專利名稱：丙酮吸附床解析熱回收方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回收丙酮過程中的余熱回收方法和裝置，特別是采用吸附法對(duì)空氣中的微量丙酮進(jìn)行回收過程中產(chǎn)生的余熱進(jìn)行回收的方法和裝置。
背景技術(shù)：
丙酮是工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的溶劑，生產(chǎn)設(shè)備和車間排出的空氣中含有微量丙酮，含有微量丙酮的空氣稱為待處理氣體，回收待處理氣體中的丙酮多采用固定床活性炭吸附法，其優(yōu)點(diǎn)是丙酮回收率高，凈化后尾氣丙酮含量可低至40ppm以下；缺點(diǎn)是蒸汽消耗相對(duì)較高。現(xiàn)有技術(shù)中的回收裝置共有10臺(tái)吸附床，5臺(tái)吸附床為I組，采用2組并聯(lián)、單組循環(huán)滾動(dòng)運(yùn)行，回收裝置中每臺(tái)吸附床的工作分為二個(gè)過程，即吸附過程和解析過程，吸附過程是將待處理氣體中的丙酮吸附在吸附填料上，從而分離丙酮和空氣；解析過程是通過蒸汽加熱吸附床，使吸附床的溫度升高，進(jìn)而吸附填料上的丙酮蒸發(fā)并混合在蒸汽中，隨著蒸汽一并脫離吸附填料。例如，以下結(jié)合圖1來說明現(xiàn)有裝置中5臺(tái)吸附床(I組)中的2臺(tái)即吸附床10和10’的工作過程，該5臺(tái)吸附床順次排列，采用4+1運(yùn)行模式，即I組中始保持有4臺(tái)床處于吸附狀態(tài)、I臺(tái)床處于解析狀態(tài)的輪回操作方式。吸附過程開始時(shí)，同時(shí)打開吸附床10的待處理氣體進(jìn)風(fēng)管31上的進(jìn)風(fēng)閥30和出風(fēng)管41上的出風(fēng)閥40，待處理氣體a從吸附床10的上方進(jìn)入，尾氣b從下方排出，通過排氣通道20排入大氣；吸附完成后，關(guān)閉進(jìn)風(fēng)閥30和出風(fēng)閥40，同時(shí)打開吸附床10的蒸汽進(jìn)氣管51上的進(jìn)汽閥50和出氣管61上的出汽閥60切換為解析過程，高溫蒸汽c從吸附床10下方進(jìn)入，解析氣d從上方排出；解析過程完成后再切換為吸附過程；吸附床10和吸附床10’工作過程相同但錯(cuò)開一個(gè)解析過程的時(shí)間獨(dú)立運(yùn)行。在解析過程中，要使吸附在填料中的丙酮和水(待處理氣體帶入)脫附，必須滿足脫附所需的升溫和氣化熱，需分時(shí)、分別將10臺(tái)吸附床內(nèi)共125t填料和225t吸附床床體加熱至高溫；解析完成后切換至吸附狀態(tài)時(shí)，再由待處理氣體冷卻至低溫。以本裝置為例，10臺(tái)吸附床解析過程總蒸汽耗量約17.8t/h (0.35Mpa、180°C)。測(cè)算經(jīng)尾氣排放的熱量占總運(yùn)行蒸汽量約58.7%，這也是吸附工藝能耗高的原因所在。由于該尾氣排放是間斷性的且溫度遞降速度快、且排放時(shí)主要是空氣(僅切換前期尾氣中含有部分水蒸氣)，缺乏有效的熱回收手段，造成大量熱能浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種能有效回收余熱的丙酮吸附床解析熱回收方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的丙酮吸附床解析熱回收方法，至少二吸附床，各吸附床均連接有 用于輸送含有微量丙酮的待處理氣體的氣體管道，和用于輸送蒸汽的蒸汽管道；各吸附床之間順次串聯(lián)熱交換連通管，且頭尾相連形成一個(gè)閉合回路；包括如下步驟:步驟1:進(jìn)行第一吸附床的吸附過程；
步驟2:進(jìn)行第一吸附床的解析過程；
步驟3:停止第一吸附床的解析過程，進(jìn)行第一吸附床的解析熱余熱交換過程，將第一吸附床中的解析余熱通過熱交換連通管導(dǎo)入與其串聯(lián)的第二吸附床；
步驟4:停止第一吸附床的的解析熱余熱交換過程，進(jìn)行第一吸附床的吸附過程，同時(shí)進(jìn)行第二吸附床的解析過程；
