CN104740973A - 一种高浓度有机废气中有机溶剂的回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高浓度有机废气中有机溶剂的回收装置，包括多层流化床吸附塔、吸附剂输送系统、脱附塔和冷凝塔四部分。流化床吸附塔内部中段通过气体分布板隔成3~15层，层高：600mm~1200mm；底部设置一气流入口并连接一废气风机，顶部设置一旋风分离器带一净化气出口，并带有螺旋进料装置；通过粒径40目~70目的无规则硬质果壳活性炭为吸附剂在其内部流动吸附废气，吸附剂通过外部设置的溢流管从上层向下层流动；脱附塔内165℃~190℃氮气作为脱附气，可循环使用。本装置不但解决了目前高浓度有机废气因浓度过高引起的反应热无法散失导致床层着火、爆炸的难题而且还降低溶剂回收成本。

Description

一种高浓度有机废气中有机溶剂的回收装置

技术领域

本发明涉及多层流化床高浓度有机废气中有机溶剂回收装置，解决目前工业中使用固定床吸附存在的因不能及时散失反应热而引起的床层着火问题。根据其结构特征，可结合价格低廉、硬质果壳为原材料的无规则颗粒活性炭使用，经济效益明显。

背景技术

基于吸附剂的高选择性，能处理其他工艺难以分离的混合物，无二次污染，净化效率高，操作方便且能实现自动控制，目前工业上主要采用固定床吸附法去除低浓度废气挥发性有机气体VOC（Volatile Organic Compounds，VOCs），但遇到高浓度有机废气或者高反应性的VOCs处理时，常因被吸附的物质与吸附剂产生触媒氧化放热反应，导致固定床内部不能及时散热进而发生碳床着火或者爆炸问题；于是为了改善固定床吸附系统的缺点，而发展出一种多层流化床吸附系统；中国专利CN104190208A，清本环保工程( 杭州) 有限公司介绍一种循环流化床处理有机废气的方法，其不足之处为空速过大，耗能过高,不易实现工业化；中国专利CN101596392B，台湾承杰有限公司介绍的关于使用球形活性炭作为吸附剂结合多层流化床对有机气体进行吸附，其不足之处在于多层吸附塔内部溢流不易控制，使用条件苛刻，只局限于使用球形活性炭，经济效益低。

多层流化床高浓度有机废气中有机溶剂回收装置吸附系统流程如图1所示，废气以废气风机4自气流入口3送入吸附塔1的底部，而气流通过气体分布板2将气体分布均匀后与由上流下的吸附剂15接触，即可成为净化气体并从塔顶旋风分离器出口5排出；其中吸附塔1的内部以扣有风帽的气体分布板2分隔成数层，吸附剂由塔顶螺旋进料17进行补充加料，越过扩大段19直接进入最上层气体分布板2，而在气体分布板2上形成流化态，废气中的VOCs吸附于吸附剂15的孔洞内，废气即变为净化气通过旋风除尘器16排放；然而，吸附饱和的吸附剂15通过外部溢流管18完成吸附剂层与层之间的流动，直至流至吸附塔1的最底层，借助吸附剂输送系统6送至后续的脱附过程，进行脱附再生后送回吸附塔1的顶层。

多层流化床高浓度有机废气中有机溶剂回收装置脱附系统如图中脱附塔20所示，吸附饱和的吸附剂15流至吸附塔1的底层后并通过吸附剂输送装置6的输送气源8，以高压空气为推送力，经出料管7，第一吸附剂输送装置9，输送管路10与第一输送转接器11送至脱附塔20的顶端，进行脱附再生工作；脱附再生后的吸附剂15则以第二吸附剂输送装置12，第二输送转接器13与进料管14送回吸附塔1的最上层分布板2。

待再生的吸附剂15在脱附塔20的脱附反应腔内21慢慢往下流动，并经由脱附热源22加热，再由脱附塔20下方的脱附气源23吹入氮气与吸附剂15接触，将吸附剂15中的VOCs脱附；脱附后的吸附剂15经脱附塔20底部冷却后，由前述的输送过程送回吸附塔1的最上层分布板2，再度吸收VOCs；而脱附出来的高浓度VOCs则由氮气流经脱附气体管路24携带至冷凝塔25冷凝，冷凝下来的有机溶剂进入储罐27储存，而脱附气由管路26连接引风机23将脱附气继续在脱附塔20内使用。

发明内容

本发明的目的主要在于在吸附过程中遇到高浓度有机废气或者高反应性的VOCs处理时，常因被吸附的物质与吸附剂产生触媒氧化放热反应，导致固定床内部不能及时散热进而发生碳床着火或者爆炸问题，而提供一种使用多层流化床作为吸附塔，使吸附剂时刻保持流动态可以及时散失热量。

