本实用新型涉及一种有机废气处理系统，尤其是一种耦合分子筛吸附与催化燃烧的一体化有机废气处理系统，属于有机废气处理领域。
背景技术：
voc(volatileorganiccompound)是指常温下挥发性有机化合物的总称，有机废气(vocs)中含有甲醛、二甲苯、甲苯、丙酮、丁酮、卤素化合物等，在石油化工、制药、油漆、涂料、电子制造、表面防腐、制鞋、印刷以及交通运输等行业中的生产及使用过程中会产生大量的有机废气，挥发性有机化合物多数具有刺激性气味，不仅对空气质量造成极大的影响，而且直接接触会对人体健康造成危害，甚至损害人体神经中枢和免疫系统，有些挥发性有机化合物甚至具有强致癌性，给生命带来严重威胁，并且有机废气易燃的特点也造成安全隐患。
目前对有机废气的治理要求越来越严格，对排污厂家上环保设施的时间要求上也是越来越紧急。很多中小企业的废气风量小、浓度较低，采用常规废气处理设施，由于需要工厂加工主体设备、现场安装设备及管道、保温等，导致周期也较长，无法满足中小企业对环保设备的要求；同时投资大，导致部分企业逃避安装环保设施，对环境持续产生污染。现有技术中也有将分子筛固定吸附床技术应用于有机废气的治理，但仍然存在分子筛固定吸附床在脱附过程中热能需求大、能耗高、脱附不够彻底、吸附剂中有机废气残留量较大而导致缩短分子筛使用寿命的技术问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的是为了上述现有技术的不足之处，提供了一种耦合分子筛吸附与催化燃烧的一体化有机废气处理系统，该系统利用热空气通入分子筛吸附子系统，将分子筛吸附子系统负载的高浓度废气脱附，在分子筛吸附子系统脱附过程中与催化燃烧子系统升温同步，从低温至高温多层次脱附，不仅确保了不同沸点的有机废气脱除干净，而且能够节约能耗，实现了环保高效的废气处理。
本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种耦合分子筛吸附与催化燃烧的一体化有机废气处理系统，包括分子筛吸附子系统、热脱附子系统、催化燃烧子系统、排放子系统和降温/补冷子系统；
所述催化燃烧子系统分别与分子筛吸附子系统、热脱附子系统、排放子系统连通，所述分子筛吸附子系统分别与热脱附子系统、排放子系统连通；所述催化燃烧子系统用于将剩余热能加热得到的热空气通入吸附饱和后的分子筛吸附子系统，并对热脱附子系统送入的高浓度废气进行氧化分解；所述热脱附子系统用于将分子筛吸附子系统负载的高浓度废气吹脱，并送入催化燃烧子系统；所述排放子系统用于排放废气；
所述降温/补冷子系统分别与分子筛吸附子系统、热脱附子系统、催化燃烧子系统连通，用于在脱附过程中以及脱附完成后，对系统补充常温空气进行降温。
进一步的，所述分子筛吸附子系统包括第一分子筛固定吸附床、第二分子筛固定吸附床和吸附风机；
所述第一分子筛固定吸附床、吸附风机和排放子系统依次连通形成第一吸附线路；所述第二分子筛固定吸附床、吸附风机和排放子系统依次连通形成第二吸附线路；
所述第一分子筛固定吸附床分别与热脱附子系统、催化燃烧子系统连通，且热脱附子系统与催化燃烧子系统连通，形成第一脱附线路；所述第二分子筛固定吸附床分别与热脱附子系统、催化燃烧子系统连通，且热脱附子系统与催化燃烧子系统连通，形成第二脱附线路。
进一步的，所述第一吸附线路在第一分子筛固定吸附床的两端分别设有第一气动阀门和第二气动阀门；
所述第二吸附线路在第二分子筛固定吸附床的两端分别设有第三气动阀门和第四气动阀门。
进一步的，所述第一脱附线路在第一分子筛固定吸附床的两端分别设有第五气动阀门和第六气动阀门；
所述第二脱附线路在第二分子筛固定吸附床的两端分别设有第七气动阀门和第八气动阀门；
所述第一脱附线路在第一分子筛固定吸附床与催化燃烧子系统之间、所述第二脱附线路在第二分子筛固定吸附床与催化燃烧子系统之间均设有第九气动阀门；
所述第一脱附线路在第一分子筛固定吸附床与热脱附子系统之间、所述第二脱附线路在第二分子筛固定吸附床与热脱附子系统之间均设有控制阀门。
进一步的，所述降温/补冷子系统与第一脱附线路、第二脱附线路之间设有第十气动阀门。
进一步的，所述排放子系统与第一脱附线路、第二脱附线路之间设有降温阀门。
