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CN113577996A - 一种溶液吸收法处理VOCs装置 - Google Patents

一种溶液吸收法处理VOCs装置 Download PDF

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CN113577996A CN202111025198.5A CN202111025198A CN113577996A CN 113577996 A CN113577996 A CN 113577996A CN 202111025198 A CN202111025198 A CN 202111025198A CN 113577996 A CN113577996 A CN 113577996A
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雷逸群
陈琪
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李楠
李宗勇
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WUHAN YUANFANG SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd OF CHINA SANJIANG SPACE GROUP
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Abstract

本发明涉及一种溶液吸收法处理VOCs装置。包括吸收塔、再生塔、再生塔顶分离器、风机、水泵、电控箱、管道附件及阀门仪表，所述风机通过管道连接将VOCs送入吸收塔中，所述再生塔通过水泵、换热器及管道与吸收塔连接，所述再生塔顶分离器通过换热器和管道与再生塔连接，VOCs废气经过吸收塔吸收，达标气体排空。其有益效果为：本发明的处理方法避免了二次污染物的产生，并且储存的VOCs可以回收重复利用；同时，吸收液富液和吸收液贫液间可通过换热器进行热量交换，提高了资源利用率，且经再生后的吸收液贫液通过冷却恢复吸收能力，返回至吸收塔即可重复对VOCs进行吸收，这种循环使用的模式也避免了危废的产生；吸收液的适用范围广，吸收效果好。

Description

一种溶液吸收法处理VOCs装置
技术领域
本发明涉及VOCs废气处理领域，尤其涉及一种溶液吸收法处理VOCs装置。
背景技术
VOCs即挥发性有机化合物，是大气污染的一大组成部分，如化工、涂刷印染等会产生VOCs的行业，其废气需要达到国家或当地标准才可以排放，因此需要对VOCs进行处理。传统的VOCs处理方法中，燃烧氧化法和吸附法是应用最为广泛的两种VOCs处理工艺，这两种工艺对大多数VOCs处理都有着良好的效果，但它们仍存在不可忽视的缺陷，如燃烧氧化法可能会产生二次污染物，吸附法会产生危废品需要专门处理，同时VOCs均被销毁无法再利用。
吸收法是通过相似相容原理，让废气中的VOCs吸收进吸收液中，从而达到净化废气的效果，然后再利用加热升温将废气解析出来，但传统的工艺需要单独设置加热装置给吸收液加热，增加了处理成本，也加大了设备体积，没有很好的利用废气中的热能，造成资源的浪费；VOCs分离出来后没有回收利用；且传统的吸收液所适用的范围比较单一，同一吸收液仅能对一两种VOCs废气起到较好的吸收作用，尤其针对包括有甲醇、环氧丙烷、乙醇的有机废气，传统的吸收液无法较好地吸收，处理效率较低。
发明内容
本发明对上述已有技术存在的缺点，通过特制的高沸点吸收液对VOCs进行吸收，吸收饱和后的吸收液富液通过加热再生，将VOCs分离出来并储存回收，分离后的吸收液贫液还可循环再利用。本发明的技术方案如下：
一种溶液吸收法处理VOCs装置，其特征在于：包括吸收塔、再生塔、再生塔顶分离器、风机、水泵、电控箱、管道附件及阀门仪表，所述风机通过管道连接将VOCs送入吸收塔中，所述再生塔通过水泵、换热器及管道与吸收塔连接，所述再生塔顶分离器通过换热器和管道与再生塔连接，VOCs废气经过吸收塔吸收，达标气体排空，吸收液富液进入再生塔通过电加热器加热再生，再生后的吸收液贫液返回吸收塔循环利用吸收废气，再生出来的废气进入再生塔顶分离器进行收集；其中
