CN102371148A - 脱附塔及脱附状态侦测方法 - Google Patents
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Abstract
一种脱附塔及脱附状态侦测方法，脱附塔，于一槽体内部由上而下依序设置有：第一分散部，与一吸附材输送装置的脱附塔进料管连结；氮气纯化吸附部，内部区隔成进气与出气层；第二分散部，让由氮气纯化吸附部落下的吸附材充分分散；脱附加热部，内部设有供由第二分散部落下的吸附材通过的加热管束；第三分散部，让由脱附加热部落下的吸附材充分分散；活性碳冷却部，将经过脱附加热部脱附加热的吸附材冷却；贮槽部；脱附塔脱附状态侦测方法，包含下列步骤：侦测加热脱附部的吸附材进口端与出口端温度或/及压力差；根据加热脱附部的吸附材进口端与出口端温度或/及压力差的变化，判断脱附状态是否异常。本发明具有均温脱附致使溶剂不变质等功效。
Description
技术领域
本发明涉及一种让吸附材的加热脱附过程在均温条件下进行，且侦测吸附材进行加热脱附程序的进口端与出口端温度或/及压力差，进而判断脱附塔是否处于异常脱附状态的设计，特别涉及一种脱附塔及脱附状态侦测方法。
背景技术
利用高孔隙率、高比表面积的吸附材，借由吸附作用去除挥发性有机气体(Volatile Organic Compounds，VOCs)的吸附法净化技术，一般多使用固定床的吸附系统；而固定床吸附系统是以两塔或多塔批式操作方式，进行废气的吸附及吸附饱和后的吸附材料再生，而在遇有高反应性的VOCs处理时，常因被吸附的化学品于吸附时与吸附材产生触媒氧化放热反应(例如酮类与活性碳吸附材)，导致固定床内部散热不佳而大量热聚集，进而发生碳床着火或爆炸问题；于是，为了改善固定床吸附系统的缺点，而发展出一种流体化浮动床的吸附系统。
其次，流体化浮动床吸附系统的吸附流程如图1所示，废气以废气风机14自气流入口13被送入吸附塔10的底部，而废气气流借气流分散板12分散后，乃与由上落下的球状吸附材30接触，即可成为净化气体并从塔顶的气流出口15排放；其中，吸附塔10的内部以多孔板11分隔成数层，球状吸附材30由吸附塔10的顶端落下，而在多孔板11的上方形成浮动层，并沿着多孔板11一层一层的开口部落下，当球状吸附材30与含有VOCs的废气接触时，将废气中的VOCs吸附于球状吸附材30的孔洞内，废气即变成净化气体排放；然而，吸附饱和的球状吸附材30落至吸附塔10底部的贮槽后，借吸附材输送装置20送至后续的脱附程序，进行脱附再生工作后送回吸附塔10的顶端。
然而，流体化浮动床吸附系统的脱附流程如图2所示，吸附饱和的球状吸附材30落至吸附塔10底部的贮槽后，并借吸附材输送装置20的输送气源22，以所送出的空气或氮气形成推送力，经吸附塔出料管21、第一下输送转运器23、第一输送转运管231、第一上输送转接器24与脱附塔进料管25送至脱附塔40的顶端，进行脱附再生的工作；脱附再生后的球状吸附材30则以脱附塔出料管26、第二下输送转运器27、第二输送转运管271、第二上输送转接器28与吸附塔进料管29送回吸附塔10的顶端。
接着，待再生的球状吸附材30在脱附塔40慢慢往下流动，并经由脱附热源42加热，再由脱附塔40下方的脱附气源43吹入氮气与球状吸附材30接触，将球状吸附材30中的VOCs脱附；经加热脱附后的球状吸附材30再经脱附塔40底部冷却后，由前述的输送过程送回吸附塔10上端，再度吸收VOCs；而脱附出来的高浓度废气，则以氮气流经脱附气体管路44携带至冷凝塔50冷凝，冷凝液体由回收槽52回收，冷凝气体则自气体出口53排出；此时，现有脱附塔内常因含氧量过高而易产生氧化现象，并造成回收的有机溶剂变质或过温而异常跳机的困扰。
此外，现有脱附塔的脱附热源通常为电热式加热，而易有加热温度不均或是塔内温度过高的现象；其中，根据试验发现含有IPA的吸附材，在处理温度超过250℃时会分解成Propene及Acetone，倘若超过350℃，则其转化率高达90％；再者，针对含有PGME的吸附材，当处理温度超过250℃时会分解成Methane、Ethane及Propene，超过350℃的转化率可达50％。