 本发明的另一个目的在于提供一种多层流化床溶剂回收装置的吸附塔结构，具有可以将价格低廉的无规则椰壳活性炭作为吸附剂使用，在完成高浓度废气回收的前提下，提高了生产安全性，大大降低了回收成本。

 本发明的目的是有以下技术方案实现的。

一种高浓度有机废气中有机溶剂回收装置，其吸附塔为多层流化床，在内部设有多层气体分布板，将主体分隔成数层，底部设置一气流入口且连接一废气风机，上部为一扩大段，顶部设置一旋风除尘器带有气流出口，带有一螺旋进料口；通过小颗粒无规则椰壳活性炭作为吸附剂在其分布板上流动吸附废气，吸附剂在层与层之间通过外部设置溢流管进行流动；输送系统中吸附剂输送方法是通过压缩空气进行输送；脱附塔内脱附气使用循环氮气。

前述多层流化床高浓度废气有机溶剂回收装置的吸附塔，其中吸附塔内部气体分布板孔上方扣有风帽，可达到塔内吸附剂所需最小流化速度，并达到了气体从下往上同时，又防止吸附剂倒流入下一床层的目的。

前述多层流化床高浓度废气有机溶剂回收装置的吸附塔，其中吸附塔吸附剂在层与层之间为外部溢流的方式，溢流管出料口为一锥斗形式，防止下层床层气体倒流入上层，完成吸附剂从上往下顺利流动，并通过调节溢流管疏松气气速来调节吸附剂流量。

前述多层流化床高浓度废气有机溶剂回收装置的吸附塔，其中吸附塔塔顶装有一旋风分离器，可以完成吸附剂与净化气的分离，防止吸附剂随净化气的排放。

前述一种高浓度废气有机溶剂回收装置的吸附塔，其中包括根据VOCs的浓度，湿度以及废气特性调节出最佳的吸附剂输送量的输送装置，完成物料由低处往高处的输送。

前述高浓度有机废气中有机溶剂的回收装置中的脱附塔，其中吸附剂脱附完成后，混合气经管路进入冷凝塔，冷凝后的混合气中氮气与有机溶剂分离，氮气回到脱附塔继续循环使用。

附图说明：

图1为一种高浓度有机废气中有机溶剂的回收系统结构示意图。

图中主要标号说明：1 吸附塔、2 分布板、3 进风口、4 废气风机、5净化气出口、6 吸附剂输送系统、7出料管、8空气压缩机、9第一输送装置、10 输送管、11 第一输送转换器、12 第二输送装置、13 第二输送转换器 、14 进料管、15 吸附剂、16 旋风分离器、17 螺旋进料、18 加热源、19 扩大段、20 脱附塔、21 脱附反应腔、22 脱附热源、23 脱附气源、24 混合气体管路、25 冷凝装置、26氮气管路、27 回收槽。

具体实施方式

首先参阅附图中所示，本发明包括有：多层流化床吸附塔1与吸附剂输送系统6依靠管路相连，吸附剂输送气源为空气压缩机8，管路另一端连接脱附塔20；吸附剂在吸附塔1和脱附塔20之间依靠吸附剂输送系统6形成一套吸附剂闭路循环系统，吸附剂15可循环使用。脱附气脱附完成后由脱附塔20携带有机溶剂通过管路24进入冷凝塔25，混合气体经冷凝塔25后有机溶剂与脱附气分离，有机溶剂进入回收槽27，脱附气由引风机23引入脱附塔20继续脱附，脱附气形成闭路循环系统。

一种高浓度有机废气中有机溶剂回收装置的吸附塔1，在内部设有多层气体分布板2，将主体分隔成数层，底部设置一气流入口3且连接一废气风机4，风机依靠调变频器调节废气量；上部为一扩大段19，使得颗粒物到达扩大段时沉降；顶部设置一旋风分离器16，完成净化气5与吸附剂15的分离；顶部带有一螺旋进料口17，随时添加吸附剂15；通过小颗粒无规则椰壳活性炭吸附剂15在其内部吸附废气，吸附剂在层与层之间通过外部设置溢流管18进行流动。

基于上述一种高浓度有机废气中有机溶剂回收装置的吸附塔1的结构特征，本发明将原本的内部溢流改为外部溢流管18的形式，好处在于防止在使用无规则粒状活性炭作为吸附剂15的前提下，因串气导致的层与层之间不能正常流化现象；由原本的孔式气体分布板改为风帽式气体分布板2，可防止在使用无规则粒状活性炭作为吸附剂15的前提下，气体分布不均匀的现象；吸附塔1塔顶装有一旋风分离器16，可以完成吸附剂15与净化气5的分离，防止吸附剂随净化气的排放。

