CN104958995A - 一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺及其装置，其特征在于，所述工艺包括预处理阶段、吸附阶段、脱附阶段及回收阶段，所述装置包括吸附器、加热器、真空泵、冷凝器和回收罐，不同于现有蒸汽脱附的废气治理，本发明将氮气加热脱附和真空脱附结合，不仅提升了脱附效率，大幅度的降低蒸汽的消耗量，而且不会产生大量废水，不会发生二次污染，同时也无需对吸附器内的颗粒活性炭进行干燥再生，综上所述，本发明具有无蒸汽消耗、耗能低、无废水污染、节能环保、脱附效率高、脱附效果好的特点，不仅减少了有机废气的治理成本，而且治理工艺简单，可以满足废气治理后达标排放。

Description

一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺及其装置

技术领域

      本发明涉及有机废气治理，特别是一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺及其装置。

背景技术

      目前颗粒活性炭吸附法有机废气治理的工艺大多为：首先是有机废气经过预处理、调压、调温，再经吸附器吸附、蒸汽加热脱附，脱附出的油气被冷凝器冷凝为液态混合物（或液态油）而被回收，吸附后洁净的气体高空排放，从而达到减排和达标排放的目的。这类工艺中应用到一种脱附的方法，即水蒸汽加热脱附。若采用水蒸汽加热脱附的方法进行脱附，虽然颗粒活性炭再次吸附的效果很好，吸附后的气体能够达标排放，但是对于处理水溶性的废气时会产生大量的废水难以处理，易造成二次污染，且蒸汽的消耗量较大，经济运行成本也较高。

发明内容

      针对上述问题，本发明提出了一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺及其装置。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是:

一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理装置，其特征在于，包括吸附器、加热器、真空泵、冷凝器、回收罐、氮气和有机废气，所述氮气按作用分，分别为消防氮气和工艺氮气，所述吸附器包括废气进口、消防氮气进口、工艺氮气进口、脱附气体出口和洁净气体出口，所述废气进口处设有废气管路，所述有机废气通过废气管路与吸附器连通，所述废气管路上设有第一阀门；

所述消防氮气进口设有消防氮气管路，所述消防氮气通过消防氮气管路与吸附器连通，所述消防氮气管路上设有第二阀门；

所述工艺氮气进口设有工艺氮气管路，所述工艺氮气通过工艺氮气管路与吸附器连通，所述工艺氮气管路上依次连接有第三阀门和加热器；

所述脱附气体出口设有脱附气体管路，所述脱附气体管路上依次连接有第四阀门、真空泵和冷凝器，所述冷凝器包括排出端和回收端，所述回收端连接回收罐，所述排出端连通再吸附管路；

所述洁净气体出口设有洁净气体管路，所述洁净气体管路连通吸附罐和外界空气，洁净气体管路上设有第五阀门。

上述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理装置，其中，所述吸附器内设有颗粒活性炭。

上述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理装置，其中，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门均为法兰阀门。

基于上述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺，其特征在于，包括预处理阶段、吸附阶段、脱附阶段及回收阶段，所述预处理阶段为：首先为工业生产排出的有机废气调压，通过加压风机加压，或通过节流减压阀节流排入缓冲罐缓冲减压，直至有机废气的压力达到5～9kpa，被调压后的有机废气其内还含有较多的固体颗粒，需经过过滤器过滤，滤除固体颗粒，随后通过换热器进行调温，为提高有机废气的可吸附性，其温度需调控到15～55℃；

      所述吸附阶段为：经过调压、预处理、调温的有机废气进入吸附器内，有机废气内的有机物气体分子并被吸附器内的颗粒活性炭吸附，直到颗粒活性炭吸附饱和，在此过程中，有机废气被洁净后被排出；

      所述脱附阶段为：打开真空泵，对吸附器进行抽真空，当吸附器内的真空度达到（-0.08）～（-0.1）Mpa后，匀速向吸附器内注入工艺氮气，过10分钟后开启加热器，对注入吸附器内的工艺氮气加热；当颗粒活性炭的温度达到设定值A后，停止对工艺氮气加热；过15-20分钟后再次开启加热器，对注入吸附器内的工艺氮气加热，当颗粒活性炭的温度达到设定值B后停止对工艺氮气加热；过25-30分钟后停止真空泵抽真空；当颗粒碳吸附器的真空度变为0时，停止注入工艺氮气；

      所述回收阶段为：所述回收阶段与脱附阶段同步进行，被真空减压脱附和氮气加热脱附出来的有机废气的气体分子，被送入冷凝器中，冷凝器的制冷温度为-50℃以下，有机废气的气体分子被冷凝成液态的回收油，排入回收罐中回收。

