专利名称：从有机物排放气体中回收有机物组份的方法和工艺流程的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从排放的有机物气体中回收有机物组份的方法和工艺流程。特别是从气体排放量相对较小、排放量不稳定、排放点分散的排放源排放出的挥发性有机物气体中回收挥发性有机物，并使处理后的尾气清洁排放的方法和工艺流程。
背景技术：
在许多工业和商业领域人们经常遇到挥发性有机物的气体排放问题。这类气体通常是沸点不太高的一种或多种挥发性有机化合物组份(以下简称有机物组份)或由一定量的上述有机物组份与惰性气体混合形成的混合气体(以下统称为有机物排放气体)，在常温、常压和与惰性气体混合状态下，这些有机物组份呈气态，而除去其中的惰性气体后剩余的有机物组份在常温和一定压力下或常压和低温下为液体。将这类有机物排放气体中的有机物回收下来加以利用或合理地处置，不但能够减少资源的浪费，而且能够减少对人体的伤害和对大气的污染，同时还能够降低发生火灾和爆炸的危险。
目前处理这些有机物排放气体的方法主要有吸附法、吸收法、冷凝法和氧化焚烧法等。吸附法的基本原理是，利用固体吸附剂表面对排放气体中不同物质的吸附和脱附能力的不同，将有机物排放气体中的有机物组份吸附在吸附剂的表面，而将除去有机物组份后不被吸附的惰性气体排入大气，当吸附剂达到一定的吸附饱和度时，再对吸附剂进行脱附再生，将吸附在吸附剂上的有机物组份脱附下来，使吸附剂重新恢复吸附能力。这种方法虽然吸附过程比较简单，吸附后排放的尾气浓度低，但脱附过程比较繁琐，吸附和脱附过程需要至少两个设备切换操作，因而对控制部分的要求也比较高。吸收法的基本原理是，使有机物排放气体自下而上地穿过装填着塔板或填料的吸收塔，与自上而下的有机物液体吸收剂在塔板或填料上逆流接触，排放气体中的有机物组份被吸收剂吸收下来，经过吸收处理后的尾气从塔顶排入大气，而吸收了有机物组份的富吸收剂则在后续的解吸过程中被解吸，解吸后的吸收剂重新恢复吸收能力并返回吸收塔循环使用，解吸出来的有机物组份再进一步被另一种吸收剂吸收利用或冷凝为液体。吸收法的主要缺陷是吸收后尾气排放浓度往往比较高。冷凝法的原理是，直接将有机物排放气体的温度降低到有机物组份的露点以下，使有机物组份冷凝为液体回收下来，冷凝后的尾气直接排放。冷凝法的最大缺点是能耗比较高，尤其是有机物排放气体浓度比较低，同时又需要满足比较高的尾气排放要求时，需要将所有排放气体冷却到很低的温度，造成制冷能耗大幅增加。焚烧法的原理是，在有催化剂存在或无催化剂存在的条件下，使有机物排放气体中的有机物组份发生氧化反应生成二氧化碳和水后直接排入大气，氧化法虽然简单，但对混合气体流量和浓度的稳定性和连续性要求比较高，另外有机物不能得到回收利用。上述方法在处理排放量比较大和排放量比较稳定的各种有机物排放气体时各有优缺点。
但是，对于处理排放量相对比较小，或排放量或排放浓度波动比较大甚至间歇排放，或公用工程依托条件不太好的场合的有机物排放气体时，上述方法又都程度不同地面临共同的问题。首先是如何降低回收装置的投资，使回收处理装置既能满足最大处理负荷的要求，又不会因此而产生过大的投资；其次是如何有效地降低运行和维护费用，特别是在排放量或排放浓度波动比较大甚至间歇排放时，回收处理装置的运行和维护费用仍能保持比较低的水平；同时又能保证处理后排出的尾气中有机物组份浓度足够低，或者说回收率足够高。正是没有找到一种行之有效的方法和工艺流程，到目前为止很多企业不得不将产生的有机物排放气体直接排入大气，造成资源的浪费和环境污染。
发明目的本发明的目的是提出一种对排放量相对比较小、或流量和浓度波动比较大、排放源分散的有机物排放气体进行回收处理，并使经处理后排出的尾气满足比较高的排放要求的回收处理工艺方法。
本发明的另一个目的是提出对排放量相对比较小、或流量和浓度波动比较大、排放源分散的有机物排放气体进行回收处理，并使经处理后排出的尾气满足比较高的排放要求的回收处理工艺流程。
本发明还有一个目的是提出一种投资比较低、运行和维护费用比较低的处理排放量相对比较小、或流量和浓度波动比较大、排放源分散的有机物排放气体，并使经处理后排出的尾气满足比较高的排放要求的回收处理工艺方法和工艺流程。
发明内容
