本發(fā)明涉及有機(jī)廢氣處理以及資源化利用領(lǐng)域，具體的，涉及一種雙流化床吸附與脫附裝置及連續(xù)處理有機(jī)廢氣的方法。

背景技術(shù)：

揮發(fā)性有機(jī)廢氣(VOCs)對(duì)環(huán)境、動(dòng)植物的生長(zhǎng)及人類(lèi)健康造成了極大的危害，因此越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視，許多發(fā)達(dá)國(guó)家都頒布了相應(yīng)的法令，限制VOCs的排放。目前，對(duì)于有機(jī)廢氣的處理，一般采用固定床吸附系統(tǒng)，有兩塔或多塔組成，分別進(jìn)行吸附和脫附的間歇操作。因?yàn)樵摲椒ú扇￠g歇操作，需要在多個(gè)固定床吸附器間進(jìn)行切換，操作繁瑣；且不能很好地處理有機(jī)物濃度較高的廢氣。為了改善固定床吸附系統(tǒng)的缺點(diǎn)，逐步發(fā)展出一種多層流化床吸附系統(tǒng)。專(zhuān)利申請(qǐng)CN104190208A給出一種循環(huán)流化床處理有機(jī)廢氣的方法，其不足在于操作空速過(guò)大，耗能過(guò)高，不易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。專(zhuān)利申請(qǐng)CN104740973A介紹了一種高濃度有機(jī)廢氣中有機(jī)溶劑的回收裝置，其缺點(diǎn)在于其多層流化床外部設(shè)置了多個(gè)溢流管以控制物料的流動(dòng)，導(dǎo)致其操作復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)效益低。目前提出的流化床吸附系統(tǒng)中，在附著溶劑的脫附和吸附材料的再生過(guò)程中，多采用移動(dòng)床。但是，利用移動(dòng)床進(jìn)行脫附的主要缺點(diǎn)在于所需設(shè)備體積龐大，吸附劑用量多，從而造成投資高；而且，移動(dòng)床傳熱較差，易造成脫附裝置內(nèi)溫度分布不均勻，導(dǎo)致脫附裝置局部溫度過(guò)高，從而帶來(lái)著火的安全問(wèn)題。綜上所述，目前開(kāi)發(fā)的流化床吸附-脫附系統(tǒng)都有一定程度的改進(jìn)，但是在結(jié)構(gòu)和使用上顯然仍然存在諸多的不便和缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，為了解決上述在有機(jī)廢氣處理過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題，提出了一種雙流化床吸附與脫附裝置及連續(xù)處理有機(jī)廢氣的方法。本發(fā)明既適用于低濃度，又適用于高濃度有機(jī)廢氣，增大了待處理原料的濃度范圍；而且，操作簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的雙流化床吸附與脫附裝置，包括流化床吸附裝置1，用于利用吸附劑吸附待處理的有機(jī)廢氣；

預(yù)熱器5，用于對(duì)進(jìn)入流化床脫附裝置中的附著有機(jī)氣體的吸附劑進(jìn)行預(yù)熱處理；

以及，流化床脫附裝置6，用于對(duì)附著于吸附劑上的有機(jī)氣體進(jìn)行脫附，使吸附劑再生，并可燃燒處理或回收有機(jī)氣體；

其中，流化床吸附裝置1底部的吸附劑排出口與預(yù)熱器5的入料口相連，所述預(yù)熱器5的出料口與流化床脫附裝置6的入料口相連；所述流化床脫附裝置6的固體出料口與流化床吸附裝置1的固體進(jìn)料口相連。

作為本發(fā)明上述方案的一種改進(jìn)，其中，所述裝置還包括出料分離器2，用于將來(lái)自于流化床吸附裝置1底部的附著有機(jī)氣體的吸附劑輸送進(jìn)入料倉(cāng)4；進(jìn)料分離器3是將再生吸附劑送入流化床吸附裝置1，以重復(fù)利用吸附劑；料倉(cāng)4，用于儲(chǔ)存來(lái)自出料分離器2的附著有氣體的吸附劑；出料氣力輸送器7，在由底部通入的載氣作用下，將來(lái)自于吸附裝置1的附著有機(jī)氣體的吸附劑送入出料分離器2；進(jìn)料氣力輸送器8，在由底部通入的載氣作用下，將來(lái)自于流化床脫附裝置6再生后的吸附劑送入進(jìn)料分離器3；

