本實(shí)用新型涉及一種有機(jī)廢氣的冷凝處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前針對有機(jī)廢氣的冷凝處理設(shè)備，絕大部分都是通過換熱器或蒸發(fā)器將氣體溫度冷卻到接近0℃，但一般不會冷卻到0℃以下，尤其是所處理的有機(jī)廢氣與水的相溶性很差時，因為冷凝到0℃以下就必須解決空氣中的水蒸汽冷凝結(jié)霜的問題。水蒸汽冷凝結(jié)霜會附著在換熱器表面嚴(yán)重降低換熱器的換熱效率、增加風(fēng)阻，隨著時間的增加結(jié)霜程度會越來越嚴(yán)重，最終導(dǎo)致處理設(shè)備不能運(yùn)行，甚至損壞設(shè)備。很多有機(jī)廢氣冷卻到0℃，其所含有機(jī)溶劑的濃度依然很高，所以廢氣處理的效果很不理想。目前能夠?qū)怏w冷卻到0℃以下的處理設(shè)備，其主要工作方式有兩種：1、間歇式工作，設(shè)備結(jié)霜到一定程度后，停止冷卻，對設(shè)備進(jìn)行升溫除霜，除霜結(jié)束再進(jìn)行冷凝工作，此方案設(shè)備不能連續(xù)運(yùn)行、能耗高；2、兩組或兩組以上冷凝處理設(shè)備交替冷卻和除霜，此方案能實(shí)現(xiàn)連續(xù)冷凝處理，但控制復(fù)雜、成本高、能耗也高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種有機(jī)廢氣的冷凝處理系統(tǒng)，能夠?qū)⒂袡C(jī)廢氣冷卻到0℃以下而不結(jié)霜。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種有機(jī)廢氣的冷凝處理系統(tǒng)，其包括依次連接的預(yù)處理裝置、防凍液揮發(fā)箱以及低溫冷卻裝置，待處理廢氣經(jīng)所述預(yù)處理裝置預(yù)處理后進(jìn)入所述防凍液揮發(fā)箱，所述防凍液揮發(fā)箱內(nèi)具有防凍液，所述防凍液揮發(fā)出防凍液蒸汽與待處理廢氣混合，混合有防凍液蒸汽的待處理廢氣進(jìn)入所述低溫冷卻裝置。

作為優(yōu)選的方案，所述低溫冷卻裝置自下而上地設(shè)有儲液區(qū)、進(jìn)氣區(qū)、冷卻區(qū)、除霧區(qū)以及排氣區(qū)，所述進(jìn)氣區(qū)設(shè)有與所述防凍液揮發(fā)箱連接的進(jìn)氣口，所述排氣區(qū)設(shè)有排氣口，所述儲液區(qū)設(shè)有排液口，所述冷卻區(qū)設(shè)有冷卻器，所 述除霧區(qū)設(shè)有除霧器。

作為優(yōu)選的方案，所述冷凝處理系統(tǒng)還包括依次連接的水洗裝置、第一分離裝置以及第二分離裝置，所述水洗裝置與所述儲液區(qū)的排液口連接，所述儲液區(qū)中的溶液經(jīng)所述排液口進(jìn)入所述水洗裝置，溶液與所述水洗裝置內(nèi)的水混合后進(jìn)入所述第一分離裝置進(jìn)行一次分離，分離出溶劑和防凍液水溶液，所述防凍液水溶液進(jìn)入所述第二分離裝置進(jìn)行二次分離，分離出防凍液和水。

作為優(yōu)選的方案，所述冷凝處理系統(tǒng)還包括冷量回收裝置，所述冷量回收裝置與所述排氣區(qū)的排氣口連接。

作為優(yōu)選的方案，所述水洗裝置、第一分離裝置與第二分離裝置之間設(shè)有換熱器，所述換熱器包括冷卻介質(zhì)通道和傳熱介質(zhì)通道，所述冷卻介質(zhì)通道的一端與所述第一分離裝置連接，所述冷卻介質(zhì)通道的另一端與所述第二分離裝置連接，所述傳熱介質(zhì)通道的一端與所述第二分離裝置連接，所述傳熱介質(zhì)通道的另一端與所述水洗裝置連接。