本发明提出的回收处理排放量相对比较小、或流量和浓度波动比较大、排放源分散的有机物排放气体的方法是通过由现场部分和移动部分两个部分共同构成的回收处理体系来实现的。其中的现场部分随时接收排放源排出的有机物排放气体，并用吸附的方法将其中的有机物组份吸附在吸附剂的表面上，让经过吸附处理后的清洁尾气排入大气；其中的移动部分可为一个以上的现场部分提供再生服务，当某一现场部分的吸附剂达到一定吸附饱和度需要再生时，将移动部分移动到现场，接通流程，移动部分能够为现场部分提供必要的再生条件，将现场部分吸附罐内吸附剂上吸附的有机物组份脱附下来，使吸附剂得到再生，与此同时，移动部分将脱附出来的有机物组份回收下来，以便集中利用或处置。
这种回收处理有机物排放气体的方法的好处是显而易见的。现场部分采用吸附的方法能够保证经过吸附后排放的尾气达到足够低的排放浓度；现场部分固定的吸附罐能够随时接收较小排放量或排放量和排放浓度有较大波动，甚至间歇排放的有机物排放气体；吸附过程基本上不需要外界提供动力，基本没有动力消耗，因此运行成本低；由于现场部分只需设置投资较小、流程简单的吸附设备，而投资较大、流程相对复杂的再生回收部分可分别为多个现场部分提供服务，其投资实际上由多个现场部分分摊，因此整个回收系统分摊后的投资比较低；另外集中回收有机物组份也便于集中利用或处置。
本发明所说的排放量相对比较小、或流量和浓度波动比较大、排放源分散的有机物排放气体指的是，有机物排放气体中的有机物总量因规模小用现有的方法回收处理不够经济合理，或用本发明的方法回收处理经济上更合理；或有机物排放气体的流量和浓度因为波动而难以采用现有的连续处理的方法对其有效地进行回收处理；同时这些有机物排放气体的排放源又相距较远难于用管道集中起来。
本发明所说的有机物排放气体指得是有机物单组份或混合物气体，或有机物单组份或混合物与惰性气体的混合气体，其中的有机物单组份或混合物在常温常压下能够被吸附剂良好地吸附，而在环境温度和1～110mmHg(绝压)的压力条件下能够被有效地从吸附剂上脱附出来，同时在温度为常温～-40℃和压力为0～4.0MPa(表压)的条件下能够被液化为有机物液体。这些有机物可能是可回收利用的资源，或直接排入大气人体吸入后对人体有害的有毒物质，或直接排入大气会造成大气环境污染的污染物，或直接排入大气会增加火灾和爆炸危险的危险品，或上述情况兼有。有机物排放气体中的惰性气体指得是空气、氮气、水等排入大气后不会对环境造成直接污染的气体。
现场部分现场部分的主要功能是通过固定安装着的装载着固体吸附剂的吸附罐来实现的。利用吸附罐内的吸附剂对排放气体中有机物组份和惰性气体吸附亲和力不同的特点，将随时通过吸附罐的有机物排放气体中的有机物组份吸附到吸附剂的表面上，而由不被吸附的惰性气体以及极少量未被吸附的有机物组份组成的尾气则穿过吸附剂床层排入大气。
当吸附罐内的吸附剂达到一定的吸附饱和度需要再生时，将现场部分的流程切换到再生状态，同时将流程与移动部分连通，靠移动部分提供的负压将吸附罐内吸附剂表面吸附的有机物组份脱附出来。现场部分还应当具有能够将在吸附罐再生期间排放源排出的有机物排放气体引入移动部分的后吸附罐的流程，以使包括脱附阶段在内的任何时候排放源排出的有机物排放气体都能够得到回收处理。另外，在排放源与吸附罐的入口排放线上应当设置泄放线，通过在泄放线上设置安全泄压机构，保证排放系统在任何时候都不会憋压或真空。
因此，现场部分的工艺流程应当至少包含装填着吸附剂的吸附罐；连接排放源与吸附罐入口的排放线；连接吸附罐至大气的放空线；连通吸附罐并具有与移动部分的真空单元入口线相对接的连接件的再生线；连接在排放源与吸附罐之间的排放线上并具有与移动部分的后吸附罐入口的管线相对接的连接件的再生排放线；连接在排放线上带有安全泄压机构的泄放线；以及相关的阀门、仪表等。
吸附罐内装填的吸附剂可以是各种具有较大比表面积的固体吸附剂，如活性炭、活性氧化铝、分子筛、硅藻土、硅胶等，具体选择哪一种吸附剂需要根据排放气体中有机物组份的性质，有机物组份在吸附剂上的吸附和脱附性能，吸附剂的吸附容量，吸附剂使用寿命及价格等因素综合而定。
吸附罐内吸附剂的装填量可根据排放源排出的有机物的平均质量流率，吸附剂的吸附容量，再生间隔等因素来确定。对于已经建成并正在运行中的吸附罐来说，何时需要再生，可根据所用吸附剂的吸附容量和吸附罐最后一次再生后处理的有机物排放气体量和浓度来推算，或根据吸附罐尾气排放口的尾气浓度测定来确定。
移动部分移动部分的主要任务是提供必要的负压条件，将现场部分吸附罐内吸附剂上吸附的有机物组份脱附出来，然后将其冷凝回收回来，最后将经过回收处理后的不凝气体再一次吸附，使清洁的尾气放空。
