CN116785881B - 一种精馏尾气深度冷凝回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种精馏尾气深度冷凝回收装置，包括进气管路以及依次设置在进气管路上的若干组冷凝分离装置，所述冷凝分离装置包括连通的冷凝器和气液分离器，从气液分离器分离出的液体经排液管收集，分离出的气体经管路进入到下一组冷凝分离装置的冷凝器，多组冷凝分离装置内冷凝器的温度沿气体流动方向逐渐降低。多个冷凝器的冷凝温度逐渐降低，利用多级降温冷凝回收，尾气先由冷凝器进行预冷降温，之后再进入气液分离器，对冷凝下来的液体进行分离回收，分离之后的气体在通过热交换进行降温，之后进入下一级冷凝分离装置进行降温、回收，以此延伸进行多级冷凝处理，可使尾气中的VOCS被充分回收，使处理后的最终排放的尾气满足排放标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种精馏尾气深度冷凝回收装置。
背景技术
在有机硅精馏生产、分离甲基氯硅烷的过程中，精馏车间的风机会有废气排出，此类废气通常通过燃烧法进行处理，废气含有大量的硅类成分，经过焚烧炉过程中经燃烧产生大量的SiO2，二氧化硅的熔点在1650℃左右，废气燃烧器在助燃空气混合过程中，一部分氯硅烷与助燃空气中的水发生了水解反应，堵塞燃烧器喷头，燃烧后的SiO2在火焰高温作用下部分直接熔融，进一步堵塞了燃烧器，在实际运行过程中，燃烧器的运行周期非常短，需要定期停炉进行清理，大大降低了焚烧炉的运行稳定性，增加了生产成本。
除了燃烧法之外，出现了一些利用冷凝法去除尾气中杂质的设备，如公开号为CN114515493A的发明专利，公开了一种高效硅油回收系统，用于去除车间尾气中的硅油，实质也是一种冷凝回收系统，包括依次连接的折流回收器以及旋流回收器，所述折流回收器包括折流器壳体、设置在折流器壳体内部的折流筒以及设置在折流筒内起到折流作用的折流冷凝板，所述折流冷凝板向下倾斜设置，且在折流冷凝板的低侧端开口以供气流通过，若干个折流冷凝板从上至下依次设置在折流筒内且相邻两个折流冷凝板上的开口交错设置在折流筒的两侧；折流器壳体与折流筒之间形成收集腔，在折流冷凝板开口位置下方对应设有回收槽，回收槽与收集腔连通。在该技术方案中，折流回收器与旋流回收器是配合使用的，如果仅使用其中一个便会降低分离效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种精馏尾气深度冷凝回收装置，可对排放的废气进行冷凝处理，通过分级降温将其中含有的可回收组分逐步冷凝回收，使最终排放的尾气符合排放标准。
本发明所采用的技术方案是：
一种精馏尾气深度冷凝回收装置，其包括进气管路以及串联设置在进气管路上的若干组冷凝分离装置，所述冷凝分离装置包括连通的冷凝器和气液分离器，从气液分离器分离出的液体经排液管收集，分离出的气体经管路进入到下一组冷凝分离装置的冷凝器，多组冷凝分离装置内冷凝器的温度沿气体流动方向逐渐降低。
进一步的，在相邻两组冷凝分离装置的冷凝器和气液分离器之间的管路上设有热交换装置，且相邻两个热交换装置通过回温管路连通，最后一组冷凝分离装置的气液分离器的气体出口与位于最后的热交换装置连通。
进一步的，所述气液分离器包括圆筒部、设置在圆筒部下方的锥形部以及设置在圆筒部内并且呈螺旋形的旋流板，在圆筒部的上端一侧设置有进气口，所述进气口的进气方向与圆筒部相切，进气口与冷凝器连通，在锥形部的底部设有出液口。
进一步的，在圆筒部的内部设有折流筒，旋流板设置在折流筒的外侧壁与圆筒部的内侧壁之间，在折流筒的侧壁上设有若干个气孔，在折流筒的内部设有若干个折流板。
进一步的，所述折流板向下倾斜设置，在折流板的低处端与折流筒之间留有间隙，且相邻两个折流板与折流筒的间隙交错设置在折流筒的两侧。
进一步的，所述折流板向上倾斜设置，在折流板的高处端与折流筒之间留有间隙，且相邻两个折流板与折流筒的间隙交错设置在折流筒的两侧，在折流板的低处端设有用于供液体流下的通孔。
