CN101301558A - 以氮气为脱附介质的活性碳纤维有机溶剂回收新工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出一套全新的有机废气处理工艺，拓展活性碳纤维吸附剂的应用领域。此工艺以热氮气作为解吸介质，富集后的解吸气通过冷凝或吸收方式加以回收，实现污染物零排放。在加热解吸前进行氮气质换，用在线温度及氧含量监测系统控制氮气安全阀的开关，保障了回收设备的安全运行。以热氮气作为解吸介质，克服了传统工艺中以水蒸汽脱附时产生二次污染、腐蚀、运行成本高等问题，提高了设备效率，延长了使用寿命，拓展了使用范围，具有较大的应用推广价值。

Description

以氮气为脱附介质的活性碳纤维有机溶剂回收新工艺

技术领域

本发明涉及从汽态混合物中回收高沸点气态化合物如常态为液态的汽化的化合物，尤其涉及从印刷、轻工、涂布、化工、电子等行业在生产过程中产生的含有有机溶剂废气中对多种有机溶剂进行回收并循环利用的设备及其方法。

背景技术

以往活性碳纤维溶剂回收工艺主要应用在甲苯、二甲苯、环己烷、卤代烃等难溶于水的有机物的回收上，例如，中国专利ZL200510200344.8公开了一种工业有机废气自动化回收新工艺的方法，中国专利ZL02233407.6公开了一种活性炭纤维废气吸附回收装置，上述专利均采用水蒸汽脱附、静态分层回收的方法。虽然用水蒸汽脱附有相变热高，脱附较完全、易冷凝等优点，但还有以下缺点：

1)产生二次排放物污水，特别是回收溶解度大的有机物时污水很难处理，用精馏塔处理运行费用高。

2)在脱附时，有大量水蒸气冷凝在活性碳纤维吸附层中，虽经干燥风吹扫但活性碳纤维的水含量还是很高，影响其吸附性能，降低了利用率。

3)当有机废气中含有易水解物质或卤代烃等物质时，在高温水蒸汽的作用下，设备极易腐蚀，回收产品中杂质多。

4)工况环境较差时，气流夹带的灰尘等杂质会在活性碳纤维中累积，在盐析、填充等作用下活性碳纤维失去活性。

5)对一些含有高沸点物质的场合，由于水蒸汽不能有效解吸，上述工艺及装置运行一段时间后吸附率会下降很多，不能正常运行。

发明内容

针对现有技术问题，本发明提出一套全新的有机废气处理工艺，拓展活性碳纤维吸附剂的应用领域。本套工艺以热氮气作为解吸介质，富集后的解吸气通过冷凝或吸收方式加以回收，实现污染物零排放。在加热解吸前进行氮气置换，用在线温度及氧含量测试系统监测系统运行情况，并控制氮气安全阀，保障了回收设备的安全运行。与传统的活性碳纤维溶剂回收工艺相比有以下优点：

1)用热氮气脱附，不产生二次污染物，可实现环保达标排放。

2)吸附层保持干燥，提高了活性碳纤维的利用率，延长了活性碳纤维的使用寿命。

3)由于不用水蒸汽脱附，所以设备无腐蚀问题，大大降低了设备制造成本。

4)回收产品中水含量低，溶剂品质高。

5)对于水溶性大或是易水解的溶剂回收效果好，可降低运行成本。

6)由于脱附气可以加热400度左右，所以回收装置可以应用于含高沸点有机溶剂的回收，拓展回收装置的应用范围。

附图说明：

本图为工艺流程图

1有机废气集风系统  2引风风机  3气流控制三通阀  4过滤器与预冷器5冷却风机  6加热器  7 11 12 13 14 17 18 19气流控制二通阀  89 15 16氮气控制阀  10A 10B吸附器  20预冷器  21溶剂回收装置  22有机物储存器

具体实施方式

附图所示是从废气中回收有机溶剂组分的系统。有机废气集风系统1收集了本发明工艺方法中待处理的工作气流。引风风机2提供了动力，气流控制三通阀3控制流向，当系统工作时打开进气口将有机废气引入处理器进行吸附，当系统维护时打开排气口。过滤器与预冷器4能除去大部分悬浮物并且能够调节废气温度与湿度，以延长活性碳纤维的使用寿命、提高吸附效果。冷却风机5可以将环境气引入吸附器，降低吸附层温度。加热器6可以将氮气加热到80-400度，高温氮气用于活化活性面碳纤维。气流控制二通阀7 11 12 13 1417 18 19在系统中控制流向。氮气控制阀8 9 15 16可调节流量大小，并能准确计量流量。吸附器10A 10B内部装有活性碳纤维吸附芯，两者交替进行吸附、脱附、冷却过程。预冷器20用冷水将脱附气初步降温，减少后续处理能耗。溶剂回收装置21脱附气中的溶剂进行回收，可以是冷凝回收器也可以是吸收回收器。