所述吸收塔包括底部罐体、塔节、塔盘分布器、温度传感器以及液位计；
所述再生塔包括底部罐体、电加热器、塔节、塔盘分布器、温度传感器以及液位计；
所述水泵有三个，所述第一水泵与吸收塔底部和再生塔中部通过管路、阀件连接，所述第二水泵与再生塔底部和吸收塔顶部通过管路、阀件连接，所述第三水泵与再生塔顶分离器底部和再生塔顶部通过管路、阀件连接；
所述换热器包括第一换热器，所述第一换热器通过管路连接在第一水泵和再生塔中部之间，所述第一换热器将常温吸收液富液与高温吸收液贫液进行换热。
进一步地，还包括第二换热器，所述第二换热器通过管路连接在吸收塔顶部和第二水泵之间，所述第二换热器将高温吸收液贫液与外部冷水进行换热。
进一步地，还包括第三换热器，所述第三换热器通过管路连接在再生塔顶部和吸收塔顶部之间，所述第三换热器将再生塔顶蒸发气体与外部冷水进行换热。
进一步地，还包括吸收液储罐，所述吸收液储罐通过管路分别与第一换热器和再生塔底部连接。
进一步地，还包括回收罐，用以回收再生塔顶分离器中分离出的气体。
进一步地，还包括冷冻盐水机，所述冷冻盐水机分别为所述第二换热器和第三换热器提供热交换介质-冷水。
进一步地，所述风机入口通过管路、阀件连接VOCs进口，所述风机出口通过管路、流量计、压力表、阀件连接到吸收塔。
进一步地，还包括柜体，所述吸收塔、再生塔、再生塔顶分离器、风机、水泵、换热器、电加热器、电控箱、管道附件及阀门仪表均安装于柜体内。
进一步地，所述吸收液储罐中的吸收液为水和乙二醇的混合溶液，所述水和乙二醇的混合溶液中乙二醇的体积占比为5％-80％。
进一步地，所述水和乙二醇的混合溶液中乙二醇的优选体积占比为10％-50％。
本发明相对于现有技术的优点：
1、利用吸收液对VOCs进行吸收是一种物理手段，不会产生二次污染；
2、吸收液在装置内部循环重复使用，不仅降低了成本，且不会产生危废品；
3、通过换热器的设置，可将吸收液富液和贫液进行温度交换，大大提高了资源利用率；
4、本发明提供的吸收液可适用于甲醇、环氧丙烷、乙醇等废气，适用范围广；
5、可将吸收的VOCs回收储存，保护环境，并且方便重复利用，具有很好的经济价值。
总之，通过特制的高沸点溶液对VOCs进行吸收，吸收饱和后的吸收液富液通过加热再生，将VOCs分离出来储存回收。采用这种物理分离的方法避免了二次污染物的产生，并且储存的VOCs可以回收重复利用；同时，吸收液富液和吸收液贫液间可通过换热器进行热量交换，提高了资源利用率，且经再生后的吸收液贫液通过冷却恢复吸收能力，返回至吸收塔即可重复对VOCs进行吸收，这种循环使用的模式也避免了危废的产生；吸收液的适用范围广，吸收效果好。
附图说明
图1为本发明提供的一种溶液吸收法处理VOCs装置工艺流程图；
图2为本发明实施例吸收液中乙二醇体积比为10％时的吸收试验结果图；
图3为本发明实施例吸收液中乙二醇体积比为15％时的吸收试验结果图；
图4为本发明实施例吸收液中乙二醇体积比为20％时的吸收试验结果图；
图5为本发明实施例吸收液中乙二醇体积比为31％时的吸收试验结果图；
图6为本发明实施例吸收液中乙二醇体积比为50％时的吸收试验结果图；
图7为本发明对比例吸收液流量为0时的吸收试验结果图；
图8为本发明对比例吸收液中乙二醇体积比为0％时的吸收试验结果图；
图9为本发明对比例吸收液中乙二醇体积比为100％时的吸收试验结果图。
其中，1-吸收塔、2-再生塔、3-再生塔顶分离器、4-风机、5-第一水泵、51-第二水泵、52-第三水泵、6-第一换热器、61-第二换热器、62-第三换热器、7-电加热器、8-液位计、9-冷冻盐水机、10-吸收液储罐、11-温度传感器、12-回收罐、13-阀件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供的一种溶液吸收法吸收VOCs装置，包括吸收塔、再生塔、再生塔顶分离器、风机、水泵、电控箱、管道附件及阀门仪表，所述风机通过管道连接将VOCs送入吸收塔中，所述再生塔通过水泵、换热器及管道与吸收塔连接，所述再生塔顶分离器通过换热器和管道与再生塔连接，VOCs废气经过吸收塔吸收，达标气体排空，吸收液富液进入再生塔通过电加热器加热再生，再生后的吸收液贫液返回吸收塔循环利用吸收废气，再生出来的废气进入再生塔顶分离器进行收集；其中
