一種有機廢氣的流化床吸脫附裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及“一種有機廢氣的流化床吸脫附裝置及方法”，屬環(huán)保領(lǐng)域。其技術(shù)要點是：以流化床反應(yīng)器作為吸附器，吸附劑顆粒放入流化床中，有機廢氣經(jīng)過預處理后，送入流化床中進行吸附，凈化達標后從系統(tǒng)排放出去；吸附劑吸附飽和后，采用惰性氣體或高溫水蒸汽為脫附介質(zhì)對流化床中的吸附劑進行原位脫附；脫附后的吸附劑可再次用于吸附操作。流化床反應(yīng)器中氣流與吸附劑顆粒劇烈混合，提高了傳質(zhì)、傳熱效率，使床層溫度分布均勻，避免了固定床吸附器中局部過熱或吸附不完全的現(xiàn)象；且氣固相接觸面積較大，提高了有機廢氣凈化效率，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種有機廢氣的流化床吸脫附裝置及方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及一種有機廢氣的流化床吸脫附裝置及方法，屬環(huán)保領(lǐng)域。
【【背景技術(shù)】】
[0002]揮發(fā)性有機物(volatile organic compounds,簡稱VOCs)是指在常溫下飽和蒸氣壓超過70.91Pa、常壓下沸點小于260°C的有機化合物，其主要成分為烴類、氧烴類、含鹵烴類、氮烴及硫烴類等。VOCs的危害主要在生成光化學煙霧、破壞臭氧層、危害人體健康等方面，是一類重要的大氣污染物。而在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，由于其用途比較廣泛，VOCs在工業(yè)廢氣中大量存在。
[0003]目前治理工業(yè)有機廢氣的方法主要有冷凝法、催化燃燒、吸附-回收法、生物法和等離子體法等。其中吸附-回收法具有較好的處理效果，并且在吸附后可將高附加值的有機物分離回收，因此受到人們的廣泛關(guān)注。
[0004]傳統(tǒng)的吸附 -回收工藝是采用活性炭等多孔材料作為吸附劑，將吸附劑放入固定床中形成吸附劑床層，將有機廢氣通過床層使有機物得到吸附，后利用熱空氣或高溫水蒸汽等作為脫附介質(zhì)通過吸附劑床層，使吸附后的高濃度有機物在高溫作用下脫附下來，再經(jīng)過冷凝、分離等方式使有機物得到回收。采用固定床進行有機廢氣的吸附分離，具有吸附劑機械磨損小、結(jié)構(gòu)相對簡單等優(yōu)點，但同時也存在一些缺點，例如:
[0005](I)吸附過程是一個放熱過程，在吸附時，由于熱量的集中釋放和固定床傳熱效果的不佳，易造成吸附床層的局部“過熱”，進而造成吸附量的下降，甚至碳類吸附劑如活性炭的起火燃燒；
[0006](2)固定床中吸附劑顆粒排列緊密，造成有機廢氣壓降過大，從而限制了廢氣流速的進一步提升，對大風量的有機廢氣處理效率較低；
[0007](3)含有機物的廢氣氣流以平流形式在吸附床中前進，對于吸附床中堆積較為松散的區(qū)域，氣流會優(yōu)先通過而形成“溝流”，使吸附床過早穿透，部分吸附劑不能和廢氣充分接觸，造成吸附效率的降低。
[0008]與固定床相比，流化床反應(yīng)器具有獨特的優(yōu)點。它是一類在工業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的反應(yīng)器，其原理是利用固體流態(tài)化技術(shù)進行氣固相反應(yīng)。在流化床內(nèi)，顆粒像流體一樣運動，這種流態(tài)化的特殊運動形式，使顆粒在流化床中以懸浮態(tài)與流體接觸，流固相接觸面積較大，提高了反應(yīng)效率；且顆粒在流化床中激烈混合，使全床內(nèi)溫度和反應(yīng)物的濃度均勻一致，可有效避免局部溫度過熱和濃度過高現(xiàn)象的發(fā)生。
[0009]專利201210062479.2公開了一種用活性炭連續(xù)吸附和解吸有機廢氣的裝置，此裝置用流化床連續(xù)對揮發(fā)性有機物氣體進行吸附同時連續(xù)對吸附劑解吸，完成活性炭的吸附和再生循環(huán)。此技術(shù)具有連續(xù)、高效的優(yōu)點，然而裝置中活性炭吸附過程在吸附塔中進行，脫附過程則需要首先將活性炭轉(zhuǎn)移至解吸塔中，然后再進行水蒸汽脫附，增大了勞動強度,且連續(xù)性較差。
