[發明專利]基于吸附、富集、催化耦合的VOCs處理與回收系統及方法

在審

• 申請號: 202310064481.1
• 申請日: 2023-01-19
• 公開（公告）號: CN116059785A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 彭洪根;蕭躍鵬;馬夢祥;韓棟
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B01D53/06
• 分類號: B01D53/06;B01D53/00;B01D53/86;B01D53/44
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 汪鵬

1.基于吸附、富集、催化耦合的VOCs處理與回收系統，其特征在于：包括

預處理系統，包括順次設置的過濾器、增壓風機、控制閥；所述控制閥包括分別連通至沸石轉輪處理系統、冷凝回收系統的處理端控制閥、回收端控制閥，使得所述沸石轉輪處理系統與冷凝回收系統并聯；

沸石轉輪處理系統，包括沸石轉輪吸附組件、沸石轉輪脫附組件、催化組件；所述處理端控制閥出口并接有吸附區調節閥、冷卻區調節閥后，分別接入沸石轉輪吸附組件、沸石轉輪脫附組件，其中大流量廢氣進入沸石轉輪吸附組件，小流量廢氣進入沸石轉輪脫附組件；所述沸石轉輪脫附組件、催化組件串聯后與沸石轉輪吸附組件并聯；

冷凝回收系統，包括順次設置的冷卻器、冷凝器、集液罐，所述冷卻器的熱流入口與回收端控制閥連通，其熱流出口通過處理段控制閥、回收段控制閥分別連通至預處理系統、冷凝器。

2.根據權利要求1所述的VOCs處理與回收系統，其特征在于：

當排放廢氣為低濃度VOCs時，處理端控制閥打開，回收端控制閥關閉，氣流進入沸石轉輪處理系統；當排放為可回收、具有高利用價值的有機廢氣時，處理端控制閥關閉，回收端控制閥打開，氣流進入冷凝回收系統；

當所述處理端控制閥、處理段控制閥打開，回收端控制閥、回收段控制閥關閉時，所述沸石轉輪處理系統工作、冷凝回收系統不工作；當所述處理端控制閥、處理段控制閥關閉，回收端控制閥、回收段控制閥打開時，所述沸石轉輪處理系統不工作、冷凝回收系統工作。

3.根據權利要求1所述的VOCs處理與回收系統，其特征在于：

所述沸石轉輪吸附組件包括吸附區調節閥、沸石轉輪吸附區、吸附風機、排氣筒，所述吸附區調節閥與沸石轉輪吸附區入口相連，所述沸石轉輪吸附區出口與吸附風機入口相連，所述吸附風機出口與排氣筒相連。

4.根據權利要求1所述的VOCs處理與回收系統，其特征在于：

所述沸石轉輪脫附組件包括冷卻區調節閥、沸石轉輪冷卻區、加熱器、沸石轉輪脫附區，所述冷卻區調節閥與沸石轉輪冷卻區入口相連，所述沸石轉輪冷卻區出口與加熱器的冷流入口相連，所述加熱器的冷流出口與沸石轉輪脫附區入口相連，所述沸石轉輪脫附區的出口連接催化組件。

5.根據權利要求1所述的VOCs處理與回收系統，其特征在于：

所述催化組件包括沸石轉輪負載層、濃度監測器、回收風機，所述沸石轉輪負載層上負載有高效催化劑，所述沸石轉輪負載層出口連接濃度監測器，所述濃度監測器分別連接回收風機、冷凝回收系統的冷卻器。

6.根據權利要求1所述的VOCs處理與回收系統，其特征在于：

所述冷卻器和冷凝器連通有冷源，冷源經冷源進口管路流入并經冷源出口管路流出。

7.根據權利要求1所述的VOCs處理與回收系統，其特征在于：

所述冷卻器的熱流入口與沸石轉輪處理系統的濃度監測器和預處理系統的回收端控制閥相連，所述冷卻器的熱流出口通過處理段控制閥與預處理系統的增壓風機入口相連，以及通過回收段控制閥與冷凝器的熱流入口相連。

8.根據權利要求1所述的VOCs處理與回收系統，其特征在于：

所述冷凝器的液相產品輸出端通過第一輸液泵連通至集液罐，所述集液罐的輸出端連接有第二輸液泵，所述冷凝器的氣相產品輸出端通過排氣閥門連接有回收風機、排氣筒。

9.一種基于吸附、富集、催化耦合的VOCs處理與回收方法，其特征在于：所述方法應用于權利要求1～8任一項所述的基于吸附、富集、催化耦合的VOCs處理與回收系統，包括：

S1預處理

廢氣通過過濾器除去大顆粒粉塵，經增壓風機形成壓縮廢氣，根據所處理的廢氣特性及相關工廠要求，若為低濃度且無回收利用價值的VOCs廢氣，則處理端控制閥打開，回收端控制閥關閉，煙氣進入沸石轉輪處理系統凈化處理；若為高價值且可回收的有機廢氣，則處理端控制閥關閉，回收端控制閥打開，煙氣進入冷凝回收系統回收利用；

S2沸石轉輪處理

低濃度VOCs廢氣進入沸石轉輪處理系統；

S2.1沸石轉輪吸附

廢氣進入沸石轉輪處理系統后，通過吸附區調節閥和冷卻區調節閥控制壓縮后廢氣的流量，使大流量廢氣進入沸石轉輪吸附組件的沸石轉輪吸附區，小流量廢氣進入沸石轉輪脫附組件；

大流量廢氣進入沸石轉輪吸附區富集濃縮，經處理后在吸附風機牽引下，進入排氣筒排放；

S2.2沸石轉輪脫附

根據沸石轉輪的濃縮倍率，小流量廢氣進入沸石轉輪冷卻區預熱，隨后進入加熱器冷流入口，加熱至脫附溫度再從加熱器冷流出口流出，并進入沸石轉輪脫附區，使沸石轉輪脫附區再生并富集得到高濃度VOCs廢氣；

S2.3催化

高濃度VOCs廢氣隨即進入催化組件，在沸石轉輪負載層與高效催化劑發生反應，在高效催化劑的作用下，廢氣被降解為CO₂和H₂O，完成凈化處理；

凈化后的廢氣由濃度監測器進行檢測，若達到排放標準，直接通入回收風機后排出；若未達到排放標準，則進入冷凝回收系統的冷卻器，使加熱廢氣冷卻后重新通入預處理系統的增壓風機，以進入沸石轉輪處理系統再處理，直至達到濃度監測器檢測標準后排出；

S3冷凝回收

高價值有機廢氣進入冷凝回收系統；

有機廢氣進入冷卻器進行冷卻，初步冷卻后即進入冷凝器進行深度冷卻，同時產生液相產品；無法冷凝回收的氣體，自冷凝器中導出，通過排氣閥門通入回收風機后排出；冷凝器產生的液相產品通過第一輸液泵輸送至集液罐，集液罐中的液相產品經第二輸液泵輸送進行提純、生產工藝循環利用或對外銷售。