进一步的，所述催化燃烧子系统内设有电加热装置和催化装置，所述催化燃烧子系统的出口处设有热交换装置，所述热交换装置用于换热回收催化燃烧子系统燃烧反应后废气中剩余的热能，对常温空气进行加热，并利用得到的热空气通入分子筛吸附子系统。
进一步的，所述热脱附子系统为热脱附风机。
进一步的，所述降温/补冷子系统为降温/补冷风机。
进一步的，所述排放子系统为排放管道。
本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：
本实用新型设置了分子筛吸附子系统、热脱附子系统、催化燃烧子系统和排放子系统，与常规脱附方式在控制脱附热空气达到一定温度后，维持该温度持续脱附，在未达到预设温度时热能浪费较大相比，合理利用催化燃烧子系统的剩余热能回收用于分子筛固定床脱附，在分子筛吸附子系统脱附过程中与催化燃烧子系统升温同步，从低温至高温多层次脱附，不仅确保了不同沸点的有机废气脱除干净，而且能够节约能耗，实现了环保高效的废气处理；此外，还设置了降温/补冷子系统，在脱附过程中以及脱附完成后，对系统补充常温空气进行降温。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例的耦合分子筛吸附与催化燃烧的一体化有机废气处理系统的结构示意图。
其中，1-催化燃烧子系统，2-热脱附风机，3-降温/补冷风机，4-排放管道，5-第一分子筛固定吸附床，6-第二分子筛固定吸附床，7-吸附风机，8-第一气动阀门，9-第二气动阀门，10-第三气动阀门，11-第四气动阀门，12-第五气动阀门，13-第六气动阀门，14-第七气动阀门，15-第八气动阀门，16-第九气动阀门，17-控制阀门，18-第十气动阀门，19-降温阀门，20-电加热装置，21-催化装置，22-热交换装置。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的实施案例进行描述，显然所述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
实施例：
如图1所示，本实施例提供了一种耦合分子筛吸附与催化燃烧的一体化有机废气处理系统，该系统包括分子筛吸附子系统、热脱附子系统、催化燃烧子系统1、排放子系统和降温/补冷子系统，催化燃烧子系统1分别与分子筛吸附子系统、热脱附子系统、排放子系统连通，分子筛吸附子系统分别与热脱附子系统、排放子系统连通，降温/补冷子系统分别与分子筛吸附子系统、热脱附子系统、催化燃烧子系统1连通；本实施例中，热脱附子系统为热脱附风机2，降温/补冷子系统为降温/补冷风机3，排放子系统为排放管道4。
有机废气定义为两种，第一种来源于工况下的直排低浓度废气，第二种来源于分子筛吸附子系统吸附饱和后脱附出的高浓度废气；对于低浓度废气，低浓度废气直接进入分子筛吸附系统进行吸附，由排放管道4进行排放；对于高浓度废气，催化燃烧子系统1将剩余热能加热得到的热空气通入吸附饱和后的分子筛吸附子系统，热脱附风机3将分子筛吸附子系统负载的高浓度废气吹脱，并送入催化燃烧子系统1进行氧化分解实现净化，经催化燃烧子系统1氧化分解后的废气浓度可大幅度降低，并由排放管道4进行排放。降温/补冷风机3可以在脱附过程中以及脱附完成后，对系统补充常温空气进行降温。
进一步地，分子筛吸附子系统包括第一分子筛固定吸附床5、第二分子筛固定吸附床6和吸附风机7，第一分子筛固定吸附床5和第二分子筛固定吸附床6中有分子筛吸附剂。
第一分子筛固定吸附床5、吸附风机7和排放管道4依次连通形成第一吸附线路；第二分子筛固定吸附床6、吸附风机7和排放管道4依次连通形成第二吸附线路；第一分子筛固定吸附床5分别与热脱附风机2、催化燃烧子系统1连通，且热脱附风机2与催化燃烧子系统1连通，形成第一脱附线路；第二分子筛固定吸附床分别与热脱附风机2、催化燃烧子系统1连通，且热脱附风机2与催化燃烧子系统1连通，形成第二脱附线路。
