專利名稱：通用型間壁震動式揮發(fā)性有機物回收工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從廢氣中回收揮發(fā)性有機物的工藝，具體的是涉及一種通用型間壁震動式揮發(fā)性有機物回收工藝及裝置。
背景技術(shù)：
變溫吸附(TSA)和變壓吸附(PSA)以它們自身優(yōu)勢在回收工業(yè)或生活廢氣中的 VOCs中獲得廣泛應(yīng)用，但它們也存在不足
(1)過程不能完全滿足固體吸附和脫附基本規(guī)律的要求，眾所周知，吸附平衡的吸附等溫線表明，吸附容量隨著吸附操作溫度升高而降低，而且VOCs被固體吸附劑吸附的過程， 通常伴隨放熱，吸附釋放的熱效應(yīng)不能及時移出，會導(dǎo)致吸附劑升溫，降低吸附效率，阻礙吸附有效地繼續(xù)完成，甚至造成過熱，引起吸附床層閃爆、自燃(于小峰，涂層設(shè)備混合溶劑廢氣排放的處理，裝備制造技術(shù)，2009 (3),170 ；實際工業(yè)處理VOCs也發(fā)生數(shù)次類似現(xiàn)象) 而引發(fā)火災(zāi)，而目前TSA和PSA VOCs回收裝置，缺乏在吸附階段采用過吸附熱效應(yīng)移出的有效措施；
(2)脫附階段，要使脫附完全，必須給飽和VOCs，的固體吸附劑供給熱能，讓它提升到足夠高的溫度，使被吸附VOCs分子得到足夠動能，加速VOCs從固體吸附劑表面脫附的速率和脫附完全度，特別是高沸點有機溶劑，如二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺等。PSA脫附階段均采用常溫操作。TSA脫附階段因直接向床層導(dǎo)入水蒸汽或惰性熱氣體，特別是水蒸汽，受一般工礦鍋爐壓力限制，要達到很高的溫度，提供VOCs足夠動能，均存在困難。目前以固體吸附劑活性炭、活性炭纖維(ACF)、硅膠和分子篩等吸附的TSA技術(shù)在回收VOCs應(yīng)用比PSA更廣泛，后者雖有不同的實施方案，不管采用哪種固體吸附劑，還是利用蒸汽或惰性氣體作脫附劑，這些均存在許多弊端。特別應(yīng)指出的是作為工業(yè)常用熱源的水蒸氣，因環(huán)保而禁止一般企業(yè)使用燃煤鍋爐，無水蒸氣氣源的中、小型企業(yè)已不能采用這類工藝及裝置，也威脅到生產(chǎn)這類TSA回收VOCs裝備制造企業(yè)的前景?；谏鲜?，尋求新的、有效的、通用的、適應(yīng)性寬，特別是對能源類型適應(yīng)性強的 VOCs回收工藝及裝置十分迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提出一種通用型間壁震動式揮發(fā)性有機物回收工藝及裝置，旨在克服變溫吸附(TSA)和變壓吸附(PSA)存在不足，從廢氣中回收揮發(fā)性(低、 中、高沸點)有機物，實現(xiàn)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣中VOCs最大限度地回收利用，滿足廢氣中VOCs濃度符合國家排放標準要求。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是通用型間壁震動式揮發(fā)性有機物回收工藝，其特征在于包括有以下步驟