上述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺，其中，在吸附阶段之前需对吸附器及管路内注入消防氮气，对其内部的气体进行置换，防止有机废气进入吸附器内后被引燃、引爆。

上述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺，其中，在脱附阶段中，被匀速注入的工艺氮气的气体流量为(5～10) ～(50～150)L/min。

上述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺，其中，在脱附阶段中，设定值A位于60～80℃的温度区间内，设定值B位于100～130℃的温度区间内。

本发明的工作原理，如下：

（1）             吸附前：打开第二阀门，消防氮气排入吸附器及相关管路，对其内腔中的气体进行置换，直到置换完成，随后关闭第二阀门；

（2）             吸附：打开第一阀门，有机废气自废气管路和废气进口进入吸附器内，被吸附器内的颗粒活性炭吸附，同时打开第五阀门，将吸附洁净的气体排出，直到颗粒活性炭吸附饱和，关闭第一阀门和第五阀门，停止有机废气的供给；

（3）             脱附：打开第四阀门，开启真空泵对吸附器抽真空，当吸附器真空度达到设定值之后，开启第三阀门，向吸附器中匀速的注入工艺氮气，并通过加热器间歇的对工艺氮气进行加热，持续对被吸附与颗粒活性炭上的有机废气的气体分子进行真空脱附，保证颗粒活性炭的自身温度，并提供一定的气体流动，带动被脱附出来的有机废气的气体分子运动；

（4）             冷凝：在脱附时，被脱附出来的有机废气的气体分子，经过脱附管路进入冷凝器内，被冷凝成回收油排出回收罐中回收，部分未被凝汽的有机废气的气体份子，通过再吸附管路排出有机废气中，等待下次吸附。

本发明的有益效果为：

本发明提出的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺及其装置，不同于现有蒸汽脱附的废气治理，本发明通过氮气加热和真空脱附，不仅大幅度的降低蒸汽的消耗量，而且不会产生大量废水，不会发生二次污染，同时也无需对吸附器内的颗粒活性炭进行干燥再生，综上所述，本发明具有无蒸汽消耗、耗能低、无废水污染、节能环保的特点，不仅减少了有机废气的治理成本，而且治理工艺简单，可以满足废气治理后达标排放。

附图说明

图1  目前活性炭有机废气治理示意图。

图2  本发明示意图。

具体实施方式

如图2所示的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理装置，其特征在于，包括吸附器1、加热器2、真空泵3、冷凝器4、回收罐5、氮气6和有机废气7，所述氮气按作用分，分别为用于气体置换的消防氮气61和用于加热脱附的工艺氮气62，所述吸附器1包括废气进口11、消防氮气进口12、工艺氮气进口13、脱附气体出口14和洁净气体出口15，所述废气进口11处设有废气管路81，所述有机废气7通过废气管路81进入吸附器11，所述废气管路81上设有第一阀门91；

所述消防氮气进口12设有消防氮气管路82，所述消防氮气61通过消防氮气管路82进入吸附器11，所述消防氮气管路82上设有第二阀门92；

所述工艺氮气进口13设有工艺氮气管路83，所述工艺氮气62通过工艺氮气管路83进入吸附器11，所述工艺氮气管路83上连接有第三阀门93和加热器2；

所述脱附气体出口14设有脱附气体管路84，所述脱附气体管路84上依次连接有第四阀门94、真空泵3和冷凝器4，所述冷凝器4包括排出端41和回收端42，所述回收端42连接回收罐5，所述排出端41连通再吸附管路86；

所述洁净气体出口15设有洁净气体管路85，所述洁净气体管路85连通吸附罐11和外界空气，洁净气体管路85上设有第五阀门95。

上述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理装置，其中，所述吸附器1内设有颗粒活性炭111。

上述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理装置，其中，所述第一阀门91、第二阀门92、第三阀门93、第四阀门94和第五阀门95均为法兰阀门。

实施例一：

基于上述装置的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺，其特征在于，包括预处理阶段、吸附阶段、脱附阶段及回收阶段，所述预处理阶段为：考虑到吸附器的承受能力以及工艺需要，在有机废气进入吸附器之前，需对有机废气进行调压、预处理和调温，有机废气初被排出时为高压气体或低压气体，需经过加压风机加压，或通过节流减压阀节流排放，并进入缓冲罐缓冲减压，直至达到9kpa，被调压后的有机废气其内还含有较多的固体颗粒，需经过过滤器过滤，滤除固体颗粒，随后通过换热器进行调温，为提高有机废气的可吸附性，其温度需调控到45℃；

