基于膜法耦合冷凝吸附的有機廢氣回收裝置及工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及有機廢氣處理技術領域，尤其涉及一種基于膜法耦合冷凝吸附的有機廢氣回收裝置及工藝，尤其適用于石油化工、精細化工、噴涂及醫藥與農藥制造等生產中排放的廢氣。
【背景技術】
[0002]石油化工、精細化工、噴涂、粘合劑生產及醫藥與農藥制造等行業中排放的廢氣，組分復雜，主要為揮發性有機物(Volatile Organic Compounds,簡稱VOCs)，大多數有毒、有害，具有一定的致癌性；參與光化學反應易形成光化學煙霧，部分可破壞臭氧層，工業排放有機廢氣已經成為城市主要污染源之一。
[0003]有機廢氣較難回收而又含量較高的為低沸點的碳氫化合物、苯系物、酮類等，其中大部分是由于溶劑的使用引起的有機物排放，而這部分的排放，企業希望進行回收，而非燃燒。由于溶劑的使用引起的有機物排放，其濃度在1°/『8%或更高，單獨用冷凝回收，能耗過高。吸附法是一種傳統的有機廢氣處理技術，也是目前我國有機廢氣治理的主要技術之一，但是如果直接進行吸附回收，原料氣濃度太高。HJ 2026-2013《中華人民共和國國家環境保護標準一吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》中明確規定:進入吸附裝置的有機廢氣中有機物的濃度應低于其爆炸極限下限的25%，當廢氣中有機物的濃度高于其爆炸極限下限的1/4時，應使其降低到其爆炸極限下限的25%后方可進行吸附凈化。并且有機廢氣濃度較高時，對吸附負擔大，容易導致局部過熱，吸附柱的切換頻繁。為了降低進入吸附系統時有機廢氣的濃度，傳統方法為在降低吸附系統之前的冷凝系統溫度，但此方法效果極差，能耗極大，特別是對于含低沸點有機溶劑的有機蒸氣，如丙酮、二硫化碳和正己烷等，另外一種方法為稀釋有機廢氣，此法極大地加大了吸附系統的處理量，增加了吸附負擔。
[0004]膜分離法是一種新的高效分離方法，它與傳統的吸附法和冷凝法相比，具有高效、節能、操作簡單和不產生二次污染并能回收有機溶劑等優點。膜分離法的運轉費用與濃度關系不大，最適合于處理VOCs濃度較高的物流。但在易燃易爆有機蒸氣分離回收過程中，由于氣體不完全純凈，往往含有灰塵、鐵末、液滴、蒸氣等固體顆粒或液體顆粒，通過這些顆粒的碰撞、摩擦、分裂等過程可產生靜電，另外，高速流動的氣體流經導流網時也會產生靜電。由于常規的導流網是絕緣體，這些靜電會不斷堆積，如果不能及時排出，輕則吸附灰塵等，阻塞通道，造成膜污染，重則達到一定電壓值時會放電產生電火花，遇到可燃性氣體會發生爆炸。
[0005]因此，如何及時排出靜電是膜應用于易燃易爆氣體分離領域亟待解決的問題。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在于提供一種基于膜法耦合冷凝吸附的有機廢氣回收裝置及工藝，其規避了傳統膜法處理易燃易爆氣體的風險，解決了單獨膜法處理有機廢氣難以達標排放的問題，又有效緩解了單獨吸附法處理有機廢氣過程中，因吸附量過大導致吸附柱局部溫度過高引起的爆炸以及頻繁切換吸附柱問題。
[0007]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種基于膜法耦合冷凝吸附的有機廢氣回收裝置，所述回收裝置包括冷凝系統、膜分離系統、吸附系統、真空系統、以及產品儲罐；其中:
所述冷凝系統用于冷凝有機廢氣形成液體有機溶劑；
所述膜分離系統通過管道分別與冷凝系統、吸附系統相連；
所述吸附系統用于吸附有機廢氣；
所述真空系統包括進口和出口，進口分別與膜分離系統和吸附系統相連，出口與冷凝系統相連；
所述產品儲罐與冷凝系統相連，用于儲存冷凝回收的有機溶劑。
[0008]作為本發明的進一步改進，所述冷凝系統包括第一冷凝器和第二冷凝器，所述第一冷凝器和第二冷凝器分別與膜分離系統和產品儲罐相連，所述第二冷凝器還與真空系統相連。
[0009]作為本發明的進一步改進，所述吸附系統由2個或2個以上并聯的吸附柱組成，所述吸附柱帶有夾套，吸附柱底部內設氣體分散器，所述氣體分散器為管式分散器或盤式分散器，吸附柱內的吸附劑為顆粒活性炭、活性碳纖維、分子篩或顆粒硅膠的一種或多種。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述膜分離系統由多個膜組件串聯和/或并聯組成。
[0011]作為本發明的進一步改進，所述膜組件為防靜電卷式膜組件，包括中心管、外殼、位于外殼兩端的端蓋、進料側導流網和滲透側導流網，中心管、外殼和至少一個端蓋由不銹鋼導電材料制備而成，進料側導流網和滲透側導流網由聚酰胺導電網包覆膜元件構成，并與所述中心管、外殼和至少一個端蓋分別接觸相連，導電網使用導電塑料，所述導電塑料通過在塑料母粒聚酰胺中添加導電材料炭黑制備而成。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述有機廢氣為易燃易爆、不易冷凝的低沸點有機蒸氣，包括脂肪族和芳香族類碳氫化合物、氯代烴類、酮類、醛類、腈類、酚類、醇類、胺類、酸類、氯氟烴類中的一種或多種。
