[发明专利]运用低温冷凝法进行VOC去除的装置系统

说明书

技术领域

本发明涉及VOC脱除，特别涉及一种利用低温冷凝法对沼气、填埋气页岩气、合成气等气体进行VOC脱除的装置系统。

背景技术

挥发性有机物((Volatile Organic Compound，简称VOC)通常是指在室温下蒸汽压＞70.91Pa，且在空气中沸点在260摄氏度以下的有机物，一般包括烷烃、烯烃、炔烃、芳烃、酮、醇、醚、酯等以及部分含有N、O、s、卤素等替代原子的有机物。VOC在沼气或者填埋气等中普遍存在，运行气相色谱和光谱(GC-MS)等检测方法，发现VOC物质可以高达数百种，常见的VOC有苯、甲苯、二甲苯，蒎烯等。

在沼气或填埋气等气体提纯工艺过程中，包括使用气体分离膜提纯等主要工艺，都要求对VOC进行预脱除，以满足气体分离膜提纯等工艺的入口条件，保证主要提纯工艺的效率和寿命，以及后端产品生物天然气的品质(比如烃露点是否饱和)。

然而，由于不同沼气或者填埋气等气体中VOC成分复杂，浓度不一，很难对VOC的成分进行定性或者定量，这给VOC去除工艺选择增加了难度。目前，沼气或填埋气VOC去除的主要工艺有：活性炭吸附、催化氧化燃烧、冷凝等方法。

活性炭吸附通常有抛弃型和再生型。抛弃型活性炭吸附配置简单，但通常只适用于低浓度VOC脱除，而且吸附饱和后的活性炭将被归类为危险性废弃物，如果将其直接遗弃在环境中，将导致二次污染。

再生型活性炭适用于较高浓度VOC脱除，但需要配置热源和活性炭再生设施，造成VOC脱除过程的设备成本和能耗费用较高；而且活性炭在多次再生后将逐渐失去活性，因此，每三到五年需要更换一次；并且，活性炭再生时有可能将VOC排放至周围环境，而导致二次污染。

催化燃烧法可以将VOC的绝大部分物质转化成水和二氧化碳，但由于沼气或者填埋气中VOC成分复杂，燃烧温度各不相同，容易造成燃烧不充分而导致VOC去除不充分，进而影响到下游工艺性能。而且催化燃烧法设备成本和能耗费用都较高。

常用的冷凝法去除VOC装置主要包括常温冷干设备和深冷冷凝设备。常温冷干设备比较成熟，设备成本和能耗费用较低，主要用于控制沼气或填埋气中水分压力露点降到5摄氏度左右，同时附带部分去除一些高沸点的VOC。但总体而言VOC去除率不高，不能直接满足提纯工艺入口条件。

深冷冷凝法主要是指利用液氮等低温物质和沼气或者填埋气等气体接触换热，VOC被基本冷凝去除。缺点是系统较复杂，投资较高，需要液氮等消耗品，造成成本过高。

发明内容

本发明提供了一种VOC脱除装置，以解决上述问题的至少一个。

根据本发明的一个方面，提供了一种运用低温冷凝法进行VOC去除的装置系统，包括制冷剂压缩机、能量回收装置、制冷剂油分离器、风冷油冷却器、冷凝装置、高压储液器、低压储液器、第一蒸发器、第一气体气液分离器，第二蒸发器、第二气体气液分离器、制冷剂气液分离器；其中，

制冷剂压缩机的进口与制冷剂气液分离器的出口连接，制冷剂压缩机的出口和能量回收装置的制冷剂侧入口连接，能量回收装置的制冷剂侧出口和制冷剂油分离器进口连接，油分离器制冷剂侧出口和冷凝器进口连接，冷凝器出口和高压储液器的进口连接，高压储液器的出口和低压储液器的进口连接，低压储液器的气体侧出口和制冷剂气液分离器的进口连接，制冷剂气液分离器的出口和制冷剂压缩机的进口连接，制冷剂油分离器的油液出口和风冷式油冷却器的进口连接，风冷式油冷却器的出口和制冷剂压缩机的进口连接；

第一蒸发器和第二蒸发器制冷剂侧的进口并联接入低压储液器的液体侧出口，第一蒸发器和第二蒸发器的制冷剂侧出口并联接入低压储液器的进口；

第一蒸发发器和第二蒸发器冷却气体侧进口并联，第一蒸发器冷却气体侧出口与第一气体气液分离器的进口连接，第二蒸发器的冷却气体侧出口与第二气体气液分离器的进口连接，第一气体气液分离器和第二气体气液分离器气体出口分别与能量回收装置的进口连接，能量回收装置还设有气体出口。