其中，所述流化床吸附裝置1底部的吸附劑排出口通過(guò)出料氣力輸送器7與出料分離器2入料口相連；所述出料分離器2出料口與料倉(cāng)4的入料口相連；所述料倉(cāng)4的出料口與預(yù)熱器5的入料口相連；

所述流化床脫附裝置6的出料口通過(guò)進(jìn)料氣力輸送器8與進(jìn)料分離器3入料口相連，所述進(jìn)料分離器3的出料口與流化床吸附裝置1的固體進(jìn)料口相連。

本發(fā)明的基于上述裝置的連續(xù)處理有機(jī)廢氣的方法，包括以下步驟：

a)有機(jī)廢氣從流化床吸附裝置1底部進(jìn)入，被置于流化床中的吸附劑吸附；附著有機(jī)廢氣的吸附劑從吸附裝置1底部排出，通過(guò)預(yù)熱器5預(yù)熱后，進(jìn)入流化床脫附裝置6；

b)脫附后的有機(jī)廢氣在由流化床脫附裝置6底部通入的吹掃氣作用下，從流化床脫附裝置上部排出，經(jīng)過(guò)后續(xù)冷凝收集，并得到再生的吸附劑；再生后的吸附劑從流化床脫附裝置底部出料口排出，被送入流化床吸附裝置1以重復(fù)使用。

進(jìn)一步地，本發(fā)明基于上述改進(jìn)后裝置的連續(xù)處理有機(jī)廢氣的方法，包括以下步驟：

1)有機(jī)廢氣從流化床吸附裝置1底部進(jìn)入，被置于流化床中的吸附劑吸附；附著有機(jī)廢氣的吸附劑從流化床吸附裝置1底部排出，并在由出料氣力輸送器7底部通入的載氣作用下，被帶入出料分離器2；在出料分離器2作用下，將附著有機(jī)氣體的吸附劑送入料倉(cāng)4；

2)由料倉(cāng)底部排出的附著有機(jī)廢氣的吸附劑通過(guò)預(yù)熱器5預(yù)熱后，從底部排出，并進(jìn)入流化床脫附裝置6；

3)脫附后的有機(jī)廢氣在由流化床脫附裝置6底部通入的吹掃氣作用下，從脫附裝置上部排出，經(jīng)過(guò)后續(xù)冷凝收集，并得到再生的吸附劑；再生后的吸附劑從脫附裝置底部排出，再由進(jìn)料氣力輸送器8底部通入的載氣作用下，被帶入進(jìn)料分離器3；在進(jìn)料分離器3作用下，再生吸附劑被送入流化床吸附裝置1以重復(fù)使用；最終將凈化后達(dá)標(biāo)的可排放氣體從氣體出口9排出。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述載氣為空氣或氮?dú)狻?/p>

根據(jù)本發(fā)明，其中，所述預(yù)熱器5優(yōu)選為為橫管式預(yù)熱器，加熱介質(zhì)通入管程，吸附劑通入殼程；進(jìn)一步優(yōu)選地，加熱管的截面為橢圓形。所述通入預(yù)熱器5的加熱介質(zhì)，優(yōu)選為過(guò)熱蒸汽、導(dǎo)熱油、熱煙氣或熱空氣中的一種或幾種。

根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述吸附劑為顆粒狀物質(zhì)，優(yōu)選為高分子樹(shù)脂、活性炭或分子篩。

