一種吸附-脫附回收揮發(fā)性有機(jī)氣體的裝置及工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種吸附-脫附回收揮發(fā)性有機(jī)氣體的裝置及其利用方法，所述裝置包括活性炭纖維吸附塔、真空泵、冷凝器、儲(chǔ)液罐等，吸附塔內(nèi)部設(shè)有活性炭纖維吸附柱和用于固定活性炭纖維吸附柱的上固定架及下固定架；活性炭纖維吸附柱由底部氣密閉、上端開(kāi)口的絕緣中空管和包裹于絕緣中空管側(cè)面管壁的活性炭纖維布組成；絕緣中空管的側(cè)面管壁上分布有通氣孔，側(cè)面管壁被活性炭纖維布完全包裹；活性炭纖維柱兩端接可以通電流的電極。本發(fā)明通過(guò)多個(gè)活性炭纖維吸附塔吸附，采用電熱協(xié)同真空技術(shù)對(duì)吸附有機(jī)分子進(jìn)行脫附冷凝回收。本發(fā)明裝置工藝可實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的連續(xù)吸附-脫附回收運(yùn)行，有機(jī)廢氣回收率高，活性炭纖維再生完全。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種吸附-脫附回收揮發(fā)性有機(jī)氣體的裝置及工藝
(-)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大氣污染控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種活性炭纖維吸附塔的吸附、脫附工藝，以及在工業(yè)有機(jī)廢氣(VOCS)吸附一脫附回收中的應(yīng)用。
(二)【背景技術(shù)】
[0002]活性炭纖維具備高比表面積和大孔體積特性，相比較于活性炭和沸石，在吸附容量上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此在有機(jī)廢氣吸附-脫附回收工藝中是首選的吸附劑。但活性炭纖維的吸附孔道90%以上都處于微孔(≤2nm)范圍，吸附的有機(jī)分子較難在活性炭纖維表面脫附，影響了活性炭纖維的再生和壽命，同時(shí)也導(dǎo)致其吸附-脫附回收有機(jī)廢氣系統(tǒng)復(fù)雜、能耗高和危險(xiǎn)性大。
[0003]有機(jī)廢氣吸附劑的再生方法有(石油學(xué)報(bào)(石油加工)，2010，26 (3) =486-492):水蒸氣再生、熱氣流再生、微波再生和電熱再生等技術(shù)，其中水蒸氣再生技術(shù)是活性炭纖維商業(yè)應(yīng)用最廣泛的再生方法(發(fā)明專(zhuān)利ZL200310101839.6,ZL200610037129.5)。但水蒸氣再生技術(shù)存在如下幾個(gè)不可避免的問(wèn)題:(1)水蒸氣熱量從外傳遞到吸附劑孔道內(nèi)，而吸附劑熱導(dǎo)系數(shù)小，熱傳遞速率慢，脫附時(shí)間長(zhǎng)；(2)干燥、冷卻時(shí)間長(zhǎng)、能耗大，影響下一次吸附；(3)冷凝水造成二次污染；(4)回收有機(jī)物含水率高，增加后續(xù)工藝分離成本；(5)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。
[0004]為克服水蒸氣再生的缺陷，新的再生工藝不斷被研發(fā)。熱氣流再生技術(shù)是利用熱氮?dú)庾鳛闊崦浇?發(fā)明專(zhuān)利ZL200810114892.2)，使活性炭纖維內(nèi)的有機(jī)分子在高溫下脫附，雖然熱氮?dú)獗苊饬怂?，但脫附溫度較高，容易使吸附分子發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，甚至結(jié)焦。另外，氮?dú)鉃椴荒詺怏w，脫附的高濃度有機(jī)氣體冷凝回收率低，能耗高。微波再生技術(shù)是近年的熱點(diǎn)(Microporous and Mesoporous Materials, 2012，152:78-83 ;化工學(xué)報(bào)，2011，62(1): 111-118)，利用活性炭纖維對(duì)微波強(qiáng)吸收能力，可以使活性炭纖維瞬間加熱到高溫，脫附速率快。但微波再生技術(shù)存在加熱不均勻性，容易在活性炭纖維表面形成熱點(diǎn)，造成燃燒的危險(xiǎn)性。另外，微波加熱過(guò)程中水分子和炭分子會(huì)發(fā)生水煤氣反應(yīng)，造成活性炭纖維重量損失。這些技術(shù)缺陷導(dǎo)致目前微波再生技術(shù)一直沒(méi)有大的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0005]電熱脫附再生技術(shù)憑借能耗小、加熱均勻和工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，逐漸得到人們的重視(Environmental Science&Technology, 2012, 46, 11305-11312,發(fā)明專(zhuān)利200910063446.8)。它利用活性炭纖維自身的電阻，通過(guò)電流產(chǎn)生焦耳熱，從而使活性炭纖維自身溫度上升脫附有機(jī)廢氣，通過(guò)簡(jiǎn)單地調(diào)變電壓和電流，即可調(diào)控活性炭纖維的溫度。但目前研究工藝中普遍采用氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣，溫度要加熱到150°C以上，才能有效脫附，對(duì)高沸點(diǎn)有機(jī)分子脫附速率較慢，并且高溫下導(dǎo)致一些吸附活潑有機(jī)分子產(chǎn)生化學(xué)變化，并發(fā)生結(jié)焦和聚合，導(dǎo)致活性炭纖維中毒失活。