作為優(yōu)選的方案，所述第一分離裝置設(shè)有溶劑回收出口。

作為優(yōu)選的方案，所述第二分離裝置設(shè)有與所述防凍液揮發(fā)箱連接的防凍液回收出口。

作為優(yōu)選的方案，所述第一分離裝置與第二分離裝置之間設(shè)有用于監(jiān)測所述防凍液水溶液濃度的濃度監(jiān)測器。

作為優(yōu)選的方案，所述水洗裝置與第二分離裝置之間設(shè)有用于管控所述水洗裝置內(nèi)液位的排水管。

作為優(yōu)選的方案，所述防凍液揮發(fā)箱設(shè)有防凍液加注口。

實(shí)施本實(shí)用新型的一種有機(jī)廢氣的冷凝處理系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下有益效果：由于待處理廢氣在進(jìn)入到0℃以下的低溫冷卻裝置以前加入了防凍液蒸汽，該防凍液蒸汽在后續(xù)冷卻的過程中會同待處理廢氣所含的溶劑和水一起冷凝出來，并相溶于水形成凝固點(diǎn)低于目標(biāo)冷卻溫度的水溶液，從而能夠?qū)⒂袡C(jī)廢氣冷卻到0℃以下而不結(jié)霜，實(shí)現(xiàn)連續(xù)冷凝處理，成本低、能耗也低。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例的附圖作簡單地介紹。

圖1是本實(shí)用新型一種有機(jī)廢氣的冷凝處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，一種有機(jī)廢氣的冷凝處理系統(tǒng)，其包括依次連接的預(yù)處理裝置10、防凍液揮發(fā)箱11以及低溫冷卻裝置20，待處理廢氣經(jīng)所述預(yù)處理裝置10預(yù)處理后進(jìn)入所述防凍液揮發(fā)箱11，所述防凍液揮發(fā)箱11內(nèi)具有防凍液，所述防凍液揮發(fā)出防凍液蒸汽與待處理廢氣混合，混合有防凍液蒸汽的待處理廢氣進(jìn)入所述低溫冷卻裝置20。其工作原理是：根據(jù)待處理廢氣中所含溶劑的特性，在待處理廢氣進(jìn)入到0℃以下的低溫冷卻裝置以前，經(jīng)防凍液揮發(fā)箱11在待處理廢氣中加入防凍液蒸汽，該防凍液蒸汽在后續(xù)冷卻的過程中會同待處理廢氣所含的溶劑和水一起冷凝出來，并相溶于水形成凝固點(diǎn)低于目標(biāo)冷卻溫度的水溶液，從而能夠?qū)⒂袡C(jī)廢氣冷卻到0℃以下而不結(jié)霜，實(shí)現(xiàn)連續(xù)冷凝處理，成本低、能耗也低。

下面，以含三氯乙烯廢氣進(jìn)行低溫冷凝處理為例，對本實(shí)用新型的有機(jī)廢氣的冷凝處理系統(tǒng)作詳細(xì)說明：

三氯乙烯是最佳的金屬脫脂洗劑，不溶于水，主要用于彩電、電冰箱、汽車、空調(diào)、精密機(jī)械、微電子等行業(yè)作金屬部件、電子元件的清洗劑。本實(shí)施方式是針對蓄電池PE隔板生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高濃度三氯乙烯的廢氣的前級回收處理。

待處理廢氣為含三氯乙烯的廢氣，排出廢氣濃度為15000PPM左右，約91000mg/m3，目標(biāo)冷卻溫度-45℃，選用甲醇作為防凍液。在-45℃甲醇的飽和濃度為1900mg/m3，三氯乙烯為9000mg/m3。甲醇在水中的分配系數(shù)遠(yuǎn)高于其在三氯乙烯中的值。甲醇與三氯乙烯、水等不會有不良化學(xué)反應(yīng)。甲醇的沸點(diǎn)為64.5℃且與水不共沸。

本實(shí)用新型的有機(jī)廢氣的冷凝處理系統(tǒng)的工作步驟包括如下：

步驟一，待處理廢氣通過風(fēng)機(jī)牽引首先經(jīng)過預(yù)處理裝置10，進(jìn)行過濾、預(yù)冷等處理降溫至接近0℃，進(jìn)入防凍液揮發(fā)箱11，此處如有冷凝水產(chǎn)生需單獨(dú)排出。