1)吸附操作含有VOCs的廢氣，經(jīng)干燥、過濾預(yù)處理后，氣相色譜法測定VOCs的含量，送入充填固體吸附劑的固定床吸附-脫附裝置，由上而下流動，吸附廢氣中的V0Cs，K
3附-脫附裝置的內(nèi)間壁換熱器和外間壁換熱器通入冷卻劑，吸取吸附過程產(chǎn)生的熱效應(yīng)， 當排離吸附-脫附裝置出口的廢氣中的VOCs含量達到設(shè)定的穿透點，停止通入含有VOCs 的廢氣，并停止通入冷卻劑，終止吸附操作，轉(zhuǎn)入脫附操作；
2)脫附操作脫附時向內(nèi)間壁換熱器和外間壁換熱器通入加熱劑進行間壁供熱，使固體吸附劑逐步升溫，維持設(shè)定的溫度完成脫附過程，其中，在固體吸附劑逐步升溫過程中， 同時抽真空，促使脫附的VOCs氣體加速離開固體吸附劑的表面，富含VOCs的蒸汽與吸附階段的混合氣流向相反方向由下而上，使充填固體吸附劑的固定床被壓緊后得到松動，當達到設(shè)定脫附率，終止脫附，停止加熱和抽真空，同時內(nèi)間壁換熱器和外間壁換熱器改通冷卻劑冷卻床層，達到設(shè)定床層冷卻溫度，轉(zhuǎn)入下一周期吸附操作；
3)冷卻冷凝回收從吸附-脫附裝置真空抽出的VOCs氣體與吸附-脫附裝置之外的間壁換熱器進行換熱，真空泵的排氣端用氣相色譜檢測，尾氣VOCs達排放標準，排入大氣， 暫時不達標的與含有VOCs的廢氣合并再行吸附操作處理。按上述方案，步驟1)所述的固體吸附劑為活性炭、ACF、硅膠或分子篩。按上述方案，步驟2)脫附操作過程床層溫度為室溫-250°C。由上述方法處理獲得的VOCs蒸汽凝液基本是純凈的，無需作進一步分離純化。本發(fā)明的另一個目的是提供一種吸附-脫附裝置，包括有一罐體或塔體，其特征在于其上設(shè)置有外間壁換熱器，其內(nèi)部配置有內(nèi)間壁換熱器，所述的罐體或塔體的底部還連接設(shè)置有震動器。按上述方案，所述的罐體或塔體為圓筒形，所述的罐體或塔體的底蓋為橢圓形。按上述方案，所述的內(nèi)間壁換熱器換熱器為列管，蛇管或排管。按上述方案，所述的列管、蛇管或排管外部固定設(shè)置有翅片。按上述方案，所述的震動器的振動頻率為50-250次/分。本發(fā)明的有益效果在于
1)按照固體吸附劑吸附VOCs放熱，脫附VOCs吸熱的規(guī)律，在合宜的時間移出或移入熱量，可高效率、安全地完成吸附和脫附過程；
2)間壁換熱脫附，避免了脫附熱介質(zhì)與VOCs和吸附劑直接接觸，可有效克服TSA回收 VOCs的分離困難、吸附劑壽命縮短及效率降低等諸多弊端，本發(fā)明回收的VOCs純度高，與 TSA法比較，回收VOCs分離純化的固定資產(chǎn)投入和經(jīng)常費用的支出，全部節(jié)省，同時脫附排除的是富含VOCs的可凝性蒸汽，而不是象TSA法那樣在VOCs的可凝性蒸汽中混雜有大量高溫水蒸氣或高溫不凝性氣體，因而耗用冷卻劑量將減少；
3)工業(yè)或民用裝置的傻瓜化即通用化、操作簡便化是人們的追求，本發(fā)明的通用性在于可以因地制宜的利用各種形式的熱源，特別是工業(yè)廢熱，不受某些廠礦水蒸氣來源困擾；適用于低、中、高沸點有機物回收，特別是高沸點溶劑回收存在的困難，能通過本發(fā)明獲得解決。