进一步的，在折流板的低处端设有一转轴，折流板以转轴为轴进行旋转，在折流板的中部设有用于驱动折流板运动的驱动装置。
进一步的，所述驱动装置包括位于折流板中部下方位置的传动轴以及设置在传动轴上的凸轮，所述凸轮与折流板配合带动折流板上下偏转，多个折流板下方的凸轮位于同一竖向位置，在传动轴的一侧设有驱动轴，该驱动轴通过锥齿轮同时带动多个传动轴转动。
进一步的，在圆筒部内且位于进气口位置处设置叶轮，所述叶轮与驱动轴传动连接。
进一步的，在折流筒的内壁两侧设有排液腔，所述气孔的内侧端穿过排液腔后与折流筒内部连通，折流板的低处端伸入到排液腔内且与折流筒的侧壁之间留有间隙。
本发明的积极效果为：
本发明的多个冷凝器的冷凝温度逐渐降低，利用多级降温冷凝回收，尾气先由冷凝器进行预冷降温，之后再进入气液分离器，对冷凝下来的液体进行分离回收，分离之后的气体在通过热交换进行降温，之后进入下一级冷凝分离装置进行降温、回收，以此延伸进行多级冷凝处理，可使尾气中的VOCS被充分回收，使处理后的最终排放的尾气满足排放标准。气液分离器结合了旋流分离和折流分离的结构形式，尾气在进入到圆筒部之后经过旋流作用，气体经过气孔进入到折流筒内，之后向上运动，在向上运动过程中碰到折流板的作用，可进一步使液体分离。同时热交换中，利用从最后一级冷凝分离装置中排出的气体作为低温气体，对上一级的气体进行降温，更加节能。
附图说明
图1为本发明原理图；
图2为本发明气液分离器一个实施例的结构示意图；
图3为本发明气液分离器另一个实施例的结构示意图；
图4为本发明气液分离器又一个实施例的结构示意图；
图5为本发明排液腔结构示意图；
图6为本发明排液腔安装位置示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1
如附图1所示，本实施例提供一种精馏尾气深度冷凝回收装置，包括进气管路1、排液管6以及若干组冷凝分离装置，冷凝分离装置包括冷凝器2以及与其连通的气液分离器3，冷凝器2的进口与进气管路1连通，出口与气液分离器3的进口连通，经过气液分离器3分离出的液体通过排液管6进入液相收集罐7，分离后的气体通过管路进入到下一级冷凝分离装置中的冷凝器2内，沿着气体流动方向，多个冷凝器2的冷凝温度逐渐降低，以此设置多组冷凝分离装置即可实现多级冷凝效果，能够充分回收尾气中的含硅有机物，解决尾气排放问题。利用VOC有机废气在不同温度下具有不同的饱和蒸气压的特性，冷凝器将气体温度降低到有机物质的沸点以下，使VOC有机物凝结成液滴，从而实现分离和回收尾气中的含硅有机物。
如果管路内的气体压力不够，可在进气管路1的开始位置设置增压装置。
作为本实施例的进一步改进，在相邻两组冷凝分离装置之间的管路上设有热交换装置4，也就是说热交换装置4设置在相邻两组冷凝分离装置的冷凝器2和气液分离器3之间的管路上，从气液分离器3中排出的气体经过热交换装置4之后再进入到下一级的冷凝器2中。相邻两个热交换装置4通过回温管路5连通，最后一个气液分离器3中排出的气体（为了便于描述，下文中将从最后一个气液分离器3中排出的气体称为排放气体）通过回温管路5进入到的位于最后的热交换装置4中作为低温源为从上一级气液分离器3排出的气体进行降温，之后排放气体通过回温管路5逐渐向前输送，为更上一级气液分离器3排出的气体进行降温，同时排放气体升温，以此类推，最后进行排放。
举例来说，附图1中采用了六级冷凝的结构形式，尾气的初始温度为14℃，经过第一级冷凝器后温度降为-30℃，经过第二级冷凝器后温度降为-65℃，直至经过最后一级冷凝器后，温度降为-130℃，从最后一级气液分离器3中排出的排放气体温度也就是-130℃。在本发明的工作过程中尾气有逐渐降温的需求，如果利用-130℃的排放气体对尾气进行降温的话，可以大大减少尾气降温时所需的能耗。因此，在相邻的两个冷凝器2和气液分离器3设置热交换装置4，利用低温的排放气体对管路中的尾气通过热交换进行降温，排放气体在经过热交换装置4时与尾气交换升温，而尾气则会降温，但升温后的排放气体在进入到位于更上一级的冷凝器与气液分离器之间的热交换装置4中时，仍低于对应热交换装置4中通过的尾气温度，仍然可以实现尾气降温作用。热交换装置4利用降低温度的排放气体对尾气进行预降温工作，可以减少冷凝器的降温能耗。
