一種提高吸附床熱氣體循環(huán)脫附再生效率的裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工、環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種提高吸附床熱氣體循環(huán)脫附再生效率的裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在化工、環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，活性炭吸附床被廣泛應(yīng)用于排氣凈化回收工藝?；钚蕴课交厥?，一方面有利于降低生產(chǎn)成本、產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，另一方面又可減少環(huán)境污染，是企業(yè)清潔生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。而常用的活性炭吸附回收采用的是蒸汽脫附，其存在二次水污染和總體能耗較高的缺陷，且對較高沸點(diǎn)的有機(jī)物存在脫附效率低的問題。而熱循環(huán)氣體脫附適用溶劑的沸點(diǎn)范圍較廣、回收的溶劑含水量低便于進(jìn)一步處理，且較少二次水污染。但如圖1所示的傳統(tǒng)的熱氣體循環(huán)脫附工藝過程，對氣體的加熱和冷凝所需的能耗很大，無法大規(guī)模應(yīng)用。圖2所示的分流式冷凝系統(tǒng)較好的解決了加熱與冷凝的容量匹配問題，較第一種方式大大減少了設(shè)備及能耗的需求，但分流過程的冷凝溫度決定了每次循環(huán)所能回收的吸附物質(zhì)的量，對于一些沸點(diǎn)低的吸附質(zhì)，往往需要非常低的冷凝溫度，對制冷設(shè)備提出了很高的要求，否則會(huì)因回流氣體濃度較高而影響脫附的效率，增加了系統(tǒng)再生時(shí)間。針對以上情況，本發(fā)明提出了一種提高熱循環(huán)氣體脫附分流冷凝脫附效率的方法，通過對分流氣流采用加壓冷凝和膜分離工序的組合可有效的提高冷凝回收效率，同時(shí)大大減少整個(gè)系統(tǒng)的再生時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了提出一種脫附效率高，能耗低，物質(zhì)回收純度高的熱循環(huán)氣體脫附的裝置及其方法。
[0004]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種提高吸附床熱氣體循環(huán)脫附再生效率的裝置，包括吸附氣路、脫附主氣路和冷凝回收氣路；其中:
所述吸附氣路由第一閥門1、活性炭床12和第四閥門4通過管道連接而成；脫附主氣路由活性炭床12、第一循環(huán)風(fēng)機(jī)13和循環(huán)氣體加熱器11構(gòu)成，所述活性炭床12和第一閥門I連接的管路上接有第二閥門2，或活性炭床12的進(jìn)口端殼體上直接連接第二閥門2 ;所述第二閥門2通過管道依次連接循環(huán)風(fēng)機(jī)13和循環(huán)氣體加熱器11，所述循環(huán)氣體加熱器11通過第三閥門3和管道連接活性炭床12和第四閥門4連接的管路上，或通過第三閥門3直接連接在活性炭床12的出口端殼體上；
冷凝回收氣路包括第五閥門5、第六閥門6、第七閥門14、空氣壓縮機(jī)8、冷凝器9、膜分離裝置10和減壓閥7，所述冷凝回收氣路接于第二閥門2和循環(huán)風(fēng)機(jī)13連接的管路上；冷凝回收氣路一端通過第五閥門5和管道連接第二閥門2，另一端通過第七閥門14和管道連接第一循環(huán)風(fēng)機(jī)13 ;第五閥門5出口依次通過空氣壓縮機(jī)8、冷凝器9和管道連接膜分離裝置10，膜分離裝置10出口分為兩路，一路通過第六閥門6連接至空氣壓縮機(jī)8上方，另一路通過管道和減壓閥7連接第七閥門14。
[0005]本發(fā)明提出的提高吸附床熱氣體循環(huán)脫附再生效率的裝置采用的方法，通過分流加以濃縮冷凝，膜分離裝置不僅實(shí)現(xiàn)了吸附、脫附和回收，且大大提高了脫附的效率，具體步驟如下:
在活性炭床進(jìn)行吸附時(shí)，僅打開第一閥門1、第四閥門4，其它閥門均關(guān)閉，旁路系統(tǒng)處于不工作狀態(tài)；當(dāng)進(jìn)行脫附時(shí)，先打開第二閥門2、第三閥門3，其他閥門關(guān)閉，啟動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)13，氣體通過氣流加熱器11循環(huán)加熱脫附，加熱到設(shè)定溫度后，開啟第五閥門5、第六閥門6、第七閥門14和減壓閥7，使其中部分氣流通過空氣壓縮機(jī)8后在冷凝器9中冷凝回收純度較高的有機(jī)溶劑，未徹底回收的氣體通過膜分離裝置10，分離出的高濃度氣體經(jīng)第六閥門6回流至空氣壓縮機(jī)8前再次進(jìn)行壓縮冷凝，潔凈氣體則通過減壓閥7和第七閥門14進(jìn)入循環(huán)氣體加熱器11加熱后進(jìn)行脫附，整個(gè)過程可連續(xù)自動(dòng)控制進(jìn)行。