移动部分包含至少三个单元即真空单元、回收单元和后吸附单元。
真空单元真空单元的功能主要是为需要再生的吸附剂提供必要的负压条件，以使有机物组份从吸附剂表面上脱附下来，经真空单元升压后，送入后续回收单元。
真空泵入口所需提供的压力，即脱附压力，与有机物组份的性质和要求的吸附后排放尾气的浓度有关。一般来说，相同分子结构分子量越大的化合物吸附能力越强，脱附难度越大，脱附所需的压力就越低；换句话说，其它操作条件相同的情况下，脱附压力越低，再生后吸附剂表面孔隙中残留的有机物组份就越少，再生得就越彻底，那么再一次吸附操作时，吸附后排放尾气的有机物含量就越低。但另一方面，脱附压力越低，设备投资和运行费用越高。由于脱附过程中吸附罐的压力是逐渐降低的，这里所说的脱附压力是指脱附过程后期真空泵入口达到的最低压力。
当脱附出来的混合气体中含有氧气时，为安全起见，通常可以选择液环式真空泵作为抽真空设备，这时真空泵入口压力受到循环液(或称封液)的饱和蒸气压的限制，一般在30～110mmHg，更多在50～80mmHg，在此压力下，绝大部分有机物组份可以从吸附剂上脱附出来。当需要更低的脱附压力时，可以选用其它的真空设备，但无论如何脱附压力不应当低于1mmHg，否则，即使真空设备能够达到，经济上也往往难以可行。因此，一般来说脱附压力宜选择在1～110mmHg范围内。
抽真空设备除了采用液环式真空泵外，还可以采用离心式真空泵、螺杆式真空泵、旋片式真空泵、往复式真空泵、喷射泵等，也可以是它们的组合。
脱附过程中来自吸附罐的气体除了从吸附剂表面上脱附出来的有机物组份外，还有脱附前存在于吸附罐内的惰性气体。因此，实际上脱附再生过程中从现场部分进入移动部分的气体是有机物组份与惰性气体的混合气体，只是浓度较高，其体积浓度通常达到85～95％，因此以下称其为有机物富集气体。在真空单元，有机物富集气体经真空泵升压并被冷却后，其中的一部分有机物组份可能会冷凝为液体，在真空单元被分离出来。当有机物富集气体中有机物浓度相对较低，有机物组份比较轻，以及冷却温度比较高时，真空单元冷凝出来的有机物液体量就比较少；反之，当有机物富集气体中有机物浓度相对较高，有机物组份比较重，以及冷却温度比较低时，真空单元冷凝出来的有机物液体量就比较多。
回收单元回收单元的主要功能是通过降低冷凝温度或提高冷凝压力的方法，将来自真空单元的有机物富集气体中的有机物组份与惰性气体分离，回收得到有机物液体，并将不凝气体排至后吸附单元。
根据相平衡原理，有机物富集气体中的有机物组份沸点越低，浓度越低，所需的冷凝温度越低，冷凝压力越高。对于一定组成和浓度的有机物富集气体来说，冷凝温度越低，则达到相同的回收率所需的冷凝压力也越低；反之，冷凝温度越高，则达到相同的回收率所需的冷凝压力也越高。因此回收单元可以采用降低有机物富集气体冷凝过程的冷凝温度即低温常压冷凝工艺，或提高冷凝压力即常温压缩冷凝工艺，或同时降低冷凝温度和提高冷凝压力即低温压缩冷凝工艺来实现将有机物组份冷凝为液体的目的。具体采用怎样的冷凝工艺和操作条件，需要根据有机物组份的组成，有机物组份在有机物富集气体中的浓度，回收单元希望达到的回收率等因素计算后综合确定。根据本发明人所作的工艺模拟计算，通常情况下，回收单元采用低温常压冷凝工艺时，冷凝温度宜在-10～-40℃，冷凝压力为大气压力；采用常温压缩冷凝工艺时，冷凝温度为常温，冷凝压力宜在1.0～4.0MPa(表压)；采用低温压缩冷凝工艺时，冷凝温度宜在10～-20℃，冷凝压力宜在0.5～2.0MPa(表压)。冷凝温度过高或冷凝压力过低会造成烃类组份在回收单元不能被充分冷凝；而冷凝温度过低或冷凝压力过高会造成设备投资和运行成本的增加。
由于有机物富集气体中通常含有一定量的水份，当回收单元的冷凝温度低于0℃时，需要将冷凝过程分为两个阶段，其中的第一阶段为预冷，冷凝温度为0～5℃，主要目的是将有机物富集气体中的大部分水份冷凝下来，防止在后部的低温冷凝阶段因过快的结霜而造成设备阻塞；第二阶段为低温冷凝，在预冷阶段未冷凝的有机物组份在此被冷凝下来。即便如此，低温冷凝时，冷凝器仍需要适时进行除霜。
回收单元冷凝得到的有机物液体被送入有机物液体储罐存储。
后吸附单元离开回收单元的不凝气体中仍然含有少量的有机物组份，设置后吸附单元的目的是将这部分气体与吸附罐再生期间排放源排出的有机物排放气体合并引入后吸附罐进行吸附处理，使处理后的清洁尾气达标排放。
