專利名稱：吸附-電熱脫附回收揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)廢氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體的是涉及一種吸附-電熱脫附回收揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
有機(jī)廢氣一般是指有害空氣污染物或揮發(fā)性有機(jī)化合物(HAPs/VOCs)，即室溫下 飽和蒸汽壓大于70. 91Pa或沸點(diǎn)小于260°C的有機(jī)化合物。揮發(fā)性有機(jī)污染物的成分復(fù)雜， 它包括芳香烴類、酯類、酮類、醚類、鹵代烴、脂肪烴、氯烴、含氧烴、硫烴及低沸點(diǎn)的多環(huán)芳 香烴等。主要來源于工業(yè)生產(chǎn)過程，如石油化工、制藥、農(nóng)藥、印刷、人造革、制鞋、油漆和涂 料等等行業(yè)排放的廢氣，HAPs/VOCs對人類(包括動植物)健康造成侵害。大多數(shù)揮發(fā)性 有機(jī)化合物(VOCs)易燃易爆，它的聚集對生產(chǎn)企業(yè)也存在不安全隱患，嚴(yán)重威脅著人類并 制約著國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展?；钚蕴坷w維(ACFs)吸附-水蒸氣脫附治理回收廢氣中有機(jī)化合物是國內(nèi)外目前 工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的方法，但水蒸汽再生方法有較大的局限性第一，水蒸汽再生時，其間 產(chǎn)生有機(jī)氣體與飽和水蒸氣混合，形成冷凝混合物，如苯和水分層，酒精和水則混合在一 起，又需要對產(chǎn)生的有機(jī)混合物進(jìn)行分離的塔群；第二，有些有機(jī)氣體不適合蒸汽再生，如 鹵(氯、溴、氟)代烷或類似物，再生過程中被水蒸汽分解，形成的鹵酸(如鹽酸)腐蝕設(shè)備； 第三，水蒸氣脫附時間長、能耗高；第四，水蒸氣來源和價格問題，傳統(tǒng)理念認(rèn)為水蒸氣是最 便捷的能質(zhì)，但在節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的今天，水蒸氣與電能比，來源面臨困難，隨之帶來工 業(yè)生產(chǎn)接受不了的蒸汽價格。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)而提供一種吸附_電熱脫附回收揮 發(fā)性有機(jī)化合物的方法，其利用吸附_電熱脫附系統(tǒng)，采用ACFs為吸附劑，以電能作為脫附 的熱源替代水蒸氣，利用惰性氣體吹掃和床層升溫的協(xié)同作用來達(dá)到脫附的目的，其效率 更高，能耗更低，操作簡便，是一種極具工業(yè)應(yīng)用價值的氣體新型分離方法。本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用解決方案為一種吸附_電熱脫附回收揮發(fā) 性有機(jī)化合物的方法，其特征在于包括有以下步驟1)吸附將含有VOCs的廢氣，從吸附電 熱脫附裝置的殼體上部輸入，經(jīng)過中空筒體的筒壁，透過壁層，廢氣中的VOCs被中空筒體吸 附、凈化后的廢氣由殼體下部排出；2)電熱脫附向經(jīng)步驟1)吸附了 VOCs的中空筒體中輸 入惰性氣體并在中空筒體兩端引入電源，通電加熱迅速使中空筒體升溫，保溫，繼續(xù)通惰性 氣體，惰性氣體由中空筒體內(nèi)中空通道通過筒壁向外透過，吸附在筒壁上的VOCs在電熱和 惰性氣流的作用下得以脫附，得到含VOCs的惰性氣流；3)冷凝冷卻步驟2)得到的含VOCs 的惰性氣流，經(jīng)夾套換熱器、蛇管換熱器冷凝冷卻，使含VOCs的惰性氣流液化并流至VOCs貯 罐，脫去VOCs且冷卻后的惰性氣體，自吸附電熱脫附裝置的殼體上部排出，稍加施壓后至惰 性氣體包，循環(huán)使用。