由于Propene为极低沸点不易凝结的可燃性气体，在含有铁、钴、镍等还原金属触媒存在的高温条件下，因其高活性而易进行碳化反应，故若在活性碳中进行碳化反应，将会生成非定型碳，将会阻塞活性碳孔洞，加速活性碳的劣化，缩短使用寿命；因此，若借由脱附塔处理的VOCs含有IPA或/及PGME的话，则其脱附温度的高低及均匀度，除了要考虑脱附是否完全外，尚须考虑到因为高温分解反应出Propene所衍生的问题。
另外，现有脱附塔的脱附加热部上端常因活性碳表面遇冷，或脱附后有机溶剂气体浓度过高而产生冷凝现象，进而致使活性碳结块或堵塞，甚至衍生脱附塔加热管束内因流速过高(一般脱附加热部管束内气体实际流速必须小于活性碳最小流体化速度方能维持正常稳定脱附，以避免气泡流与流体化现象与产生加热不均匀与偏流现象；若高于活性碳流体化吹出速度的话，进而将产生吹碳现象)，而吹碳或空塔的问题，导致系统异常而停机。
发明内容
本发明的主要目的，是为了解决现有技术加热温度不均或是塔内温度过高的问题，本发明提供一种脱附塔及脱附状态侦测方法，具有均温脱附致使溶剂不变质的功效，且可令脱附塔内维持低氧含量(2％以下)，防止热媒外漏且检修简易，吸附材不会冷凝结块，还能判断脱附塔是否处于异常脱附状态。
本发明一种脱附塔是：
一种脱附塔，其特征在于，是于一槽体内部由上而下依序设置有：一第一分散部，与一吸附材输送装置的脱附塔进料管连结，让输送进来的吸附材因堆积窒息角作用而分散，并连结有让吸附材溢流回该吸附材输送装置的溢流管；一氮气纯化吸附部，内部区隔成进气层与出气层，让由该第一分散部落下的吸附材，先堆积于该出气层再堆积于该进气层，该进气层与一冷凝塔的出气管连结，该出气层与一氮气循环管的一端连结；一第二分散部，让由该氮气纯化吸附部落下的吸附材充分分散，且与该冷凝塔的进气管连结；一脱附加热部，内部设置有供由该第二分散部落下的吸附材通过的加热管束，并令热媒流经该加热管束的管外缘，借以对通过该加热管束的吸附材加热；一第三分散部，让由该脱附加热部落下的吸附材充分分散，且与该氮气循环管的另端连结；一活性碳冷却部，将经过该脱附加热部脱附加热的吸附材冷却；一贮槽部，将经过吸附材冷却部的吸附材堆积贮存，用以隔绝外界空气进入，并与该吸附材输送装置的脱附塔出料管连结。
前述的脱附塔，其中进一步设置一吸附材预热部于所述氮气纯化吸附部与所述第二分散部之间。
前述的脱附塔，其中氮气循环管设置有加压泵，并连结有氮气补充源。
前述的脱附塔，其中脱附加热部进一步于上、下端板之外设置有上、下罩盖，进而形成一外漏热媒的容置空间，并使所述加热管束由该上、下端板延长至该上、下罩盖，且于该上、下端板形成有连通至该容置空间的检漏孔。
前述的脱附塔，其中脱附加热部进一步设置有伸缩弧段。
前述的脱附塔，其中脱附加热部进一步设置有令热媒迂回流动的横隔板。
本发明脱附塔脱附状态侦测方法是：
一种脱附塔脱附状态侦测方法，其特征在于，包含下列步骤：
a.)侦测加热脱附部的吸附材进口端与出口端温度或/及压力差；
b.)根据加热脱附部的吸附材进口端与出口端温度或/及压力差的变化，判断脱附状态是否异常。
前述的脱附塔脱附状态侦测方法，其中当所述进口端温度≥出口端温度，即可判断为脱附塔处于异常脱附状态。
前述的脱附塔脱附状态侦测方法，其中当压力差＜250mm WG，即可判断为脱附塔处于异常脱附状态。
本发明的有益效果是，具有均温脱附致使溶剂不变质的功效，且可令脱附塔内维持低氧含量(2％以下)，防止热媒外漏且检修简易，吸附材不会冷凝结块，还能判断脱附塔是否处于异常脱附状态。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有流体化浮动床吸附系统的吸附流程示意图。
图2是现有流体化浮动床吸附系统的脱附流程示意图。
图3是本发明的结构示意图。
图4是本发明脱附加热部的结构示意图。
图中标号说明：
10 吸附塔 28 第二上输送转接器