[0006]因此針對(duì)活性炭纖維特性，迫切需要一種新的吸附-脫附再生工藝技術(shù)，不僅使用安全、高效，而且脫附速率快、能耗低，回收能得到高純度的有機(jī)物。(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]針對(duì)現(xiàn)有有機(jī)廢氣活性炭纖維吸附劑再生過(guò)程中水蒸汽消耗大、脫附時(shí)間長(zhǎng)、容易造成二次污染的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種快速、完全和環(huán)境友好的活性炭纖維再生工藝，本技術(shù)方案通過(guò)電熱協(xié)同真空技術(shù)，可以使活性炭纖維孔道內(nèi)的有機(jī)分子迅速脫附，并冷凝成液體，同時(shí)有效保持活性炭纖維的高吸附能力。
[0008]本發(fā)明的目的是提供一種活性炭纖維吸附-脫附快速回收有機(jī)廢氣的技術(shù)，可提高脫附速率，降低能耗，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的完全回收，工藝不僅消除了有機(jī)廢氣的污染，而且實(shí)現(xiàn)有機(jī)化合物資源的綜合利用。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0010]一種活性炭纖維吸附塔，所述吸附塔內(nèi)部設(shè)有活性炭纖維吸附柱和用于固定活性炭纖維吸附柱的上固定架及下固定架，所述活性炭纖維吸附柱由底部氣密閉、上端開(kāi)口的絕緣中空管和包裹于絕緣中空管側(cè)面管壁的活性炭纖維布組成；所述絕緣中空管的側(cè)面管壁上分布有通氣孔；所述絕緣中空管的側(cè)面管壁被活性炭纖維布完全包裹；所述活性炭纖維柱在活性炭纖維布的底部及上端各設(shè)有電極；所述電極各自通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與吸附塔外部電源連接；所述活性炭纖維布區(qū)域設(shè)有溫度檢測(cè)裝置；所述的活性炭纖維布布置在上固定架和下固定架之間；所述的上固定架上設(shè)有使吸附塔的上腔與下腔分隔的氣密閉的隔板；所述絕緣中空管的上端開(kāi)口端裸露于活性炭纖維布外并延伸到隔板外的上腔；所述吸附塔的上腔塔頂設(shè)有凈化氣出口與氮?dú)馊肟?；所述的吸附塔下腔塔壁上設(shè)有廢氣入口 ；所述的吸附塔下腔的塔底設(shè)有脫附氣出口 ；所述的廢氣入口通過(guò)活性炭纖維布、絕緣中空管與凈化氣出口氣連通；所述的廢氣入口、凈化氣出口、氮?dú)馊肟诩懊摳綒獬隹诟髯栽O(shè)有控制閥門(mén)。
[0011]進(jìn)一步，優(yōu)選所述絕緣中空管的側(cè)面管壁的開(kāi)孔率為50-90%，孔徑大小為3-30mm，中空管管徑大小通常為10_200mm。
[0012]本發(fā)明還提供包括所述的活性炭纖維吸附塔的吸附-脫附回收揮發(fā)性有機(jī)氣體的裝置，其特征在于所述裝置包括活性炭纖維吸附塔、真空泵、冷凝器、儲(chǔ)液罐，所述吸附塔內(nèi)部設(shè)有活性炭纖維吸附柱和用于固定活性炭纖維吸附柱的上固定架及下固定架；所述活性炭纖維吸附柱由底部氣密閉、上端開(kāi)口的絕緣中空管和包裹于絕緣中空管側(cè)面管壁的活性炭纖維布組成；所述絕緣中空管的側(cè)面管壁上分布有通氣孔；所述絕緣中空管的側(cè)面管壁被活性炭纖維布完全包裹；所述活性炭纖維柱在活性炭纖維布的底部及上端各設(shè)有電極，所述電極各自通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與吸附塔外部電源連接；所述活性炭纖維布區(qū)域設(shè)有溫度檢測(cè)裝置；所述的活性炭纖維布布置在上固定架和下固定架之間；所述的上固定架上設(shè)有使吸附塔的上腔與下腔分隔的氣密閉的隔板，所述絕緣中空管的上端開(kāi)口端裸露于活性炭纖維布外并延伸到隔板外的上腔；所述吸附塔的上腔塔頂設(shè)有凈化氣出口與氮?dú)馊肟?，所述的吸附塔下腔塔壁上設(shè)有廢氣入口 ；所述的吸附塔下腔的塔底設(shè)有脫附氣出口，所述的廢氣入口通過(guò)活性炭纖維布、絕緣中空管與凈化氣出口氣連通；所述的廢氣入口、凈化氣出口、氮?dú)馊肟诩懊摳綒獬隹诟髯栽O(shè)有控制閥門(mén)；
[0013]所述活性炭纖維吸附塔的廢氣入口通過(guò)進(jìn)氣控制閥與進(jìn)氣管道連通，活性炭纖維吸附塔的氮?dú)馊肟谕ㄟ^(guò)氮?dú)忾y門(mén)連通氮?dú)膺M(jìn)氣管道；活性炭纖維吸附塔的凈化氣出口設(shè)有在線(xiàn)監(jiān)測(cè)有機(jī)氣體濃度裝置，通過(guò)出氣控制閥與排氣管道連通；所述活性炭纖維吸附塔的脫附氣出口經(jīng)過(guò)脫附氣閥門(mén)通過(guò)真空泵連通冷凝器入口，冷凝器底端的液體出口連通儲(chǔ)液罐，冷凝器的氣體出口連通到進(jìn)氣管道。
