为空心腔体结构，腔体内设有上筛网(18)以及下筛网(19)，所述上筛网(18)与所述下筛网(19)之间装填有用于增加气流接触面积的颗粒物(20)，所述颗粒物(20)具有高导热性；所述液化柱的入口设置在所述空心腔体顶部，所述液化柱的出口设置在所述空心腔体底部；所述颗粒物(20)为金属、陶瓷或玻璃材质；
所述第一液化分离系统包括：所述第一液化柱(2)、第一蒸发器(14)、第一气液分离器(3)以及第一液体收集瓶(6)；所述第一蒸发器(14)与所述制冷装置(13)连接，用于对所述第一液化柱(2)进行冷却；所述第一气液分离器(3)的顶部设有进气口以及出气口，内部设有第一微孔过滤器(4)，底部与所述第一液体收集瓶(6)连通；所述第一气液分离器(3)的进气口通过管路与所述第一液化柱(2)的出口处连接；
所述第二液化分离系统包括：所述第二液化柱(7)、第二蒸发器(15)、第二气液分离器(8)以及第二液体收集瓶(10)；所述第二蒸发器(15)与所述制冷装置(13)连接，用于对所述第二液化柱(7)进行冷却；所述第二液化柱(7)的入口处通过管路与所述第一气液分离器(3)的出气口连通；所述第二气液分离器(8)的顶部设有进气口以及出气口，内部设有第二微孔过滤器(9)，底部与所述第二液体收集瓶(10)连通；所述第二气液分离器(8)的进气口通过管路与所述第二液化柱(7)的出口处连接；所述第二气液分离器(8)的出气口通过管路与所述吸附柱(12)连通；
所述第一气泵(1)一方面连接注入待处理气体的进气管(16)，另一方面通过管路与所述第一液化柱(2)的入口处连接；
所述吸附柱(12)连接有用于排放处理后气体的排气管(17)；
所述第一液化柱(2)的数量为一个以上，数量为一个以上时串联使用；
所述第二液化柱(7)的数量为一个以上，数量为一个以上时串联使用；
所述回收系统还包括：第二气泵(5)；所述第二气泵(5)一方面通过管路接入所述第一液体收集瓶(6)，另一方面接入所述进气管(16)；
所述回收系统还包括：第三气泵(11)；所述第三气泵(11)一方面通过管路接入所述第二液体收集瓶(10)，另一方面接入所述进气管(16)；
所述吸附柱(12)采用活性炭材料，所述吸附柱(12)的数量为一个以上，数量为一个以上时串联或并联使用；
所述第一液化柱(2)位于所述第一蒸发器(14)内；所述第二液化柱(7)位于所述第二蒸发器(15)内；
所述第一蒸发器(14)位于所述第一液化柱(2)内；所述第二蒸发器(15)位于所述第二液化柱(7)内；所述颗粒物(20)填充在所述第一液化柱(2)与所述第一蒸发器(14)之间、所述第二液化柱(7)与所述第二蒸发器(15)之间。
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Citations (8)
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2018
- 2018-07-04 CN CN201810726371.6A patent/CN108731377B/zh active Active
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