基于上述一种吸附剂输送系统6所使用的吸附剂输送器9、12由原本的固定式改为调整式，可依据所吸附的废气的湿度、浓度、组成特性等调整出最佳的吸附剂输送流量（气固比），而产生最佳的吸附能力。

 基于上述一种脱附塔20的结构特征，本发明将原本脱附气23的一次性使用，改为氮气作为脱附气，经冷凝塔25冷凝后将脱附气与有机溶剂分离，脱附气23返回脱附塔继续使用，大大降低了溶剂回收成本，保护了环境。

以上所述，仅是本发明较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例做简单的修改、等同变化与修饰，仍均属于本方案发明的范围内。

下面分别以制药企业排放量较多有机气体丙酮、异丙醇、甲苯为例，说明具体实施方式：

实施例1：

（1）废气中丙酮有机废气，处理量300m3/h，丙酮含量10g/m3；

（2）多层流化床吸附塔内部设有多层气体分布板，底部设置一气流入口且连接一废气风机，顶部设置一旋风除尘器带有净化气出口，通过40目椰壳活性炭吸附剂在其内部流动吸附废气；吸附塔层与层之间采用外部循环；

（3）使用多层流化床吸附塔床层数3层，层高：1200mm；

（4）有机废气与吸附剂接触，气体在床层停留时间为5s，固体在床层停留时间为6min；

（5）脱附塔内脱附气为氮气，循环使用，最佳温度190℃；

（6）有机气体冷凝至液体后回收。

在多层流化床吸附塔中，含丙酮有机废气浓度从10g/m3 降到100 mg/m3，可以达标

排放，溶剂回收率高于98%。

 实施例2：

（1）废气中异丙醇有机废气，处理量300m3/h，异丙醇含量15g/m3；

（2）多层流化床吸附塔内部设有多层气体分布板，底部设置一气流入口且连接一废气风机，顶部设置一旋风除尘器带有净化气出口，通过50目椰壳活性炭吸附剂在其内部流动吸附废气；吸附塔层与层之间采用外部循环；

（3）使用多层流化床吸附塔床层数10层，层高：800mm；

（4）有机废气与吸附剂接触，气体在床层停留时间为40s，固体在床层停留时间为60min；

（5）脱附塔内脱附气为氮气，循环使用，最佳温度170℃；

（6）有机气体冷凝至液体后回收。

 在多层流化床吸附塔中，含异丙醇有机废气浓度从15g/m3 降到95 mg/m3，可以达标排放，溶剂回收率高于98%。

 实施例3：

（1）废气中甲苯有机废气，处理量300m3/h，甲苯含量15g/m3；

（2）多层流化床吸附塔内部设有多层气体分布板，底部设置一气流入口且连接一废气风机，顶部设置一旋风除尘器带有净化气出口，通过70目椰壳活性炭吸附剂在其内部流动吸附废气；吸附塔层与层之间采用外部循环；

（3）使用多层流化床吸附塔床层数15层，层高：600mm；

（4）有机废气与吸附剂接触，气体在床层停留时间为60s，固体在床层停留时间为80min；

（5）脱附塔内脱附气为氮气，循环使用，最佳温度165℃；

（6）有机气体冷凝至液体后回收。

 在多层流化床吸附塔中，含甲苯有机废气浓度从15g/m3 降到90 mg/m3，可以达标排放，溶剂回收率高于99%。

Claims (6)

1.一种高浓度有机废气中有机溶剂回收装置，包括多层流化床吸附塔、吸附剂输送系统、脱附塔和冷凝塔四部分。

2.根据权利要求1所述高浓度有机废气中有机溶剂回收装置，其特征在于，多层流化床吸附塔内部设有多层气体分布板，底部设置一气流入口且连接一废气风机，顶部设置一旋风除尘器带有净化气出口，通过特定活性炭吸附剂在其内部吸附废气，吸附剂通过外部设置的溢流管从上层向下层流动；从多层流化床吸附塔流出的吸附剂进入脱附塔通过高温氮气脱附，脱附气循环使用；再生后的吸附剂返回吸附塔继续使用。

3.根据权利要求1所述的高浓度有机废气中有机溶剂回收装置，其特征在于，使用多层流化床吸附塔床层数3~15层，层高：600mm~1200mm。

4.根据权利要求1所述的高浓度有机废气中有机溶剂回收装置，其特征在于，有机废气与吸附剂接触，气体在床层停留时间为5s~60s，固体在床层停留时间为6min~80min。

5.根据权利要求1所述的高浓度有机废气中有机溶剂回收装置，其特征在于，层与层之间采用外部循环。

6.根据权利要求1所述的高浓度有机废气中有机溶剂回收装置，其特征在于，脱附塔内脱附气为氮气，循环使用，最佳温度165℃~190℃。