后吸附单元主要是一个内部装填着固体吸附剂的后吸附罐，当不凝气体穿过后吸附罐的吸附剂床层时，不凝气体中的有机物组份被吸附在吸附剂的表面上，使再生过程排出的尾气最终也同样达到排放要求。后吸附单元的吸附剂同样可以采用各种适合于有机物组份吸附和脱附的固体吸附剂，如活性炭、活性氧化铝、分子筛、硅藻土、硅胶等。
经过对若干个现场部分的吸附罐进行脱附再生后，当后吸附罐内的吸附剂达到一定的饱和度时，可以用移动部分自身的脱附再生流程对其进行再生，再生过程与现场部分吸附罐内吸附剂的再生过程相似，所不同的是将此时回收单元排出的不凝气体引入现场部分吸附罐进行最后的吸附处理，最后清洁尾气排入大气。这样全部的排放气体都能经过吸附剂吸附后排入大气。
为实现移动部分的上述任务，除了上述的真空单元、回收单元和后吸附单元外，移动部分的工艺流程至少还应包含连通真空泵入口并具有与现场部分的再生线相对接的连接件的再生线；后吸附罐至大气的放空线；连接在后吸附罐入口管线上并具有与现场部分的再生排放线相对接的连接件的再生排放线等。
在实际应用时，移动部分组装为一个整体，用机动车或其它交通工具运载，以现场提供的或运载工具自身提供的能源作工作动力，可称其为移动再生回收机。一个移动再生回收机可为多个排放相同或相似性质有机物组份气体的现场部分提供服务，并将回收得到的有机物液体集中利用或处置。
以下是为解释本发明的目的和原理而提出的流程示意图和实施例。需要说明的是，本发明的流程和实施例可以有多种具体实现方式，本发明的范围不能被理解为仅限于下述流程和实施例。
图-1是包含现场部分和移动部分的总流程框图。
图-2是现场部分的流程示意图。
图-3是移动部分流程示意图。
图-4是采用低温冷凝工艺的回收单元流程示意图。
图-5是采用压缩冷凝工艺的回收单元流程示意图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
在图-1所示的工艺流程总框图中，点划线框(1)所围的范围代表现场部分，点划线框(2)所围的范围代表移动部分。在现场部分处于吸附状态时，从排放源排出的有机物排放气体通过排放线(101)进入吸附罐，经过吸附处理后，清洁尾气经放空线(102)排入大气。移动部分由真空单元、回收单元和后吸附单元构成，再生操作时，移动部分的再生线(201)与现场部分的再生线(103)对接，移动部分的再生排放线(204)与现场部分的再生排放线(104)对接，再生过程中后吸附单元处理后的清洁尾气通过管线(203)排入大气，再生过程中在移动部分的回收单元得到的有机物液体最终被运至接收地点后通过管线(202)送出。
在图-2所示的现场部分流程中，吸附罐(105)内装填着吸附剂(106)；排放线(101)的一端与排放源连通，另一端连接阀门(108)，进而通过管线(111)与吸附罐(105)的底部入口连通；放空线(102)的一端与吸附罐(105)顶部连通，另一端通过阀门(112)与大气连通；再生线(103)的一端连通管线(111)，另一端设有可与移动部分相对接的连接件(116)，再生线(103)上设有阀门(114)；再生排放线(104)的一端连通管线(101)，另一端设有可与移动部分相对接的连接件(117)，再生排放线(104)上设有阀门(115)；设有安全泄压机构(110)的泄放线(109)的一端连通排放线(101)，另一端连通大气。
图-3是移动部分流程示意图。其中的真空单元主要由液环式真空泵(205)、分离器(206)、封液泵(207)、空冷器(208)以及相关的管线阀门等构成。虚线框(250)代表回收单元，图-4和图-5分别是采用常压低温冷凝工艺的回收单元和采用压缩冷凝工艺的回收单元的工艺流程。后吸附单元主要由装填着吸附剂床层(225)的后吸附罐(209)以及相关的管线阀门构成。在真空单元，再生线(201)的一端设有可与现场部分相对接的连接件(210)，另一端与真空泵(205)的入口相连，再生线(201)上设有阀门(211)。管线(212)是真空泵出口线，其一端与真空泵(205)出口相连，另一端连通分离器(206)。在分离器(206)内部，隔板(213)将容器分成两部分，处于下层的循环封液(215)(封液是水和乙二醇的混合液)被阻隔在左侧，而真空泵出口可能部分冷凝生成的有机物液体(214)则处于上层，可以翻过隔板(213)的顶缘进入右侧。管线(217)的一端连通分离器(206)左侧的底部，另一端连接封液泵(207)的入口。管线(218)的两端分别与封液泵(207)的出口和空冷器(208)的入口连通，管线(219)将空冷器(208)的出口与真空泵(205)连通，形成封液的循环回路。