圖1為通用型間壁震動式揮發(fā)性有機物回收工藝及裝置的示意圖； 圖2為吸附-脫附裝置的結(jié)構(gòu)示意圖中1緩沖罐；2高壓送風(fēng)機；3冷卻器；4過濾器；5阻火器；61吸附-脫附裝置；62吸附-脫附裝置；7油加熱器；8加熱介質(zhì)輸送泵；91冷卻冷凝器；92冷卻冷凝器；10回收儲槽。
具體實施例方式下面通過實施例進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于實施例的任何一個或類似實例。通用型間壁震動式揮發(fā)性有機物回收工藝，其特征在于包括有以下步驟
1)吸附操作含有VOCs的廢氣，經(jīng)干燥、過濾預(yù)處理后，氣相色譜法測定VOCs的含量，送入充填固體吸附劑的固定床吸附-脫附裝置，由上而下流動，吸附廢氣中的VOCs，吸附-脫附裝置的內(nèi)間壁換熱器和外間壁換熱器通入冷卻劑，吸取吸附過程產(chǎn)生的熱效應(yīng)， 當排離吸附-脫附裝置出口的廢氣中的VOCs含量達到設(shè)定的穿透點，停止通入含有VOCs 的廢氣，并停止通入冷卻劑，終止吸附操作，轉(zhuǎn)入脫附操作；
2)脫附操作脫附時向內(nèi)間壁換熱器和外間壁換熱器通入加熱劑進行間壁供熱，使固體吸附劑逐步升溫，維持設(shè)定的溫度完成脫附過程，其中，在固體吸附劑逐步升溫過程中， 同時抽真空，促使脫附的VOCs氣體加速離開固體吸附劑的表面，富含VOCs的蒸汽與吸附階段的混合氣流向相反方向由下而上，使充填固體吸附劑的固定床被壓緊后得到松動，當達到設(shè)定脫附率，終止脫附，停止加熱和抽真空，同時內(nèi)間壁換熱器和外間壁換熱器改通冷卻劑冷卻床層，達到設(shè)定床層冷卻溫度，轉(zhuǎn)入下一周期吸附操作；
3)冷卻冷凝回收從吸附-脫附裝置真空抽出的VOCs氣體與吸附-脫附裝置之外的間壁換熱器進行換熱，真空泵的排氣端用氣相色譜檢測，尾氣VOCs達排放標準，排入大氣， 暫時不達標的與含有VOCs的廢氣合并再行吸附操作處理。步驟1)所述的固體吸附劑為活性炭、ACF、硅膠或分子篩。步驟2)脫附操作過程床層溫度為室溫-250°C。本發(fā)明的另一個目的是提供一種吸附-脫附裝置，包括有一圓筒形罐體或塔體， 其上設(shè)置有外間壁換熱器，其內(nèi)部配置有內(nèi)間壁換熱器，所述的內(nèi)間壁換熱器換熱器為列管，蛇管或排管，所述的罐體或塔體的底蓋為橢圓形，以利抗真空引致的外壓，當加熱劑為不凝性氣體(如熱空氣)時列管、蛇管和排管外部焊接翅片，增加傳熱面補償因不凝性氣體給熱系數(shù)低而引起的總傳熱系數(shù)的惡化。對于纖維狀熱電良導(dǎo)體，如ACF，列管，蛇管，排管等可作為支架；對于吸附能力差的顆粒狀吸附劑，罐體還可根據(jù)工藝需要，將其支撐在振動頻率50-250次/分震動器上，不斷更新顆粒界面，使用震動器時，所有與罐體相連的管線均用柔性結(jié)構(gòu)。實施例1
某制藥廠流量2000-3000NM3/小時二甲基甲酰胺(DMF)混合尾氣，DMF含量5% (體積比)。按圖1將設(shè)備、管路、管件和控制儀表進行連接。吸附-脫附裝置61、吸附-脫附裝置62填充固體吸附劑ACF，DMF混合尾氣經(jīng)干燥、過濾預(yù)處理后，氣相色譜法測定DMF含量5% (體積比)，流入緩沖罐1 (作用是均和濃度及流量)，經(jīng)高壓送風(fēng)機2，通過冷卻器3 和過濾器4，以流速0. 2-0. 