步驟5:停止第二吸附床的解析過程，進(jìn)行第二吸附床的解析余熱交換過程，將第二吸附床中的解析余熱通過熱交換連通管導(dǎo)入與其串聯(lián)的下一吸附床；
步驟6:以此類推，重復(fù)所述步驟4和步驟5。上述技術(shù)方案的丙酮吸附床解析熱回收方法，在第一吸附床解析過程完成之后，并不立即進(jìn)行第二吸附床的解析過程，而是先將第一吸附床吸附過程的余熱導(dǎo)入第二吸附床中，將第二吸附床預(yù)熱后，再進(jìn)行第二吸附床的解析過程，該方法能有效回收利用解析過程的余熱，降低采用吸附法回收丙酮過程中的能耗。進(jìn)一步的，本發(fā)明提供的丙酮吸附床解析熱回收方法，氣體管道上設(shè)置進(jìn)風(fēng)閥和出風(fēng)閥，蒸汽管道上設(shè)置有進(jìn)汽閥和出汽閥，熱交換連通管上設(shè)置有熱交換閥；
所述氣體管道上設(shè)置進(jìn)風(fēng)閥和出風(fēng)閥，所述蒸汽管道上設(shè)置有進(jìn)汽閥和出汽閥，所述熱交換連通管上設(shè)置有熱交換閥；
在步驟I中，通過同時(shí)打開第一吸附床的進(jìn)風(fēng)閥和出風(fēng)閥進(jìn)行第一吸附床的吸附過
程;·
在步驟2中，通過關(guān)閉第一吸附床的進(jìn)風(fēng)閥和出風(fēng)閥，打開第一吸附床的進(jìn)汽閥和出汽閥，進(jìn)行第一吸附床的解析過程；
在步驟3中，通過關(guān)閉第一吸附床的進(jìn)汽閥和出汽閥，打開熱交換閥和第二吸附床的出汽閥，進(jìn)行解析熱余熱交換過程；
在步驟4中，通過關(guān)閉熱交換閥，打開第一吸附床的進(jìn)風(fēng)閥和出風(fēng)閥，進(jìn)行第一吸附床的吸附過程，同時(shí)，通過打開第二吸附床的進(jìn)汽閥，進(jìn)行第二吸附床的解析過程；
在步驟5中，通過關(guān)閉第二吸附床的進(jìn)汽閥和出汽閥，打開熱交換閥和下一吸附床的出汽閥，進(jìn)行第二吸附床的解析熱余熱交換過程。上述技術(shù)方案的丙酮吸附床解析熱回收方法，利用自動(dòng)閥門的布置來控制吸附過程、解析過程和解析熱余熱交換過程的時(shí)機(jī)和溫度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且控制方便。進(jìn)一步的，本發(fā)明提供的丙酮吸附床解析熱回收方法，熱交換連通管的一端連接在第一吸附床的上部，另一端連接在第二吸附床的下部。這種設(shè)計(jì)能更好的進(jìn)行熱量的傳導(dǎo)。進(jìn)一步的，本發(fā)明提供的丙酮吸附床解析熱回收方法，每一吸附床內(nèi)的吸附填料為活性炭?；钚蕴?jī)r(jià)格低廉，吸附效果好。本發(fā)明的另一目的是提供一種能有效回收余熱的丙酮吸附床解析熱回收裝置，該裝置包括至少二吸附床，各吸附床均連接有用于輸送含有微量丙酮的待處理氣體的氣體管道和用于輸送蒸汽的蒸汽管道；氣體管道的進(jìn)風(fēng)管上設(shè)置有進(jìn)風(fēng)閥、出風(fēng)管上設(shè)置有出風(fēng)閥，蒸汽管道的進(jìn)氣管上設(shè)置有進(jìn)汽閥、出氣管上設(shè)置有出汽閥；各吸附床之間順次串聯(lián)熱交換連通管，且頭尾相連形成一個(gè)閉合回路；上述技術(shù)方案的丙酮吸附床解析熱回收裝置，可通過熱交換連通管及熱交換閥來進(jìn)行控制，在第一吸附床解析過程完成之后，并不立即進(jìn)行第二吸附床的解析過程，而是先將第一吸附床解析過程的余熱導(dǎo)入待解析的第二吸附床中，將第二吸附床預(yù)熱后，再進(jìn)行第二吸附床的解析過程，該裝置為有效回收利用解析過程的余熱，降低采用吸附法回收丙酮過程中的能耗提供了可能。較好的，本發(fā)明提供的丙酮吸附床解析熱回收裝置中，熱交換連通管的一端連接在第一吸附床的上部，另一端連接在第二吸附床的下部。這種設(shè)計(jì)能更好的實(shí)現(xiàn)熱量的傳導(dǎo)。更好的，本發(fā)明提供的丙酮吸附床解析熱回收裝置中，每一吸附床內(nèi)的吸附填料為活性炭?；钚蕴?jī)r(jià)格低廉，吸附效果好。