步驟二，經(jīng)過防凍液揮發(fā)箱11，所述待處理廢氣與分布在防凍液揮發(fā)箱內(nèi)的防凍液蒸汽混合后，進(jìn)入低溫冷卻裝置20。

需要說明的是，該防凍液揮發(fā)箱11可以是一種簡單的汽液接觸裝置。防凍液，此處為甲醇，分布在防凍液揮發(fā)箱11內(nèi)與待處理廢氣接觸后揮發(fā)成蒸汽，混入待處理廢氣內(nèi)。所述防凍液蒸汽與所述待處理廢氣不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

步驟三，混合有防凍液蒸汽的待處理廢氣經(jīng)低溫冷卻裝置20逐漸降溫至目標(biāo)冷卻溫度；冷卻的過程中，該待處理廢氣會有冷凝液冷凝出來，并得到干凈的氣體；其中，所述冷凝液包含水、溶劑(即三氯乙烯)以及防凍液(即甲醇)，所述溶劑與水不相溶或相溶性差，所述防凍液與水相溶且形成凝固點(diǎn)低于目標(biāo)冷凝溫度的水溶液。

具體實(shí)施時，所述低溫冷卻裝置20自下而上地設(shè)有儲液區(qū)24、進(jìn)氣區(qū)21、冷卻區(qū)22、除霧區(qū)23以及排氣區(qū)25，所述進(jìn)氣區(qū)21設(shè)有與所述防凍液揮發(fā)箱11連接的進(jìn)氣口，所述排氣區(qū)25設(shè)有排氣口，所述儲液區(qū)24設(shè)有排液口，所述冷卻區(qū)22設(shè)有冷卻器，所述除霧區(qū)23設(shè)有除霧器。這樣，待處理廢氣由低溫冷卻裝置20的底部進(jìn)入，從頂部排出。進(jìn)氣區(qū)21使待處理廢氣在經(jīng)過冷卻區(qū)22前能夠均勻分布。冷卻區(qū)22中的冷卻器的迎風(fēng)面與待處理廢氣的流向垂直，待處理廢氣豎直通過冷卻器與冷卻介質(zhì)換熱，冷卻區(qū)22中的冷卻器可以為一組管翅換熱器或蒸發(fā)器。待處理廢氣在經(jīng)過冷卻區(qū)22中的冷卻器時是由下而上逐漸冷卻的，在冷卻器的最頂部獲得最低溫，氣體冷卻的過程中會不斷會有液體冷凝出來，冷凝液受重力作用沿冷卻器向下運(yùn)動，最終流入到低溫冷卻裝置20的底部的儲液區(qū)24內(nèi)。冷凝液向下運(yùn)動的過程中會與向上流動的待處理氣體發(fā)生熱傳遞，其溫度是逐漸升高的，所以不會再有結(jié)霜的可能。以冷卻器的頂部-40℃—-45℃的溫度區(qū)間為例，該區(qū)間每立方米氣體甲醇的冷凝量可以達(dá)到1100mg，而水的冷凝量才50mg，在-45℃三氯乙烯本身不會凝固，而甲醇水溶液的質(zhì)量濃度為50％時其凝固點(diǎn)就可以達(dá)到-54℃，因此此區(qū)間內(nèi)的冷凝液的是不會結(jié)霜的，冷凝液在向下運(yùn)動的過程由于溫度逐漸升高更不會結(jié)霜。

步驟四，所述步驟三中得到的干凈的氣體經(jīng)排氣區(qū)25的排氣口進(jìn)入氣體后 續(xù)處理工序，所述步驟三中得到的冷凝液經(jīng)儲液區(qū)24的排液口進(jìn)入冷凝液后續(xù)處理工序。

需要說明的是，所述步驟四中，所述干凈的氣體經(jīng)排氣區(qū)25的排氣口進(jìn)入氣體后續(xù)處理工序之前，需經(jīng)除霧區(qū)23中的除霧器進(jìn)行干燥處理，以防止液夾帶排出。由于經(jīng)過低溫冷卻裝置20的氣體其溫度很低，因此所述氣體后續(xù)處理工序至少包括冷量回收階段，需經(jīng)過冷量回收裝置70，回收冷量以降低冷卻能耗，本實(shí)施例中，該冷量回收裝置70與排氣區(qū)25的排氣口連接。又由于經(jīng)過低溫冷凝處理后的氣體其中大量的三氯乙烯已被冷凝回收，VOC含量已大幅度降低，可利用吸收法、吸附法等進(jìn)一步處理以達(dá)標(biāo)排放。