[0014]所述活性炭纖維吸附柱可設(shè)置多根(不限數(shù)量)，可根據(jù)吸附塔的空間和有機(jī)廢氣的流量自行設(shè)計(jì)，用于包裹絕緣中空管的活性炭纖維布可以包裹一層或兩層以上，也并無(wú)具體層數(shù)限制。吸附塔中活性炭纖維布的單位質(zhì)量的吸附有機(jī)物的容量約0.05~0.5g/g，吸附塔中所有活性炭纖維布的質(zhì)量決定了吸附塔的總的吸附容量。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)待吸附的有機(jī)廢氣的中有機(jī)氣體的濃度和有機(jī)廢氣的總的流量，來(lái)設(shè)計(jì)吸附塔的吸附容量，進(jìn)而計(jì)算得到所需活性炭纖維布的質(zhì)量以及活性炭纖維吸附柱的數(shù)量。這是本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)手段。吸附塔體積空速可控制在δΟΟ-δΟΟΟΟh-1 (相對(duì)于活性炭纖維的體積)。
[0015]所述活性炭纖維柱的絕緣中空管材料可以為SiC陶瓷或聚四氟乙烯。
[0016]所述吸附塔內(nèi)活性炭纖維柱的底部設(shè)有下固定架，所述下固定架可以為一塊多孔的支撐板，以支撐活性炭纖維柱，支撐板上可鋪設(shè)導(dǎo)電線(xiàn)路，另外支撐板的多孔結(jié)構(gòu)也可讓脫附的有機(jī)氣體快速進(jìn)入冷凝器。
[0017]所述冷凝器優(yōu)選為三級(jí)冷凝系統(tǒng)，包括依次連通的一級(jí)冷凝器、二級(jí)冷凝器、三級(jí)冷凝器，活性炭纖維吸附塔的脫附氣出口通過(guò)真空泵連通一級(jí)冷凝器入口，一級(jí)冷凝器、二級(jí)冷凝器、三級(jí)冷凝器各自的底端液體出口分別連通同一儲(chǔ)液罐，三級(jí)冷凝器的氣體出口連通進(jìn)氣管道。
[0018]所述裝置為保證連續(xù)運(yùn)行，優(yōu)選包括兩個(gè)以上的活性炭纖維吸附塔。所述裝置包括兩個(gè)活性炭纖維吸附塔時(shí)，分別為第一活性炭纖維吸附塔、第二活性炭纖維吸附塔。
[0019]所述裝置兩個(gè)活性炭纖維吸附塔時(shí)，本發(fā)明還提供利用所述裝置吸附-脫附回收揮發(fā)性有機(jī)氣體的方法，所述方法包括以下步驟:
[0020](a)吸附:開(kāi)啟第一活性炭纖維吸附塔的第一進(jìn)氣控制閥、將進(jìn)氣管道的有機(jī)廢氣輸送到第一活性炭纖維吸附塔進(jìn)行吸附，關(guān)閉第二活性炭纖維吸附塔的第二進(jìn)氣控制閥，關(guān)閉第一活性炭纖維吸附塔的第一氮?dú)忾y門(mén)和第一脫附氣閥門(mén)；有機(jī)廢氣在第一活性炭纖維吸附塔的下腔內(nèi)穿過(guò)活性炭纖維布，使有機(jī)分子被活性炭纖維布吸附，吸附后的氣體進(jìn)入中空管和吸附塔上腔，并經(jīng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)有機(jī)氣體濃度裝置檢測(cè)，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，開(kāi)啟第一活性炭纖維吸附塔的第一出氣控制閥，進(jìn)入排氣管道排放；
[0021](b)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)有機(jī)氣體濃度裝置檢測(cè)到吸附后的氣體中有機(jī)氣體濃度上升至接近排放標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)，關(guān)閉第一出氣控制閥和第一進(jìn)氣控制閥，開(kāi)啟第二進(jìn)氣控制閥，將進(jìn)氣管道的有機(jī)廢氣輸送到第二活性炭纖維吸附塔進(jìn)行吸附，按照步驟(a)操作進(jìn)行吸附、排放；
[0022](c)脫附:對(duì)第一活性炭纖維吸附塔進(jìn)行脫附處理，開(kāi)啟第一脫附氣閥門(mén)和真空泵，使第一活性炭纖維吸附塔內(nèi)相對(duì)真空度> 0.08MPa，開(kāi)啟第一活性炭纖維柱兩端電極的電源，接通第一活性炭纖維柱兩端電極，調(diào)節(jié)活性炭纖維兩端電壓10-100V，控制活性炭纖維布的溫度30-150°C，通過(guò)加熱使吸附在活性炭纖維的有機(jī)分子快速脫附，脫附的有機(jī)氣體從吸附塔底端的第一脫附氣出口經(jīng)過(guò)真空泵抽入冷凝器；
[0023](d)冷凝:脫附的有機(jī)氣體，經(jīng)過(guò)真空泵后常壓進(jìn)入冷凝器，控制冷凝溫度在-40~10°C，冷凝出的有機(jī)液體通過(guò)底端液體出口進(jìn)入儲(chǔ)液罐，剩余不凝氣體回到進(jìn)氣管道，通過(guò)開(kāi)啟的第二進(jìn)氣控制閥進(jìn)入第二活性炭纖維吸附塔；
[0024](e)冷凝回收后，冷凝器中無(wú)大量有機(jī)液體冷凝出來(lái)時(shí)，打開(kāi)第一氮?dú)忾y門(mén)，氮?dú)膺M(jìn)入吸附塔吹掃，使殘存的有機(jī)廢氣徹底脫附，一般吹掃3?10分鐘(優(yōu)選5分鐘)，吹掃后的氮?dú)馔ㄟ^(guò)真空泵進(jìn)入冷凝器，按照步驟(d)冷凝、循環(huán)回到進(jìn)氣管道；
