CN104906917A - 一种活性碳纤维多级吸附回收有机气体方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种活性碳纤维对有机气体进行多级吸附回收方法，通过设置在相邻吸附器间的串联管，各吸附器能够与有机气体进行串并联操作，最终实现对有机气体的多级吸附，最高吸附等级可达N-1级（N为系统所含吸附器数量），同时控制串联管的开闭，吸附等级可在1~（N-1）之间切换。当吸附器饱和后，利用饱和蒸汽对其进行脱附，脱附蒸汽经冷凝器及油水分离器处理后，回收有机溶剂。脱附后的吸附器经空气或惰性气体干燥再生后，再次进入吸附过程，每个吸附器按照以上流程循环工作，保证吸附过程最后一级吸附为脱附再生后吸附器。与目前多级吸附技术相比，该方法操作灵活，运行成本低、设备投资小，吸附等级越高，节省投资越明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用活性炭纤维对有机气体实现多级吸附回收的方法，特别是针对高浓度、大风量有机废气中有机物的吸附净化回收。
背景技术
国内外对有机废气的处理方法大体分为两种，一种为回收法，一种为破坏法。对于浓度低，成分复杂，回收价值不高的有机废气，一般采用破坏法，将其中的有机污染物通过热破坏、催化氧化、生物分解等作用，转化为无毒无害物质，使废气能够达标排放；但对于浓度高、成分单一、回收价值大的有机废气，一般采用回收法将其中的有机物加以回收利用，常用的回收法主要有：吸收法、吸附法、冷凝法等，其中吸附法是目前应用最为广泛的有机废气处理方法，特别是活性碳纤维的出现，使该行业得到空前发展。
目前利用活性碳纤维对有机废气进行吸附时，大都采用单级吸附，即采用一级活性炭纤维对空气中的有机溶剂进行吸附。在处理高浓度、大风量有机废气时，仅采用一级活性炭纤维进行吸附，很容易造成活性碳纤维饱和穿透现象，造成排气中有机物浓度超标，无法保证废气排放浓度达到国家排放标准，在污染环境的同时也不能有效完成对有机物的回收，造成资源浪费。若过度增加单级活性碳纤维吸附层的厚度，虽然能够提高吸附效率，延长吸附时间，减少穿透可能性，但由于物理吸附为放热反应，在吸附过程中会产生大量热，过厚的吸附层会造成蓄热和燃烧现象，带来不安全隐患，同时过厚的活性碳纤维也会造成风阻变大，压差升高，不利于吸、脱附过程连续化操作。针对这一情况，对于高浓度、大风量或排放标准高的有机废气，一般采用两级或多级活性碳纤维吸附的方法的，通过多级活性碳纤维吸附，保证废气经处理后达标排放，彻底回收有机物。
常用的活性碳纤维两级或多级吸附装置，是在吸附器后面相应增加吸附吸附器数量，如两级吸附需要4组吸附器，三级吸附需要6组吸附器，设备投资较大，同时由于不同级别吸附器所吸附气体浓度不同，吸附饱和时间也不同，当一级吸附器吸附饱和时，二级、三级等后续吸附器还没有饱和，但为使系统连续工作，吸附器需同时吸附、脱附，能耗及运行成本高，因此如何有效的减少设备投资，降低运行成本成为目前活性碳纤维多级吸附急需解决的问题。
针对该问题，我们发明了一种新的活性碳纤维多级吸附有机气体方法，从工作流程进行优化设计，在实现多级吸附的同时，减少吸附器的数量，并使吸附器吸附、脱附时间安排更合理，并且可以按照废气浓度气量等实际情况进行调节，实现多级/单级吸附切换，使多级吸附从投资和运行上更具优势。
发明内容
本发明提供了一种利用活性碳纤维对有机气体进行多级吸附回收方法，具体方法主要步骤为：
（1）将有机气体送入到活性碳纤维吸附系统进行吸附，吸附系统由3～6个活性碳纤维吸附器组成，每个吸附器内部安装有2～10个活性碳纤维吸附芯。