8m/s (對罐徑或塔徑)，經(jīng)阻火器5，由上而下流動，進入吸附-脫附裝置61，吸附廢氣中的VOCs，同時吸附-脫附裝置61的外夾套換熱器和裝置內(nèi)的列管換熱器通入冷導(dǎo)熱油，吸取吸附過程產(chǎn)生的熱效應(yīng)。凈化除去DMF后的尾氣排入大氣，當排離吸附-脫附裝置出口的廢氣中的DMF含量達到設(shè)定的穿透點，關(guān)閉混合尾氣進氣閥和吸附-脫附裝置61內(nèi)間壁換熱器和外間壁換熱器的冷卻劑，終止吸附操作，轉(zhuǎn)入脫附操作；將經(jīng)油加熱器7加熱到180°C -200°C的導(dǎo)熱油經(jīng)加熱介質(zhì)輸送泵8，輸至吸附-脫附裝置的外夾套換熱器和其內(nèi)的列管換熱器中，間壁加熱，使固體吸附劑逐步升溫，維持設(shè)定的溫度 120°C完成脫附過程。在固體吸附劑逐步升溫過程中，體系邊熱脫附，邊抽真空，保持真空度 0. 06MPa,使脫附的DMF加速離開固體吸附劑的表面。富含VOCs蒸汽與吸附階段混合氣流向相反由下而上，使充填固體吸附劑的固定床被壓緊的床層得到松動。達到設(shè)定脫附率，終止脫附，關(guān)閉加熱源和真空，改通冷卻劑冷卻床層，達到設(shè)定床層冷卻溫度，轉(zhuǎn)入下一周期吸附操作。吸附-脫附裝置61和吸附-脫附裝置62并聯(lián)，交替進行，實現(xiàn)吸附、脫附連續(xù)操作。吸附-脫附裝置61排除的富含DMF的蒸汽先經(jīng)冷導(dǎo)熱油作冷卻劑的冷卻冷凝器 91再經(jīng)
冷卻水或冷鹽水作冷卻劑的冷卻冷凝器92，獲得的液態(tài)DMF收集于回收儲槽10，真空泵排氣端用MC檢測，尾氣VOCs達排放標準，排入大氣，暫時不達標的與含有VOCs的混合氣體合并再行吸附處理。本發(fā)明的全部操作采用PLC程序和集中控制。圖中GC 氣相色譜儀；G 流量計； PV:壓力真空計；T 溫度計。實施例2
除下列操作外，其余同實施例1，即吸附操作階段，導(dǎo)入吸附-脫附裝置61的外夾套換熱器的冷卻劑改為冷卻水。脫附操作階段，間壁加熱采用150°C水蒸氣，分別導(dǎo)入吸附-脫附裝置61的外夾套換熱器和裝置內(nèi)的列管換熱器中；固體吸附劑逐步升溫，維持設(shè)定的溫度110°C完成脫附過程，保持真空度0. 07MPa ；以冷卻水作冷卻冷凝器91的冷卻劑。實施例3
除下列操作外，其余同實施例1，吸附-脫附裝置下設(shè)置有震動器，罐體內(nèi)充填顆粒活性炭，吸附操作時震動頻率150次分。吸附操作階段，導(dǎo)入吸附-脫附裝置61的外夾套換熱器的冷卻劑改為冷卻水。脫附操作階段，間壁加熱采用150°C水蒸氣，分別導(dǎo)入吸附-脫附裝置61的外夾套換熱器和裝置內(nèi)的列管換熱器中；吸附劑逐步升溫，維持設(shè)定的溫度 110°C完成脫附過程，保持真空度0. 07MPa ；以冷卻水作冷卻冷凝器91的冷卻劑。
權(quán)利要求
