制鞋行业用常压解析的吸附式丙酮回收系统及回收方法

摘要

本发明公开了一种制鞋行业用常压解析的吸附式丙酮回收系统及回收方法，系统包括丙酮气体压缩装置、吸附装置、制冷机和丙酮储液罐。通过压缩装置将丙酮气体压缩到中压状态，再进入吸附装置吸附，吸附饱和后降到常压进行脱附，解析出来的富集丙酮气体再进入制冷机的蒸发器进行冷却液化，液化后进入丙酮储液罐达到回收的目的。本发明解决了常用的真空变压吸附丙酮回收设备脱附效率不高或真空泵故障率高而影响使用的问题，不采用真空变压吸附式系统，而是用螺杆式增压压缩机代替复杂的真空泵，从而使得脱附可以在常压下完成，使脱附效率大幅提高，使得系统成本以及故障率也大幅下降，从而提供了一个高效率的、安全可靠的丙酮回收系统。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于聚氨酯胶黏剂制鞋行业的常压解析的吸附式丙酮回收系统及回收方法，属于吸附式丙酮回收技术领域。

背景技术

制鞋行业的挥发性有机物（VOCs）主要来源于鞋用胶粘剂、处理剂等含溶剂产品的使用,主要集中在成型工艺的中段。水性胶可显著降低VOCs的含量但普及率低，普遍使用的油性胶是制鞋行业VOCs的主要来源，比如聚氨酯胶粘剂大量使用丙酮，从而产生大量丙酮等有机废气排放。常用的丙酮治理方式主要有：催化氧化法、吸附法、膜分离法、冷凝法等。目前吸附法通常采用真空变压吸附方式，存在着丙酮脱附效率不高、真空泵故障率高等问题，系统的脱附效率和可靠性还有待进一步提高。

发明内容

发明目的：针对现有聚氨酯胶粘剂制鞋行业常用的真空变压吸附丙酮回收设备脱附效率不高或真空泵故障率高而影响使用的问题，本发明提出了一种新型常压解析的吸附式丙酮回收系统及回收方法，以提高脱附效率，以及系统运行的可靠性。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

制鞋行业用常压解析的吸附式丙酮回收系统，包括丙酮气体压缩装置、吸附装置、制冷机和丙酮储液罐；所述丙酮气体压缩装置包括螺杆式增压压缩机、控制柜和储气罐；所述吸附装置包括两个吸附罐，以及用于切换吸附罐的六个气动阀；所述制冷机包括螺杆式制冷压缩机、风冷冷凝器、热力膨胀阀和板翅式蒸发器；所述螺杆式增压压缩机的吸气阀与丙酮废气出气口相连，螺杆式增压压缩机的排气阀与储气罐的进气口相连，所述储气罐的出气口与所述吸附装置的进气口相连，所述吸附装置的解析出口与所述板翅式蒸发器的进气口相连，所述板翅式蒸发器的出液口与丙酮储液罐的进液口相连。

进一步地，所述螺杆式增压压缩机设有温度传感器，所述储气罐设有压力传感器，所述控制柜分别与温度传感器和压力传感器，以及螺杆式增压压缩机的旁通阀电连接。

进一步地，所述吸附装置中，第一吸附罐通过第一气动阀与吸附装置的进气口相连，通过第二气动阀与吸附装置的解析出口相连，通过第三气动阀与吸附装置的洁净气排放口相连；第二吸附罐通过第四气动阀与吸附装置的进气口相连，通过第五气动阀与吸附装置的解析出口相连，通过第六气动阀与吸附装置的洁净气排放口相连。