      所述吸附阶段为：经过调压、预处理、调温的有机废气进入吸附器内，有机废气内的有机物气体分子并被吸附器内的颗粒活性炭吸附，直到颗粒活性炭吸附饱和，在此过程中，有机废气被洁净后被排出；

      所述脱附阶段为：打开真空泵，对吸附器进行抽真空，当吸附器内的真空度达到-0.1Mpa后，匀速向吸附器内注入工艺氮气，过15分钟后开启加热器，对注入吸附器内的工艺氮气加热；当颗粒活性炭的温度达到80℃后，停止对工艺氮气加热；过15分钟后再次开启加热器，对注入吸附器内的工艺氮气加热，当颗粒活性炭的温度达到130℃后停止对工艺氮气加热；过25分钟后停止真空泵抽真空；当颗粒碳吸附器的真空度变为0时，停止注入工艺氮气；

      所述回收阶段为：所述回收阶段与脱附阶段同步进行，被真空减压脱附和氮气加热脱附出来的有机废气的气体分子，被送入冷凝器中，冷凝器的制冷温度为-50℃以下，有机废气的气体分子被冷凝成液态的回收油，排入回收罐中回收。

其中，在预处理阶段之前需对吸附器及管路内注入消防氮气，对其内部的气体进行置换，防止有机废气进入吸附器内后被引燃、引爆，在脱附阶段中，被匀速注入的工艺氮气的气体流量为(5～10) L/min。

实施例二：

基于上述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺，其特征在于，包括预处理阶段、吸附阶段、脱附阶段及回收阶段，所述预处理阶段为：首先为工业生产排出的有机废气调压，通过加压风机加压，或通过节流减压阀节流排入缓冲罐缓冲减压，直至有机废气的压力达到8kpa，被调压后的有机废气其内还含有较多的固体颗粒，需经过过滤器过滤，滤除固体颗粒，随后通过换热器进行调温，为提高有机废气的可吸附性，其温度需调控到855℃；

      所述吸附阶段为：经过调压、预处理、调温的有机废气进入吸附器内，有机废气内的有机物气体分子并被吸附器内的颗粒活性炭吸附，直到颗粒活性炭吸附饱和，在此过程中，有机废气被洁净后被排出；

      所述脱附阶段为：打开真空泵，对吸附器进行抽真空，当吸附器内的真空度达到-0.08Mpa后，匀速向吸附器内注入工艺氮气，过12分钟后开启加热器，对注入吸附器内的工艺氮气加热；当颗粒活性炭的温度达到设定值A后，停止对工艺氮气加热；过17分钟后再次开启加热器，对注入吸附器内的工艺氮气加热，当颗粒活性炭的温度达到设定值B后停止对工艺氮气加热；过28分钟后停止真空泵抽真空；当颗粒碳吸附器的真空度变为0时，停止注入工艺氮气；

      所述回收阶段为：所述回收阶段与脱附阶段同步进行，被真空减压脱附和氮气加热脱附出来的有机废气的气体分子，被送入冷凝器中，冷凝器的制冷温度为-50℃以下，有机废气的气体分子被冷凝成液态的回收油，排入回收罐中回收。

上述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺，其中，在吸附阶段之前需对吸附器及管路内注入消防氮气，对其内部的气体进行置换，防止有机废气进入吸附器内后被引燃、引爆。

上述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺，其中，在脱附阶段中，被匀速注入的工艺氮气的气体流量为 (50～150)L/min。

本发明的工作原理，如下：

（1）             吸附前：打开第二阀门，消防氮气排入吸附器及相关管路，对其内腔中的气体进行置换，直到置换完成，随后关闭第二阀门；

（2）             吸附：打开第一阀门，有机废气自废气管路和废气进口进入吸附器内，被吸附器内的颗粒活性炭吸附，同时打开第五阀门，将吸附洁净的气体排出，直到颗粒活性炭吸附饱和，关闭第一阀门和第五阀门，停止有机废气的供给；

（3）             脱附：打开第四阀门，开启真空泵对吸附器抽真空，当吸附器真空度达到设定值之后，开启第三阀门，向吸附器中匀速的注入工艺氮气，并通过加热器间歇的对工艺氮气进行加热，持续对被吸附与颗粒活性炭上的有机废气的气体分子进行真空脱附，保证颗粒活性炭的自身温度，并提供一定的气体流动，带动被脱附出来的有机废气的气体分子运动；

（4）             冷凝：在脱附时，被脱附出来的有机废气的气体分子，经过脱附管路进入冷凝器内，被冷凝成回收油排出回收罐中回收，部分未被凝汽的有机废气的气体份子，通过再吸附管路排出有机废气中，等待下次吸附。