11 多孔板 29 吸附塔进料管
12 气流分散板 30 吸附材
13 气流入口 40 脱附塔
14 废气风机 42 脱附热源
15 气流出口 43 脱附气源
20 吸附材输送装置 44 脱附气体管路
21 吸附塔出料管 50 冷凝塔
22 输送气源 52 回收槽
23 第一下输送转运器 53 气体出口
231 第一输送转运管 60 槽体
24 第一上输送转接器 61 第一分散部
25 脱附塔进料管 611 溢流管
26 脱附塔出料管 62 氮气纯化吸附部
27 第二下输送转运器 621 进气层
271 第二输送转运管 622 出气层
63 吸附材预热部 659 检漏孔
64 第二分散部 66 第三分散部
65 脱附加热部 67 活性碳冷却部
651 加热管束 68 贮槽部
652 热媒入口 70 吸附材输送装置
653 热媒出口 75 脱附塔进料管
654 横隔板 76 脱附塔出料管
655 伸缩弧段 80 冷凝塔
656a 上端板 81 出气管
656b 下端板 82 进气管
657a 上罩盖 90 氮气循环管
657b 下罩盖 91 加压泵
658 容置空间 92 氮气补充源
具体实施方式
首先，请参阅图3所示，本发明的脱附塔较佳实施例，是于一槽体60内部由上而下依序设置有：一第一分散部61、一氮气纯化吸附部62、一第二分散部64、一脱附加热部65、一第三分散部66、一活性碳冷却部67以及一贮槽部68。其中：
该第一分散部61与一吸附材输送装置70的脱附塔进料管75连结，让输送进来的吸附材因堆积窒息角作用而分散，用以隔绝外界空气进入，并连结有让吸附材溢流回该吸附材输送装置70的溢流管611。
该氮气纯化吸附部62内部区隔成进气层621与出气层622，吸附材则由该第一分散部61落下，而先堆积于出气层622再堆积于该进气层621，该进气层621与一冷凝塔80的出气管81连结，该出气层622与一氮气循环管90的一端连结，以借堆积的吸附材将经该冷凝塔80冷凝后的脱附氮气再纯化。
该第二分散部64让由该氮气纯化吸附部62落下的吸附材，在进入该脱附加热部65之前得以充分分散，且与该冷凝塔80的进气管82连结。
该脱附加热部65内部设置有供由该第二分散部64落下的吸附材通过的加热管束651，并令热媒自热媒入口652流入，然后流经该加热管束651的管外缘，借以对通过该加热管束651的吸附材加热，再从热媒出口653流出，且进一步设置有令热媒迂回流动的横隔板654。
该第三分散部66让由该脱附加热部65落下的吸附材，在进入该吸附材冷却部67之前得以充分分散，且与该氮气循环管90的另端连结，让脱附氮气由此进入塔内；因此，脱附氮气乃向上通过该加热管束651，对向下通过该加热管束651的吸附材进行脱附程序，再由连结于该第二分散部64的进气管82进入该冷凝塔80进行冷凝程序。
该吸附材冷却部67将经过该脱附加热部65脱附加热的吸附材冷却。
该贮槽部68将经过吸附材冷却部67冷却的吸附材堆积贮存，用以隔绝外界空气进入，并与该吸附材输送装置70的脱附塔出料管76连结。
此外，进一步设置一吸附材预热部63于该氮气纯化吸附部62与该第二分散部64之间，将由该氮气纯化吸附部62落下的吸附材预热，可避免有机溶剂因经过氮气纯化程序凝结进而导致吸附材结块不易分散。又，该氮气循环管90设置有加压泵91，并连结有氮气补充源92。
接着，请再参阅图4所示，该脱附加热部65进一步设置有伸缩弧段655，用以平衡该加热管束651与槽壁因热胀冷缩所造成的变形量差异；另者，该脱附加热部65进一步于上、下端板656a、656b之外设置有上、下罩盖657a、657b，进而形成一外漏热媒的容置空间658，并令该加热管束651由该上、下端板656a、656b延长至该上、下罩盖657a、657b，且于该上、下端板656a、656b形成有连通至该容置空间658的检漏孔659，当该加热管束651与该上、下端板656a、656b的焊接不良处有热媒外漏之际，让热媒留置于该容置空间658而不致外漏造成危险，且该检漏孔659的设置能让操作人员得知热媒外漏的现象，进而即时加以处理。