进一步地，所述螺杆式增压压缩机为采用防爆电机、防爆电磁阀和防爆接线盒的防爆螺杆式增压压缩机。

进一步地，所述螺杆式增压压缩机为采用无油润滑方式的螺杆式增压压缩机。

进一步地，所述吸附罐内的吸附剂为柱状微孔活性炭吸附剂。

进一步地，所述螺杆式增压压缩机外部设有散热或冷却装置。优选地，所述冷却装置为包裹在所述螺杆式增压压缩机外壁的冷却用水套。

使用上述制鞋行业用常压解析的吸附式丙酮回收系统的回收方法，包括如下步骤：

（1）丙酮气体压缩：将收集来的丙酮气体通入丙酮气体压缩装置的螺杆式增压压缩机中提压到0.6～0.8MPa后通入储气罐；

（2）中压吸附：将储气罐中压缩后的丙酮气体通入吸附装置，由吸附装置的两个吸附罐交替吸附，一个吸附罐吸附饱和后降到常压进行脱附；

（3）低温冷凝：将吸附罐中解析出来的富集丙酮气体通入制冷机的板翅式蒸发器中，在低温制冷剂的冷却下液化；

（4）丙酮收集：将板翅式蒸发器中的液态丙酮输入丙酮储液罐。

有益效果：本发明提供的聚氨酯胶粘剂制鞋行业用常压解析的吸附式丙酮回收系统，通过丙酮气体压缩装置将丙酮气体压缩到中压状态，再进入吸附装置在中压状态被吸附，吸附饱和后降到常压进行脱附，解析出来的富集丙酮气体再进入制冷机的蒸发器进行冷却液化，液化后进入丙酮储液罐达到回收的目的。与现有技术相比，本发明摒弃传统的真空变压吸附的方法，将丙酮气体压缩到中压状态后再入吸附罐进行吸附，使得脱附可以在常压下完成，使脱附效率大幅提高。并且针对制鞋行业通常丙酮气量中等，丙酮常压沸点为56℃, 压力越高越有利于吸附的特性，选择采用螺杆式增压压缩机对丙酮气体进行压缩，螺杆式增压压缩机的成本和故障率也比真空泵大幅下降，从而降低系统成本并提高了系统的可靠性。此外，螺杆式增压压缩机采用能适应丙酮气体的防爆半封闭螺杆式增压压缩机，采用防爆电机、防爆电磁阀和防爆接线盒，并且通过温度传感器和压力传感器进行温度和气压的实时监控和调节，保障了系统安全可靠地运行。

附图说明

图1为本发明实施例的系统结构示意图。

图中，1：螺杆式增压压缩机，2：控制柜，3：储气罐， 6：板翅式蒸发器，7：螺杆式制冷压缩机，8：风冷冷凝器，9：热力膨胀阀，10：温度传感器，11：压力传感器，12：丙酮储液罐，20：第一吸附罐，21：第二吸附罐，22：第一气动阀，23：第二气动阀，24：第三气动阀，25：第四气动阀，26：第五气动阀，27：第六气动阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，本发明实施例公开的一种用于聚氨酯胶粘剂制鞋行业的常压解析的吸附式丙酮回收系统，包括丙酮气体压缩装置、吸附装置、制冷机和丙酮储液罐12；其中丙酮气体压缩装置包括螺杆式增压压缩机1、控制柜2和储气罐3，螺杆式增压压缩机1的吸气阀通过DN300口径的管路与待回收的丙酮气体收集装置的出气口相连，排气阀通过DN200口径的管路与储气罐3的进气口相连。吸附装置包括两个吸附罐（20，21，即A罐和B罐），通过六个气动阀（22,23,24,25,26，27）交替开启或关闭完成两个吸附罐的交替吸附或解析功能，第一吸附罐20（A罐）通过第一气动阀22连接吸附装置的进气口，通过第三气动阀24连接吸附装置的洁净气排放口，吸附饱和后通过第二气动阀23连接吸附装置的解析出口，第二吸附罐21（B罐）通过第四气动阀25连接吸附装置的进气口，通过第六气动阀27连接吸附装置的洁净气排放口，吸附饱和后通过第五气动阀26连接吸附装置的解析出口。储气罐3的出气口通过DN200口径的管路与吸附装置的进气口连接。制冷机由能够提供-15℃冷源的螺杆式制冷压缩机7、对高温高压制冷剂进行冷却的风冷冷凝器8、对制冷剂节流的热力膨胀阀9和对丙酮气体进行冷却的板翅式蒸发器6依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。吸附装置的解析出口通过DN100口径的管路与板翅式蒸发器6的进气口相连，板翅式蒸发器6的出液口通过DN80口径的管路与丙酮储液罐12的进液口相连。为提高回收效率，减少丙酮气体排放，板翅式蒸发器6的出气口可连接至螺杆式增压压缩机1的进气口，进行循环回收。上述的管路口径根据聚氨酯胶粘剂制鞋行业回收丙酮气量中等的特点设定的，可以根据实际处理气量调整口径大小，对于中等气量，管路口径为DN100～DN300，出气管路口径一般小于进气管路口径。

