CN103301710A - 一种有机废气吸附的二氧化碳脱附工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机废气吸附的二氧化碳脱附工艺，属环保领域。其技术要点是：有机废气经过预处理后，送入吸附床进行吸附，净化达标后从系统排放出去；采用热二氧化碳气体为脱附介质对吸附床层进行脱附；脱附后的有机废气回收利用，二氧化碳可循环使用。二氧化碳既不燃烧、又不支持燃烧，采用二氧化碳作为脱附介质有效避免了炭类吸附材料易发生着火、脱附混合气体自燃等安全隐患。同时，在脱附过程中未引入水蒸汽和氧气，避免了设备的生锈、腐蚀问题，从而延长了设备使用寿命。采用二氧化碳气体作为脱附气体，还可定期高温加热炭类吸附材料，利用二氧化碳气体的活化性能，对吸附材料进行活化操作，从而减少积碳，提高其吸附性能。

Description

一种有机废气吸附的二氧化碳脱附工艺

【技术领域】

本发明涉及一种有机废气吸附的二氧化碳脱附工艺，属环保领域。

【背景技术】

目前的工业有机废气治理技术主要有冷凝法、催化燃烧、吸附-回收法，以及比较新的生物法和电离法等。其中吸附-回收法具有较好的处理效果，并且在吸附后可将高附加值的有机物分离回收，因此受到人们的广泛关注。

传统的回收工艺是首先采用活性炭等多孔材料作为吸附剂将有机废气中的有机物吸附，后利用高温水蒸汽或热空气通过吸附饱和的吸附剂床层，使吸附饱和后的高浓度有机物在高温作用下脱附下来，再经过冷凝、分离等方式得到液态的有机物。采用高温水蒸汽为脱附介质，具有热量较高、脱附完全等优点，但同时也存在一些缺点，例如：

脱附初始阶段，高温的水蒸汽遇到低温的活性炭吸附床时，会有一部分冷凝在吸附剂颗粒上，尽管有后续的高温脱附过程，填充在吸附剂孔道内的水也难以完全脱除，造成吸附剂吸附量的下降；

在脱附后的高温水蒸汽和有机废气环境下，设备易与有机物发生相互作用，从而造成设备腐蚀，最终使其寿命减少和企业成本的增加；

某些有机物在水溶液中的溶解度较大，造成冷凝分离的困难，并且冷凝分离后会产生一定浓度的有机废水，造成了二次污染。

采用热空气作为脱附介质时，具有来源广泛、成本较低以及不受地域限制等优点，但在脱附过程中却由于氧气和脱附后高浓度有机废气的共存，在高温环境下易发生燃烧、甚至爆炸的隐患。

针对上述问题，专利200710107128.8和201110090661.4新提出采用氮气作为脱附气体用于有机废气的脱附过程。氮气作为一种惰性气体，可以有效避免高温水蒸汽和热空气的缺点，但同时由于氮气难以液化，通常以压缩气体形式存在，其压力可接近20Mpa，对运输和储存等过程要求较高；另外，对于一些炭类吸附材料，例如活性炭，在使用过程中会发生积碳现象，采用氮气作为脱附介质经过多次吸附-脱附循环后，由于积碳的存在，吸附剂的吸附量仍会有一定程度的下降。

【发明内容】

本专利针对传统的以高温水蒸汽、热空气和氮气作为脱附介质存在的技术问题，提供一种用于有机废气处理的新工艺，具体涉及一种有机废气吸附的二氧化碳脱附工艺，其特征如下：

有机废气经吸附床层吸附饱和后，通入热二氧化碳气体作为脱附介质进行脱附操作；脱附完成后，有机废气经回收利用，二氧化碳气体可循环使用。

所述的有机废气在吸附前需经过过滤和冷却。

所述的热二氧化碳气体温度为20～350℃，所述二氧化碳的加热方式可采用电加热或导热油加热。

所述的有机废气再利用是指有机废气经冷凝分离后再利用。

所述的二氧化碳气体循环利用是指混合气体冷凝分离后剩余的洁净二氧化碳气体重新作为脱附气体使用。

本发明采用热二氧化碳气体作为脱附介质，将吸附床层吸附后的有机废气在热气流的吹扫作用下脱附下来，脱附混合气体经过冷凝分离步骤得到有机液体和分离后的二氧化碳气体，有机液体可以回收利用，而二氧化碳气体则重新作为脱附气体循环利用，从而实现了资源的最大化利用。

在吸附阶段，有机废气首先经过过滤和冷却步骤，除去废气中的杂质，并使其温度降低，以有利于后续的吸附过程。吸附饱和后，关闭进气阀门，吸附床层转入脱附阶段。

在脱附阶段，首先通入一定量的二氧化碳气体，将床层内剩余的有机废气排出重新进入吸附床二次吸附。在床层内剩余的废气浓度降低后，通入加热至一定温度的二氧化碳气体开始脱附过程。脱附混合气体首先经过换热器将温度降低，置换的热量可以用于导热油加热或其他方面；混合气体接着进入冷凝器进行冷凝，有机废气在冷凝作用下变为有机液体并分离，剩余的二氧化碳气体则继续作为脱附气体循环利用。