相邻吸附器之间设置串联管，可实现有机气体在吸附器之间的单向流通。不同吸附器即可与有机气体进行并联操作，也可通过串联管也可实现串联操作。
有机气体经一个吸附器吸附净化后，排出的净化气体通过串联管进入到下一个吸附器中进行再次吸附净化，从而实现对有机气体的多级吸附净化，最终得到有机物浓度符合国家排放标准的气体。
（2）当第一个吸附器吸附饱和或达到设定吸附时间后，有机气体直接进入到第二个吸附器，第二个吸附器变为一级吸附器，并同时开启后续相应的吸附器，保证对有机气体的吸附级别。
（3）当吸附器达到吸附饱和或设定吸附时间后，向该吸附器中通入蒸汽进行脱附，脱附产生的含有机物蒸汽送入冷凝器中进行冷凝，并将冷凝液在油水分离器中进行分离，回收有机溶剂。
脱附所用蒸汽为饱和蒸汽，蒸汽压力为0.1MPa～0.5MPa，优选为0.15～0.3MPa。
（4）吸附器脱附完成后，通入空气或惰性气体对其进行干燥降温。每个活性碳纤维吸附器轮流进行吸附-脱附-降温，经过脱附再生后，等待进入下一个工作周期。
（5）冷凝器中未冷凝有机蒸汽与分液槽、溶剂储槽中挥发的有机蒸汽回到吸附系统进行循环吸附。
该方法利用吸附器间的串联管，使相邻两个吸附器串联起来，实现气体在相邻吸附器之间的单向流动，从而达到多级吸附的效果，能够达到的最大吸附等级为N-1，其中N为吸附系统所含吸附器个数。当吸附器饱和后，可单独对一个吸附器进行脱附解吸，而后面的吸附器继续吸附，降低运行成本。
通过各串联管的开闭，可以控制对有机气体的吸附等级，根据有机气体中有机物浓度、风量、排放标准等，确定合适的吸附等级。同时也可关闭所有的串联管，对有机气体进行单级吸附。因此利用该发明所述方法可随时对有机气体吸附等级进行切换，吸附等级可在1～（N-1）之间任意选择，实现有机气体不同吸附等级要求。
吸附有机气体中所含有机物主要为沸点在30～180℃的有机溶剂，优选为沸点为50～150℃之间，如：苯、甲苯、二甲苯、氯苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、异丙醇、丁酮、环己烷、石油醚、丙烯酸、二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、乙硫醚等。
该方法主要用于去除有机气体中有机物，特别对于高浓度、大风量、排放标准高的有机气体，可通过对有机气体的多级吸附处理，使最终排放净化气可符合国家有关规定的各行业相应排放标准。并且在净化有机气体的同时，能够对有机气体中所含有机物进行回收利用。
每次吸附过程中，最后一级吸附都采用再生后的吸附器，能够保证废气达标排放，特别是对于一些排放标准高的有机污染物，具有非常大的优势。
与目前常用的多级吸附技术相比，该方法操作灵活，所需吸附器大幅减少，吸附等级越高，节省投资越明显。
附图说明
图1是本发明专利具体实施例提供的活性碳纤维多级吸附净化回收有机气体工艺流程图（以两级吸附为例说明，但本发明包括但不限于两级吸附）。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明，实施例不作为本发明文件的限制性说明。
某化工企业产品精制干燥过程排出含甲苯有机气体，排气量为4000m3/h，气体中有机物浓度为6000mg/m3左右。该有机气体经收集预处理系统后，通过废气风机送入活性碳纤维吸附系统，首先进入吸附器A经吸附后，一级净化空气通过串通管进入到吸附器B进行二级吸附，最终废气经二级吸附后，净化空气从总排放口排放。