1.打开气流三通阀2、进气口引风风机2，将车间产生的含有多种有机溶剂的废气由集气系统1引入风管中，经过滤器与冷凝器4除去大部分悬浮物，调节气流温度与湿度，然后送入活性碳纤维吸附箱10A吸附，净化气从吸附箱顶排放。另一吸附器10B此时处理待机状态或是脱附、冷却状态。

2.当吸附箱10A通入有机废气一段时间到达穿透点时，关闭阀门7、13，打开阀门14切换另一吸附箱10B进行吸附工作，开启氮气阀8置换，在线氧含量监测仪测试氧含量小于2％时，关闭阀门8、13，打开阀门9、12，此时加热器6开始工作，将氮气加热到80-400度对活性碳纤维吸附层进行脱附。置换氮气和脱附氮气流量由质量流量计严格控制，以确保氮气有效充分利用。另外设在线氧含量及温度监测系统随时监控系统内的氧含量及吸附床层温度。以PLC分两阶段连锁控制，在脱附过程中当氧含量＞2％时蜂鸣器发出警报，加热器停止加热；氧含量＞5％时除蜂鸣器发出警报，加热器停止加热外，阀门8打开，喷入大量(平时量的3-5倍)的氮气，以降低氧含量。

3.脱附完毕，关闭氮气进口阀9、、脱附气出口阀11，打开冷却气入口阀11、净化气出口阀13，用冷却风机5通入大量环境气体以降低吸附箱温度，以便于下一循环有效地吸附废气中的有机溶剂。

4.上述步骤1-3过程自动循环进行，两吸附器交替吸附、脱附、冷却。

5.脱附气流经预冷器20降温，经溶剂回收器21回收脱附器中的有机溶剂，回收的溶剂储存在储槽21中。回收塔可选用冷凝回收器或是吸收塔回收脱附气中的有机溶剂。

冷凝回收法根据有机废气组成，为防止低沸点有机物在冷凝管表面凝结成固体影响回收效果可分单级冷凝回收或多级冷凝回收，冷凝液进入储槽，洁净气可以送回车间以充分利用氮气。冷凝回收法收集的溶剂不似一般以固定床以蒸汽再生法回收的溶剂，其水分含量极低，可直接回用。

由于有机物经过活性碳纤维富集，脱附气流量小，有机物浓度高，吸收法可以有效地回收有机溶剂。

6.对于含少量高沸点有机物的废气回收设备，在运行一段时间后回收效率下降，可以在氮气保护下将氮气温度加热至400度左右，使吸附在活性碳纤维上的高沸点有机物脱附。因高沸点物质含量少，平时运行时的脱附温度控制在100度左右，定期高温活化，即可保持活性碳纤维吸附效率又可以节省运行费用。

7.对于风量大，浓度高的场合，可以设计成二次吸附装置，即经过一次吸附的有机废气再回送至另一吸附器进行二次吸附，此套装置需要至少三个吸附箱。由于碳纤维是以热氮气为脱附介质的，所以吸附层透气率高，风阻小，二次吸附易于实施，从而进一步减少排放气中有机物的含量。

Claims (7)

1.一种新的有机废气处理工艺，能够高效、节能地从有机废气中回收有机溶剂。其特征在于车间产生的废气经集气系统、吸附系统、脱附系统、回收系统处理后实现洁净排放。设备还包括在线氧含量及温度监测系统实时监控系统和PLC自动控制系统。

2.根据权利要求1所述，吸附系统主要工作物为活性碳纤维芯，是由活性碳纤维缠绕在金属骨架上组成的，在有限的空间中此结构具有较大的通风面积。

3.根据权利要求1所述，吸附器可以是箱式结构也可以是罐式结构，活性碳吸附芯固定在吸附器中，能够使有机废气有效通活性碳吸附层。

4.根据权利要求1所述，脱附介质为热氮气，氮气流量用质量流量计控制，确保氮气流量稳定。加热设备可以是电加热也可以是以其它导热油、高压水蒸汽等加热设备，加热温度可以控制在90-400度之间。

5.根据权利要求1所述，以PLC或DCS分两阶段连锁控制，在脱附过程中当氧含量＞2％时蜂鸣器发出警报，加热器停止加热；氧含量＞5％时除蜂鸣器发出警报、加热器停止加热外，氮气阀会自动开启，喷入大量(平时量的3-5倍)的氮气，以降低氧含量。

6.根据权利要求1所述，回收方式可以是冷凝回收，也可以是吸收回收。

7.根据权利要求1所述，整个装置系统采用PLC或DCS全自动控制运行。

Images