[0013]相應地，一種基于膜法耦合冷凝吸附的有機廢氣回收工藝，所述回收工藝包括:
有機廢氣首先通過進口管道經冷凝系統中的第一冷凝器初步冷凝，回收部分有機溶劑到產品儲罐，并除去有機廢氣中的水蒸氣；
初步處理過的有機蒸氣通過膜分離系統進行膜分離，使得膜分離系統滲余側有機廢氣進入吸附系統吸附之后達標排放；
膜分離系統滲透側有機蒸氣和吸附系統脫附的高濃度有機氣體一并返回至冷凝系統中的第二冷凝器，冷凝回收大部分有機溶劑之后不凝氣再次進入膜分離系統。
[0014]作為本發明的進一步改進，膜分離系統滲余側有機廢氣濃度達到其爆炸下限的1/4以下，方可進入吸附系統吸附之后達標排放。
[0015]作為本發明的進一步改進，所述吸附系統脫附采用真空法脫附再生，膜分離過程和脫附再生過程共用一套真空系統，真空抽出的有機蒸氣單獨再次冷凝。
[0016]作為本發明的進一步改進，所述回收工藝中:
第一冷凝器的溫度控制在-20 °C ~0°C之間；
真空系統的絕對壓力控制在3kpa~30kpa之間； 第二冷凝器的溫度控制在_30°C ~10°C之間；
吸附系統在吸附時的溫度控制在15°C ~25°C之間，脫附時的溫度控制在30°C ~40°C之間。
[0017]本發明的有益效果是:
本發明采用的膜分離系統確保膜分離濃縮過程中不產生靜電，規避了風險；
確保吸附系統進氣時有機廢氣的濃度達到其爆炸下限的1/4以下，這樣讓較高濃度的有機氣體經過低能耗膜分離工藝處理后，滲余側的廢氣濃度大幅度下降，減少進入吸附系統的量，大幅度延長吸附劑的壽命，也減少了吸附劑的使用量，降低了成本；
吸附系統用真空法脫附再生，無二次污染物的排放；
膜分離系統滲透側和吸附系統脫附再生側共用一套真空系統，經真空栗抽出的高濃度有機蒸氣單獨再次冷凝，并循環至膜分離系統，高效集成了冷凝技術、膜技術和吸附技術的優點，在降低了能耗和確保廢氣排放達標的基礎上，提高了回收率，同時簡化了工藝流程，節省了設備投入成本。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明第一實施方式中有機廢氣回收裝置的示意圖。
[0019]其中:
1第一冷凝器、2第二冷凝器、3膜分離系統、4第一吸附柱、5第二吸附柱、6真空系統、7產品儲罐。
【具體實施方式】
[0020]以下將結合附圖所示的各實施方式對本發明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護范圍內。
[0021]本發明公開了一種基于膜法耦合冷凝吸附的有機廢氣回收裝置，用于回收高濃度有機廢氣，有機廢氣為易燃易爆、不易冷凝的低沸點有機蒸氣，其包括但不限于脂肪族和芳香族類碳氫化合物、氯代烴類、酮類、醛類、腈類、酚類、醇類、胺類、酸類、氯氟烴類中的一種或多種。其包括冷凝系統、膜分離系統、吸附系統、真空系統、以及產品儲罐；其中:
冷凝系統用于冷凝有機廢氣形成液體有機溶劑；
膜分離系統通過管道分別與冷凝系統、吸附系統相連；
吸附系統用于吸附有機廢氣；
真空系統包括進口和出口，進口分別與膜分離系統和吸附系統相連，出口與冷凝系統相連；
產品儲罐與冷凝系統相連，用于儲存冷凝回收的有機溶劑。
[0022]相應地，本發明還公開了一種基于膜法耦合冷凝吸附的有機廢氣回收工藝，包括:
有機廢氣首先通過進口管道經冷凝系統中的第一冷凝器初步冷凝，回收部分有機溶劑到產品儲罐，并除去有機廢氣中的水蒸氣；
初步處理過的有機蒸氣通過膜分離系統進行膜分離，使得膜分離系統滲余側有機廢氣進入吸附系統吸附之后達標排放；
膜分離系統滲透側有機蒸氣和吸附系統脫附的高濃度有機氣體一并返回至冷凝系統中的第二冷凝器，冷凝回收大部分有機溶劑之后不凝氣再次進入膜分離系統。
[0023]以下結合【具體實施方式】對本發明作進一步說明。
[0024]本發明第一實施方式中公開了一種基于膜法耦合冷凝吸附的有機廢氣回收裝置，結合圖1所示，本實施方式中的有機廢氣回收裝置包括冷凝系統、膜分離系統3、吸附系統、真空系統6、以及廣品儲觸7。
[0025]冷凝系統用于冷凝有機廢氣形成液體有機溶劑；
膜分離系統3通過管道分別與冷凝系統、吸附系統相連；
吸附系統用于吸附有機廢氣；
真空系統6包括進口和出口，進口分別與膜分離系統和吸附系統相連，出口與冷凝系統相連；
產品儲罐7與冷凝系統相連，用于儲存冷凝回收的有機溶劑。
[0026]具體地，冷凝系統包括第一冷凝器1和第二冷凝器2，第一冷凝器1和第二冷凝器2分別與膜分離系統3和產品儲罐相連，第二冷凝器2還與真空系統6相連；
吸附系統由2個或2個以上并聯的吸附柱組成，如本實施方式中包括第一吸附柱4和第二吸附柱5，吸附柱帶有夾套，吸附柱底部內設氣體分散器，氣體分散器為管式分散器或盤式分散器，吸附柱內的吸附劑為顆粒活性炭、活