1.通用型間壁震動式揮發(fā)性有機物回收工藝，其特征在于包括有以下步驟1)吸附操作含有VOCs的廢氣，經(jīng)干燥、過濾預(yù)處理后，氣相色譜法測定VOCs的含量，送入充填固體吸附劑的固定床吸附-脫附裝置，由上而下流動，吸附廢氣中的VOCs，吸附-脫附裝置的內(nèi)間壁換熱器和外間壁換熱器通入冷卻劑，吸取吸附過程產(chǎn)生的熱效應(yīng)， 當排離吸附-脫附裝置出口的廢氣中的VOCs含量達到設(shè)定的穿透點，停止通入含有VOCs 的廢氣，并停止通入冷卻劑，終止吸附操作，轉(zhuǎn)入脫附操作；2)脫附操作脫附時向內(nèi)間壁換熱器和外間壁換熱器通入加熱劑進行間壁供熱，使固體吸附劑逐步升溫，維持設(shè)定的溫度完成脫附過程，其中，在固體吸附劑逐步升溫過程中， 同時抽真空，促使脫附的VOCs氣體加速離開固體吸附劑的表面，富含VOCs的蒸汽與吸附階段的混合氣流向相反方向由下而上，使充填固體吸附劑的固定床被壓緊后得到松動，當達到設(shè)定脫附率，終止脫附，停止加熱和抽真空，同時內(nèi)間壁換熱器和外間壁換熱器改通冷卻劑冷卻床層，達到設(shè)定床層冷卻溫度，轉(zhuǎn)入下一周期吸附操作；3)冷卻冷凝回收從吸附-脫附裝置真空抽出的VOCs氣體與吸附-脫附裝置之外的間壁換熱器進行換熱，真空泵的排氣端用氣相色譜檢測，尾氣VOCs達排放標準，排入大氣， 暫時不達標的與含有VOCs的廢氣合并再行吸附操作處理。
2.按權(quán)利要求1所述的通用型間壁震動式揮發(fā)性有機物回收工藝，其特征在于步驟1) 所述的固體吸附劑為活性炭、ACF、硅膠或分子篩。
3.按權(quán)利要求1或2所述的通用型間壁震動式揮發(fā)性有機物回收工藝，其特征在于步驟2)脫附操作過程床層溫度為室溫-250°C。
4.權(quán)利要求1所述的吸附-脫附裝置，包括有一罐體或塔體，其特征在于其上設(shè)置有外間壁換熱器，其內(nèi)部配置有內(nèi)間壁換熱器，所述的罐體或塔體的底部還連接設(shè)置有震動器。
5.按權(quán)利要求4所述的吸附-脫附裝置，其特征在于所述的罐體或塔體為圓筒形，所述的罐體或塔體的底蓋為橢圓形。
6.按權(quán)利要求4或5所述的吸附-脫附裝置，其特征在于所述的內(nèi)間壁換熱器換熱器為列管，蛇管或排管。
7.按權(quán)利要求6所述的吸附-脫附裝置，其特征在于所述的列管、蛇管或排管外部固定設(shè)置有翅片。
8.按權(quán)利要求4或5所述的吸附-脫附裝置，其特征在于所述的震動器的振動頻率為 50-250 次 / 分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通用型間壁震動式揮發(fā)性有機物回收工藝及裝置，包括有以下步驟1)吸附操作；2)脫附操作；3)冷卻冷凝回收，吸附-脫附裝置，包括有一罐體或塔體，其特征在于其上設(shè)置有外間壁換熱器，其內(nèi)部配置有內(nèi)間壁換熱器，所述的罐體或塔體的底部還連接設(shè)置有震動器。本發(fā)明的有益效果在于1)高效率、安全地完成吸附和脫附過程；2)有效克服TSA回收VOCs的分離困難、吸附劑壽命縮短及效率降低等諸多弊端，本發(fā)明回收的VOCs純度高，耗用冷卻劑量將減少；3)適用于低、中、高沸點有機物回收，特別是高沸點溶劑回收存在的困難，能通過本發(fā)明獲得解決。
文檔編號B01D53/06GK102274672SQ20111022373
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者殷斌烈, 殷莉 申請人:湖北錫鵬科技開發(fā)有限公司