[0006]通過濃縮冷凝的氣流是總氣流的一小部分，冷凝后匯入主氣流加熱后進(jìn)行脫附，整個(gè)活性炭床的脫附溫度是保持穩(wěn)定的。且可針對不同溶劑類型采用不同規(guī)格的吸附劑進(jìn)行吸附，吸附飽和后的吸附床通過熱氣體進(jìn)行脫附再生回收。
[0007]本發(fā)明整個(gè)過程未注入其他具氧化性或反應(yīng)性的氣體，不存在二次污染物，也不會(huì)影響回收溶劑純度。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
(1)本發(fā)明采用了壓縮冷凝和膜分離裝置結(jié)合的方式，使得冷凝排放濃度為單純冷凝的1/4以下；低濃度的排氣返回循環(huán)系統(tǒng)后可更有效的進(jìn)行脫附，大大提高了脫附效率；
(2)本發(fā)明解決了常規(guī)蒸汽脫附二次水污染問題，且整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)力消耗低，系統(tǒng)配置簡潔;
(3)本發(fā)明巧妙的采用分流冷凝，回流氣體并不影響脫附過程的問題，提高了能量利用效率。
【附圖說明】
[0009]圖1為傳統(tǒng)的熱氣體循環(huán)脫附工藝裝置。
[0010]圖2為分流式冷凝系統(tǒng)。
[0011]圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中標(biāo)號:1、2、3、4、5、6、14分別為第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七閥門；7為減壓閥；8為空氣壓縮機(jī)；9為冷凝器；10為膜分離裝置；11為循環(huán)氣體加熱器；12為活性炭床；13為第一循環(huán)風(fēng)機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0014]實(shí)施例1:由第一閥門1、第二閥門2、第三閥門3、第四閥門4、第五閥門5、第六閥門6、第七閥門14、減壓閥7、空氣壓縮機(jī)8、冷凝器9、膜分離裝置10、循環(huán)氣體加熱器11、活性炭床12、循環(huán)風(fēng)機(jī)13、流量計(jì)、溫度探測器、相應(yīng)的管道和自動(dòng)控制系統(tǒng)連接而成，第一閥門1、第四閥門4和活性炭床12構(gòu)成吸附氣路；活性炭床12、循環(huán)風(fēng)機(jī)13和循環(huán)氣體加熱器11構(gòu)成脫附主氣路；第六閥門6、第七閥門14和空氣壓縮機(jī)8、冷凝器9、膜分離裝置10、減壓閥7相連構(gòu)成部分冷凝回收氣路。
[0015]在活性炭床進(jìn)行吸附時(shí)，僅打開第一閥門1、第四閥門4，旁路閥門關(guān)閉，旁路系統(tǒng)處于不工作狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行脫附時(shí)，先打開第二閥門2、第三閥門3，其他閥門關(guān)閉，啟動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)13，氣體通過氣流加熱器11循環(huán)加熱脫附，加熱到設(shè)定溫度后，開啟第五閥門閥門5、第六閥門6、第七閥門14，減壓閥7設(shè)置為將上游管路氣壓減少到接近常壓。其中一部分循環(huán)氣流通過空氣壓縮8后在冷凝器9中冷凝回收純度較高的有機(jī)溶劑，未徹底回收的氣體通過膜分離裝置10，高濃度氣體在第二循環(huán)風(fēng)機(jī)的推動(dòng)下經(jīng)第六閥門6回流至空氣空氣壓縮機(jī)8前再次進(jìn)行壓縮冷凝，潔凈氣體則通過減壓閥7和第七閥門14進(jìn)入循環(huán)氣體加熱器11加熱后進(jìn)行脫附，整個(gè)過程可連續(xù)自動(dòng)控制進(jìn)行。經(jīng)試驗(yàn)證明:它具有系統(tǒng)配置簡潔、穩(wěn)定實(shí)用、能源消耗低等優(yōu)點(diǎn)，是一個(gè)優(yōu)秀的技術(shù)方案。
[0016]實(shí)施例2
采用實(shí)施例1所述裝置用于熱循環(huán)氣體脫附回收聚氨酯溶劑實(shí)例某涂裝生產(chǎn)線的烘房車間，系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模5000m3/h，考慮到烘房保溫的需求，氣體采用閉路循環(huán)利用的方式，無環(huán)境外排；溶劑為聚氨酯漆溶劑(含二甲苯、芳烴溶劑(除二甲苯外)、乙酸丁酯和甲基異丁基酮等)；來氣溫度為50~80°C，氣體有機(jī)物含量400~3000mg/m3。系統(tǒng)通過換熱等綜合能源利用措施，回氣溫度較來氣溫度降低值小于10°C ο系統(tǒng)運(yùn)行正常，由聚氨酯漆噴涂過程中回收溶劑的純度大于99%，溶劑含水量小于800ppm，脫附效率大于98%。
[0017]實(shí)施例3