[0025](f)關(guān)閉真空泵，同時(shí)關(guān)閉活性炭纖維兩段電極的電源，向第一活性炭纖維吸附塔內(nèi)緩慢通入氮?dú)猓顾?nèi)回復(fù)常壓后關(guān)閉第一氮?dú)忾y門(mén)；
[0026](g)待第二活性炭纖維吸附塔的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)有機(jī)氣體濃度裝置檢測(cè)到吸附后的氣體中有機(jī)氣體濃度上升至接近排放標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)，關(guān)閉第二活性炭纖維吸附塔的第二出氣控制閥和第二進(jìn)氣控制閥，開(kāi)啟第一進(jìn)氣控制閥，按照步驟(a)?(f)重復(fù)操作，并對(duì)第二活性炭纖維吸附塔按照步驟(C)?(f)重復(fù)操作進(jìn)行脫附再生。
[0027]所述步驟(d)中，回收的有機(jī)分子的沸點(diǎn)較低，一次冷凝無(wú)法將有機(jī)氣體冷凝完全時(shí)，可設(shè)置多級(jí)冷凝，所述冷凝器優(yōu)選為三級(jí)冷凝系統(tǒng)，包括依次連通的一級(jí)冷凝器、二級(jí)冷凝器、三級(jí)冷凝器，活性炭纖維吸附塔的脫附氣出口通過(guò)真空泵連通一級(jí)冷凝器入口，一級(jí)冷凝器、二級(jí)冷凝器、三級(jí)冷凝器各自的底端液體出口分別連通同一儲(chǔ)液罐，三級(jí)冷凝器的氣體出口連通活性炭纖維吸附塔的氣體入口 ；所述步驟(d)按以下操作:有機(jī)分子脫附后的有機(jī)氣體，經(jīng)過(guò)真空泵后常壓進(jìn)入一級(jí)冷凝器，控制冷凝溫度在10?-10°C，冷凝出的有機(jī)液體a通過(guò)底端液體出口進(jìn)入儲(chǔ)液罐，剩余不凝氣體a進(jìn)入二級(jí)冷凝器，控制冷凝溫度-10?_20°C，冷凝得到有機(jī)液體b，通過(guò)底端液體出口進(jìn)入儲(chǔ)液罐，剩余不凝氣體b再進(jìn)入三級(jí)冷凝器，控制冷凝溫度-20?_40°C，冷凝得到有機(jī)液體C，通過(guò)底端液體出口進(jìn)入儲(chǔ)液罐，剩余不凝氣體c回到進(jìn)氣管道，通過(guò)開(kāi)啟的第二進(jìn)氣控制閥進(jìn)入第二活性炭纖維吸附塔，可以進(jìn)一步降低有機(jī)廢氣的吸附溫度，提高活性炭纖維吸附容量。所述冷凝系統(tǒng)可根據(jù)回收的有機(jī)分子的沸點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，沸點(diǎn)高的有機(jī)分子，可省卻二級(jí)和三級(jí)冷凝。所述的有機(jī)液體a、b、c僅用于區(qū)分不同操作步驟中的有機(jī)液體，不具備化學(xué)意義。所述的不凝氣體a、b、c僅用于區(qū)分不同操作步驟中的不凝氣體，不具備化學(xué)意義。
[0028]所述裝置還可以包括洗滌塔和除霧器，有機(jī)廢氣管道連通洗滌塔氣體入口，洗滌塔的氣體出口連通除霧器入口，除霧器出口連通進(jìn)氣管道。有機(jī)廢氣含有含固體顆粒塵、酸性氣體和難揮發(fā)物質(zhì)時(shí)，可先經(jīng)過(guò)以下預(yù)處理:有機(jī)廢氣進(jìn)入洗滌塔進(jìn)行水噴淋洗滌，脫附酸性氣體和固態(tài)顆粒物質(zhì)，然后夾雜水汽的有機(jī)廢氣進(jìn)入除霧器，消除水霧，預(yù)處理的有機(jī)廢氣再按照上述方法進(jìn)行吸附、脫附處理。如有機(jī)廢氣不含固體顆粒塵、酸性氣體和難揮發(fā)物質(zhì)，可省卻噴淋洗滌預(yù)處理。
[0029]本發(fā)明提供的利用活性炭纖維住的吸附-脫附回收揮發(fā)性有機(jī)氣體裝置及其工藝具有以下有益效果:
[0030](I)本技術(shù)工藝有機(jī)廢氣回收率高，活性炭纖維再生完全；(2)可有效防止有機(jī)分子在吸附劑表面結(jié)焦和聚合，提高活性炭纖維壽命；(3)本技術(shù)工藝不引入水蒸汽，回收得到高純的有機(jī)液體，提高回收液體的使用價(jià)值，而且避免了二次污染產(chǎn)生；(4)電熱技術(shù)只使活性炭纖維產(chǎn)生焦耳熱，不加熱整個(gè)吸附塔，能耗低。(5)本技術(shù)工藝活性炭纖維再生速率快，并且省卻了干燥和冷卻的工藝，降低了操作能耗。
[0031]采用本發(fā)明的技術(shù)方案，將達(dá)到如下的技術(shù)效果:
[0032]1、本技術(shù)工藝有機(jī)廢氣經(jīng)吸附后可達(dá)標(biāo)排放(大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB16297-1996)，活性炭再生率可維持在90%以上，使用壽命提高I年以上，有機(jī)廢氣液化回收率在95%以上，回收得到的有機(jī)液體含水率在5%以下，高純的有機(jī)液體具有可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0033]2、本工藝技術(shù)不消耗蒸汽，能耗相比較水蒸汽再生技術(shù)下降30%以上，綜合運(yùn)行成本低。本發(fā)明通過(guò)多個(gè)活性炭纖維吸附塔吸附，采用電熱協(xié)同真空技術(shù)對(duì)吸附有機(jī)分子進(jìn)行脫附冷凝回收。本發(fā)明裝置工藝可實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的連續(xù)吸附-脫附回收運(yùn)行，有機(jī)廢氣回收率高，活性炭纖維再生完全，非常適用于工廠有機(jī)廢氣排放的處理，有機(jī)液體回收可產(chǎn)生“正效益”，符合國(guó)家倡導(dǎo)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展。