具体地，第一吸附线路在第一分子筛固定吸附床5的两端分别设有第一气动阀门8和第二气动阀门9；第二吸附线路在第二分子筛固定吸附床6的两端分别设有第三气动阀门10和第四气动阀门11；第一脱附线路在第一分子筛固定吸附床5的两端分别设有第五气动阀门12和第六气动阀门13；第二脱附线路在第二分子筛固定吸附床6的两端分别设有第七气动阀门14和第八气动阀门15；第一脱附线路在第一分子筛固定吸附床5与催化燃烧子系统1之间、第二脱附线路在第二分子筛固定吸附床6与催化燃烧子系统1之间均设有第九气动阀门16；第一脱附线路在第一分子筛固定吸附床5与热脱附风机2之间、第二脱附线路在第二分子筛固定吸附床6与热脱附风机2之间均设有控制阀门17；降温/补冷子系统与第一脱附线路、第二脱附线路之间设有第十气动阀门18；排放管道4与第一脱附线路、第二脱附线路之间设有降温阀门19。
进一步地，催化燃烧子系统1内设有电加热装置20和催化装置21，催化装置21中有催化剂，催化燃烧子系统1的出口处设有热交换装置22，热交换装置22可以换热回收催化燃烧子系统1燃烧反应后废气中剩余的热能，对新鲜常温空气进行加热，并利用得到的热空气通入分子筛吸附子系统。
本实施例的耦合分子筛吸附与催化燃烧的一体化有机废气处理系统工作原理如下：
a、正常工作状态下，第一分子筛固定吸附床5和第二分子筛固定吸附床6有且仅有一者处于吸附状态，通过开启第一气动阀门8和第二气动阀门9，同时关闭第五气动阀门12和第六气动阀门13，实现第一分子筛固定吸附床5的吸附状态，或通过开启第三气动阀门10和第四气动阀门11，同时关闭第七气动阀门12和第八气动阀门13，实现第二分子筛固定吸附床6的吸附状态；吸附状态下，低浓度废气在吸附风机7的牵引力作用下通过分子筛固定吸附床(第一分子筛固定吸附床5或第二分子筛固定吸附床6)，废气中的有机分子因分子筛吸附剂的物理吸附作用而富集在分子筛吸附剂表面，废气中的浓度因此降低，经吸附后，废气在吸附风机7的作用下，进入排放管道4进行排放。
b、脱附工作状态下，第一分子筛固定吸附床5和第二分子筛固定吸附床6有且仅有一者处于脱附状态，通过关闭第一气动阀门8和第二气动阀门9，同时开启第五气动阀门12和第六气动阀门13，实现第一分子筛固定吸附床5的脱附状态，或通过第三气动阀门10和第四气动阀门11，同时开启第七气动阀门12和第八气动阀门13，实现第二分子筛固定吸附床6的脱附状态；脱附状态下，启动催化燃烧子系统1中的电加热装置20，对催化燃烧子系统1进行预热直至达到120℃后，开启控制阀门17，启动热脱附风机2，同时调节脱附目标分子筛固定吸附床(第一分子筛固定吸附床5或第二分子筛固定吸附床6)的控制阀门17，常温空气在热脱附风机2的牵引作用下经过热交换装置22，与催化燃烧子系统1产出的热气发生热交换，并将常温空气升温至60℃通入分子筛固定吸附床，此时沸点低于60℃的高浓度废气将持续脱出并进入催化燃烧子系统1，在电加热装置20的持续加热和催化装置21的催化反应下实现氧化分解，同时放出一定量的热能，供给热交换装置22持续换热，与此同时，经过热交换装置22进行热交换后的空气温度将随着燃烧子系统1燃烧温度的升高而不断升高；当催化燃烧子系统1升温至300℃左右时，脱附热空气温度可达到120℃以上，进一步脱除分子筛吸附剂中富集的高浓度废气，同时脱附后的高浓度废气持续供给催化燃烧子系统1进行氧化分解反应，形成系统的自热循环及动态平衡；必要时，催化燃烧子系统1可持续升温至400℃，此时脱附热空气温度可达180℃以上，进一步吹脱分子筛吸附剂中残留的废气，此时催化燃烧子系统1的反应温度可确保废气燃烧反应完全，即使末端脱除的废气浓度有所下降，也可确保废气在催化燃烧子系统1中充分分解，催化燃烧子系统1燃烧后的废气经热交换装置22换热后与排放管道4连通进行排放。
c、脱附完成后，第九气动阀门16关闭，第十气动阀门18和降温/补冷风机3开启，补入常温空气对分子筛固定吸附床和催化燃烧子系统1进行降温，降温后脱附结束工作；此时，如需对另一套分子筛固定吸附床进行脱附，则降温过程需关闭控制阀门17，并开启降温阀门19，此时催化燃烧子系统1持续运行且不采取降温措施，待分子筛固定吸附床完成降温并切换至吸附工作状态后，关闭降温阀门19，并开启控制阀门17，并通过以上所述方式，将控制阀门17调节至脱附目标分子筛固定吸附床，确保目标分子筛固定吸附床的脱附线路顺畅，进行脱附程序。
