[发明专利]一种VOCs尾气回用系统及聚乙烯纤维生产设备

说明书

本发明公开了一种VOCs尾气回用系统，包括干燥设备、气体回收设备，所述干燥设备为聚乙烯纤维生产中设置在萃取装置后的设备；所述干燥设备的出风端通过气体回收进风管道与气体回收设备连通；所述气体回收设备通过回风管道连接至干燥设备的进风端；所述气体回收设备出口端的回风管道上设置有尾气回用三通阀，所述尾气回用三通阀的第三个端口连接有排空管道。本发明还公开了一种含有上述尾气回用系统的聚乙烯纤维生产设备。本发明将气体回收设备的尾气引入到车间干燥设备循环利用，可大大降低VOCs排放、提高对萃取剂的回收效率、降低干燥蒸汽的用量、同时可提高系统的容错能力，适于推广应用。

技术领域

本发明涉及聚乙烯纤维生产及废气处理领域，特别是涉及一种VOCs尾气回用系统及聚乙烯纤维生产设备。

背景技术

当前我国对环保问题越来越重视，对大气污染物的排放标准也愈发严格。碳氢化合物是聚乙烯纤维的一种生产原料，其属于一种非甲烷总烃类物质，国家对该物质有严格的排放标准，当前的排放标准为50mg/m³。而目前在聚乙烯纤维的生产过程中，针对该溶剂的回收设备，还无法达到该排放标准。

在化工、印染、医药等行业，有机溶剂使用非常广泛，并且绝大多数为中间溶剂，最终多以VOCs气体排放，给环境造成污染，近些年随着VOCs回收装置的发展，通过炭纤维毡、碳颗粒等多种吸附材料实现对溶剂的回收再利用或集中处置，但随着排放标准的日趋严格以及吸附材料本身吸附率的限制，如何对回收设备的排放尾气进行再处理，增加回收设备的吸附效率，进一步降低VOCs气体排放变得越来越重要。

超高分子量聚乙烯纤维的生产通常采用的是冻胶纺技术，它是将聚乙烯与合适的溶剂配制成纺丝熔体，再将纺丝熔体经纺丝制得冻胶丝，然后采用萃取工艺将溶剂去除，经干燥设备去原丝残留的萃取剂，再经加热、牵伸后制得高模高强的超高分子量聚乙烯纤维。其中，干燥设备将萃取剂(即碳氢化合物)气化后进入气体回收设备进行回收再利用。气体回收设备采用的是碳纤维吸附的方式，该设备分为三个箱体，每个箱体轮流进行吸附(将车间尾气经过碳芯，将萃取剂气体吸附到碳纤维上，吸附后的空气直接排到大气中)、解吸(利用蒸汽对碳芯进行脱附，将萃取剂从碳芯内蒸出)、干燥(将碳芯内的水分吹干，并降温再生重新具备吸附能力)的流程，从而达到回收萃取剂的目的。由于碳纤维对碳氢化合物的吸附效率不能达到100％，而且随着碳纤维的老化，吸附效率会逐渐下降。车间尾气经新的碳纤维吸附后排放浓度为150mg/m³，随着碳纤维的老化，尾气排放浓度可达到3500mg/m³，远达不到国家的排放标准，而且无形中增加了纤维产品的生产成本。

沸石浓缩转轮系统是目前解决超高分子量聚乙烯纤维生产过程中VOCs排放问题的主要设备。其工作原理为：VOCs废气通过疏水性沸石浓缩转轮后，能有效被吸附于沸石中，达到去除的目的。经过沸石吸附的挥发性有机物的洁净气体，直接通过烟囱排放到大气中，转轮持续以每小时1-6转的速度旋转，同时将吸附的挥发性有机物传送至脱附区，转轮吸附区、冷却区、脱附区的比值为10:1:1。在脱附区中利用一小股加热气体将挥发性有机物进行脱附，脱附后的沸石转轮旋转至吸附区，持续吸附挥发性有机气体。脱附后的浓缩有机废气送至燃烧炉进行燃烧转化成二氧化碳及水蒸气排放至大气中。其主要工艺包括：

1、吸附浓缩：处理大风量含浓度低于800ppm、40℃温度以下的VOCs气体，通过转轮内的沸石被吸附，以系统抽气变频风机将干净尾气排入大气。吸附器为立式转轮(CTR)可提供大量的气体接触沸石表面积，转轮持续以每小1～6转的速度旋转。提供90％以上的VOCs去除率。

2、脱附：转轮内VOCs被浓缩成饱和沸石区、再利用热交换器提供的热流(约200℃)来进行脱附，脱附完成后旋转至冷却区，以常温空气吹嘘冷却至常温、再旋转至吸附浓缩区。脱附前气体温度为200℃，脱附后的气体温度为63℃。