所述吸收塔包括底部罐体、塔节、塔盘分布器、温度传感器以及液位计；
所述再生塔包括底部罐体、电加热器、塔节、塔盘分布器、温度传感器以及液位计；
所述水泵有三个，所述第一水泵与吸收塔底部和再生塔中部通过管路、阀件连接，所述第二水泵与再生塔底部和吸收塔顶部通过管路、阀件连接，所述第三水泵与再生塔顶分离器底部和再生塔顶部通过管路、阀件连接；
所述换热器包括第一换热器，所述第一换热器通过管路连接在第一水泵和再生塔中部之间，所述第一换热器将常温吸收液富液与高温吸收液贫液进行换热，使吸收液贫液降温，既提高了吸收液的吸收能力，又可使吸收液循环使用，提高吸收液利用率；同时，吸收液富液经过换热后升温进入再生塔，从而可减小再生塔中加热器的工作能率，降低处理成本。
还包括第二换热器，所述第二换热器通过管路连接在吸收塔顶部和第二水泵之间，所述第二换热器将高温吸收液贫液与外部冷水进行换热。使吸收液贫液再次降温后进入吸收塔重新吸收VOCs，进一步提高了吸收液的吸收能力。
还包括第三换热器，所述第三换热器通过管路连接在再生塔顶部和吸收塔顶部之间，所述第三换热器将再生塔顶蒸发气体与外部冷水进行换热，可将废气凝结成液体，便于统一回收处理，实现有机废气的回收再利于。
还包括吸收液储罐，所述吸收液储罐通过管路分别与第一换热器和再生塔底部连接，用以收集再生塔产生的贫液并给吸收塔提供吸收液。
所述吸收液储罐中的吸收液为水和乙二醇的混合溶液。
吸收液具体为乙二醇的体积比为5％-80％的混合溶液，通过实验证明，本发明中提供的吸收液特别针对甲醇、环氧丙烷、乙醇等废气有很好的吸收效果。
优选配比为乙二醇的体积比为31％-50％。
还包括冷冻盐水机，所述冷冻盐水机分别为所述第二换热器和第三换热器提供热交换介质-冷水。
所述风机入口通过管路、阀件连接VOCs进口，所述风机出口通过管路、流量计、压力表、阀件连接到吸收塔。
还包括柜体，所述吸收塔、再生塔、再生塔顶分离器、风机、水泵、换热器、电加热器、电控箱、管道附件及阀门仪表均安装于柜体内，布局合理、紧凑，方便设备整体的运输、现场安装和维护维修等功能。
本发明具体工艺流程为：
VOCs废气通过风机入口输送到吸收塔，吸收液通过第二水泵，经第二换热器冷却后，从吸收塔顶部喷淋下来，在喷淋过程中与进入吸收塔的废气进行传质，有机废气被吸收到吸收液中。被净化了的废气经过吸收塔顶部排出放空。吸收了有机废气的吸收液也称富液降落到吸收塔底部，经第一水泵，输送到第一换热器中与来自再生塔的吸收液也称贫液进行换热，之后贫液通过第二水泵，经第二换热器冷却后输送到吸收塔继续吸收。富液经过加热后进入再生塔，再生塔塔底部有电加热器，可将富液温度继续加热到50-200℃(根据不同有机废气沸点不同设置)，废气经被再生塔再生(精馏)出来后通过第三换热器，冷凝液化后的废气进入再生塔顶分离器，被液化的液体部分回流通过第三水泵到再生塔，气体部分输送到回收罐回收再利用。
本发明提供了水、乙二醇混合吸收液的五种不同比例及其吸收效果，具体如下：
1.吸收液中乙二醇混的体积比按照10％进行配比，采用上述吸收液在本专利的吸收装置中进行吸收试验，废气(主要包括甲醇、环氧丙烷、乙醇等废气)进气流量30m3/h，进气VOCs废气浓度：5000mg/m3，吸收液流量1L/min，温度-15℃；得到的吸收试验结果见图2；
2.吸收液中乙二醇的体积比按照15％进行配比，采用上述吸收液在本专利的吸收装置中进行吸收试验，废气进气流量30m3/h，进气VOCs废气浓度：5000mg/m3，吸收液流量1L/min，温度-15℃；得到的吸收试验结果见图3。
3.吸收液中乙二醇的体积比按照20％进行配比，采用上述吸收液在本专利的吸收装置中进行吸收试验，废气进气流量30m3/h，进气VOCs废气浓度：5000mg/m3，吸收液流量1L/min，温度-15℃；得到的吸收试验结果见图4。
4.吸收液中乙二醇的体积比按照31％进行配比，采用上述吸收液在本专利的吸收装置中进行吸收试验，废气进气流量30m3/h，进气VOCs废气浓度：5000mg/m3，吸收液流量1L/min，温度-15℃；得到的吸收试验结果见图5。
5.吸收液中乙二醇的体积比按照50％进行配比，采用上述吸收液在本专利的吸收装置中进行吸收试验，废气进气流量30m3/h，进气VOCs废气浓度：5000mg/m3，吸收液流量1L/min，温度-15℃；得到的吸收试验结果见图6。