按上述方案，所述的吸附條件為常溫，壓強(qiáng)為0. 05Mpa以下；所述的脫附條件為電熱脫附溫度為50 250°C，電熱脫附時間為15分鐘 2小時，電源電壓30 110伏；按上述方案，所述中空筒體的材料為塊狀活性炭纖維或復(fù)合活性炭纖維，其電阻 率 0. 014-0. 05 Ω m。用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置包括兩臺或兩臺以上的吸附電熱脫附裝置，所述的吸附電熱脫附裝置包括有殼體，殼 體內(nèi)部設(shè)置有至少一個中空筒體，殼體內(nèi)部上端設(shè)置有蛇管換熱器，殼體的外表中部和下 端設(shè)置有夾套換熱器，殼體具有一個與含有VOCs的廢氣管線連接的入口，凈化后的廢氣出 口和液化后的VOCs排出口；至少一個VOCs貯罐，其與殼體的底部相連接；一個惰性氣體包，用于存儲惰性氣體，其一端與壓縮機(jī)相連，另一端與殼體下側(cè)的 惰性氣體進(jìn)口相連；一個壓縮機(jī)，用于壓縮循環(huán)使用的惰性氣體，其一端與惰性氣體包相連，另一端與 殼體上端的惰性氣體出口相連。本發(fā)明基于水蒸汽脫附方法的缺點(diǎn)，根據(jù)上述電熱脫附-惰性氣體交互作用的原 理，提供了一種以市售ACFs及其復(fù)合材料為吸附劑的吸附-電熱脫附處理工業(yè)廢氣中VOCs 的方法及裝置，且本發(fā)明方法中的裝置集吸附_電熱脫附_冷凝_冷卻于一體，設(shè)備緊湊， 可一次獲得不含水的高濃有機(jī)物，達(dá)到自系統(tǒng)排出的氣體中VOCs含量附合環(huán)保法的規(guī)定。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、吸附階段一般放熱，裝置上部的蛇管 換熱器，可以有效控制進(jìn)入中空筒體的氣流溫度，裝置中、下部的夾套換熱器，可以調(diào)整吸 附操作的環(huán)境溫度；2、脫附階段排出的含VOCs氣流可借蛇管、夾套換熱器一次性冷凝冷卻 完成VOCs蒸汽液化，無需在系統(tǒng)外另設(shè)換熱器；3、中空筒體至少一支，可以多支，其長度可 焊接加長，可根據(jù)廢氣調(diào)節(jié)處理任務(wù)；4、本發(fā)明所采用的活性碳纖維類吸附劑具有微孔發(fā) 達(dá)，比表面積高、吸脫附速度快、良好導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，市售ACFsS種較多，研究表明，須選用 的ACFsM料應(yīng)滿足對待吸附物吸附容量大，機(jī)械強(qiáng)度高，不易粉化；其電熱性能良好，即 伏-安關(guān)系附合歐姆定律，電能-熱轉(zhuǎn)化率高，升溫快；在惰性氣體和電熱作用下，脫附迅速 且徹底；5、本發(fā)明的方法及裝置，具有效率高、節(jié)能、操作周期短，可以循環(huán)利用惰性氣體的 特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明方法的工藝流程2為本發(fā)明的吸附電熱脫附裝置的結(jié)構(gòu)圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖通過實(shí)施例進(jìn)一步介紹本發(fā)明，但是實(shí)施例不會構(gòu)成對本發(fā)明的限 制。實(shí)施例1 印刷塑料薄膜制品車間排出的廢氣，常為含有乙酸乙酯、丙酮、甲苯 和丁酮(MEK)的混合氣。