实施例2
如附图2所示，本实施例提供一种气液分离器的结构，包括圆筒部8、设置在圆筒部8下方的锥形部9以及设置在圆筒部8内的旋流板10，旋流板10为螺旋形，在圆筒部8的上端一侧设置有进气口11，进气口11的进气方向与圆筒部8相切，进气口11与泠凝器2的出口连通，在锥形部9的底部设有出液口12，该出液口12与排液管6连通，在圆筒部8的顶部设有排气口13，该排气口13与下一个冷凝器连通。该结构的气液分离器是一种旋流分离结构，原理是混合物料由进气口11切向送入圆筒部8，由于进料速度的原因，混合原料在腔体内形成高速的螺旋回转运动，从而产生离心力场。在离心力的作用下，混合物料中质量较大的液体会发生离心沉降，被抛甩到器壁而失去动能，在重力的作用及气体旋转运动的综合作用下向下旋动，沉降到圆筒壁上并下滑到锥形部9中，然后从底部出液口12排除，质量轻的气体由于离心力小儿旋流于分离器的中心处，最后从上部的排气口排出。
实施例3
本实施例是在实施例2的基础上进行改进，以提高气液分离效果。
如附图2所示，在圆筒部8的内部设有折流筒14，折流板10设置在折流筒14的外侧壁与圆筒部8的内侧壁之间，在折流筒14的侧壁上设有若干个气孔15，在折流筒14的内部设有若干个折流板16。在本实施例中，折流板16向下倾斜设置，在折流板16的低处端与折流筒14之间留有间隙，且相邻两个折流板16与折流筒14的间隙交错设置在折流筒14的两侧。折流板16可采用冷凝板。
本实施例的结构结合了旋流分离和折流分离的结构形式，尾气在进入到圆筒部8之后经过旋流作用，气体经过气孔15进入到折流筒14内，之后向上运动，在向上运动过程中碰到折流板16的作用，可进一步使液体分离，分离出的液体沿折流板16逐渐向下流动，最后从出液口12排出。
此种折流板16的结构形式最为简单，加工难度及制造成本都较低。但是该种结构有一个缺点，就是通过折流分离出的液体会沿多个折流板16逐渐向下流动，这就导致越靠下的折流板16上的液体就越多，会影响分离效率。
实施例4
本实施例提供另外一种气液分离器的结构，如附图3所示，与实施例3中的结构不同之处在于，本实施例的折流板16向上倾斜设置，在折流板16的高处端与折流筒14之间留有间隙，且相邻两个折流板16与折流筒14的间隙交错设置在折流筒14的两侧。此时为了能够使折流板16上的液体顺利流下，在折流板16的低处端设有通孔。
采用该中结构的好处是，从一层折流板16上析出的液体不会流入到下一层折流板16上，而是会从低处端的通孔中向下流动，沿折流筒14的侧壁向下流动，最后从出液口12排出。
实施例5
本实施例是在实施例4的基础上进行改进，如附图4-6所示，为了能够加快折流板16上液体的流动速度，以及加快液体从折流板16的通孔内滴落的速度，在折流板16的低处端设有一转轴17，折流板16以转轴17为轴进行旋转，在折流板16的中部设有用于驱动折流板16运动的驱动装置。驱动装置包括位于折流板16中部下方位置的传动轴18以及设置在传动轴18上的凸轮19，所述凸轮19与折流板16配合带动折流板16上下偏转，多个折流板16下方的凸轮19位于同一竖向位置，在传动轴18的一侧设有驱动轴，该驱动轴通过锥齿轮同时带动多个传动轴18转动。
利用传动轴18的旋转带动凸轮19旋转，凸轮19带动折流板16以其转轴17为中心进行小幅度往复摆动，可以起到振动效果，使折流板16上的液体快速向下流动，且能够快速从通孔中向下滴落，能够大大提高液体滴落速度。使折流板16上的液体厚度较小，使其始终可以保持较好的分离效果。
驱动轴可采用电机驱动，利用一个驱动轴同时带动所有的传动轴18转动，从而使凸轮19一同转动，使所有折流板16同时进行小幅度摆动。或者可以在圆筒部8内且位于进气口11的位置处设置叶轮21，利用进来的尾气带动叶轮21转动，然后通过传动结构来带动驱动轴转动。
