一种序批式VOCs气体深度处理装置及方法

摘要

一种序批式VOCs气体深度处理装置，包括缓冲罐、压缩机组和第一换热器，压缩机组的进口端通过气体过滤器与缓冲罐的出口端连通，压缩机组的出口端连通有气液分离器，气液分离器的液相出口端连通有储罐，气液分离器的气相出口端与第一换热器的热流体进口端连通，在第一换热器的热流体出口端连通有聚结过滤器和用于存储液化凝液的分液罐，聚结过滤器的出口端连通有膜分离单元，膜分离单元的进气端连通有吸附单元，在吸附单元的出口端连通有氧化机组，氧化机组的出口端连通有排气筒。该装置利用高压状态下的常规油气回收工艺，达到设定压力后，批量性排放至终端氧化工艺段，氧化处理后进行达标排放，达到了毫克级别排放指标。

说明书

技术领域

本发明涉及VOCs气体回收技术领域，特别是一种序批式VOCs气体深度处理装置，还涉及上述序批式VOCs气体深度处理装置的处理方法。

背景技术

目前，针对于尾气排放指标达到毫克级别的规范要求，冷凝工艺、吸附工艺、吸收工艺、氧化工艺（催化氧化/蓄热氧化/蓄热催化氧化）等在VOCs气体处理行业得到了广泛的应用，对于较高浓度VOCs气体，经常采用组合式处理工艺。

常规的组合工艺采用低压冷凝或者冷凝+吸附工艺作为预处理，终端采用氧化工艺，处理后工艺达到目前最新的毫克级别排放指标，但是，以上工艺目前存在的问题是冷凝温度较低，常压下，低温至-75℃左右，冷凝机组存在运行稳定性欠佳、冷凝温度不足、化霜融霜、冷剂泄漏等问题；进气浓度波动带来后续氧化工艺的安全问题，对于终端采用氧化处理的工艺流程，来气的VOCs浓度控制稳定在要求范围内，非常重要，并且现有工艺配置中，包括在线仪表的响应时间、自动阀门的开启时间，难以做到第一时间切断来气管道，从而带来机组的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理、安全可靠、便于尾气达标排放的序批式VOCs气体深度处理装置。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供了上述序批式VOCs气体深度处理装置的处理方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种序批式VOCs气体深度处理装置，该装置包括用于盛装VOCs气体的缓冲罐、用于对VOCs气体进行升压的压缩机组和用于对VOCs气体进行降温的第一换热器，缓冲罐的进口端与外部VOCs气体收集管道连通，压缩机组的进口端通过气体过滤器与缓冲罐的出口端连通，压缩机组的出口端连通有气液分离器，气液分离器的液相出口端连通有储罐，气液分离器的气相出口端与第一换热器的热流体进口端连通，在第一换热器的热流体出口端连通有用于对不凝高压气体处理的聚结过滤器和用于存储液化凝液的分液罐，聚结过滤器的出口端连通有膜分离单元，膜分离单元的进气端连通有吸附单元，在吸附单元的出口端连通有氧化机组，氧化机组的出口端连通有排气筒，膜分离单元的渗透端通过回流管道与压缩机组的进口端连通。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的序批式VOCs气体深度处理装置，在压缩机组的出口端与压缩机组的进口端还连通有避免压缩机组空抽的旁通管道。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的序批式VOCs气体深度处理装置，在回流管道上均连通有真空泵。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的序批式VOCs气体深度处理装置，所述第一换热器的冷进口端与冷出口端分别与外部冷水机组连通。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的序批式VOCs气体深度处理装置，所述吸附单元设置有2个，2个吸附单元并联设置。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的序批式VOCs气体深度处理装置，在缓冲罐的出口端连通有紧急放空支路。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的序批式VOCs气体深度处理装置，所述聚结过滤器通过加热管道与第一换热器的热流体出口端连通，在加热管道上缠绕有电伴热带。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的序批式VOCs气体深度处理装置，在吸附单元的出口端与氧化机组之间的连通的管道上还安装有减压稳定阀。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的序批式VOCs气体深度处理装置，在氧化机组与吸附单元之间还设置有第二换热器，吸附单元的出口端与第二换热器的冷进口端连通，第二换热器的冷出口端与氧化机组的进口端连通，氧化机组的出口端与第二换热器的热进口端连通，第二换热器的热出口端与排气筒连通。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的序批式VOCs气体深度处理装置，一种高压浅冷组合式VOCs气体回收方法，其步骤如下：

（1）VOCs混合气体通过管道收集后，进入缓冲罐暂存；

（2）缓冲罐将混合气体输入到气体过滤器中，经气体过滤器滤除微小颗粒杂质后送入压缩机组进行升压，升压后的混合气体进入气液分离器，易凝组分液化后暂存于储罐；

（3）混合气体经气液分离器去除凝结水份后，进入第一换热器降温，液化产生的凝液进入分液罐进行储存，不凝高压气体进入聚结过滤器，通过聚结过滤器去除少量油雾液滴，进入膜分离单元；