螺杆式增压压缩机1是能适应丙酮气体的防爆半封闭螺杆式增压压缩机，为了适应丙酮气体的易爆特性，半封闭螺杆式增压压缩机采用防爆电机、防爆电磁阀和防爆接线盒；为了防止润滑油雾化后污染丙酮气体，螺杆式增压压缩机1采用无油润滑方式；为了确保压缩过程不会引起燃爆，螺杆式增压压缩机1外部设有冷却装置，该冷却装置可以是包裹在螺杆式增压压缩机1外壁的冷却用水套，也可采用其他常见的风冷却、水冷却或油冷却装置。此外，通过在螺杆式增压压缩机1上设温度传感器10，检测压缩机内的排气温度，在储气罐3上设压力传感器11，检测储气罐3内的气体压力，控制柜2分别与温度传感器10、压力传感器11以及螺杆式增压压缩机1的旁通阀连接，采集温度和压力数据，计算后输出控制信号，控制螺杆式增压压缩机1的旁通阀的开启度来调节排气压力和排气温度。控制柜2根据采集的数据判断异常时还可进行报警、关闭阀门、切断电源等其他安全保护措施。

使用本实施例的常压解析的吸附式丙酮回收系统，对聚氨酯胶粘剂制鞋行业的丙酮气体进行回收的过程具体为：（1）丙酮气体压缩：将收集来的丙酮气体经DN300口径的管路和吸气阀在防爆半封闭螺杆式增压压缩机中提压到0.6MPa压力后经DN200口径的排气阀和管路通入储气罐；在螺杆式增压压缩机进行气体压缩时，控制柜实时采集储气罐上的压力传感器的数据和螺杆式增压压缩机上的温度传感器的数据，采集到的数据反馈到控制柜内的PLC处理器，PLC运算后通过控制回路给螺杆式增压压缩机下达指令，如控制压缩机旁通阀的开启度以调节排气压力和排气温度,以控制温度和压力在设定的范围之内，如温度在80-90℃之间，压力在0.6～0.8MPa之间。（2）中压吸附：将储气罐中压缩后的丙酮气体通入吸附罐，被罐内柱状微孔活性炭吸附剂（如德国Carbotech公司C40/4活性炭）吸附，当A罐内吸附剂饱和后，由气动阀切换到B罐吸附，而A罐则降到常压进行脱附。（3）低温冷凝：将吸附罐中解析出来的富集丙酮气体经DN100管路进入制冷机的板翅式蒸发器中，在低温制冷剂的冷却下在-15℃液化，液态丙酮集中在蒸发器底部。为提高回收效率，将从板翅式蒸发器排气口排出的气体再通入螺杆式增压压缩机中进行压缩，再经过吸附、冷凝进行循环回收。（4）丙酮收集：将板翅式蒸发器中的液态丙酮经DN80的管路输入丙酮储液罐达到回收的目的。

本发明实施例公开的常压解析的吸附式丙酮回收系统，通过丙酮气体压缩装置对丙酮气体提压后再进行吸附、脱附、冷凝，并针对聚氨酯胶粘剂制鞋行业丙酮回收的特点对回收系统进行了周密细化的设计，不采用真空变压吸附式系统，而是用半封闭螺杆式增压压缩机代替复杂的真空泵，通过先提压来提高吸附与脱附的压差，从而使得脱附可以在常压下完成，且脱附效率提高30～40%，系统成本以及故障率也大幅下降，从而提供了一个高效率的、安全可靠的丙酮回收系统。