通过连接在分离器(206)右侧的底部的管线(220)，在真空单元得到的有机物液体(216)可以靠自压或用泵升压后导入有机物液体储罐(图中未画出)。管线(221)一端连通分离器(206)顶部，另一端与回收单元相连。管线(202)是回收的有机物液体的送出线。与回收单元相连的不凝气体管线(222)连接着阀门(223)，并通过管线(224)与后吸附罐(209)的底部入口连通，而与后吸附罐(209)顶部相连的管线(203)上安装着阀门(226)，管线的另一端通大气。管线(204)是再生排放线，其一端带有可与现场部分相对接的连接件(232)，另一端与管线(222)连通。为后吸附罐再生而设置的管线(230)上设置着阀门(229)，其一端与管线(224)连通，另一端与真空泵入口管线(201)连通。
在图-4所示的采用常压低温冷凝工艺的回收单元流程中，冷凝器(251)被隔板(256)分隔为两个腔室，两个腔室的下部气相连通，左侧腔室为预冷段，其内部安装着镶嵌着翅片(253)的高温冷剂盘管(252)；右侧腔室为冷凝段，其内部安装着镶嵌着翅片(259)的低温冷剂盘管(257)和除霜用的加热盘管(258)。来自真空单元的有机物富集气体通过与预冷段连通的管线(221)进入冷凝器，经过冷凝后的不凝气体通过连接在冷凝段的管线(222)进入后吸附单元。分离器(267)是为分出预冷段冷凝以及冷凝段除霜时生成的水而设置的。管线(266)是分离器(267)的入口管线，其一端连接在冷凝器预冷段的底部，另一端连通分离器(267)的中部。需要时，分离器(267)中的水(269)可以通过安装在底部的管线(271)和阀门(270)排出。连接在分离器(267)顶部的管线(272)上设置着阀门(275)，管线的另一端与有机物液体储罐(276)连通，冷凝过程得到的有机物液体(268)可以靠自压进入储罐；在冷凝器冷凝段冷凝得到的液体也可以通过连接在冷凝段底部，并与管线(272)连通的管线(274)和阀门(273)自流进入储罐。设在储罐(276)底部的泵(280)的入口通过管线(278)与储罐底部连通，出口通过管线(202)可与目的地储罐相连，需要时，可以将储罐(276)内的液体升压后送出。
图-5是回收单元采用常温(或低温)压缩冷凝工艺和用液环式压缩机作为升压设备的压缩冷凝工艺。压缩机(281)的入口管线(221)与真空单元连通，管线上设置着阀门(301)，出口管线(291)与分离器(282)连通。在压缩机进出口管线上设有返回管路(290)，管路上设置的压力调节阀(286)和调节器(287)构成压缩机入口压力的控制回路。分离器(282)内的上层为压缩冷凝生成的有机物液体(292)，下层为循环的封液(293)。封液泵(283)的入口通过管线(294)与分离器(282)连通，出口通过管线(295)与冷却器(284)的入口连通，冷却器(284)的出口通过管线(296)与压缩机(281)连通，形成封液的循环回路。所说的常温压缩冷凝指得是冷却器(284)的冷却介质为常温；而低温压缩冷凝指得是冷却器(284)的冷却介质为低温冷剂。连接分离器(282)和储罐(285)的管线(297)可以将压缩冷凝后产生的有机物液体导入储罐(285)，而管线(300)则可以将储罐内的气体返回分离器(282)。连接在分离器(282)顶部的管线(222)的另一端与后吸附单元连通，管线(222)上设置的压力调节阀(288)和调节器(289)构成冷凝系统的压力控制回路。当储罐(285)内的有机物液体(298)积累达到一定量时，可以通过开关设在管线(202)上的阀门(299)，将回收下来的有机物液体排放到目的地储罐。需要说明的是，压缩冷凝的具体实现方式可以有多种，采用其它型式的压缩机或采用其它方式的直接或间接冷凝工艺也同样可以达到本发明的目的。
以下结合附图对本发明的操作过程进行说明。
当处于吸附状态时，图-2所示的现场部分流程中阀门(114)、(115)关闭，阀门(108)、(112)打开，来自排放源的排放气体经由管线(101)、阀门(108)和管线(111)进入吸附罐(105)，在穿过吸附剂床层(106)时，吸附剂将其中的有机物组份吸附下来，除去有机物组份的清洁尾气则穿过床层，经管线(102)和阀门(112)排入大气。正常情况下，泄放线(109)上的安全泄压机构(110)不导通，如果由于操作不当造成排放系统憋压并超出一定的允许范围，泄放线上的安全泄压机构(110)开通，排放气体通过泄放线(109)直接排入大气；反之，如果排放系统出现真空并超出一定的允许范围，空气可以通过泄放线(109)和设在泄放线上的安全泄压机构(110)进入系统，从而保证不致因为意外超压或真空损坏系统设备。