(四)【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為采用本發(fā)明吸附一脫附回收有機(jī)廢氣的工藝流程圖
[0035]圖1中標(biāo)號(hào):
[0036]TlOl:洗滌塔，XlOl:除霧器，T102:第一活性炭纖維吸附塔，T103:第二活性炭纖維吸附塔，PlOl:真空泵，ElOl:一級(jí)冷凝器，E102:二級(jí)冷凝器，E103:三級(jí)冷凝器，VlOl:
儲(chǔ)液罐。
[0037]圖2為本發(fā)明活性炭纖維吸附塔內(nèi)部截面圖
[0038]圖2中，I為包裹的活性炭纖維布，2為絕緣中空管，3為用作下固定架的多孔支撐板。
(五)【具體實(shí)施方式】:
[0039]實(shí)施例1
[0040]下面參考圖1和圖2給出本發(fā)明工藝技術(shù)的裝置系統(tǒng)及流程示意圖，本發(fā)明的裝置包括兩個(gè)活性炭纖維吸附塔，分別為第一活性炭纖維吸附塔T102、第二活性炭纖維吸附塔T103 ；以及真空泵P101、一級(jí)冷凝器E101、二級(jí)冷凝器E102、三級(jí)冷凝器E103、儲(chǔ)液罐VlOl、洗滌塔TlOl、除霧器XlOl，第一活性炭纖維吸附塔T102和第二活性炭纖維吸附塔T103內(nèi)部設(shè)有活性炭纖維吸附柱、用于固定活性炭纖維吸附柱的上固定架及下固定架，所述活性炭纖維吸附柱由底部氣密閉、上端開(kāi)口的絕緣中空管I和包裹于絕緣中空管側(cè)面管壁的活性炭纖維布2組成，所述絕緣中空管I的側(cè)面管壁上分布有通氣孔，開(kāi)孔率為70%，孔徑大小為5mm，所述絕緣中空管I的側(cè)面管壁被活性炭纖維布2完全包裹，所述活性炭纖維柱在活性炭纖維布2的底部及上端各設(shè)有電極；所述電極各自通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與吸附塔外部電源連接；所述活性炭纖維布區(qū)域設(shè)有溫度檢測(cè)裝置；所述的活性炭纖維布布置在上固定架和下固定架之間；所述的上固定架上設(shè)有使吸附塔的上腔與下腔分隔的氣密閉的隔板；所述絕緣中空管的上端開(kāi)口端裸露于活性炭纖維布外并延伸到隔板外的上腔；所述吸附塔的上腔塔頂設(shè)有凈化氣出口與氮?dú)馊肟?；所述的吸附塔下腔塔壁上設(shè)有廢氣入口 ；所述的吸附塔下腔的塔底設(shè)有脫附氣出口 ；所述的廢氣入口通過(guò)活性炭纖維布、絕緣中空管與凈化氣出口氣連通；所述的廢氣入口、凈化氣出口、氮?dú)馊肟诩懊摳綒獬隹诟髯栽O(shè)有控制閥門(mén)；所述下固定架為多孔支撐板3;
[0041]第一活性炭纖維吸附塔的廢氣入口通過(guò)第一進(jìn)氣控制閥與進(jìn)氣管道連通，第二活性炭纖維吸附塔的廢氣入口通過(guò)第二進(jìn)氣控制閥與進(jìn)氣管道連通，第一活性炭纖維吸附塔的氮?dú)馊肟谕ㄟ^(guò)第一氮?dú)忾y門(mén)連通氮?dú)膺M(jìn)氣管道，第二活性炭纖維吸附塔的氮?dú)馊肟谕ㄟ^(guò)第二氮?dú)忾y門(mén)連通氮?dú)膺M(jìn)氣管道；第一活性炭纖維吸附塔的凈化氣出口設(shè)有在線(xiàn)監(jiān)測(cè)有機(jī)氣體濃度裝置，通過(guò)第一出氣控制閥與排氣管道連通，第二活性炭纖維吸附塔的凈化氣出口設(shè)有在線(xiàn)監(jiān)測(cè)有機(jī)氣體濃度裝置，通過(guò)第二出氣控制閥與排氣管道連通；第一活性炭纖維吸附塔的脫附氣出口經(jīng)過(guò)第一脫附氣閥門(mén)通過(guò)真空泵PlOl連通一級(jí)冷凝器ElOl入口，第二活性炭纖維吸附塔的脫附氣出口經(jīng)過(guò)第二脫附氣閥門(mén)通過(guò)真空泵PlOl連通一級(jí)冷凝器ElOl入口，一級(jí)冷凝器ElOl的氣體出口連通二級(jí)冷凝器E102入口，二級(jí)冷凝器E102的氣體出口連通三級(jí)冷凝器E103入口，一級(jí)冷凝器E101、二級(jí)冷凝器E102、三級(jí)冷凝器E103各自的底端液體出口分別連通同一儲(chǔ)液罐V101，三級(jí)冷凝器E103的氣體出口連通進(jìn)氣管道。
[0042]所述活性炭纖維柱的絕緣中空管材料為聚四氟乙烯。
[0043]所述吸附塔內(nèi)活性炭纖維柱的底部設(shè)有下固定架，所述下固定架為一塊多孔的支撐板，以支撐活性炭纖維柱，支撐板上鋪設(shè)導(dǎo)電線(xiàn)路以連接電極。
[0044]利用上述裝置進(jìn)行吸附-脫附回收揮發(fā)性有機(jī)氣體工藝，包括下列步驟:
[0045]有機(jī)廢氣在進(jìn)入進(jìn)氣管道先前經(jīng)過(guò)以下預(yù)處理:
[0046]預(yù)處理:有機(jī)廢氣經(jīng)過(guò)洗滌塔TlOl進(jìn)行水噴淋洗滌(噴淋液循環(huán)使用)，脫附酸性氣體和固態(tài)顆粒物質(zhì)，然后進(jìn)入除霧器X101，消除水霧，降低廢氣濕度，得到經(jīng)過(guò)洗滌凈化預(yù)處理的有機(jī)廢氣通入進(jìn)氣管道
[0047]然后按照以下步驟操作:
[0048](a)吸附:開(kāi)啟第一活性炭纖維吸附塔的第一進(jìn)氣控制閥、將進(jìn)氣管道的經(jīng)過(guò)洗滌凈化預(yù)處理的有機(jī)廢氣輸送到第一活性炭纖維吸附塔進(jìn)行吸附，關(guān)閉第二活性炭纖維吸附塔的第二進(jìn)氣控制閥，關(guān)閉第一活性炭纖維吸附塔的第一氮?dú)忾y門(mén)和第一脫附氣閥門(mén)；有機(jī)廢氣從第一活性炭纖維吸附塔的下腔穿過(guò)活性炭纖維布，使有機(jī)分子被活性炭纖維布吸附，吸附后的氣體進(jìn)入中空管和吸附塔上腔，經(jīng)凈化氣出口設(shè)置的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)有機(jī)氣體濃度裝置檢測(cè)，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，開(kāi)啟第一活性炭纖維吸附塔的第一出氣控制閥，進(jìn)入排氣管道排放；
[0049](b)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)有機(jī)氣體濃度裝置檢測(cè)到吸附后的氣體中有機(jī)氣體濃度上升至接近排放標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)，關(guān)閉第一出氣控制閥和第一進(jìn)氣控制閥，開(kāi)啟第二進(jìn)氣控制閥，將進(jìn)氣管道的有機(jī)廢氣輸送到第二活性炭纖維吸附塔進(jìn)行吸附，按照步驟(a)操作進(jìn)行吸附、排放；
[0050](c)脫附:對(duì)第一活性炭纖維吸附塔進(jìn)行脫附處理，開(kāi)啟第一脫附氣閥門(mén)和真空泵，使第一活性炭纖維吸附塔內(nèi)真空度> 0.08MPa，開(kāi)啟第一活性炭纖維柱兩端電極的電源，接通第一活性炭纖維柱兩端電極，調(diào)節(jié)活性炭纖維兩端電壓10-100V，控制活性炭纖維布的溫度30-150°C，通過(guò)加熱使吸附在活性炭纖維的有機(jī)分子脫附，脫附的有機(jī)氣體從吸附塔底端的第一脫附氣出口經(jīng)過(guò)真空泵抽入冷凝器；
[0051](d)冷凝:有機(jī)分子脫附后的有機(jī)氣體，經(jīng)過(guò)真空泵后常壓進(jìn)入一級(jí)冷凝器，控制冷凝溫度在10?-10°c，冷凝出的大量有機(jī)液體a通過(guò)底端液體出口進(jìn)入儲(chǔ)液罐，剩余不凝氣體a進(jìn)入二級(jí)冷凝器，控制冷凝溫度-10?-20°C，冷凝得到高純有機(jī)液體b，通過(guò)底端液體出口進(jìn)入儲(chǔ)液罐，剩余不凝氣體b再進(jìn)入三級(jí)冷凝器，控制冷凝溫度-20?-40°C，冷凝得到有機(jī)液體C，基本冷凝完全，通過(guò)底端液體出口進(jìn)入儲(chǔ)液罐，剩余不凝氣體c回到進(jìn)氣管道，通過(guò)開(kāi)啟的第二進(jìn)氣控制閥進(jìn)入第二活性炭纖維吸附塔，可以進(jìn)一步降低有機(jī)廢氣的吸附溫度，提高活性炭纖維吸附容量；[0052](e)冷凝器中無(wú)大量有機(jī)液體冷凝出來(lái)時(shí)，打開(kāi)第一氮?dú)忾y門(mén)，氮?dú)膺M(jìn)入吸附塔吹掃5分鐘，使殘存的有機(jī)廢氣徹底脫附，吹掃后的氮?dú)馔ㄟ^(guò)真空泵進(jìn)入冷凝器，按照步驟(d)冷凝、循環(huán)回到進(jìn)氣管道；
[0053](f)關(guān)閉真空泵，同時(shí)關(guān)閉活性炭纖維兩段電極的電源，向第一活性炭纖維吸附塔內(nèi)緩慢通入氮?dú)?，使塔?nèi)回復(fù)常壓后關(guān)閉第一氮?dú)忾y門(mén)；
[0054](g)待第二活性炭纖維吸附塔的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)有機(jī)氣體濃度裝置檢測(cè)到吸附后的氣體中有機(jī)氣體濃度上升至接近排放標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)，關(guān)閉第二活性炭纖維吸附塔的第二出氣控制閥和第二進(jìn)氣控制閥，開(kāi)啟第一進(jìn)氣控制閥，按照步驟(a)~(f)重復(fù)操作，并對(duì)第二活性炭纖維吸附塔按照步驟(C)~(f)重復(fù)脫附再生操作。
[0055]運(yùn)行效果:利用本裝置按照上述工藝對(duì)甲苯廢氣進(jìn)行吸附和脫附(廢氣流量為
1.0m3/min、濃度為15g/m3)，每個(gè)活性炭纖維吸附塔內(nèi)設(shè)有10根活性炭吸附柱，每根活性炭吸附柱包裹的活性炭纖維布為lOKg，按照大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB16297-1996對(duì)凈化器出口進(jìn)行監(jiān)測(cè)，廢氣空速200(?'每60min后切換一次吸附塔，連續(xù)運(yùn)行30天后，活性炭吸附容量沒(méi)有下降。 [0056]整個(gè)系統(tǒng)凈化后的有機(jī)廢氣可以達(dá)標(biāo)排放，有機(jī)廢氣可以轉(zhuǎn)化為有機(jī)液體徹底回收，有機(jī)廢氣液化回收率> 98%，回收得到的有機(jī)液體含水率在2%以下，沒(méi)有“三廢”等二次污染。