根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，預(yù)熱器和流化床脫附裝置的溫度是根據(jù)待處理的氣體確定。其中，所述脫附溫度的選擇與待處理廢氣中有機(jī)物質(zhì)的沸點(diǎn)有關(guān)。本發(fā)明適用于工業(yè)低濃度有機(jī)廢氣的治理，如集裝箱制造行業(yè)中漆房和烘房等車(chē)間，印刷行業(yè)中印刷，涂布等車(chē)間，有機(jī)廢氣中含苯、甲苯、二甲苯等有害的有機(jī)物。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、與傳統(tǒng)的固定床工藝相比，本發(fā)明采用流化床吸附-脫附裝置連續(xù)處理有機(jī)廢氣的方法可實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，不僅適用于低濃度有機(jī)廢氣的處理，同時(shí)還可用于處理高濃度有機(jī)廢氣，處理廢氣濃度范圍較寬，回收的有機(jī)氣體可被再利用；而且，流化床反應(yīng)器還具有傳熱傳質(zhì)效果好的優(yōu)勢(shì)，可防止熱積聚，避免了高濃度有機(jī)廢氣因濃度過(guò)高引起的反應(yīng)熱無(wú)法散失導(dǎo)致床層著火、爆炸等問(wèn)題。

2、本發(fā)明中采用預(yù)熱器先對(duì)進(jìn)入流化床脫附裝置的附著有機(jī)氣體的吸附劑進(jìn)行預(yù)熱，使吸附劑顆粒均勻加熱，提高了吸附劑的脫附效果和濃縮VOC氣體出口濃度，有利于催化燃燒或溶劑回收的進(jìn)行。

3、本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)吸附劑在預(yù)熱器內(nèi)的快速加熱，特別設(shè)計(jì)了橫管式預(yù)熱器。預(yù)熱器內(nèi)布置了多加熱管束，操作過(guò)程中，管內(nèi)通入加熱介質(zhì)，加熱介質(zhì)在管內(nèi)橫向流動(dòng)；待預(yù)熱的吸附劑顆粒物在重力的作用下進(jìn)入管內(nèi)并自上而下流動(dòng)，由于固體吸附劑的導(dǎo)熱性能較差，設(shè)計(jì)上下兩排加熱管交錯(cuò)排列，以促進(jìn)吸附劑的混合以及與加熱管壁面的充分接觸，從而提高吸附劑的加熱速率，另外，為了減少圓管上下形成顆粒死區(qū)，加熱管截面為橢圓形，加強(qiáng)了顆粒的流動(dòng)，進(jìn)一步提高吸附劑顆粒的加熱速率。這種方式不僅增強(qiáng)了管道的承壓能力，而且還擴(kuò)大了通入預(yù)熱器中加熱介質(zhì)的范圍，加熱介質(zhì)可以是過(guò)熱蒸汽、導(dǎo)熱油、熱煙氣、熱空氣，甚至可以是工藝過(guò)程中產(chǎn)生的熱廢氣；充分利用這部分熱量，不僅降低了廢熱的生成量，且提高了系統(tǒng)的熱效率。

4、本發(fā)明優(yōu)選地采用空氣或氮?dú)庾鳛橥ㄈ霘饬斔推骱偷妮d氣，可以大大降低廢水的產(chǎn)生量。

附圖說(shuō)明

圖1為采用本發(fā)明的雙流化床吸附與脫附裝置連續(xù)處理有機(jī)廢氣的示意簡(jiǎn)圖。

圖2為采用本發(fā)明的雙流化床吸附與脫附裝置連續(xù)處理有機(jī)廢氣的示意圖。

圖3為預(yù)熱器橫截面示意圖。

附圖標(biāo)記

1、流化床吸附裝置 2、出料分離器 3、進(jìn)料分離器

4、料倉(cāng) 5、預(yù)熱器 6、流化床脫附裝置

7、出料氣力輸送器 8、進(jìn)料氣力輸送器 9、氣體出口

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明的雙流化床吸附與脫附裝置，包括流化床吸附裝置1、預(yù)熱器5以及流化床脫附裝置6，其中，流化床吸附裝置1底部的吸附劑排出口與預(yù)熱器5的入料口相連，所述預(yù)熱器5的出料口與流化床脫附裝置6的入料口相連；所述流化床脫附裝置6的固體出料口與流化床吸附裝置1的固體進(jìn)料口相連。