当现场部分吸附罐内的吸附剂达到或接近饱和吸附时，需要对吸附罐内的吸附剂进行再生。这时，移动部分移动至现场，首先接通移动部分的电源，如果回收单元有制冷系统，则随后启动制冷系统。(以下说明如图-2和图-3所示)连接连接件(116)和(210)，将现场部分的再生线(103)和移动部分的再生线(201)连通，连接连接件(117)和(232)，将现场部分的再生线排放线(104)和移动部分的再生线排放线(204)连通，关闭阀门(108)、(112)，打开阀门(114)和(115)；打开阀门(211)、(231)、(223)和(226)，关闭阀门(229)；启动泵(207)，使封液循环；启动真空泵(205)，这时，真空泵(205)入口和吸附罐(105)的压力逐渐降低，吸附在吸附剂上的有机物组份逐渐从吸附剂表面脱附出来，与存在于罐中的惰性气体混合形成有机物富集气体沿管线(111)、(103)和(201)进入真空泵(205)，与通过封液循环系统进入真空泵的封液混合，经过真空泵升压后，经管线(212)进入真空单元的分离器(206)。经过真空泵升压和循环封液的冷却，可能会有一定量的有机物组份在真空泵出口被冷凝成为液体，由于封液与有机物液体之间存在明显的比重差和互不相容，当有机物液体与封液的混合液进入分离器(206)后，在隔板(213)的左侧分层，上层为有机物液体，下层为封液。下层的封液(215)经管线(217)抽出，经泵(207)升压后，由管线(218)进入空冷器(208)，空冷器将真空单元升压和冷凝过程产生的热量全部散发出去，冷却后的封液通过管线(219)又循环进入真空泵(205)。与此同时，分离器(206)左侧上层的有机物液体(214)则翻过隔板(213)的顶缘，溢流到分离器(206)的右半部分。当回收单元的操作压力为常压时，分离器右半部分的有机物液体(216)通过管线(220)自流进入回收单元的有机物液体储罐(图-2中未画出)；当回收单元采用压缩冷凝工艺时，有机物液体(216)可以经管线(220)通过专门设置的泵升压后送入回收单元的有机物液体储罐(图-2中未画出)。经过分离器分离后，未凝的有机物富集气体从分离器(206)顶部沿管线(221)进入回收单元(250)。在回收单元，有机物富集气体中的有机物组份和水份被冷凝为液体得到回收，未冷凝的不凝气体与再生期间自排放源经再生排放线(204)来的排放气体混合后一起经管线(222)、阀门(223)和管线(224)进入后吸附罐(209)，后吸附罐(209)内的吸附剂(225)将其中的有机物组份吸附下来，最后清洁的尾气经放空线(203)和阀门(226)排入大气。当现场部分吸附罐(105)的压力达到80mmHg(绝压)的脱附压力时，现场部分的再生操作结束。关闭阀门(114)，停封液泵(207)和真空泵(205)，缓慢打开阀门(112)，待吸附罐(105)恢复常压后，打开阀门(108)，关闭阀门(115)，断开连接件(116)和(210)，断开连接件(117)和(232)，现场部分又恢复到吸附操作状态。
当进行了若干个现场部分的再生后，后吸附罐(209)内的吸附剂也接近达到吸附饱和，需要对其进行再生。这时，关闭阀门(226)、(223)和(211)，打开阀门(229)和(231)，连接处于吸附操作中的现场部分的连接件(117)和移动部分的连接件(232)，启动移动部分的再生系统(操作过程与前述的现场部分的再生过程相似，此处不再赘述)，脱附出来的有机物富集气体经管线(224)、阀门(229)和管线(230)、(201)进入真空单元，随后进入回收单元，在此过程中，有机物组份被冷凝为液体回收下来，未被冷凝的不凝气体则经管线(222)、(204)、阀门(231)和阀门(115)、管线(104)后，与此时现场部分的排放气体混合后一起经管线(101)、阀门(108)和管线(111)进入现场部分的吸附罐(105)，经过吸附处理后，清洁的尾气经阀门(112)和管线(102)排入大气。同样，当后吸附罐(209)再生压力达到80mmHg左右的脱附压力时，关闭阀门(229)，停真空系统，缓慢打开阀门(226)，后吸附罐(209)恢复常压，后吸附罐(209)再生结束。