GB16297-1996對它們的排放濃度均有規(guī)定，如丁酮(MEK)為 120mg/m3。從上述車間輸送來的常溫干燥混合氣，MEK(本實(shí)施例的標(biāo)示考核組分)800 lOOOppmv，相對濕度是4 8%，流速20 24升/分。本發(fā)明的裝置及其連接如圖1所示， 包括有兩臺吸附電熱脫附裝置(1、2)，吸附電熱脫附裝置包括有殼體6，殼體內(nèi)部設(shè)置有2 個中空筒體8，中空筒體的頂端設(shè)置有密封塞7，殼體內(nèi)部上端設(shè)置有蛇管換熱器14，殼體 的外表中部和下端設(shè)置有夾套換熱器(9、11)；殼體6的底部連接有一個VOCs貯罐3，還包括 有一個惰性氣體包5，用于存儲惰性氣體，其一端與壓縮機(jī)4相連，另一端與殼體下側(cè)的惰 性氣體進(jìn)口相連；壓縮機(jī)4，用于壓縮循環(huán)使用的惰性氣體，其一端與惰性氣體包5相連，另 一端與殼體上端的惰性氣體出口相連，還包括有常用的管路閥門和儀表。含有MEK(本實(shí)施 例的標(biāo)示考核組分)800 lOOOppmv，相對濕度是4 8%的混合氣，流速20 24升/分， 并予控制和自動測定記錄，經(jīng)殼體與含有VOCs的廢氣管線連接的入口 15輸入，經(jīng)過殼體上 部設(shè)置的蛇管換熱器14輸入經(jīng)塊狀活性炭纖維或復(fù)合活性炭纖維(即ACFs)制成的中空筒 體8，從其外壁穿過筒壁，同時混合氣中的MEK被ACFs吸附，進(jìn)入中空筒體的內(nèi)中空通道的 凈化混合氣，經(jīng)殼體下部右側(cè)凈化后的廢氣出口 10排出，出口可自動分析(氣相色譜)并 記錄MEK的含量和自動測定流量，當(dāng)凈化混合氣中MEK的含量達(dá)到法定排出標(biāo)準(zhǔn)12ppmv， 關(guān)閉進(jìn)氣，再從惰性氣體進(jìn)口(亦是凈化后的廢氣排出口)通入惰性氣體，流量0.4 0.5 升/分，排出殘存在殼體中的凈化混合氣，繼續(xù)通入惰性氣體，在中空筒體兩端引入電源13 通電5到8分鐘內(nèi)快速升溫，當(dāng)中空筒體8內(nèi)中空溫度達(dá)到65 70°C時，保溫，繼續(xù)通惰性 氣體，惰性氣體從中空筒體的內(nèi)中空通道，通過中空筒體8筒壁，在電熱和惰性氣體的作用 下，將吸附的MEK脫附，隨惰性氣體流將MEK帶到中空筒體的外壁空間，電熱脫附啟動的同 時運(yùn)行冷凝冷卻系統(tǒng)，惰性氣體流被殼體的上部蛇管換熱器14、中部夾套換熱器9和下部 夾套換熱器11冷凝冷卻為MEK液體，通過殼體下端的VOCs排出口 12收集于VOCs回收貯罐 3，并自動測定回收MEK的量及含量，與進(jìn)氣比較計算MEK的回收率，當(dāng)脫附率(回收率)達(dá) 90%時關(guān)閉電源，冷卻后，停止通入惰性氣體，整個脫附時間約10 25min。脫VOCs后的惰 性氣體，經(jīng)壓縮機(jī)4稍加壓縮后，貯于惰性氣體包5，循環(huán)使用。脫附完畢。吸附電熱脫附裝 置1轉(zhuǎn)入吸附操作，吸附電熱脫附裝置2處于電熱脫附在線，如此交替循環(huán)，周而復(fù)始。
權(quán)利要求
一種吸附 電熱脫附回收揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法，其特征在于包括有以下步驟1)吸附將含有VOCS的廢氣，從吸附電熱脫附裝置的殼體上部輸入，經(jīng)過中空筒體的筒壁，透過壁層，廢氣中的VOCS被中空筒體吸附、凈化后的廢氣由殼體下部排出；2)電熱脫附向經(jīng)步驟1)吸附了VOCS的中空筒體中輸入惰性氣體并在中空筒體兩端引入電源，通電加熱迅速使中空筒體升溫，保溫，繼續(xù)通惰性氣體，惰性氣體由中空筒體內(nèi)中空通道通過筒壁向外透過，吸附在筒壁上的VOCS在電熱和惰性氣流的作用下得以脫附，得到含VOCS的惰性氣流；3)冷凝冷卻步驟2)得到的含VOCS的惰性氣流，經(jīng)夾套換熱器、蛇管換熱器冷凝冷卻，使含VOCS的惰性氣流液化并流至VOCS貯罐，脫去VOCS且冷卻后的惰性氣體，自吸附電熱脫附裝置的殼體上部排出，稍加施壓后至惰性氣體包，循環(huán)使用。