圖1是現(xiàn)有吸附法回收丙酮的裝置的示意 圖2是本發(fā)明的吸附法回收丙酮中解析熱回收裝置的示意 圖3是本發(fā)明的吸附法回收丙酮中解析熱回收方法的流程圖。以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例介紹過程中針對(duì)的具體方法步驟，僅作為本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明的參考性例證，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)施例描述技術(shù)方案的啟示下，還可以設(shè)計(jì)出或者摹制得到不超出本發(fā)明之技術(shù)范圍或者技術(shù)實(shí)質(zhì)的各種等同或者類似的技術(shù)特征。由此，如果用這種示例性說明來限制本發(fā)明權(quán)利要求所囊括的保護(hù)范圍是不適宜的。等同或類似于本發(fā)明的技術(shù)方案仍然屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。在本發(fā)明的下列實(shí)施例中，以5臺(tái)吸附床為一組，采用4+1運(yùn)行模式，即一組中始保持有4臺(tái)吸附床處于吸附狀態(tài)、I臺(tái)吸附床處于解析狀態(tài)的輪回操作方式，5臺(tái)吸附床之間順次串聯(lián)一個(gè)熱交換連通管，且第一臺(tái)與第五臺(tái)吸附床之間串聯(lián)一個(gè)熱交換連通管，從而使5臺(tái)吸附床依次串聯(lián)形成一個(gè)閉合回路。下面主要以第一臺(tái)和第二臺(tái)為例，說明本發(fā)明的裝置和方法。裝置實(shí)施例
如圖2所示，第一吸附床10和第二吸附床10’的內(nèi)部分別填充有活性炭填料11和11’。吸附床10和10’的上部均連接有進(jìn)風(fēng)管31、下部連接有出風(fēng)管41，待處理氣體a通過進(jìn)風(fēng)管31進(jìn)入吸附床10和10’，經(jīng)過吸附過程后，廢氣b通過出風(fēng)管41排出后，進(jìn)入排氣通道20排放到大氣中；吸附床10和10’的下部還連接有進(jìn)氣管51，上部連接有出氣管61，高溫水蒸氣c通過進(jìn)氣管51進(jìn)入吸附床10和10’，經(jīng)過解析過程后，解析氣d通過出氣管61排出。進(jìn)風(fēng)管31上設(shè)置有進(jìn)風(fēng)閥30，出風(fēng)管41上設(shè)置有出風(fēng)閥40，進(jìn)氣管51上設(shè)置有進(jìn)汽閥50，出氣管61上設(shè)置有出汽閥60。吸附床10和10’之間還連接有熱交換連通管70，熱交換連通管70上設(shè)置有閥門80，熱交換連通管70 —端與吸附床10的上部連接，另一端與吸附床10’的下部連接。作為熱交換閥的閥門80可以采用氣動(dòng)閥門、電磁閥門等，只要便于自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行啟閉操作即可。第三至第五臺(tái)吸附床的結(jié)構(gòu)和管路連接情況與第一和第二臺(tái)吸附床相同，不再累述。方法實(shí)施例
如圖2和圖3所示，吸附床10和10’的解析熱回收方法包括如下步驟:
步驟1:在常溫下，同時(shí)打開吸附床10和10’的進(jìn)風(fēng)閥30和出風(fēng)閥40，待處理氣體a進(jìn)入吸附床10和10’后，穿過活性炭填料11，進(jìn)行吸附床10和10’的吸附過程，吸附過程持續(xù)約48分鐘，吸附過程完畢后，尾氣b通過出風(fēng)管41排出；
在其他實(shí)施例中，也可以只運(yùn)行吸附床10，使其進(jìn)入吸附過程，而吸附床10’暫不運(yùn)行。步驟2:關(guān)閉吸附床10的進(jìn)風(fēng)閥30和出風(fēng)閥40，打開吸附床10的進(jìn)汽閥50和出汽閥60，高溫水蒸汽c進(jìn)入吸附床10后，對(duì)活性炭填料11進(jìn)行加熱，使活性炭填料11漸次升溫開始進(jìn)行吸附床10的解析過程，解析末床層溫度可達(dá)107°C左右，解析過程持續(xù)時(shí)間約12分鐘，過程中持續(xù)排出解析氣d ；