（4）经膜分离单元处理后，低速迁移的VOCs分子通过回流管道至压缩机组，高速迁移的低浓度VOCs混合气体进入吸附单元，通过深度吸附后，送入氧化机组；

（5）经氧化分解后的混合气体送入排气筒，进行达标排放。

与现有技术相比，本发明通过压缩机组、第一换热器、膜分离单元、吸附单元和氧化机组的设置，将高压工艺、浅冷工艺、膜分离工艺、吸附工艺和氧化工艺进行有机结合，能够将收集到的VOCs混合气体中的VOCs气体组分进行高效处理，实现尾气达标排放之目的，具有良好的社会效益；并且，该装置在结构上能够实现一体化撬装布局，工艺上实现了四相高效搭配，集中了高效、稳定、结构紧凑多项优点，符合未来VOCs气体治理的趋势。该装置结合了多重工艺流程，利用高压状态下的常规油气回收工艺，VOCs气体连续性进入处理单元，达到设定压力后，批量性排放至终端氧化工艺段，氧化处理后达标排放的的流程，综合考虑了物料回收的经济效益、排放达标的环保效益、尾端氧化处理工艺的安全效益多重效果。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

参照图1，一种序批式VOCs气体深度处理装置，该装置包括用于盛装VOCs气体的缓冲罐1、用于对VOCs气体进行升压的压缩机组3和用于对VOCs气体进行降温的第一换热器5，缓冲罐1的进口端与外部VOCs气体收集管道2连通，用于对收集的VOCs气体进行存储缓冲，输出前要停留足够的时间，便于缓冲罐1内的VOCs气体稳定；

压缩机组3的进口端通过气体过滤器与缓冲罐1的出口端连通，气体过滤器用于去除气体中的微小颗粒杂质；压缩机组3的出口端连通有气液分离器4，用于对气体进行气液分离，气液分离器4的液相出口端连通有储罐7，将易凝组分液化的液体进行存储，气液分离器4的气相出口端与第一换热器5的热流体进口端连通，用于将不凝气体送入第一换热器5进行降温处理；

在第一换热器5的热流体出口端连通有用于对不凝高压气体处理的聚结过滤器和用于存储液化凝液的分液罐8，高压混合气体在温度降低后，极易液化，凝液进入分液罐8进行储存；聚结过滤器的出口端连通有膜分离单元6，膜分离单元6的进气端连通有吸附单元9，在吸附单元9的出口端连通有氧化机组12，氧化机组12的出口端连通有排气筒13，膜分离单元6的渗透端通过回流管道10与压缩机组3的进口端连通。膜分离单元6采用气体分离膜，气体分离膜和吸附单元9均配套有真空泵11；第一换热器5采用现有技术中的管壳型式第一换热器5；该装置采用整体结构，可拆卸组装，便于根据需要固定放置现场；

氧化机组12采用现有技术中的氧化反应器，用于将前面流程没有处理掉的有机分子，氧化分解为二氧化碳和水，达标排放；在氧化机组12内，尾气在催化剂或者高温的作用下，发生完全热分解，生产无害的气体CO

为了避免压缩机组3空抽，在压缩机组3的出口端设置旁通管道，与压缩机组3的进口端连通，保障安全。

在回流管道10上均连通有真空泵11，既便于为气体分离膜和吸附单元9进一步提高动力，提高效率，又便于提高回流管道10内液体的回流速度。

所述第一换热器5的冷进口端与冷出口端分别与外部冷水机组连通，冷源采用低温循环冷剂，便于在第一换热器5的冷腔室与外部冷水机组之间进行循环，从而可以对进入第一换热器5的升压后的混合气体进行换热降温处理。

所述吸附单元9设置有2个，2个吸附单元9并联设置，相互配合，降低每个吸附单元9单独吸附的压力，又提高吸附效率；吸附单元9采用现有技术中的吸附器，吸附器为装有吸附剂实现气一固吸附和解吸的设备，吸附剂采用活性炭。

在缓冲罐1的出口端连通有紧急放空支路，用于在紧急情况下使用，保证安全。

所述聚结过滤器通过加热管道与第一换热器5的热流体出口端连通，在加热管道上缠绕有电伴热带。电伴热带用于对经第一换热器5输入到聚结过滤器的不凝高压气体进行加热升温，提高气体的移动速度，既方便聚结过滤器的过滤，又便于后续吸附单元9进行吸附处理，提高效率。

在氧化机组12与吸附单元9之间还设置有第二换热器14，吸附单元9的出口端与第二换热器14的冷进口端连通，第二换热器14的冷出口端与氧化机组12的进口端连通，氧化机组12的出口端与第二换热器14的热进口端连通，第二换热器14的热出口端与排气筒13连通。在吸附单元9的出口端与第二换热器14的冷进口端之间还连通有风机15，用于进一步提高气体的流动速度，提高效率。

在吸附单元9的出口端与氧化机组12之间的连通的管道上还安装有减压稳定阀，氧化机组12的进气来自于吸附单元9的排放管道，进气通过减压稳定阀门控制，达到设定压力后方可开启，实现序批式处理。

一种高压浅冷组合式VOCs气体回收方法，其步骤如下：

（1）VOCs混合气体通过管道收集后，进入缓冲罐1暂存；

（2）缓冲罐1将混合气体输入到气体过滤器中，经气体过滤器滤除微小颗粒杂质后送入压缩机组3进行升压，升压后的混合气体进入气液分离器4，易凝组分液化后暂存于储罐7；

（3）混合气体经气液分离器4去除凝结水份后，进入第一换热器5降温，液化产生的凝液进入分液罐8进行储存，不凝高压气体进入聚结过滤器，通过聚结过滤器去除少量油雾液滴，进入膜分离单元6；

（4）经膜分离单元6处理后，低速迁移的VOCs分子通过回流管道10至压缩机组3，高速迁移的低浓度VOCs混合气体进入吸附单元9，通过深度吸附后，送入氧化机组12；

（5）经氧化分解后的混合气体送入排气筒13，进行达标排放。