CN102698561B - 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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杨旭东
吴晓慧
殷斌烈
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武汉旭日华科技发展有限公司
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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
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 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
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[0004] 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
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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 η
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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
[0011] 图1为薄金属传热板的正面图;
[0012] 图2为薄金属传热板的背面图;
[0013] 图3为含挥发有机物的废气及冷(或热)流体流动线路图;
[0014] 图4为本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
[0015] 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。
[0016] 实施例1
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 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〜IOmm,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。
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 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°C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°C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%。
[0024] 实施例2
[0025] 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 (3)

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;所述的薄金属传热板的厚度为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。
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,其特征在于所述的固体吸附剂为活性炭纤维、颗粒活性炭或分子筛。
3.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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