步驟3:關(guān)閉吸附床10的進(jìn)汽閥50和出汽閥60，同時(shí)關(guān)閉吸附床10’的進(jìn)風(fēng)閥和出風(fēng)閥，打開熱交換連通管70上的閥門80，同時(shí)打開吸附床10’的出汽閥60，在系統(tǒng)負(fù)壓、溫差和蒸汽冷凝作用下，處于高溫的吸附床10中的熱量被導(dǎo)入到吸附床10’內(nèi)，對(duì)吸附床10’中的活性炭填料11’進(jìn)行預(yù)熱，開始解析熱余熱交換過程，該過程持續(xù)3至4分鐘，直到吸附床10的溫度降至75°C左右；
步驟4:關(guān)閉閥門80，打開吸附床10的進(jìn)風(fēng)閥30和出風(fēng)閥40，開始進(jìn)行吸附床10的吸附過程，吸附床10的活性炭填料1`1的溫度降至并維持在40°C左右，該吸附過程持續(xù)約48分鐘；在打開吸附床10的進(jìn)風(fēng)閥30和出風(fēng)閥40的同時(shí)，打開吸附床10’的進(jìn)汽閥50，向吸附床10’中輸入高溫水蒸氣C，開始進(jìn)行吸附床10’的解析過程，直到吸附床10’中的活性炭填料11’的溫度達(dá)到并維持在107°C左右，該解析過程持續(xù)約12分鐘；
步驟5:吸附床10’的解析過程結(jié)束后，關(guān)閉吸附床10’的進(jìn)汽閥50和60，打開吸附床10’與第三臺(tái)吸附床(圖中未顯示)之間的熱交換連通管上的閥門，將吸附床10’中的熱量導(dǎo)入到第三臺(tái)吸附床內(nèi)，對(duì)第三臺(tái)吸附床中的活性炭填料進(jìn)行預(yù)熱，開始吸附床10’的解析熱余熱交換過程。第三臺(tái)至第五臺(tái)吸附床的運(yùn)行方法如圖3所示，重復(fù)上述步驟4和步驟5，直到第五臺(tái)吸附床進(jìn)行解析熱余熱交換過程，將解析余熱導(dǎo)入第一臺(tái)吸附床即吸附床10中，進(jìn)行吸附床10的解析過程，接著又重新開始下一步的解析余熱交換過程，如此循環(huán)往復(fù)。在吸附床10進(jìn)行上述解析過程之前，吸附床10 —直進(jìn)行吸附過程，吸附過程持續(xù)的時(shí)間為48分鐘左右。因?yàn)樵谕粫r(shí)間段內(nèi)，五臺(tái)吸附床中有四臺(tái)處于吸附過程，一臺(tái)處于解析過程，因此，在60分鐘內(nèi)，每臺(tái)吸附床進(jìn)行吸附過程的時(shí)間為48分鐘左右，進(jìn)行解析過程的時(shí)間為12分鐘左右。在同一時(shí)間內(nèi)，只有一臺(tái)吸附床進(jìn)行解析過程，因此，5臺(tái)吸附床可以輪流進(jìn)行解析過程，實(shí)現(xiàn)解析熱的持續(xù)回收利用。在其他裝置和方法實(shí)施例中，吸附床的數(shù)量可以根據(jù)需要增加或減少，此時(shí)，只要在依次相鄰的兩臺(tái)吸附床之間設(shè)置熱交換連通管和閥門，并按照上述步驟依次操作，就能實(shí)現(xiàn)多臺(tái)吸附床之間的解析熱的回收利用。
以現(xiàn)丙酮回收裝置10臺(tái)吸附床分2組循環(huán)回收前床解析余熱的方式運(yùn)行，經(jīng)初步測(cè)算，若前床床溫從107°C降低至75°C再加上碳床中殘留水分蒸發(fā)產(chǎn)生的余汽，可為后床提供的總熱量可替代蒸汽約3.59t/h (0.35Mpa-182°C)，全廠綜合減少蒸汽消耗量4.08 t/h、節(jié)能和減排1 1%。
權(quán)利要求
1.丙酮吸附床解析熱回收方法，包括至少二吸附床，各吸附床均連接有用于輸送含有微量丙酮的待處理氣體的氣體管道，和用于輸送蒸汽的蒸汽管道； 其特征在于: 各吸附床之間順次串聯(lián)熱交換連通管，且頭尾相連形成一個(gè)閉合回路； 包括如下步驟: 步驟1:進(jìn)行第一吸附床的吸附過程； 步驟2:進(jìn)行所述第一吸附床的解析過程； 步驟3:停止所述第一吸附床的解析過程，進(jìn)行所述第一吸附床的解析熱余熱交換過程，將所述第一吸附床中的解析余熱通過熱交換連通管導(dǎo)入與其串聯(lián)的第二吸附床； 步驟4:停止所述第一吸附床的的解析熱余熱交換過程，進(jìn)行所述第一吸附床的吸附過程，同時(shí)進(jìn)行所述第二吸附床的解析過程； 