如果回收单元采用如图-4所示的常压低温冷凝工艺，再生操作时，打开阀门(273)和(275)，有机物富集气体经管线(221)首先进入冷凝器(251)预冷段。在预冷段，高温冷剂沿箭头(254)所示的方向进入，经镶嵌着翅片(253)的盘管(252)后，由箭头(255)所示的方向循环返回。当有机物富集气体经过预冷段时，温度被降至0～5℃，这时，其中的大部分水份以及相当量的有机物组份被冷凝为液体下落到预冷段底部，沿管线(266)进入分离器(267)。在分离器(267)中，冷凝下来的液体分层，底部的水(269)通过开关阀门(270)由管线(271)根据液位排出；上部的有机物液体(268)经管线(272)和阀门(275)靠自压进入储罐(276)。当有机物富集气体由上而下穿过预冷段后，由冷凝器下部通道折返进入冷凝段。在冷凝段，低温冷剂沿箭头(260)所示的方向进入，经镶嵌着翅片(259)的盘管(257)后，由箭头(261)所示的方向循环返回。当有机物富集气体由下而上经过冷凝段时，温度被降至-10～-40℃，这时，有机物富集气体中的大部分有机物组份被冷凝为液体，下落到冷凝段底部，沿管线(274)和管线(272)进入储罐(276)。经过冷凝段后未冷凝的不凝气体则由冷凝段顶部的管线(222)进入后吸附单元。再生操作结束后，停止高低温冷剂循环，移动部分可移动至下一个现场部分进行又一个再生操作。尽管预冷段已将有机物富集气体中的大部分水份冷凝下来，但仍然有少量的水份会进入冷凝段，并在冷凝段的翅片上形成冰霜，当结霜严重到一定程度时，可能会阻塞冷凝段。这时，可在某一个再生操作结束后，停止高低温冷剂的循环，关闭阀门(275)，开启热剂循环系统(图中未画出)，热剂沿箭头(262)和(263)所示的方向通过加热盘管(258)，将翅片(259)加热，进而将翅片上的冰霜融化，除霜过程生成的水沿管线(274)和(272)进入分离器(267)，最终通过管线(271)切出。当完成若干个现场部分的再生操作，储罐(276)内的有机物液体(277)达到一定量时，将移动部分移动至目的地，将出口管线(202)与目的地储罐相连，回收得到的有机物液体通过管线(278)经泵(280)升压后被送入目的地储罐。
如果回收单元采用图-5所示的压缩冷凝工艺，再生时，开启封液泵(283)和压缩机(281)，来自真空单元的有机物富集气体经阀门(301)和管线(221)进入压缩机(281)，与循环的封液一起进入压缩机，在与封液混合的过程中有机物富集气体被封液冷却，其中相当量的有机物组份被冷凝为液体。经过升压后的气液混合物经出口管线(291)进入分离器(282)。设在压缩机进出口管线上的返回管线(290)以及管路上设置的压力调节阀(286)和调节器(287)构成的压力控制回路通过调节压缩机进出口返回量使压缩机入口压力保持稳定。进入分离器(282)后，气液分离，液相中的有机物液体(292)处于上层，经管线(297)自流进入储罐(285)，与此同时，储罐(285)中的气体通过管线(300)返回分离器(282)；下层的封液(293)由管线(294)进入封液泵(283)，升压后通过管线(295)进入冷却器(284)冷却，当冷凝工艺为常温压缩冷凝时，冷却器的冷却介质是常温介质，如空气，循环水等；当冷凝工艺为低温压缩冷凝时，冷却介质是低温冷剂。冷却后的封液通过管线(296)进入压缩机(281)，形成封液的循环。从分离器(282)顶部分出的不凝气体经管线(222)进入后吸附单元，设在管线(222)上的压控阀(288)和调节器(289)构成的控制回路保证了压缩冷凝过程操作压力的稳定。再生结束时，停封液泵(283)和压缩机(281)，关闭阀门(301)。当积累在储罐(285)内的有机物液体(298)达到一定量时，将移动部分移动至目的地，打开阀门(299)，将有机物液体通过管线(202)导入目的地储罐。
实施例有30个平均日销售汽油12m3的加油站，每个加油站日均排放含汽油组份体积浓度为40％的油气15m3(包括油罐槽车向地下油罐卸油和加油枪向汽车油箱密闭装油过程中产生汽油组份和空气的混合气体)，油气的组成如下
相当于每个加油站每日向大气中排放的汽油量为19kg。
在每个加油站设置一个吸附罐，每个吸附罐内装填3m3的活性炭作为吸附剂，将从地下油罐排出的油气(相当于有机物排放气体)引入吸附罐，经吸附后排出的清洁尾气有机物浓度小于10mg/l，每个吸附罐平均5天再生一次。现场部分的工艺流程如图-2所示。