【權(quán)利要求】
1.一種活性炭纖維吸附塔，其特征在于所述吸附塔內(nèi)部設(shè)有活性炭纖維吸附柱和用于固定活性炭纖維吸附柱的上固定架及下固定架，所述活性炭纖維吸附柱由底部氣密閉、上端開(kāi)口的絕緣中空管和包裹于絕緣中空管側(cè)面管壁的活性炭纖維布組成；所述絕緣中空管的側(cè)面管壁上分布有通氣孔；所述絕緣中空管的側(cè)面管壁被活性炭纖維布完全包裹；所述活性炭纖維柱在活性炭纖維布的底部及上端各設(shè)有電極；所述電極各自通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與吸附塔外部電源連接；所述的活性炭纖維布布置在上固定架和下固定架之間；所述的上固定架上設(shè)有使吸附塔的上腔與下腔分隔的氣密閉的隔板；所述絕緣中空管的上端開(kāi)口端裸露于活性炭纖維布外并延伸到隔板外的上腔；所述吸附塔的上腔塔頂設(shè)有凈化氣出口與氮?dú)馊肟?；所述的吸附塔下腔塔壁上設(shè)有廢氣入口 ；所述的吸附塔下腔的塔底設(shè)有脫附氣出口 ；所述的廢氣入口通過(guò)活性炭纖維布、絕緣中空管與凈化氣出口氣連通；所述的廢氣入口、凈化氣出口、氮?dú)馊肟诩懊摳綒獬隹诟髯栽O(shè)有控制閥門(mén)。
2.如權(quán)利要求1所述的活性炭纖維吸附塔，其特征在于所述活性炭纖維布區(qū)域設(shè)有溫度檢測(cè)裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的活性炭纖維吸附塔，其特征在于所述絕緣中空管的側(cè)面管壁的開(kāi)孔率為50-90%，孔徑大小為3-30mm。
4.一種包括如權(quán)利要求1所述的活性炭纖維吸附塔的吸附-脫附回收揮發(fā)性有機(jī)氣體的裝置，其特征在于所述裝置包括活性炭纖維吸附塔、真空泵、冷凝器、儲(chǔ)液罐，所述吸附塔內(nèi)部設(shè)有活性炭纖維吸附柱和用于固定活性炭纖維吸附柱的上固定架及下固定架；所述活性炭纖維吸附柱由底部氣密閉、上端開(kāi)口的絕緣中空管和包裹于絕緣中空管側(cè)面管壁的活性炭纖維布組成； 所述絕緣中空管的側(cè)面管壁上分布有通氣孔；所述絕緣中空管的側(cè)面管壁被活性炭纖維布完全包裹；所述活性炭纖維柱在活性炭纖維布的底部及上端各設(shè)有電極，所述電極各自通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與吸附塔外部電源連接；所述活性炭纖維布區(qū)域設(shè)有溫度檢測(cè)裝置；所述的活性炭纖維布布置在上固定架和下固定架之間；所述的上固定架上設(shè)有使吸附塔的上腔與下腔分隔的氣密閉的隔板，所述絕緣中空管的上端開(kāi)口端裸露于活性炭纖維布外并延伸到隔板外的上腔；所述吸附塔的上腔塔頂設(shè)有凈化氣出口與氮?dú)馊肟?，所述的吸附塔下腔塔壁上設(shè)有廢氣入口 ；所述的吸附塔下腔的塔底設(shè)有脫附氣出口，所述的廢氣入口通過(guò)活性炭纖維布、絕緣中空管與凈化氣出口氣連通；所述的廢氣入口、凈化氣出口、氮?dú)馊肟诩懊摳綒獬隹诟髯栽O(shè)有控制閥門(mén)； 所述活性炭纖維吸附塔的廢氣入口通過(guò)進(jìn)氣控制閥與進(jìn)氣管道連通，活性炭纖維吸附塔的氮?dú)馊肟谕ㄟ^(guò)氮?dú)忾y門(mén)連通氮?dú)膺M(jìn)氣管道；活性炭纖維吸附塔的凈化氣出口設(shè)有在線(xiàn)監(jiān)測(cè)有機(jī)氣體濃度裝置，通過(guò)出氣控制閥與排氣管道連通；所述活性炭纖維吸附塔的脫附氣出口經(jīng)過(guò)脫附氣閥門(mén)通過(guò)真空泵連通冷凝器入口，冷凝器底端的液體出口連通儲(chǔ)液罐，冷凝器的氣體出口連通到進(jìn)氣管道。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述冷凝器為三級(jí)冷凝系統(tǒng)，包括依次連通的一級(jí)冷凝器、二級(jí)冷凝器、三級(jí)冷凝器，活性炭纖維吸附塔的脫附氣出口通過(guò)真空泵連通一級(jí)冷凝器入口，一級(jí)冷凝器、二級(jí)冷凝器、三級(jí)冷凝器各自的底端液體出口分別連通同一儲(chǔ)液罐，三級(jí)冷凝器的氣體出口連通進(jìn)氣管道。
6.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于所述裝置包括兩個(gè)以上的活性炭纖維吸附塔。
7.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述裝置包括兩個(gè)活性炭纖維吸附塔，分別為第一活性炭纖維吸附塔、第二活性炭纖維吸附塔。
8.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于所述裝置包括洗滌塔和除霧器，有機(jī)廢氣管道連通洗滌塔氣體入口，洗滌塔的氣體出口連通除霧器入口，除霧器出口連通進(jìn)氣管道。