2.按權(quán)利要求1所述的吸附-電熱脫附回收揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法，其特征在于所 述的吸附條件為常溫，壓強(qiáng)為0. 05Mpa以下。
3.按權(quán)利要求1或2所述的吸附-電熱脫附回收揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法，其特征在 于所述的脫附條件為電熱脫附溫度為50 250°C，電熱脫附時間為15分鐘 2小時，電 源電壓30 110伏。
4.按權(quán)利要求1或2所述的吸附-電熱脫附回收揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法，其特征在 于所述中空筒體的材料為塊狀活性炭纖維或復(fù)合活性炭纖維，其電阻率0. 014-0. 05 Ωπι。
5.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的裝置，其特征在于包括兩臺或兩臺以上的吸附電熱脫附裝置，所述的吸附電熱脫附裝置包括有殼體，殼體內(nèi) 部設(shè)置有至少一個中空筒體，殼體內(nèi)部上端設(shè)置有蛇管換熱器，殼體的外表中部和下端設(shè) 置有夾套換熱器，殼體具有一個與含有VOCs的廢氣管線連接的入口，凈化后的廢氣出口和 液化后的VOCs排出口；至少一個VOCs貯罐，其與殼體的底部相連接；一個惰性氣體包，用于存儲惰性氣體，其一端與壓縮機(jī)相連，另一端與殼體下側(cè)的惰性 氣體進(jìn)口相連；一個壓縮機(jī)，用于壓縮循環(huán)使用的惰性氣體，其一端與惰性氣體包相連，另一端與殼體 上端的惰性氣體出口相連。
6.按權(quán)利要求5所述的吸附-電熱脫附回收揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法，其特征在于所 述中空筒體的材料為塊狀活性炭纖維或復(fù)合活性炭纖維，其電阻率0. 014-0. 05 Ωm。全文摘要
本發(fā)明涉及吸附-電熱脫附回收揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法及其裝置，包括有以下步驟1)將含有VOCS的廢氣，從吸附電熱脫附裝置的殼體上部輸入，VOCS被中空筒體吸附、凈化后的廢氣由殼體下部排出；2)向吸附了VOCS的中空筒體中輸入惰性氣體，通電加熱使中空筒體升溫，繼續(xù)通惰性氣體，惰性氣體由中空筒體內(nèi)中空通道通過筒壁向外透過，吸附在筒壁上的VOCS得以脫附，得到含VOCS的惰性氣流；3)含VOCS惰性氣流經(jīng)冷凝冷卻，使惰性氣流液化并流至VOCS貯罐，惰性氣體自吸附電熱脫附裝置的殼體上部排出，循環(huán)使用。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的方法及裝置，具有效率高、節(jié)能、操作周期短，可以循環(huán)利用惰性氣體的特點(diǎn)。
文檔編號B01J20/34GK101987275SQ20091006344
公開日2011年3月23日 申請日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者殷斌烈 申請人:湖北錫鵬科技開發(fā)有限公司;楊旭東;殷斌烈