移动再生回收机为车载式，每台移动再生回收机平均每天完成6个加油站吸附罐的再生，可为30个加油站提供服务。移动再生回收机的流程如图-3和图-4所示。从吸附罐脱附出来的油气与罐内残留的空气形成的混合气体(有机物富集气体)的平均浓度为90％，进入移动再生回收机后，经真空泵(205)升压至大气压并经分离器(206)气液分离后，进入冷凝器(251)冷凝，冷凝器预冷段的温度为4℃，冷凝段的温度为-20℃，冷凝后的不凝气体再经后吸附罐(209)吸附处理后，有机物浓度小于10mg/l的清洁尾气排入大气。每天6个加油站的再生结束后，对后吸附罐进行一次再生。全过程的汽油回收率99.2％，相当于每个加油站平均每次再生回收汽油94kg，每台移动再生回收机平均每天回收汽油564kg。
权利要求
1.一种回收处理排放量相对比较小，或流量和浓度波动比较大，并排放源分散的有机物排放气体的方法和流程，其特征是由现场部分和移动部分共同构成回收处理体系，其中的现场部分分别设置在各个有机物排放气体的排放源现场，随时接收排放源排出的有机物排放气体，用吸附的方法将其中的有机物组份吸附在吸附剂的表面上，让经过吸附处理后的清洁尾气排入大气；其中的移动部分可为多个现场部分提供再生服务，当某一现场部分的吸附剂达到一定吸附饱和度需要再生时，将移动部分移动到现场，接通流程，移动部分为现场部分提供脱附过程所需的脱附压力，将现场部分吸附罐内吸附剂上吸附的有机物组份脱附下来，使吸附剂得到再生，与此同时，移动部分将脱附出来的有机物组份回收下来，以便集中利用或处置；其中1)现场部分的流程至少包含内部装填着吸附剂的吸附罐；连接排放源与吸附罐的排放线；连接吸附罐至大气的放空线；连通吸附罐，并有与移动部分的再生线相对接的连接口的再生线；连接在吸附罐入口排放线上，并有与移动部分的再生排放线相对接的连接口的再生排放线；连接在排放线上，并带有安全泄压机构的泄放线；2)移动部分的流程至少包含真空单元；回收单元；后吸附单元；连通真空泵入口，并有与现场部分的再生线相对接的连接口的再生线；连接后吸附罐至大气的放空线；连接在后吸附罐入口管线上，并有与现场部分的再生排放线相对接的连接口的再生排放线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是移动部分由机动车或其它交通工具运载。
3.根据权利要求1所述的方法和流程，其特征是所说的有机物排放气体是有机物单组份或混合物气体，或有机物单组份或混合物与惰性气体的混合气体，其中的有机物单组份或混合物在常温下能够被吸附剂良好地吸附，而在环境温度和1～110mmHg(绝压)的压力条件下能够被有效地从吸附剂上脱附出来，同时在温度为常温～-40℃和压力为0～4.0MPa(表压)的条件下能够被液化为有机物液体。
4.根据权利要求1所述的方法和流程，其特征是其中的吸附罐和后吸附罐内采用的吸附剂是活性炭，或活性氧化铝，或分子筛，或硅藻土，或硅胶等具有较大的比表面积和吸附容量，适合有机物吸附和脱附的固体吸附剂。
5.根据权利要求1所述方法和流程，其特征是脱附压力的范围为1～110mmHg(绝压)。
6.根据权利要求1所述的流程，其特征是回收单元采用低温常压冷凝工艺，冷凝温度范围为-10～-40℃，冷凝压力为常压。
7.根据权利要求1所述的流程，其特征是回收单元采用常温压缩冷凝工艺，冷凝温度为常温，冷凝压力范围为1.0～4.0MPa(表压)。
8.根据权利要求1所述的流程，其特征是回收单元采用低温压缩冷凝工艺，冷凝温度范围为10～-20℃，冷凝压力范围为0.5～2.0MPa(表压)。
全文摘要
一种回收处理排放量相对比较小，或流量和浓度波动比较大并排放源分散的有机物排放气体的方法和流程，由现场部分和移动部分共同构成回收处理体系，其中的现场部分分别设置在各个有机物排放气体的排放源现场，随时接收排放源排出的气体，用吸附的方法将其中的有机物组份吸附在吸附剂上，让经过吸附处理后的清洁尾气排入大气；移动部分可为多个现场部分提供再生服务，当某一现场部分的吸附剂达到一定吸附饱和度需要再生时，将移动部分移动到现场，接通流程，移动部分能够为现场部分提供必要的再生条件，将现场部分吸附剂上的有机物组份脱附下来，使吸附剂得到再生，同时，移动部分将脱附出来的有机物组份回收下来，以便集中利用或处置。
文档编号B01D53/04GK1748835SQ20041007999
公开日2006年3月22日 申请日期2004年9月18日 优先权日2004年9月18日
发明者张国瑞 申请人:宁波海曙洁源气体处理工程有限公司