综上所述，本实用新型设置了分子筛吸附子系统、热脱附子系统、催化燃烧子系统和排放子系统，与常规脱附方式在控制脱附热空气达到一定温度后，维持该温度持续脱附，在未达到预设温度时热能浪费较大相比，合理利用催化燃烧子系统的剩余热能回收用于分子筛固定床脱附，在分子筛吸附子系统脱附过程中与催化燃烧子系统升温同步，从低温至高温多层次脱附，不仅确保了不同沸点的有机废气脱除干净，而且能够节约能耗，实现了环保高效的废气处理；此外，还设置了降温/补冷子系统，在脱附过程中以及脱附完成后，对系统补充常温空气进行降温。
以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。
1.一种耦合分子筛吸附与催化燃烧的一体化有机废气处理系统，其特征在于，包括分子筛吸附子系统、热脱附子系统、催化燃烧子系统、排放子系统和降温/补冷子系统；
所述催化燃烧子系统分别与分子筛吸附子系统、热脱附子系统、排放子系统连通，所述分子筛吸附子系统分别与热脱附子系统、排放子系统连通；所述催化燃烧子系统用于将剩余热能加热得到的热空气通入吸附饱和后的分子筛吸附子系统，并对热脱附子系统送入的高浓度废气进行氧化分解；所述热脱附子系统用于将分子筛吸附子系统负载的高浓度废气吹脱，并送入催化燃烧子系统；所述排放子系统用于排放废气；
所述降温/补冷子系统分别与分子筛吸附子系统、热脱附子系统、催化燃烧子系统连通，用于在脱附过程中以及脱附完成后，对系统补充常温空气进行降温。
2.根据权利要求1所述的一体化有机废气处理系统，其特征在于，所述分子筛吸附子系统包括第一分子筛固定吸附床、第二分子筛固定吸附床和吸附风机；
所述第一分子筛固定吸附床、吸附风机和排放子系统依次连通形成第一吸附线路；所述第二分子筛固定吸附床、吸附风机和排放子系统依次连通形成第二吸附线路；
所述第一分子筛固定吸附床分别与热脱附子系统、催化燃烧子系统连通，且热脱附子系统与催化燃烧子系统连通，形成第一脱附线路；所述第二分子筛固定吸附床分别与热脱附子系统、催化燃烧子系统连通，且热脱附子系统与催化燃烧子系统连通，形成第二脱附线路。
3.根据权利要求2所述的一体化有机废气处理系统，其特征在于，所述第一吸附线路在第一分子筛固定吸附床的两端分别设有第一气动阀门和第二气动阀门；
所述第二吸附线路在第二分子筛固定吸附床的两端分别设有第三气动阀门和第四气动阀门。
4.根据权利要求2所述的一体化有机废气处理系统，其特征在于，所述第一脱附线路在第一分子筛固定吸附床的两端分别设有第五气动阀门和第六气动阀门；
所述第二脱附线路在第二分子筛固定吸附床的两端分别设有第七气动阀门和第八气动阀门；
所述第一脱附线路在第一分子筛固定吸附床与催化燃烧子系统之间、所述第二脱附线路在第二分子筛固定吸附床与催化燃烧子系统之间均设有第九气动阀门；
所述第一脱附线路在第一分子筛固定吸附床与热脱附子系统之间、所述第二脱附线路在第二分子筛固定吸附床与热脱附子系统之间均设有控制阀门。
5.根据权利要求2所述的一体化有机废气处理系统，其特征在于，所述降温/补冷子系统与第一脱附线路、第二脱附线路之间设有第十气动阀门。
6.根据权利要求2所述的一体化有机废气处理系统，其特征在于，所述排放子系统与第一脱附线路、第二脱附线路之间设有降温阀门。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一体化有机废气处理系统，其特征在于，所述催化燃烧子系统内设有电加热装置和催化装置，所述催化燃烧子系统的出口处设有热交换装置，所述热交换装置用于换热回收催化燃烧子系统燃烧反应后废气中的剩余热能，对常温空气进行加热，并将加热得到的热空气通入分子筛吸附子系统。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一体化有机废气处理系统，其特征在于，所述热脱附子系统为热脱附风机。
9.根据权利要求1-6任一项所述的一体化有机废气处理系统，其特征在于，所述降温/补冷子系统为降温/补冷风机。
10.根据权利要求1-6任一项所述的一体化有机废气处理系统，其特征在于，所述排放子系统为排放管道。
技术总结