在本发明中部分工艺设备和参数有特殊的要求，具体为：

1、          吸附器、冷凝器和相应的连接管道能够承受-0.3Mpa的压力；

2、          对吸附饱和的颗粒活性炭采用的真空减压脱附和氮气加热是同时进行脱附的；

3、          当颗粒碳吸附器真空度达到设定值之后，工艺氮气是匀速向吸附器中注入的；

4、          对注入到吸附器中的工艺氮气加热是有温度要求的；

5、          对注入到吸附器中的工艺氮气进行加热是有时间要求的；

6、          对颗粒活性炭吸附器抽真空的真空度不是一个定值，可以根据被吸附有机物的性质来调整。

本发明提出的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺及其装置，不同于现有蒸汽脱附的废气治理，本发明通过氮气加热和真空脱附，不仅大幅度的降低蒸汽的消耗量，而且不会产生大量废水，不会发生二次污染，同时也无需对吸附器内的颗粒活性炭进行干燥再生，综上所述，本发明具有无蒸汽消耗、耗能低、无废水污染、节能环保的特点，不仅减少了有机废气的治理成本，而且治理工艺简单，可以满足废气治理后达标排放。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理装置，其特征在于，包括吸附器、加热器、真空泵、冷凝器、回收罐、氮气和有机废气，所述氮气按作用分，分别为消防氮气和工艺氮气，所述吸附器内设有颗粒活性炭，吸附器包括废气进口、消防氮气进口、工艺氮气进口、脱附气体出口和洁净气体出口，所述废气进口处设有废气管路，所述有机废气通过废气管路与吸附器连通，所述废气管路上设有第一阀门，所述消防氮气进口设有消防氮气管路，所述消防氮气通过消防氮气管路与吸附器连通，所述消防氮气管路上设有第二阀门，所述工艺氮气进口设有工艺氮气管路，所述工艺氮气通过工艺氮气管路与吸附器连通，所述工艺氮气管路上依次连接有第三阀门和加热器，所述脱附气体出口设有脱附气体管路，所述脱附气体管路上依次连接有第四阀门、真空泵和冷凝器，所述冷凝器包括排出端和回收端，所述回收端连接回收罐，所述排出端连通再吸附管路，所述洁净气体出口设有洁净气体管路，所述洁净气体管路连通吸附罐和外界空气，洁净气体管路上设有第五阀门。

2.如权利要求6所述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理装置，其特征在于，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门均为法兰阀门。

3.一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺，其特征在于，包括预处理阶段、吸附阶段、脱附阶段及回收阶段，所述预处理阶段为：首先为工业生产排出的有机废气调压，通过加压风机加压，或通过节流减压阀节流排入缓冲罐缓冲减压，直至有机废气的压力达到5～9kpa，被调压后的有机废气其内还含有较多的固体颗粒，需经过过滤器过滤，滤除固体颗粒，随后通过换热器进行调温，为提高有机废气的可吸附性，其温度需调控到15～55℃。

4.如权利要求3所述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺，其特征在于，所述吸附阶段为：经过调压、预处理、调温的有机废气进入吸附器内，有机废气内的有机物气体分子并被吸附器内的颗粒活性炭吸附，直到颗粒活性炭吸附饱和，在此过程中，有机废气被洁净后被排出。

5.如权利要求3所述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺，其特征在于，所述脱附阶段为：打开真空泵，对吸附器进行抽真空，当吸附器内的真空度达到（-0.08）～（-0.1）Mpa后，匀速向吸附器内注入工艺氮气，过10分钟后开启加热器，对注入吸附器内的工艺氮气加热；当颗粒活性炭的温度达到设定值A后，停止对工艺氮气加热；过15分钟后再次开启加热器，对注入吸附器内的工艺氮气加热，当颗粒活性炭的温度达到设定值B后停止对工艺氮气加热；过25分钟后停止真空泵抽真空；当颗粒碳吸附器的真空度变为0时，停止注入工艺氮气。

6.如权利要求3所述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺，其特征在于，所述回收阶段为：所述回收阶段与脱附阶段同步进行，被真空减压脱附和氮气加热脱附出来的有机废气的气体分子，被送入冷凝器中，冷凝器的制冷温度为-50℃以下，有机废气的气体分子被冷凝成液态的回收油，排入回收罐中回收。

7.如权利要求3、5所述的一种氮气加热真空脱附的活性炭有机废气治理工艺，其特征在于，在预处理阶段之前，需对吸附器及管路内注入消防氮气，对其内部的气体进行置换，防止有机废气进入吸附器内后被引燃、引爆，在脱附阶段中，被匀速注入的工艺氮气的气体流量为(5～10) ～(50～150)L/min，设定值A位于60～80℃的温度区间内，设定值B位于100～130℃的温度区间内。