CN102698561A - 净化回收废气中挥发有机物的板式吸附-脱附装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种净化回收废气中挥发有机物的板式吸附-脱附装置，包括有框架和多个薄金属传热板，薄金属传热板依次固定于框架上，两相邻薄金属传热板的边缘衬以垫片压紧，薄金属传热板的四角分别设有通孔，以形成两个通道，其中含挥发有机物的废气，冷、热液体或蒸汽交替地在薄金属传热板两侧通孔流过，以进行换热。具有如下优点：①薄金属传热板板面两侧流体流速快，总传热系数高，改善了传热；②废气与固体吸附剂接触更充分，废气流速高，传质得以强化；③结构紧凑，可根据产能需要增减薄金属传热板数目，或单元并联；④单位体积的传热面积大，金属材料消耗量低；⑤操作灵活性大，便于移动作业；⑥操作压力1.0-1.2MPa或-0.1MPa。

Description

净化回收废气中挥发有机物的板式吸附-脱附装置
技术领域
本发明涉及环保和化工分离领域，具体的是涉及一种净化回收废气中挥发有机物的板式吸附-脱附装置。
背景技术
从化学化工、生物医药、轻工纺织和机械电子等行业生产过程中产生的含VOCS工业废气，目前，广泛以活性炭纤维（ACF）、颗粒活性炭（GAC）、分子筛等固体吸附剂，采用变温吸附（TSA）或变压吸附(PSA)方法，吸附VOCS 使废气得以净化而排空，吸附过程达到吸附剂被VOCS饱和后，采用变温（TSA）或变压脱附（PSA），从吸附剂中排出的VOCS 蒸汽，经冷凝冷却液化回收，纯化后循环套用。如此周而复始进行吸附-脱附，实现高效净化废气中的VOCS。
TSA和PSA综合方法在回收VOCs应用比单独PSA法应用更广泛，TSA方法分为：湿式和干式工艺的实施方案,所谓“湿式”就是利用水蒸汽脱附剂脱附在固体吸附剂上吸附的VOCs,这种工艺存在许多弊端，更因工业常用热源的水蒸气，因环保而禁止使用燃煤锅炉，雪上加霜。所谓“干式”，就是吸附装置内配置间壁列管、蛇管、排管等换热器。脱附时向换热器通入蒸汽或烟道气、热空气、 导热油、热水、工业废热载体等通过间壁供热,使各种热脱附剂（如蒸汽）与吸附剂与VOCS不直接接触，这种工艺比“湿式”有很多优点，已公开了许多专利（如，殷斌烈、杨旭东等，中国专利申请号：201110223732.3，通用型间壁震动式挥发性有机物回收工艺及装置；CN101648102； CN101780467A ；CN102029100A；DE3933111等）。
典型“干式”吸附-脱附净化和回收废气中VOCS由吸附-脱附系统，辅助系统，管路系统及控制系统等组成。全流程一般包括：废气的鼓入，过滤，冷却干燥，间壁冷却吸附，净化气排空。固体吸附剂吸附VOCs达到饱和点后，进行间壁加热-脱附，抽风，冷凝冷却，回收液态VOCS的贮存和输送等。上述流程中吸附和脱附过程是全流程的关键过程，要实现全流程的高效率，必须强化伴随着传质和传热的吸附和脱附单元操作。根据化学工程传质和传热的理论，它们受吸附剂的颗粒、形状、废气流速、冷却剂流速和传热方式等诸多因素影响。所谓强化吸收和脱附过程，实质就是强化或优化影响吸附和脱附的传质的各因素。目前使用的干式吸附-脱附装置有：罐式、槽式和塔式，其中配置列管、蛇管、排管等间壁换热器。这些装置均存在诸多缺点，废气和吸附剂接触不充分，冷却或加热剂流速慢，传质、传热效率低，设备不紧凑等等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种高效传质、传热的净化回收废气中挥发有机物的板式吸附-脱附装置，实现在生产过程中产生的废气中VOCs最大限度地回收利用，满足废气中VOCs浓度符合国家排放标准要求。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：净化回收废气中挥发有机物的板式吸附-脱附装置，其特征在于包括有框架和多个薄金属传热板，薄金属传热板依次固定于框架上，两相邻薄金属传热板的边缘衬以垫片压紧，薄金属传热板的四角分别设有通孔，以形成两个通道，其中含挥发有机物的废气，冷、热液体或蒸汽交替地在薄金属传热板两侧通孔流过，以进行换热。
所述的薄金属传热板的厚度为了3～5mm，其中一表面为槽形或波纹形，另一面均匀焊接有与平面垂直的短桩，直径10～25mm，高度20～40mm，二排均布；所述的相邻薄金属传热板之间的槽形或波纹形的表面相对，以形成距离窄及宽交替排布，窄的通过冷、热液体或蒸汽，距离为5～10mm，宽的通过含挥发有机物的废气，并均匀充填固体吸附剂，距离为20～40mm。
所述的固体吸附剂为活性炭纤维（ACF）、颗粒活性炭（GAC）或分子筛。
所述的垫片为橡胶、压缩石棉、膨胀石墨或用聚四氟乙烯包覆防护的橡胶。
本发明在于其灵活性，可以作为净化回收废气中挥发有机物全流程的组成部分，也能够将其配加吸风机组成一个独立单元，置于车上，移到需要净化回收废气中VOCS的场所，完成废气净化后，再将此独立单元组装到板式吸附-脱附装置全流程实施VOCS脱附回收，本发明与传统的罐式、槽式和塔式，及其配置的列管、蛇管、排管等间壁换热器的装置比较，具有如下优点：①薄金属传热板板面两侧流体流速快，总传热系数高，改善了传热；②与传统的罐式、槽式吸附-脱附装置比较，废气与固体吸附剂接触更充分，废气流速高，传质得以强化；③结构紧凑，可根据产能需要增减薄金属传热板数目，或单元并联；④单位体积的传热面积大，金属材料消耗量低，薄金属传热板加工制造比较容易；⑤操作灵活性大，便于移动作业；⑥操作压力1.0-1.2Mpa或-0.1Mpa，可满足净化大多数回收废气中挥发有机物的需要。
附图说明
图1为薄金属传热板的正面图；
图2为薄金属传热板的背面图；
图3为含挥发有机物的废气及冷（或热）流体流动线路图；
图4为本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明，但本发明并不限于实施例的任何一个或类似实例。
实施例1
净化回收废气中挥发有机物的板式吸附-脱附装置，包括有框架和多个薄金属传热板2，薄金属传热板依次固定于框架上，两相邻薄金属传热板的边缘衬以橡胶垫片压紧，薄金属传热板的四角分别设有通孔1，以形成两个通道，其中含挥发有机物的废气，冷、热液体或蒸汽交替地在薄金属传热板两侧通孔流过，以进行换热。
如图1-2，所述的薄金属传热板的厚度为了3～5mm，其中一表面为槽形或波纹形，另一面均匀焊接有与平面垂直的短桩3，直径10～25mm，高度20～40mm，二排均布。其目的在于：①增强刚度，不致使薄金属传热板受压变形，②强化了湍流程度与增加了传热面积，使液体流过时分布均匀，③有利于纤维状ACF固定。薄金属传热板尺寸常见的宽度为400～1000mm，高度最大可达2 m。薄金属传热板一般用不锈钢，或其它耐腐蚀合金材料的，若干薄金属传热板组成一个独立单元，当处理废气量大时单元可并联联接。
所述的相邻薄金属传热板之间的槽形或波纹形的表面相对，以形成距离窄及宽交替排布，窄的通过冷、热液体或蒸汽，距离为5～10mm，宽的通过含挥发有机物的废气，并均匀充填固体吸附剂活性炭纤维（ACF），距离为20～40mm。
本发明的含挥发有机物的废气及冷（或热）流体流动线路图如图3。A为含VOCS废气路线，B为冷热流体路线，C为冷热流体空间与D为含VOCS废气及吸附剂充填空间交替布置。
当本发明处于冷却-吸附状态时，如图4示意图，冷却剂从冷却剂管经薄金属传热板的下孔4进入各个窄的通道8，通过薄金属传热板接受从吸附剂吸附VOCS蒸汽7释放出的吸附热，然后经薄金属传热板上孔5排出。固体吸附剂不断释放吸附热，维持设定温度，完成吸附过程，产生的净化空气从薄金属传热板另外的下孔6流出板式吸附-脱附装置，排空。
同理，如图3示意图。当本发明处于加热-脱附状态时，加热剂从加热剂管经薄金属传热板上孔或下孔进入各个窄的通道，通过薄金属传热板将热量传给固体吸附剂，然后经薄金属传热板下孔或上孔排出。固体吸附剂受热升温，实现脱附过程，产生的VOCS蒸汽从薄板片另外的上或下孔流出板式吸附-脱附装置。
某化工厂流量1000NM3/小时苯混合尾气，苯含量4.5％（体积比）。经过滤、冷却、干燥鼓入充填ACF吸附剂的板式吸附-脱附装置，同时通入冷却水吸取吸附释放的吸附热，保持50℃恒定吸附，达到尾气苯含量达到排放标准后排放。关闭苯混合尾气及冷却水。转换为加热-脱附操作，此时通入120℃饱和水蒸气间壁加热ACF吸附剂，脱附的苯蒸汽，抽至苯冷凝-冷却器回收苯。获得的苯-水液分二层，分出水层，苯回收率98%。
实施例2 
某化工厂从槽车中卸VOCS至受槽，将板式吸附-脱附装置配加吸风机组成的独立单元车，移到VOCS装卸现场，与受槽排气口联接，在卸VOCS的同时，独立单元通冷却水，抽风，完成废气净化后，在再将此独立单元组装到板式吸附-脱附装置全流程实施VOCS脱附回收。

