運(yùn)用低溫冷凝法進(jìn)行voc去除的裝置系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及VOC脫除，特別涉及一種利用低溫冷凝法對(duì)沼氣、填埋氣頁(yè)巖氣、合成氣等氣體進(jìn)行VOC脫除的裝置系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]揮發(fā)性有機(jī)物((Volatile Organic Compound，簡(jiǎn)稱V0C)通常是指在室溫下蒸汽壓> 70.9IPa，且在空氣中沸點(diǎn)在260攝氏度以下的有機(jī)物，一般包括烷烴、烯烴、炔烴、芳烴、酮、醇、醚、酯等以及部分含有N、0、s、鹵素等替代原子的有機(jī)物。VOC在沼氣或者填埋氣等中普遍存在，運(yùn)行氣相色譜和光譜(GC-MS)等檢測(cè)方法，發(fā)現(xiàn)VOC物質(zhì)可以高達(dá)數(shù)百種，常見的VOC有苯、甲苯、二甲苯，蒎烯等。
[0003]在沼氣或填埋氣等氣體提純工藝過程中，包括使用氣體分離膜提純等主要工藝，都要求對(duì)VOC進(jìn)行預(yù)脫除，以滿足氣體分離膜提純等工藝的入口條件，保證主要提純工藝的效率和壽命，以及后端產(chǎn)品生物天然氣的品質(zhì)(比如烴露點(diǎn)是否飽和)。
[0004]然而，由于不同沼氣或者填埋氣等氣體中VOC成分復(fù)雜，濃度不一，很難對(duì)VOC的成分進(jìn)行定性或者定量，這給VOC去除工藝選擇增加了難度。目前，沼氣或填埋氣VOC去除的主要工藝有:活性炭吸附、催化氧化燃燒、冷凝等方法。
[0005]活性炭吸附通常有拋棄型和再生型。拋棄型活性炭吸附配置簡(jiǎn)單，但通常只適用于低濃度VOC脫除，而且吸附飽和后的活性炭將被歸類為危險(xiǎn)性廢棄物，如果將其直接遺棄在環(huán)境中，將導(dǎo)致二次污染。
[0006]再生型活性炭適用于較高濃度VOC脫除，但需要配置熱源和活性炭再生設(shè)施，造成VOC脫除過程的設(shè)備成本和能耗費(fèi)用較高；而且活性炭在多次再生后將逐漸失去活性，因此，每三到五年需要更換一次；并且，活性炭再生時(shí)有可能將VOC排放至周圍環(huán)境，而導(dǎo)致二次污染。
[0007]催化燃燒法可以將VOC的絕大部分物質(zhì)轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳，但由于沼氣或者填埋氣中VOC成分復(fù)雜，燃燒溫度各不相同，容易造成燃燒不充分而導(dǎo)致VOC去除不充分，進(jìn)而影響到下游工藝性能。而且催化燃燒法設(shè)備成本和能耗費(fèi)用都較高。
[0008]常用的冷凝法去除VOC裝置主要包括常溫冷干設(shè)備和深冷冷凝設(shè)備。常溫冷干設(shè)備比較成熟，設(shè)備成本和能耗費(fèi)用較低，主要用于控制沼氣或填埋氣中水分壓力露點(diǎn)降到5攝氏度左右，同時(shí)附帶部分去除一些高沸點(diǎn)的V0C。但總體而言VOC去除率不高，不能直接滿足提純工藝入口條件。
[0009]深冷冷凝法主要是指利用液氮等低溫物質(zhì)和沼氣或者填埋氣等氣體接觸換熱，VOC被基本冷凝去除。缺點(diǎn)是系統(tǒng)較復(fù)雜，投資較高，需要液氮等消耗品，造成成本過高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供了一種VOC脫除裝置，以解決上述問題的至少一個(gè)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種運(yùn)用低溫冷凝法進(jìn)行VOC去除的裝置系統(tǒng)，包括制冷劑壓縮機(jī)、能量回收裝置、制冷劑油分離器、風(fēng)冷油冷卻器、冷凝裝置、高壓儲(chǔ)液器、低壓儲(chǔ)液器、第一蒸發(fā)器、第一氣體氣液分離器，第二蒸發(fā)器、第二氣體氣液分離器、制冷劑氣液分離器；其中，