如圖2所示，作為上述方案的一種改進(jìn)，其中，所述裝置還包括出料分離器2，用于將來(lái)自于流化床吸附裝置1底部的附著有機(jī)氣體的吸附劑輸送進(jìn)入料倉(cāng)4；進(jìn)料分離器3是將再生吸附劑送入流化床吸附裝置1，以重復(fù)利用吸附劑；料倉(cāng)4，用于儲(chǔ)存來(lái)自出料分離器2的附著有氣體的吸附劑；出料氣力輸送器7，在由底部通入的載氣作用下，將來(lái)自于吸附裝置1的附著有機(jī)氣體的吸附劑送入出料分離器2；進(jìn)料氣力輸送器8，在由底部通入的載氣作用下，將來(lái)自于流化床脫附裝置6再生后的吸附劑送入進(jìn)料分離器3；其中，所述流化床吸附裝置1底部的吸附劑排出口通過(guò)出料氣力輸送器7與出料分離器2入料口相連；所述出料分離器2出料口與料倉(cāng)4的入料口相連；所述料倉(cāng)4的出料口與預(yù)熱器5的入料口相連；所述流化床脫附裝置6的出料口通過(guò)進(jìn)料氣力輸送器8與進(jìn)料分離器3入料口相連，所述進(jìn)料分離器3的出料口與流化床吸附裝置1的固體進(jìn)料口相連。

本發(fā)明的基于上述裝置的連續(xù)處理有機(jī)廢氣的方法，包括以下步驟：

a)有機(jī)廢氣從流化床吸附裝置1底部進(jìn)入，被置于流化床中的吸附劑吸附；附著有機(jī)廢氣的吸附劑從吸附裝置1底部排出，通過(guò)預(yù)熱器5預(yù)熱后，進(jìn)入流化床脫附裝置6；

b)脫附后的有機(jī)廢氣在由流化床脫附裝置6底部通入的吹掃氣作用下，從流化床脫附裝置上部排出，經(jīng)過(guò)后續(xù)冷凝收集，并得到再生的吸附劑；再生后的吸附劑從流化床脫附裝置底部出料口排出，被送入流化床吸附裝置1以重復(fù)使用。

進(jìn)一步地，優(yōu)化地，包括以下步驟：

有機(jī)廢氣從流化床吸附裝置1底部進(jìn)入，被置于流化床中的吸附劑吸附；附著有機(jī)氣體的吸附劑從流化床吸附裝置1底部排出，并在由出料氣力輸送器7底部通入的載氣作用下，被帶入出料分離器2；在出料分離器2的作用下，將附著有機(jī)氣體的吸附劑送入料倉(cāng)4；由料倉(cāng)底部排出的附著有機(jī)氣體的吸附劑通過(guò)預(yù)熱器5預(yù)熱后，從底部排出，進(jìn)入流化床脫附裝置6；脫附后的有機(jī)氣體在由脫附裝置6底部通入的吹掃氣的作用下，從脫附裝置上部排出，可經(jīng)過(guò)后續(xù)冷凝收集，并得到再生的吸附劑；再生后的吸附劑從脫附裝置底部排出，再由進(jìn)料氣力輸送器8底部通入的載氣作用下，被帶入進(jìn)料分離器3；在進(jìn)料分離器3的作用下，再生吸附劑被送入流化床吸附裝置1以重復(fù)利用；最終將凈化后達(dá)標(biāo)的可排放氣體從氣體出口9排出。

作為優(yōu)選，如圖3所示，設(shè)計(jì)上下兩排加熱管交錯(cuò)排列，以促進(jìn)吸附劑的混合以及與加熱管壁面的充分接觸，從而提高吸附劑的加熱速率，另外，為了減少圓管上下形成顆粒死區(qū)，加熱管截面為橢圓形，加強(qiáng)了顆粒的流動(dòng)，進(jìn)一步提高吸附劑顆粒的加熱速率。這種方式不僅增強(qiáng)了管道的承壓能力，而且還擴(kuò)大了通入預(yù)熱器中加熱介質(zhì)的范圍。