[0010]專利201210232921.1公開了一種集成袋式除塵與流態(tài)化吸附裝置，該裝置采用過濾袋將廢氣中顆粒物濾除，而后含有S02、N0x、Hg等的氣態(tài)污染物通過流化床內(nèi)的吸附劑進行吸附操作。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，且無水的消耗，然而吸附劑再生時，仍然需要將吸附劑排出流化床，單獨再生，增加了勞動成本，降低了生產(chǎn)效率。
[0011]專利201210007245.8公開了一種改性活性炭及氣固流化床光催化法再生活性炭的方法。該方法通過將光催化劑負載在活性炭上，后將吸附飽和后的活性炭在氣固流化床內(nèi)形成流化狀態(tài)，照射紫外線，活性炭表面的吸附質(zhì)發(fā)生光催化反應(yīng)而降解，進而完成活性炭的再生。該方法能夠減少活性炭的損失，簡化了再生所需設(shè)備，是一種環(huán)境友好的活性炭再生技術(shù)。然而，在實際操作中，需要首先將吸附飽和的活性炭轉(zhuǎn)移進入流化床中，然后進行脫附操作，同樣存在工作量增加，生產(chǎn)效率低下的問題。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】[0012]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供一種用于有機廢氣處理的新工藝，具體涉及一種有機廢氣的流化床吸脫附裝置及方法，包括以下步驟:
[0013](I)吸附:有機廢氣在風機引導下經(jīng)除塵、冷卻等前處理過程后進入吸附器，吸附器中的吸附劑顆粒開始流態(tài)化并同時開始吸附操作；
[0014](2)脫附:吸附器內(nèi)通入脫附介質(zhì)，吸附劑顆粒流態(tài)化并受熱開始脫附操作；
[0015](3)回收:脫附后的有機物通過冷凝裝置后冷凝回收，由集液槽收集。
[0016]其特征在于，所述吸附器由兩組流化床反應(yīng)器組成；所述吸附劑顆粒放置在流化床中，吸附操作在流化床中進行；所述脫附過程是將脫附介質(zhì)通入流化床(在同一反應(yīng)器)中進行。
[0017]所述的有機廢氣在吸附前需經(jīng)過除塵和冷卻。
[0018]所述的流化床為適用于氣固系統(tǒng)的密相、聚式流化床。
[0019]所述的吸附劑為分子篩、高分子樹脂、球炭等顆粒型吸附劑，粒徑為1-80目。
[0020]所述的脫附介質(zhì)為He、C02、N2等惰性氣體和水蒸汽，溫度為80-300°C;所述脫附介質(zhì)的加熱方式為電加熱或?qū)嵊图訜帷?br> [0021]本發(fā)明采用流化床反應(yīng)器作為吸附器，吸附和脫附過程均在流化床中進行。將分子篩、高分子樹脂、球炭等顆粒吸附劑放入流化床中，有機廢氣在風機作用下經(jīng)除塵、冷卻處理后進入流化床中。調(diào)節(jié)廢氣流速和流化床底部的布風板，使吸附劑流態(tài)化，此時吸附操作開始。
[0022]吸附劑在流化床中以懸浮狀態(tài)存在，與有機廢氣能夠充分接觸，有機物通過吸附作用富集于吸附劑中，剩余潔凈氣體達標排放。流化床采用密相、聚式流化床，在流化床頂部加裝孔徑為80-120目的金屬篩網(wǎng)，可有效防止吸附劑顆粒的逃逸。
[0023]當吸附劑吸附飽和，檢測器檢測到排放氣體超過排放限值時，停止通入有機廢氣，開始脫附操作。脫附介質(zhì)經(jīng)過加熱器加熱后，通入流化床中，調(diào)節(jié)布風板，吸附劑顆粒流態(tài)化并受熱開始脫附操作。當檢測器檢測到有機物含量下降至一定程度時，停止加熱并使流化床降溫。冷卻后的流化床可進行下一次的吸附操作。裝置共有兩組流化床，使用時一為吸附，一為脫附，兩者交替進行，以提高效率。
[0024]本發(fā)明采用的工藝，與現(xiàn)有固定床吸附工藝相比，具有以下有益效果:
[0025]I)流化床所用固體顆粒粒度較小，氣相污染物與固相吸附劑之間接觸面積較大，提聞了反應(yīng)效率；
[0026]2)床層內(nèi)氣流與吸附劑顆粒劇烈混合，提高了傳質(zhì)和傳熱效率，使床層溫度分布均勻，避免了局部溫度過熱或反應(yīng)不完全的現(xiàn)象；