步驟5:停止所述第二吸附床的解析過程，進(jìn)行所述第二吸附床的解析余熱交換過程，將所述第二吸附床中的解析余熱通過熱交換連通管導(dǎo)入與其串聯(lián)的下一吸附床； 步驟6:以此類推，重復(fù)所述步驟4和步驟5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙酮吸附床解析熱回收方法，其特征在于: 所述氣體管道上設(shè)置進(jìn)風(fēng)閥和出風(fēng)閥，所述蒸汽管道上設(shè)置有進(jìn)汽閥和出汽閥，所述熱交換連通管上設(shè)置有熱交 換閥； 在所述步驟I中，通過同時(shí)打開所述第一吸附床的進(jìn)風(fēng)閥和出風(fēng)閥進(jìn)行所述第一吸附床的吸附過程； 在所述步驟2中，通過關(guān)閉所述第一吸附床的進(jìn)風(fēng)閥和出風(fēng)閥，打開所述第一吸附床的進(jìn)汽閥和出汽閥，進(jìn)行所述第一吸附床的解析過程； 在所述步驟3中，通過關(guān)閉所述第一吸附床的進(jìn)汽閥和出汽閥，打開所述熱交換閥和所述第二吸附床的出汽閥，進(jìn)行所述所述第一吸附床的解析熱余熱交換過程； 在所述步驟4中，通過關(guān)閉所述熱交換閥，打開所述第一吸附床的進(jìn)風(fēng)閥和出風(fēng)閥，進(jìn)行所述第一吸附床的吸附過程，同時(shí)，通過打開所述第二吸附床的進(jìn)汽閥，進(jìn)行所述第二吸附床的解析過程； 在所述步驟5中，通過關(guān)閉所述第二吸附床的進(jìn)汽閥和出汽閥，打開所述熱交換閥和所述下一吸附床的出汽閥，進(jìn)行所述第二吸附床的解析熱余熱交換過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述丙酮吸附床解析熱回收方法，其特征在于: 所述熱交換連通管的一端連接在所述第一吸附床的上部，另一端連接在所述第二吸附床的下部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述丙酮吸附床解析熱回收方法，其特征在于: 所述每一吸附床內(nèi)的吸附填料為活性炭。
5.丙酮吸附床解析熱回收裝置，包括至少二吸附床，各吸附床均連接有用于輸送含有微量丙酮的待處理氣體的氣體管道，和用于輸送蒸汽的蒸汽管道；所述氣體管道的進(jìn)風(fēng)管上設(shè)置有進(jìn)風(fēng)閥、出風(fēng)管上設(shè)置有出風(fēng)閥，所述蒸汽管道的進(jìn)氣管上設(shè)置有進(jìn)汽閥、出氣管上設(shè)置有出汽閥； 其特征在于: 各吸附床之間順次串聯(lián)熱交換連通管，且頭尾相連形成一個(gè)閉合回路；所述熱交換連通管上設(shè)置有熱交換閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的丙酮吸附床解析熱回收裝置，其特征在于: 所述熱交換連通管的一端連接在所述第一吸附床的上部，另一端連接在所述第二吸附床的下部。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的丙酮吸附床解析熱回收裝置，其特征在于: 所述 每一吸附床內(nèi)的吸附填料為活性炭。
全文摘要
本發(fā)明提供的丙酮吸附床解析熱回收方法和裝置，方法包括如下步驟1、進(jìn)行第一吸附床的吸附過程；2、進(jìn)行第一吸附床的解析過程；3、停止第一吸附床的解析過程，進(jìn)行解析熱余熱交換過程；4、停止第一吸附床的的解析熱余熱交換過程，進(jìn)行第一吸附床的吸附過程，同時(shí)進(jìn)行第二吸附床的解析過程；5、停止/第二吸附床的解析過程，進(jìn)行第二吸附床的解析余熱交換過程，將第二吸附床中的解析余熱通過熱交換連通管導(dǎo)入與其串聯(lián)的下一吸附床；6、以此類推，重復(fù)步驟4和步驟5。上述方法能有效利用解析熱，降低吸附法回收丙酮的能耗。
文檔編號(hào)B01D53/04GK103230722SQ20131015129
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者王軍, 王長(zhǎng)林, 高前進(jìn), 涂如松 申請(qǐng)人:珠海醋酸纖維有限公司