采用實(shí)施例1所述裝置，某復(fù)合包裝廠，系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模風(fēng)量10萬m3/h，回收溶劑為乙酸乙酯。采用此方法回收乙酸乙酯為800噸/年，精制溶劑純度大于99.6%，含水量小于300ppmo
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高吸附床熱氣體循環(huán)脫附再生效率的裝置，包括吸附氣路、脫附主氣路和冷凝回收氣路，其特征在于: 所述吸附氣路由第一閥門(I)、活性炭床(12)和第四閥門(4)通過管道連接而成；脫附主氣路由活性炭床(12)、第一循環(huán)風(fēng)機(jī)(13)和循環(huán)氣體加熱器(11)構(gòu)成，所述活性炭床(12)和第一閥門(I)連接的管路上接有第二閥門(2)，或活性炭床(12)的進(jìn)口端殼體上直接連接第二閥門(2);所述第二閥門(2)通過管道依次連接循環(huán)風(fēng)機(jī)(13)和循環(huán)氣體加熱器(11)，所述循環(huán)氣體加熱器(11)通過第三閥門(3)和管道連接活性炭床(12)和第四閥門(4)連接的管路上，或通過第三閥門(3)直接連接在活性炭床(12)的出口端殼體上； 冷凝回收氣路包括第五閥門(5)、第六閥門(6)、第七閥門(14)、空氣壓縮機(jī)(8)、冷凝器(9)、膜分離裝置(10)和減壓閥(7)，所述冷凝回收氣路接于第二閥門(2)和循環(huán)風(fēng)機(jī)(13)連接的管路上；冷凝回收氣路一端通過第五閥門(5)和管道連接第二閥門(2)，另一端通過第七閥門(14)和管道連接第一循環(huán)風(fēng)機(jī)(13);第五閥門(5)出口依次通過空氣壓縮機(jī)(8)、冷凝器(9)和管道連接膜分離裝置(10)，膜分離裝置(10)出口分為兩路，一路通過第六閥門(6)連接至空氣壓縮機(jī)(8)上方，另一路通過管道和減壓閥(7)連接第七閥門(14)。2.一種如權(quán)利要求1所述的提高吸附床熱氣體循環(huán)脫附再生效率的裝置采用的方法，其特征在于通過分流加以濃縮冷凝，膜分離裝置不僅實(shí)現(xiàn)了吸附、脫附和回收，且大大提高了脫附的效率，具體步驟如下: 在活性炭床進(jìn)行吸附時(shí)，僅打開第一閥門(I)、第四閥門(4)，其它閥門均關(guān)閉，旁路系統(tǒng)處于不工作狀態(tài)；當(dāng)進(jìn)行脫附時(shí)，先打開第二閥門(2)、第三閥門(3)，其他閥門關(guān)閉，啟動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)(13)，氣體通過氣流加熱器(11)循環(huán)加熱脫附，加熱到設(shè)定溫度后，開啟第五閥門(5)、第六閥門(6)、第七閥門(14)和減壓閥(7)，使其中部分氣流通過空氣壓縮機(jī)(8)后在冷凝器(9)中冷凝回收純度較高的有機(jī)溶劑，未徹底回收的氣體通過膜分離裝置(10)，分離出的高濃度氣體在第二循環(huán)風(fēng)機(jī)的推動(dòng)下經(jīng)第六閥門￠)回流至空氣壓縮機(jī)(8)前再次進(jìn)行壓縮冷凝，潔凈氣體則通過減壓閥(7)和第七閥門(14)進(jìn)入循環(huán)氣體加熱器(11)加熱后進(jìn)行脫附，整個(gè)過程可連續(xù)自動(dòng)控制進(jìn)行。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高熱循環(huán)氣體脫附效率的裝置及其方法。在活性炭床前后加旁路系統(tǒng)，在熱循環(huán)氣體脫附的基礎(chǔ)上，配以壓縮冷凝和膜分離系統(tǒng)提高脫附效率。當(dāng)進(jìn)行吸附時(shí)，旁路閥門關(guān)閉，旁路系統(tǒng)處于不工作狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行脫附時(shí)，關(guān)閉活性炭床待處理氣體的進(jìn)出口閥,開啟旁路閥門，通過循環(huán)風(fēng)機(jī)和氣流加熱器循環(huán)加熱后進(jìn)行熱氣體脫附，加熱到設(shè)定溫度后，開啟閥門和減壓閥，其中部分氣流通過空氣壓縮后在冷凝器中冷凝回收純度較高的有機(jī)溶劑，未徹底回收的氣體通過膜分離裝置分離，高濃度氣體經(jīng)閥門回流至空氣壓縮機(jī)前再次進(jìn)行壓縮冷凝回收，潔凈氣體則通過減壓閥和閥門進(jìn)入氣流加熱器加熱后進(jìn)行脫附。本發(fā)明可用于氣體污染凈化和有機(jī)溶劑回收，并大大提高脫附效率，增加了有機(jī)溶劑回收純度和回收率。
【IPC分類】B01D53/02, B01J20/34, B01D53/00, B01D53/22
【公開號】CN105126531
【申請?zhí)枴緾N201510432694
【發(fā)明人】羌寧, 李照海, 劉濤, 荀志萌, 吳婭
【申請人】同濟(jì)大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月22日