Claims (4)

1.净化回收废气中挥发有机物的板式吸附-脱附装置，其特征在于包括有框架和多个薄金属传热板，薄金属传热板依次固定于框架上，两相邻薄金属传热板的边缘衬以垫片压紧，薄金属传热板的四角分别设有通孔，以形成两个通道，其中含挥发有机物的废气，冷、热液体或蒸汽交替地在薄金属传热板两侧通孔流过，以进行换热。
2.按权利要求1所述的净化回收废气中挥发有机物的板式吸附-脱附装置，其特征在于所述的薄金属传热板的厚度为了3～5mm，其中一表面为槽形或波纹形，另一面均匀焊接有与平面垂直的短桩，直径10～25mm，高度20～40mm，二排均布；所述的相邻薄金属传热板之间的槽形或波纹形的表面相对，以形成距离窄及宽交替排布，窄的通过冷、热液体或蒸汽，距离为5～10mm，宽的通过含挥发有机物的废气，并均匀充填固体吸附剂，距离为20～40mm。
3.按权利要求1或2所述的净化回收废气中挥发有机物的板式吸附-脱附装置，其特征在于所述的固体吸附剂为活性炭纤维、颗粒活性炭或分子筛。
4.按权利要求1或2所述的净化回收废气中挥发有机物的板式吸附-脱附装置，其特征在于所述的垫片为橡胶、压缩石棉、膨胀石墨或用聚四氟乙烯包覆防护的橡胶。
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