在脱附完全后，吸附床层进入冷却阶段。此时重新通入未加热的二氧化碳气体，使其与吸附床层进行热量交换从而降低吸附床层的温度。冷却后的吸附床层可进行下一次的吸附操作。有机废气处理装置共有两组吸附床，使用时一为吸附，一为脱附，两者交替进行，以提高效率。

另外，在实际运行过程中，对于炭类吸附材料，经过多次的吸附-脱附循环，会发生积碳现象，造成吸附剂孔道堵塞，从而引起材料的比表面积和孔体积等减小，最终影响材料的吸附性能。此时，可将吸附能力下降的吸附剂放入高温炉中，通入二氧化碳气体，加热至900℃左右高温，利用二氧化碳的活化性能对吸附剂进行活化操作，从而减少积碳，提高其吸附性能。

本发明采用的工艺，与现有常用的高温水蒸汽或热空气脱附工艺相比，具有以下有益效果：

1）二氧化碳作为一种工业原料，已广泛应用在制尿素、烧碱等其他工业过程中，因此来源广泛、成本较低；且二氧化碳气体易通过加压等转换为液体形式，方便了运输及储存过程；

2）二氧化碳既不燃烧，也不支持燃烧，且二氧化碳气体密度较大，能对吸附床层进行充分地包覆，采用热二氧化碳气体作为脱附介质，能够有效避免脱附过程中气体自燃、炭类吸附材料着火等安全隐患；

3）采用二氧化碳脱附，避免了水蒸汽脱附过程中存在的设备腐蚀等问题，从而延长设备的使用寿命；由于不含水分，脱附后的有机物易于分离，且不存在废水的二次污染问题。

4）采用二氧化碳气体作为脱附气体，还可定期高温加热活性炭，利用二氧化碳气体的活化性能，对活性炭进行活化操作，从而减少积碳，提高其吸附性能。

【附图说明】

图1为二氧化碳脱附工艺流程图。

其中，1-过滤器；2-四通阀；3-冷却器；4，5-吸附床层；6、7、8、9、10、11、12、13、14-两通阀；15、17-三通阀；16-加热器；18-换热器；19-冷凝器；20-集液槽；21、22-在线检测器。

【具体实施方式】

下面结合附图详细说明本工艺流程。

有机废气首先经过过滤器1去除其中的杂质，净化后的废气通过阀2并且在冷却器3的作用下，温度降低。净化且冷却后的有机废气通过吸附床4进行吸附操作。当在线检测器22检测到出口浓度达到一定值时，停止吸附操作，关闭阀6和阀11，吸附床层开始转入脱附阶段。

脱附时，首先将二氧化碳气体通入吸附床4将其中的有机废气置换出，置换出的废气通过阀17和阀2进入吸附床5进行吸附操作。当在线检测器21检测到吸附床4内的有机废气置换完全时，开始打开加热器16并向吸附床4内通入加热后的热二氧化碳气体。

含有有机废气和二氧化碳的混合气体，首先通过换热器18进行换热操作，置换的热量可以用于加热导热油或其他方面。交换热量后的混合气体通过冷凝器19进行冷凝操作，冷凝后的有机液体进入集液槽20得以回收利用，剩余洁净的二氧化碳气体重新作为脱附气循环使用。

在线检测器21检测到有机废气降低至一定浓度后，吸附床由脱附阶段进入冷却阶段，此时通入未加热的二氧化碳气体进行吸附床的冷却操作。此时，二氧化碳气体温度会升高，可通过换热器进行热量置换以提高热量利用率，二氧化碳气体可循环作为冷却气使用。至温度降低至一定程度后，已完全脱附的吸附床可重新准备进行下一次吸附操作。

两组床层分别作为吸附床和脱附床，两者交替进行吸附和脱附操作，以提高效率。

另外，当仪器检修或有紧急情况存在时，可打开阀2进行排气操作。

当采用炭类吸附材料作为吸附剂时，除作为脱附气体外，还可采用二氧化碳气体作为活化气体，在高温条件下对吸附剂进行活化操作，从而减少积碳，提高吸附剂的吸附性能。

Claims (5)

1.一种有机废气吸附的二氧化碳脱附工艺，其特征如下：有机废气经吸附床层吸附后，通入热二氧化碳气体作为脱附介质进行脱附操作；脱附完成后，有机废气经回收再利用，二氧化碳气体可循环使用。

2.根据权利要求1所述的一种有机废气吸附的二氧化碳脱附工艺，所述的有机废气在吸附前需经过过滤和冷却。

3.根据权利要求1所述的一种有机废气吸附的二氧化碳脱附工艺，所述的热二氧化碳气体温度为20～350℃，所述二氧化碳的加热方式可采用电加热或导热油加热。

4.根据权利要求1所述的一种有机废气吸附的二氧化碳脱附工艺，所述的有机废气再利用是指有机废气经冷凝分离后再利用。

5.根据权利要求1所述的一种有机废气吸附的二氧化碳脱附工艺，所述的二氧化碳气体的循环使用是指脱附混合气体冷凝分离后剩余的洁净二氧化碳气体重新作为脱附气体使用。

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