9.利用如權(quán)利要求7所述的裝置吸附-脫附回收揮發(fā)性有機(jī)氣體的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟: Ca)吸附:開(kāi)啟第一活性炭纖維吸附塔的第一進(jìn)氣控制閥、將進(jìn)氣管道的有機(jī)廢氣輸送到第一活性炭纖維吸附塔進(jìn)行吸附，關(guān)閉第二活性炭纖維吸附塔的第二進(jìn)氣控制閥，關(guān)閉第一活性炭纖維吸附塔的第一氮?dú)忾y門(mén)和第一脫附氣閥門(mén)；有機(jī)分子被活性炭纖維布吸附，吸附后的氣體進(jìn)入中空管和吸附塔上腔，并經(jīng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)有機(jī)氣體濃度裝置檢測(cè)，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，開(kāi)啟第一活性炭纖維吸附塔的第一出氣控制閥，進(jìn)入排氣管道排放； (b)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)有機(jī)氣體濃度裝置檢測(cè)到吸附后的氣體中有機(jī)氣體濃度上升至接近排放標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)，關(guān)閉第一出氣控制閥和第一進(jìn)氣控制閥，開(kāi)啟第二進(jìn)氣控制閥，將進(jìn)氣管道的有機(jī)廢氣輸送到第二活性炭纖維吸附塔進(jìn)行吸附，按照步驟(a)操作進(jìn)行吸附、排放； (C)脫附:對(duì)第一活性炭纖維吸附塔進(jìn)行脫附處理，開(kāi)啟第一脫附氣閥門(mén)和真空泵，使第一活性炭纖維吸附塔內(nèi)相對(duì)真空度≥0.08MPa，開(kāi)啟第一活性炭纖維柱兩端電極的電源，接通第一活性炭纖維柱兩端電極，調(diào)節(jié)活性炭纖維兩端電壓10-100V，控制活性炭纖維布的溫度30-150°C，脫附的有機(jī)氣體從吸附塔底端的第一脫附氣出口經(jīng)過(guò)真空泵抽入冷凝器；Cd)冷凝:脫附的有機(jī)氣體，經(jīng)過(guò)真空泵后常壓進(jìn)入冷凝器，控制冷凝溫度在-40~10°C，冷凝出的有機(jī)液體通過(guò)底端液體出口進(jìn)入儲(chǔ)液罐，剩余不凝氣體回到進(jìn)氣管道，通過(guò)開(kāi)啟的第二進(jìn)氣控制閥進(jìn)入第二活性炭纖維吸附塔； (e)冷凝回收后，打開(kāi)第一氮?dú)忾y門(mén)，氮?dú)膺M(jìn)入吸附塔吹掃，吹掃后的氮?dú)馔ㄟ^(guò)真空泵進(jìn)入冷凝器，按照步驟(d)冷凝、循環(huán)回到進(jìn)氣管道； Cf)關(guān)閉真空泵，同時(shí)關(guān)閉活性炭纖維兩段電極的電源，向第一活性炭纖維吸附塔內(nèi)通入氮?dú)?，使塔?nèi)回復(fù)常壓后關(guān)閉第一氮?dú)忾y門(mén)； (g)待第二活性炭纖維吸附塔的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)有機(jī)氣體濃度裝置檢測(cè)到吸附后的氣體中有機(jī)氣體濃度上升至接近排放標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)，關(guān)閉第二活性炭纖維吸附塔的第二出氣控制閥和第二進(jìn)氣控制閥，開(kāi)啟第一進(jìn)氣控制閥，按照步驟(a)~(f)重復(fù)操作，并對(duì)第二活性炭纖維吸附塔按照步驟(c)~(f)重復(fù)操作進(jìn)行脫附再生。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述步驟(d)中，所述冷凝器為三級(jí)冷凝系統(tǒng)，包括依次連通的一級(jí)冷凝器、二級(jí)冷凝器、三級(jí)冷凝器，活性炭纖維吸附塔的脫附氣出口通過(guò)真空泵連通一級(jí)冷凝器入口，一級(jí)冷凝器、二級(jí)冷凝器、三級(jí)冷凝器各自的底端液體出口分別連通同一儲(chǔ)液罐，三級(jí)冷凝器的氣體出口連通活性炭纖維吸附塔的氣體入口 ；所述步驟(d)按以下操作:有機(jī)分子脫附后的有機(jī)氣體，經(jīng)過(guò)真空泵后常壓進(jìn)入一級(jí)冷凝器，控制冷凝溫度在10~-10°c，冷凝出的有機(jī)液體a通過(guò)底端液體出口進(jìn)入儲(chǔ)液罐，剩余不凝氣體a進(jìn)入二級(jí)冷凝器，控制冷凝溫度-10~-20°C，冷凝得到有機(jī)液體b，通過(guò)底端液體出口進(jìn)入儲(chǔ)液罐，剩余氣不凝體b再進(jìn)入三級(jí)冷凝器，控制冷凝溫度-20~-40°C，冷凝得到有機(jī)液體c，通過(guò)底端液體出口進(jìn)入儲(chǔ)液罐，剩余不凝氣體c回到進(jìn)氣管道，通過(guò)開(kāi)啟的第二進(jìn)氣控制閥進(jìn)入第二活性炭纖維吸附塔。
【文檔編號(hào)】B01D53/04GK103736359SQ201310755539
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】盧晗鋒, 周瑛, 鄒松林, 陳銀飛, 楚建堂, 黃海鳳, 劉華彥, 龐海斌, 方敏杰 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)