[0027]3)由于流化床具有良好的傳熱性能，在脫附過程中能量利用率增加，因此可有效降低脫附時所需能量。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0028]圖1為流化床吸脫附裝直不意圖。
[0029]其中，1-兩通閥；2、19_風機；3-除塵器；4_ 冷卻器；5、6、7、10、11、12、14、18、21-三通閥；8、9_流化床；13、15-在線檢測器；16-冷凝器；17-集液槽；20_加熱器；22_布風板；23_金屬篩網(wǎng)。
【【具體實施方式】】
[0030]下面結(jié)合附圖詳細說明本工藝流程。
[0031]含VOCs有機廢氣在風機2的作用下通過除塵器3和冷卻器4去除其中的雜質(zhì)，并使廢氣溫度降低。凈化且冷卻后的有機廢氣通過三通閥7、5進入流化床8內(nèi)，通過調(diào)節(jié)布風板22，使流化床內(nèi)吸附劑顆粒流態(tài)化，此時開始進行吸附操作。出口有機廢氣經(jīng)三通閥10、14調(diào)節(jié)后排放，其濃度由在線檢測器13進行檢測。當廢氣濃度超過排放限值時，停止吸附操作，此時流化床8進入脫附程序。調(diào)節(jié)三通閥6、7、11、14，廢氣通入流化床9，此時流化床9開始進入吸附操作。
[0032]脫附時，脫附介質(zhì)(以N2為例)通過風機19引入至加熱器20中，加熱后的氮氣在三通閥21、5的作用下進入吸附飽和的流化床8。調(diào)節(jié)布風板22，吸附劑顆粒流態(tài)化并受熱，吸附的有機物在熱氮氣的作用下解吸通過三通閥10、12進入冷凝器16，冷凝后的有機物由集液槽17收集回收。剩余的潔凈氮氣通過三通閥18繼續(xù)通入加熱器中回用。
[0033]當在線監(jiān)測器15檢測到脫附后氣體中有機物濃度降低至一定限值時，關(guān)閉加熱器20，未經(jīng)加熱的氮氣進入流化床8中使床層冷卻，至溫度降低至一定程度后，已完全脫附的吸附床可重新準備進行下一次吸附操作。
[0034]裝置共有兩組流化床，當一組流化床進行吸附操作時，另一組進行脫附操作，兩者交替進行以提高效率。
【權(quán)利要求】
1.一種有機廢氣的流化床吸脫附裝置及方法，包括以下步驟:(1)吸附:有機廢氣在風機引導下經(jīng)除塵、冷卻等前處理過程后進入吸附器，吸附器中的吸附劑顆粒開始流態(tài)化并同時開始吸附操作；(2)脫附:吸附器內(nèi)通入脫附介質(zhì)，吸附劑顆粒流態(tài)化并受熱開始脫附操作；(3)回收:脫附后的有機物通過冷凝裝置后冷凝回收，由集液槽收集。其特征在于，所述吸附器由兩組流化床反應(yīng)器組成；所述吸附劑顆粒放置在流化床中，吸附操作在流化床中進行；所述脫附過程是將脫附介質(zhì)通入流化床(在同一反應(yīng)器)中進行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機廢氣的流化床吸脫附裝置及方法，所述的有機廢氣在吸附前需經(jīng)過除塵和冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機廢氣的流化床吸脫附裝置及方法，所述的流化床為適用于氣固系統(tǒng)的密相、聚式流化床。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機廢氣的流化床吸脫附裝置及方法，所述的吸附劑為分子篩、高分子樹脂、球炭等顆粒吸附劑，粒徑為1-80目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機廢氣的流化床吸脫附裝置及方法，所述的脫附介質(zhì)為He、C02、N2等惰性氣體和水蒸汽，溫度為80-300°C;所述脫附介質(zhì)的加熱方式為電加熱或?qū)嵊图訜帷?br> 【文檔編號】B01D53/44GK103933854SQ201410064782
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】郝鄭平, 王剛 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心