优选的，为了进一步提高折流板16上液体的流下速度，在折流筒14的内壁两侧设有排液腔20，所述气孔15的内侧端穿过排液腔20后与折流筒14内部连通，折流板16的低处端伸入到排液腔内且与折流筒14的侧壁之间留有间隙。这样从折流板16上流下的液体不会与气孔15接触，防止因液体的表面张力堵住气孔15，从而影响旋流气体进入到折流筒14内。同时，流板16的低处端与折流筒14侧壁之间的间隙也同样可以作为液体下落的通道，能够进一步提高液体下落效率。
本发明利用依次串联的多组冷凝分离装置对尾气进行逐步降温、气液分离，相对于传统的一次分离便进行排放的处理方式而言，最终排放气体中的含硅有机物含量更低，能够有效解决尾气排放问题，同时利用从最后一级气液分离器中排出的气体温度最低的特点，将其作为低温源对之前的尾气进行预处理降温，能够减小冷凝器的降温需求，更加节能。
每组冷凝分离装置的冷凝器可采用一备一用设计，在冷凝器出现冰堵，需要容霜时，切换备用路径运行，避免影响设备的持续运行。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种精馏尾气深度冷凝回收装置，其特征在于其包括进气管路（1）以及串联设置在进气管路（1）上的若干组冷凝分离装置，所述冷凝分离装置包括连通的冷凝器（2）和气液分离器（3），从气液分离器（3）分离出的液体经排液管（6）收集，分离出的气体经管路进入到下一组冷凝分离装置的冷凝器（2），多组冷凝分离装置内冷凝器（2）的温度沿气体流动方向逐渐降低；
在相邻两组冷凝分离装置的冷凝器（2）和气液分离器（3）之间的管路上设有热交换装置（4），且相邻两个热交换装置（4）通过回温管路（5）连通，最后一组冷凝分离装置的气液分离器（3）的气体出口与位于最后的热交换装置（4）连通；
所述气液分离器（3）包括圆筒部（8）、设置在圆筒部（8）下方的锥形部（9）以及设置在圆筒部（8）内并且呈螺旋形的旋流板（10），在圆筒部（8）的上端一侧设置有进气口（11），在锥形部（9）的底部设有出液口（12）；
在圆筒部（8）的内部设有折流筒（14），旋流板（10）设置在折流筒（14）的外侧壁与圆筒部（8）的内侧壁之间，在折流筒（14）的侧壁上设有若干个气孔（15），在折流筒（14）的内部设有若干个折流板（16），折流板（16）向上倾斜设置，在折流板（16）的高处端与折流筒（14）之间留有间隙，且相邻两个折流板（16）与折流筒（14）的间隙交错设置在折流筒（14）的两侧，在折流板（16）的低处端设有用于供液体流下的通孔，在折流板（16）的低处端设有一转轴（17），折流板（16）以转轴（17）为轴进行旋转，在折流板（16）的中部设有用于驱动折流板（16）运动的驱动装置。
2.根据权利要求1所述的一种精馏尾气深度冷凝回收装置，其特征在于所述进气口（11）的进气方向与圆筒部（8）相切，进气口（11）与冷凝器（2）连通。
3.根据权利要求1所述的一种精馏尾气深度冷凝回收装置，其特征在于所述驱动装置包括位于折流板（16）中部下方位置的传动轴（18）以及设置在传动轴（18）上的凸轮（19），所述凸轮（19）与折流板（16）配合带动折流板（16）上下偏转，多个折流板（16）下方的凸轮（19）位于同一竖向位置，在传动轴（18）的一侧设有驱动轴，该驱动轴通过锥齿轮同时带动多个传动轴（18）转动。
4.根据权利要求3所述的一种精馏尾气深度冷凝回收装置，其特征在于在圆筒部（8）内且位于进气口（11）位置处设置叶轮（21），所述叶轮（21）与驱动轴传动连接。
5.根据权利要求1所述的一种精馏尾气深度冷凝回收装置，其特征在于在折流筒（14）的内壁两侧设有排液腔（20），所述气孔（15）的内侧端穿过排液腔（20）后与折流筒（14）内部连通，折流板（16）的低处端伸入到排液腔（20）内且与折流筒（14）的侧壁之间留有间隙。
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