本发明还提供了一种对比例，为了对比吸收液的吸收效果，增加空白试验，吸收液流量为零，其他试验条件和步骤按照前述水、乙二醇混合吸收液的试验一致。吸收试验结果见图7。
本发明还提供了另一种对比例，考察纯水对废气的吸收效果，吸收液中乙二醇体积比0％，其他试验条件和步骤与前述水、乙二醇混合吸收液的试验条件一致。吸收试验结果见图8。
本发明还提供了另一种对比例，考察纯乙二醇对废气的吸收效果。吸收液中乙二醇体积比100％，其他试验条件和步骤与前述水、乙二醇混合吸收液的试验条件一致。吸收试验结果见图9。
通过水、乙二醇混合吸收液的五种不同配比以及三个对比例的试验结果(图2-图9)可以看出，本发明所提供的水、乙二醇混合吸收液对甲醇、环氧丙烷、乙醇等废气的吸收效果明显高于纯水和纯乙二醇的吸收效果，而且排放浓度都可以满足国家排放标准要求。
最后应说明的是：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：其依然可以对前述各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各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种溶液吸收法处理VOCs装置，其特征在于：包括吸收塔、再生塔、再生塔顶分离器、风机、水泵、电控箱、管道附件及阀门仪表，所述风机通过管道连接将VOCs送入吸收塔中，所述再生塔通过水泵、换热器及管道与吸收塔连接，所述再生塔顶分离器通过换热器和管道与再生塔连接，VOCs废气经过吸收塔吸收，达标气体排空，吸收液富液进入再生塔通过电加热器加热再生，再生后的吸收液贫液返回吸收塔循环利用吸收废气，再生出来的废气进入再生塔顶分离器进行收集；其中
所述吸收塔包括底部罐体、塔节、塔盘分布器、温度传感器以及液位计；
所述再生塔包括底部罐体、电加热器、塔节、塔盘分布器、温度传感器以及液位计；
所述水泵有三个，所述第一水泵与吸收塔底部和再生塔中部通过管路、阀件连接，所述第二水泵与再生塔底部和吸收塔顶部通过管路、阀件连接，所述第三水泵与再生塔顶分离器底部和再生塔顶部通过管路、阀件连接；
所述换热器包括第一换热器，所述第一换热器通过管路连接在第一水泵和再生塔中部之间，所述第一换热器将常温吸收液富液与高温吸收液贫液进行换热。
2.根据权利要求1所述一种溶液吸收法处理VOCs装置，其特征在于：还包括第二换热器，所述第二换热器通过管路连接在吸收塔顶部和第二水泵之间，所述第二换热器将高温吸收液贫液与外部冷水进行换热。
3.根据权利要求2所述一种溶液吸收法处理VOCs装置，其特征在于：还包括第三换热器，所述第三换热器通过管路连接在再生塔顶部和吸收塔顶部之间，所述第三换热器将再生塔顶蒸发气体与外部冷水进行换热。
4.根据权利要求3所述一种溶液吸收法处理VOCs装置，其特征在于：还包括吸收液储罐，所述吸收液储罐通过管路分别与第一换热器和再生塔底部连接。
5.根据权利要求4所述一种溶液吸收法处理VOCs装置，其特征在于：还包括回收罐，用以回收再生塔顶分离器中分离出的气体。
6.根据权利要求2-5中任一项所述一种溶液吸收法处理VOCs装置，其特征在于：还包括冷冻盐水机，所述冷冻盐水机分别为所述第二换热器和第三换热器提供热交换介质-冷水。
7.根据权利要求1所述一种溶液吸收法处理VOCs装置，其特征在于：所述风机入口通过管路、阀件连接VOCs进口，所述风机出口通过管路、流量计、压力表、阀件连接到吸收塔。
8.根据权利要求1所述一种溶液吸收法处理VOCs装置，其特征在于：还包括柜体，所述吸收塔、再生塔、再生塔顶分离器、风机、水泵、换热器、电加热器、电控箱、管道附件及阀门仪表均安装于柜体内。
9.根据权利要求4所述一种溶液吸收法处理VOCs装置，其特征在于：所述吸收液储罐中的吸收液为水和乙二醇的混合溶液，所述水和乙二醇的混合溶液中乙二醇的体积占比为5％-80％。
10.根据权利要求9所述一种溶液吸收法处理VOCs装置，其特征在于：所述水和乙二醇的混合溶液中乙二醇的优选体积占比为31％-50％。
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