儲液區(qū)24內(nèi)收集的冷凝液，其主要成分是三氯乙烯、水和甲醇，為將其各成分進(jìn)行分離，需進(jìn)行冷凝液后續(xù)處理工序，所述冷凝液后續(xù)處理工序依次包括水洗階段、一次分離階段以及二次分離階段，其相應(yīng)的設(shè)備為依次連接的水洗裝置30、第一分離裝置40以及第二分離裝置60，水洗裝置30與儲液區(qū)24的排液口連接。具體實(shí)施時，將冷凝液排入水洗裝置30內(nèi)，與相對大量的水混合均勻后進(jìn)入第一分離裝置40(如重力分離裝置)進(jìn)行一次分離，由于三氯乙烯與水不相溶，而甲醇在水中的分配系數(shù)遠(yuǎn)高于其在三氯乙烯中的分配系數(shù)，相當(dāng)于用相對大量的水萃取三氯乙烯中的甲醇，最終從第一分離裝置40分離出三氯乙烯和甲醇的水溶液，分離出三氯乙烯其甲醇含量可以很低，可以直接再次使用。為方便溶劑(即三氯乙烯)回收及利用，在第一分離裝置40上設(shè)置溶劑回收出口。從第一分離裝置40分離出的甲醇水溶液，需要進(jìn)入第二分離裝置60進(jìn)行二次分離，由于甲醇的沸點(diǎn)與水的沸點(diǎn)不同且與水不共沸，該第二分離裝置60優(yōu)選為蒸餾裝置，蒸餾分離出的甲醇導(dǎo)入防凍液揮發(fā)箱11循環(huán)使用。為方便防凍液(即甲醇)回收及利用，在第二分離裝置60上設(shè)置與防凍液揮發(fā)箱11連接的防凍液回收出口。蒸餾剩下的水，根據(jù)水洗裝置30內(nèi)的液位排出一部分水，此部分水量等于水洗前冷凝液中的含水量，其余的水進(jìn)入水洗裝置30，繼續(xù)用于后續(xù)的萃取，如此循環(huán)。

為降低蒸餾能耗，從第一分離裝置40分離出的甲醇水溶液在進(jìn)入第二分離裝置60(即蒸餾裝置)前可以通過換熱器50與蒸餾剩下的水進(jìn)行換熱。也即經(jīng)一次分離后的甲醇水溶液作為冷卻介質(zhì)與經(jīng)二次分離后的水作為傳熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，經(jīng)一次分離后的甲醇水溶液升溫后進(jìn)入第二分離裝置60(即蒸餾裝置)， 經(jīng)二次分離后的水降溫后送回水洗裝置30內(nèi)重復(fù)利用或達(dá)標(biāo)排放。具體實(shí)施時，所述換熱器50設(shè)置于所述水洗裝置30、第一分離裝置40與第二分離裝置60之間，所述換熱器50包括冷卻介質(zhì)通道51和傳熱介質(zhì)通道52，所述冷卻介質(zhì)通道51的一端與所述第一分離裝置40連接，所述冷卻介質(zhì)通道51的另一端與所述第二分離裝置60連接，所述傳熱介質(zhì)通道52的一端與所述第二分離裝置60連接，所述傳熱介質(zhì)通道52的另一端與所述水洗裝置30連接。

更佳地，所述水洗裝置30與第二分離裝置60之間的連接管道上連接有排水管80，該排水管80用于管控所述水洗裝置內(nèi)液位。由此，系統(tǒng)多余的水可通過該排水管80達(dá)標(biāo)排放。

由于從低溫冷卻裝置20排出的氣體中還會帶走少量甲醇，導(dǎo)致整個系統(tǒng)內(nèi)甲醇的量會持續(xù)減少，因此在防凍液揮發(fā)箱11內(nèi)還需要持續(xù)或定時補(bǔ)充一定量甲醇。本實(shí)施例中，所述防凍液揮發(fā)箱11設(shè)有防凍液加注口，在所述第一分離裝置40與第二分離裝置60之間設(shè)置濃度監(jiān)測器90，在保持進(jìn)入水洗裝置30進(jìn)行萃取的水的流量恒定的情況下，監(jiān)測從第一分離裝置40分離出的甲醇水溶液的濃度，根據(jù)此濃度值就可以確定甲醇的補(bǔ)充量，并加以控制。

以上所揭露的僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。