[发明专利]一种蒸发、干燥过程挥发份梯级冷凝与多级热泵耦合节能减排技术装置及方法

说明书

本发明提供了一种蒸发、干燥过程挥发份梯级冷凝与多级热泵耦合节能减排技术装置及方法，属于挥发份有机气体处理回收利用技术领域。该技术装置主要由蒸发干燥装置、一级热泵耦合空气加热系统、二级热泵耦合空气加热系统、三级热泵耦合空气加热系统和四级热泵耦合空气加热系统组成，且具有相同的结构型式和连接形式。本发明的一种蒸发、干燥过程挥发份梯级冷凝与多级热泵耦合节能减排技术装置，在良好的实现将混合的挥发份有机气体根据凝点温度不同的特性单一分级回收利用的同时，又达到了减排的作用；将热泵系统与空气加热系统进行热耦合，在冷却热泵系统中循环的气态工质的同时，对空气进行了升温加热，降低了单一加热空气所需的能耗。

技术领域

本发明设计一种蒸发、干燥过程挥发份梯级冷凝与多级热泵耦合节能减排技术装置及方法，属于挥发份有机气体处理回收利用技术领域。

背景技术

大气污染是我国目前最突出的环境问题之一,工业废气是大气污染物的重要来源。大量工业废气排入大气,必然使大气环境质量下降,给人体健康带来严重危害,给国民经济造成巨大损失。工业废气中最难处理的就是有机废气,有机废气通过呼吸道和皮肤进入人体后,能给人的呼吸、血液、肝脏等系统和器官造成暂时性和永久性病变,尤其是苯并芘类多环芳烃能使人体直接致癌,已经引起人类的高度重视。工业生产中会产生各种有机物废气,主要包括各种烃类、醇类、醛类、酸类、酮类和胺类等；这些有机废气会造成大气污染,危害人体健康,而且还会造成浪费,所以有机废气的处理与净化势在必行。

有机废气的处理方法主要有两类:一类是回收法。回收法是通过物理方法,在一定温度、压力下,用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离挥发性有机化合物(VOCs),主要包括活性碳吸附、变压吸附、冷凝法和生物膜法等,活性炭和生物膜成本太高，不利于回收和工业生产中使用；另一类是消除法。消除法是通过化学或生物反应,用光、热、催化剂和微生物等将有机物转化为水和二氧化碳,主要包括热氧化、催化燃烧、生物氧化、电晕法、等离子体分解法、光分解法等，催化燃烧针对于有机化合物含量低的需要添加辅助燃剂增加成本，其他方法也需要较高能量。

因此找寻一种既能回收利用，又不额外增加泰国成本的方法势在必行。

发明内容

针对现有技术的缺点和经济性的考虑，本发明的目的是提供一种蒸发、干燥过程挥发份梯级冷凝与多级热泵耦合节能减排技术装置，在良好的实现将混合的挥发份有机气体根据凝点温度不同的特性单一分级回收利用的同时，又达到了减排的作用；将热泵系统与空气加热系统进行热耦合，在冷却热泵系统中循环的气态工质的同时，对空气进行了升温加热，降低了单一加热空气所需的能耗。

本发明的技术方案：

一种蒸发、干燥过程挥发份梯级冷凝与多级热泵耦合节能减排技术装置，包括蒸发干燥装置、一级热泵耦合空气加热系统、二级热泵耦合空气加热系统、三级热泵耦合空气加热系统和四级热泵耦合空气加热系统；

所述的四个热泵耦合空气加热系统具有相同的结构型式，采用串联回流的型式进行冷却换热。

一级热泵耦合空气加热系统包括蒸发冷凝耦合热交换装置、加热冷凝耦合装置、气体升压器、膨胀阀；

所述的一级蒸发冷凝耦合热交换装置设有一级挥发份有机气体入口、一级挥发份有机气体出口、一级低温低压液态工质入口、一级低温低压气态工质出口和一级冷凝物质回收口，一级挥发份有机气体出口与二级挥发份有机气体入口相连，一级低温低压气态工质出口与一级气体升压器的一级低温低压气态工质入口相连，一级冷凝物质回收口与一级冷凝物质收集装的冷凝物质入口相连；

所述的一级加热冷凝耦合装置设有一级高温高压气态工质入口、一级中温高压液态工质出口、一级加热空气入口及一级加热空气出口，一级加热空气入口与二级加热冷凝耦合装置的二级加热空气出口相连，一级加热空气出口与蒸发干燥装置的加热空气入口相连，一级中温高压液态工质出口与一级膨胀阀的一级中温高压液态工质入口相连；