實(shí)施例1利用某公司提供的球形高分子樹(shù)脂吸附劑，處理濃度為214mg/m³乙酸乙酯的廢氣

廢氣從流化床吸附裝置底部通入，氣量為30m³/h，流化床內(nèi)構(gòu)件為三層塔板；空氣由氣力輸送器底部通入，攜帶附著乙酸乙酯的吸附劑進(jìn)入分離器，然后繼續(xù)被分離器送入料倉(cāng)，并進(jìn)入溫度為150℃的預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱，隨即進(jìn)入溫度為150℃流化床脫附裝置進(jìn)行脫附，流化床內(nèi)構(gòu)件為五層塔板，并在流化床脫附裝置底部通入8m³/h吹掃氣，將脫除的乙酸乙酯帶出，并可收集濃度為2400mg/m³的濃縮氣，脫除氣體后的吸附劑從底部排出并在空氣攜帶下通過(guò)氣力輸送器進(jìn)入分離器，隨后進(jìn)入流化床吸附裝置被重復(fù)使用。實(shí)驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行4小時(shí)，吸附劑的下料率為1.2kg/h，凈化后氣體出口處乙酸乙酯的濃度為0，吸附劑對(duì)廢氣中乙酸乙酯的脫除率為100％；再生吸附劑中的氣體殘余約1.0％，脫除率達(dá)99.0％。

實(shí)施例2利用某公司提供的球形高分子樹(shù)脂吸附劑，處理濃度為1094mg/m³鄰二甲苯的廢氣

廢氣從流化床吸附裝置底部通入，氣量為30m³/h，流化床內(nèi)構(gòu)件為三層塔板；氮?dú)庥蓺饬斔推鞯撞客ㄈ?，攜帶附著鄰二甲苯的吸附劑進(jìn)入分離器，然后繼續(xù)被分離器送入料倉(cāng)，并進(jìn)入溫度為170℃的預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱，隨即進(jìn)入溫度為170℃流化床脫附裝置進(jìn)行脫附，流化床內(nèi)構(gòu)件為五層塔板，并在流化床脫附裝置底部通入8m³/h吹掃氣，將脫除的鄰二甲苯帶出，并收集濃度為2500mg/m³的濃縮氣，脫除氣體后的吸附劑從底部排出并在氮?dú)鈹y帶下通過(guò)氣力輸送器進(jìn)入分離器，隨后進(jìn)入流化床吸附裝置被重復(fù)使用。實(shí)驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行6小時(shí)，吸附劑的下料率為1.2kg/h，凈化后氣體出口處鄰二甲苯的濃度為0.5mg/m³，吸附劑對(duì)廢氣中鄰二甲苯的脫除率為99.9％；再生吸附劑中的氣體殘余約1.8％，脫除率達(dá)98.5％。

實(shí)施例3利用某公司提供的球形高分子樹(shù)脂吸附劑，處理家具噴漆行業(yè)產(chǎn)生的大氣量、低濃度，且含有丙酮，乙酸乙酯和二甲苯總濃度為320mg/m³的廢氣

廢氣從流化床吸附裝置底部通入，氣量為20000m³/h，流化床內(nèi)構(gòu)件為三層塔板，同時(shí)控制吸附劑下料率為240kg/h；空氣由氣力輸送器底部通入，攜帶附著混合氣體的吸附劑進(jìn)入分離器，然后繼續(xù)被分離器送入料倉(cāng)，并進(jìn)入溫度為170℃的預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱，隨即進(jìn)入溫度為170℃流化床脫附裝置進(jìn)行脫附，流化床內(nèi)構(gòu)件為五層塔板，并在流化床脫附裝置底部通入1200m³/h吹掃氣，將脫除的混合氣體帶出，并收集濃度為5400mg/m³的濃縮氣，濃縮比達(dá)17；脫除氣體后的吸附劑從底部排出并在空氣攜帶下通過(guò)氣力輸送器進(jìn)入分離器，隨后進(jìn)入流化床吸附裝置被重復(fù)使用。最終凈化后氣體出口處有機(jī)氣體濃度為1mg/m³，脫除率為99.7％。

本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。

最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。