[0012]制冷劑壓縮機(jī)的進(jìn)口與制冷劑氣液分離器的出口連接，制冷劑壓縮機(jī)的出口和能量回收裝置的制冷劑側(cè)入口連接，能量回收裝置的制冷劑側(cè)出口和制冷劑油分離器進(jìn)口連接，油分離器制冷劑側(cè)出口和冷凝器進(jìn)口連接，冷凝器出口和高壓儲(chǔ)液器的進(jìn)口連接，高壓儲(chǔ)液器的出口和低壓儲(chǔ)液器的進(jìn)口連接，低壓儲(chǔ)液器的氣體側(cè)出口和制冷劑氣液分離器的進(jìn)口連接，制冷劑氣液分離器的出口和制冷劑壓縮機(jī)的進(jìn)口連接，制冷劑油分離器的油液出口和風(fēng)冷式油冷卻器的進(jìn)口連接，風(fēng)冷式油冷卻器的出口和制冷劑壓縮機(jī)的進(jìn)口連接；
[0013]第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器制冷劑側(cè)的進(jìn)口并聯(lián)接入低壓儲(chǔ)液器的液體側(cè)出口，第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器的制冷劑側(cè)出口并聯(lián)接入低壓儲(chǔ)液器的進(jìn)口；
[0014]第一蒸發(fā)發(fā)器和第二蒸發(fā)器冷卻氣體側(cè)進(jìn)口并聯(lián)，第一蒸發(fā)器冷卻氣體側(cè)出口與第一氣體氣液分離器的進(jìn)口連接，第二蒸發(fā)器的冷卻氣體側(cè)出口與第二氣體氣液分離器的進(jìn)口連接，第一氣體氣液分離器和第二氣體氣液分離器氣體出口分別與能量回收裝置的進(jìn)口連接，能量回收裝置還設(shè)有氣體出口。
[0015]本發(fā)明的第一蒸發(fā)器、第二蒸發(fā)器采用低溫冷凝的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)外界氣體的VOC脫除，具有較高的VOC脫除效率；低壓儲(chǔ)液器可以給VOC脫除模塊持續(xù)的提供制冷介質(zhì)，通過制冷劑壓縮機(jī)、能量回收裝置、制冷劑油分離器、風(fēng)冷油冷卻器、冷凝裝置、高壓儲(chǔ)液器、低壓儲(chǔ)液器、制冷劑氣液分離器的相互連接循環(huán)可實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷介質(zhì)的循環(huán)高效利用，可以節(jié)省因增加額外的制冷介質(zhì)而增加的成本；能量回收裝置可以回收制冷劑壓縮機(jī)出口側(cè)產(chǎn)生的額外熱量，并將這些熱量用來加熱脫除VOC后的低溫外界氣體，以提升外界氣體的溫度，利于后續(xù)工藝的正常進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了能量的循環(huán)利用，節(jié)省了資源成本；此外，本系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，適用范圍廣，操作方便，安全可靠，自動(dòng)化程度高，經(jīng)濟(jì)性較好，適應(yīng)于工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。
[0016]在一些實(shí)施方式中，第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器的蒸發(fā)側(cè)的蒸發(fā)溫度低至零度。由此，絕大部分的VOC都能夠在該蒸發(fā)溫度下去除，具有較好的VOC效果。
[0017]在一些實(shí)施方式中，第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器蒸發(fā)側(cè)的水分在蒸發(fā)溫度下從第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器的蒸發(fā)側(cè)表面析出并結(jié)成冰霜。由此，由于第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器能夠容許微量水進(jìn)入，無需第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器上再額外增加脫水裝置，從而簡(jiǎn)化VOC去除工藝配置。