基于上述结构，本发明脱附塔的脱附加热部65，是令热媒流经该加热管束651的管外缘，借以对通过该加热管束651的吸附材加热，让吸附材的加热脱附过程在均温的条件下进行，而具有均温脱附致使溶剂不变质的功效。又，该第一分散部61与该贮槽部68将吸附材堆积贮存，用以隔绝外界空气进入脱附塔内，则具有令脱附塔内维持低氧含量(2％以下)的功效。另者，该脱附加热部65进一步设置的上、下罩盖657a、657b，进而形成的容置空间658与检漏孔659，乃具有防止热媒外漏且检修简易的功效。此外，进一步设置于该氮气纯化吸附部62与该第二分散部64间的吸附材预热部63，因先将吸附材予以预热，可避免有机溶剂因经过氮气纯化程序凝结进而导致吸附材结块不易分散，遂具有吸附材不会冷凝结块的功效。
再者，倘若吸附材结块或脱附氮气及被脱附有机蒸气流速过大，乃会令吸附材无法进入该加热管束651，造成该脱附加热部65的空塔现象；于是，为了得知脱附塔是否处于空塔的异常脱附状态，本发明的脱附塔脱附状态侦测方法，包含下列步骤：a.)侦测加热脱附部的吸附材进口端与出口端温度或/及压力差；以及b.)根据加热脱附部的吸附材进口端与出口端温度或/及压力差的变化，判断脱附状态是否异常；其中，当进口端温度≥出口端温度(正常应是进口端温度＜出口端温度)或/及压力差＜250mmWG(正常压力差应于300～1000mmWG之间)，即可判断为脱附塔处于异常脱附状态。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。
Claims (9)
1.一种脱附塔，其特征在于，是于一槽体内部由上而下依序设置有：
一第一分散部，与一吸附材输送装置的脱附塔进料管连结，让输送进来的吸附材因堆积窒息角作用而分散，并连结有让吸附材溢流回该吸附材输送装置的溢流管；
一氮气纯化吸附部，内部区隔成进气层与出气层，让由该第一分散部落下的吸附材，先堆积于该出气层再堆积于该进气层，该进气层与一冷凝塔的出气管连结，该出气层与一氮气循环管的一端连结；
一第二分散部，让由该氮气纯化吸附部落下的吸附材充分分散，且与该冷凝塔的进气管连结；
一脱附加热部，内部设置有供由该第二分散部落下的吸附材通过的加热管束，并令热媒流经该加热管束的管外缘，借以对通过该加热管束的吸附材加热；
一第三分散部，让由该脱附加热部落下的吸附材充分分散，且与该氮气循环管的另端连结；
一活性碳冷却部，将经过该脱附加热部脱附加热的吸附材冷却；
一贮槽部，将经过吸附材冷却部的吸附材堆积贮存，用以隔绝外界空气进入，并与该吸附材输送装置的脱附塔出料管连结。
2.根据权利要求1所述的脱附塔，其特征在于，进一步设置一吸附材预热部于所述氮气纯化吸附部与所述第二分散部之间。
3.根据权利要求2所述的脱附塔，其特征在于，所述氮气循环管设置有加压泵，并连结有氮气补充源。
4.根据权利要1、2或3所述的脱附塔，其特征在于，所述脱附加热部进一步于上、下端板之外设置有上、下罩盖，进而形成一外漏热媒的容置空间，并使所述加热管束由该上、下端板延长至该上、下罩盖，且于该上、下端板形成有连通至该容置空间的检漏孔。
5.根据权利要4所述的脱附塔，其特征在于，所述脱附加热部进一步设置有伸缩弧段。
6.根据权利要求5所述的脱附塔，其特征在于，所述脱附加热部进一步设置有令热媒迂回流动的横隔板。
7.一种脱附塔脱附状态侦测方法，其特征在于，包含下列步骤：
a.)侦测加热脱附部的吸附材进口端与出口端温度或/及压力差；
b.)根据加热脱附部的吸附材进口端与出口端温度或/及压力差的变化，判断脱附状态是否异常。
8.根据权利要求7所述的脱附塔脱附状态侦测方法，其特征在于，当所述进口端温度≥出口端温度，即可判断为脱附塔处于异常脱附状态。
9.根据权利要求7所述的脱附塔脱附状态侦测方法，其特征在于，当压力差＜250mm WG，即可判断为脱附塔处于异常脱附状态。
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