随着吸附进行，吸附器A逐渐饱和，当吸附器A达到饱和或设定吸附时间后，吸附器A吸附过程结束，其进气口关闭，同时关闭吸附器A、B间串联管，吸附器A依次进入脱附、干燥过程。此时废气直接进入吸附器B进行一级吸附，吸附器B由二级吸附器变为一级吸附器，废气经吸附器B吸附后，一级净化空气通过吸附器B、C间串联管进入到吸附器C进行二级吸附，最终废气经二级吸附后，净化空气从总排放口排放。当吸附器B达到饱和或设定吸附时间后，吸附器B吸附过程结束，其进气口关闭，同时关闭吸附器B、C间串联管，吸附器B依次进入脱附、干燥过程。废气直接进入吸附器C进行一级吸附，吸附器C由二级吸附器变为一级吸附器，废气经吸附器C吸附后，一级净化空气通过吸附器C、A间串联管进入到脱附再生后的吸附器A进行二级吸附，最终废气经二级吸附后，净化空气从总排放口达标排放。
对吸附饱和吸附器进行脱附时，将蒸汽引入吸附器中，利用蒸汽将其吸附的有机物脱附出来，而脱附产生的水蒸气与有机蒸汽混合气经冷凝器冷却后，冷凝液进入到分液槽进行分离，产生回收有机溶剂和脱附废水。
脱附结束的吸附器中通入空气对其降温活化，降到室温后，等待进入下一工作周期。
以上为整个工艺流程，每个吸附器按此顺序循环进行吸附、脱附、干燥过程。
废气经上述方法处理后，排放口最终净化空气浓度<40mg/m3，对废气中有机物去除率>99.3%；同时回收有机溶剂可直接回用于生产。
Claims (7)
1.一种利用活性碳纤维对有机气体进行多级吸附回收方法，它包括以下步骤：
（1）将有机气体送入到活性碳纤维吸附系统进行吸附，吸附系统由多个活性碳纤维吸附器组成，相邻吸附器之间通过串联管联通，有机气体经一个吸附器吸附后，通过串联管进入到下一个吸附器中进行再次吸附，实现对有机气体多级吸附，最终得到有机物浓度符合国家排放标准的气体；
（2）当第一个吸附器吸附饱和或达到吸附时间后，有机气体直接进入到第二个吸附器，并开启后续相应吸附器，保证对有机气体的多级吸附；
（3）吸附器吸附饱和或达到吸附时间后，向吸附器中通入饱和蒸汽进行脱附，脱附产生的含有机物蒸汽送入冷凝器中进行冷凝，冷凝液送入油水分离器进行分离，回收有机溶剂；
（4）吸附器脱附完成后，通入空气或惰性气体对其进行干燥降温，吸附器干燥再生后等待进入下一个工作周期；
（5）冷凝器中未冷凝有机蒸汽与分液槽、溶剂储槽中挥发的有机蒸汽回到吸附系统进行循环吸附。
2.根据权利要求1所述活性碳纤维吸附系统，其特征在于由3~6个吸附器组成，每个活性碳纤维吸附器内部安装有2~10个活性碳纤维吸附芯。
3.根据权利要求1~2所述，不同吸附器与有机气体并联操作，同时相邻吸附器之间通过串联管也可实现串联操作。
4.根据权利要求1，3所述，相邻吸附器之间设置串联管，其特征在于实现有机气体在吸附器之间的单向流通，前一个吸附器排出的净化气，通过串联管进入到下一个吸附器的中进行再吸附，实现对有机气体多级吸附，最高吸附等级为N-1，其中N为吸附系统所含吸附器个数。
5.根据权利要求1、3、4所述，通过控制不同串联管的开闭，可调整吸附系统对有机气体吸附等级，吸附等级可在1~(N-1)级间切换，其中N为吸附系统所含吸附器个数。
6.根据权利要求1~5所述有机气体，所含有机物为沸点在30℃~190℃的有机溶剂，优选为沸点60℃~160℃。
7.根据权利要求1所述，脱附所用蒸汽为饱和蒸汽，蒸汽压力为0.1MPa~0.5MPa，优选为0.15~0.3MPa。
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