[0018]在一些實(shí)施方式中，第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器設(shè)有加熱裝置。由此，加熱裝置可以將冷凝在第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器蒸發(fā)側(cè)的冰霜解凍去除，以利于第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器蒸發(fā)器蒸發(fā)側(cè)的熱交換，以便保持第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器的內(nèi)環(huán)境溫度，保證第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器能夠正常工作。
[0019]在一些實(shí)施方式中，第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器交替運(yùn)行。由此，當(dāng)其中一個(gè)蒸發(fā)器(第一蒸發(fā)器或第二蒸發(fā)器)處于去除覆蓋在制冷側(cè)的冰霜層而導(dǎo)致停機(jī)時(shí)，另外一個(gè)蒸發(fā)器(第一蒸發(fā)器或第二蒸發(fā)器)則處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，因此，此種交替工作的狀態(tài)，提高了 VOC脫除的效率。
[0020]在一些實(shí)施方式中，能量回收裝置對(duì)制冷壓縮機(jī)出口處的熱量進(jìn)行回收，并將回收的熱量對(duì)第一氣體氣液分離器和第二氣體氣液分離器流入能量回收裝置的氣體進(jìn)行加熱。由此，能量回收裝置能夠?qū)崿F(xiàn)能量的循環(huán)利用，節(jié)省了資源成本，能量回收裝置能夠?qū)M(jìn)入自身的氣體(VOC脫出后的氣體)進(jìn)行加熱，可以提升氣體(V0C脫出后的氣體)的溫度(一般情況下VOC脫出后的氣體的溫度都比較低，在進(jìn)行后續(xù)的工藝時(shí)，需要對(duì)氣體進(jìn)行加熱升溫，以達(dá)到工藝要求)，可以利于VOC脫除后其它工藝的正常進(jìn)行。
[0021]在一些實(shí)施方式中，從第一蒸發(fā)發(fā)器和第二蒸發(fā)器冷卻氣體側(cè)進(jìn)口流入的氣體為沼氣或填埋氣或頁(yè)巖氣或合成氣。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式的運(yùn)用低溫冷凝法進(jìn)行VOC去除的裝置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0024]圖1示意性的顯示本發(fā)明一種事實(shí)方式的運(yùn)用低溫冷凝法進(jìn)行VOC去除的裝置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施例包括VOC脫除模塊A、制冷模塊B和能量回收模塊C?？蓪⒑蠽OC的外界氣體從氣體進(jìn)口 13通入到VOC脫除模塊A中，將VOC脫除模塊A的蒸發(fā)側(cè)溫度設(shè)定為某一臨界值以下，氣體中的VOC將會(huì)在低于該臨界值以下的溫度被冷凝析出，此種采用冷凝析出的方法脫除VOC具有較高的脫除效率，而采用此種方法時(shí)，需要給VOC脫除模塊A提供穩(wěn)定可靠的制冷介質(zhì)，為了避免采用液氮等低溫物質(zhì)作為制冷介質(zhì)，而使得整套VOC脫除系統(tǒng)過于復(fù)雜，制冷介質(zhì)消耗的成本過高的問題，本發(fā)明的制冷模塊B通過循環(huán)利用制冷介質(zhì)的方式給VOC脫除模塊A提供制冷介質(zhì)，也即是說，制冷介質(zhì)通過VOC脫除模塊A利用后被重新回收至制冷模塊B中，制冷模塊B將回收后的制冷介質(zhì)做冷凝處理后，再次提供給VOC脫除模塊A，以此循環(huán)利用。
[0026]如圖1所示，在制冷模塊A對(duì)制冷介質(zhì)做處理的過程中會(huì)產(chǎn)生額外熱量，為了避免這些額外的熱量流失而造成浪費(fèi)，本發(fā)明的能量回收模塊C將這些額外的熱量回收起來，而經(jīng)過VOC脫除后的外界氣體溫度都比較低，往往需要經(jīng)過提升溫度才能夠進(jìn)行后續(xù)的工藝，因此，可以將能量回收模塊C中回收的熱量用來加熱VOC脫除后溫度較低的外界氣體，實(shí)現(xiàn)資源的回收利用，以達(dá)到節(jié)約成本