CN105013288A - 一种真空干燥活性炭废气治理工艺及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种真空干燥活性炭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、脱附和回收阶段以及干燥阶段，所述装置包括吸附器和冷凝器，所述吸附器包括有机废气进口、蒸汽进口、脱附出口、干燥出口、洁净气体出口、消防氮气进口和活性炭纤维，所述活性碳纤维设置于吸附器内，其设计合理，不仅吸附效果高，保证达标排放，同时，在活性炭纤维干燥再生时，不同于现有技术的风机抽风干燥，本发明采用了真空干燥的方式，可有效除去风机无法吹去的、残留于活性炭纤维内的水分，干燥效率极高，干燥时间短，且耗电量少，不仅节约了治理成本，同时也减少了整体工艺流程的耗时，提高了废气治理的效率。

Description

一种真空干燥活性炭废气治理工艺及其装置

技术领域

      本发明涉及有机废气回收，特别是一种真空干燥活性炭废气治理工艺及其装置，更有利于活性炭纤维吸附器对含有机组分的废气进行吸附治理，达到减排和达标排放。

背景技术

      目前活性炭纤维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，再经活性炭纤维吸附器吸附、蒸汽加热脱附和干燥风机干燥，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。这类工艺中使用离心风机抽取洁净风进行脱附后的干燥。若采用离心风机进行脱附后的干燥，活性炭纤维吸附芯并没有被干燥好，吸附芯上还有很多无法被吹出的水分（除非延长风机的干燥时间），水分的存在会影响活性炭纤维再次吸附的效果，吸附后的气体难以达标排放；如果要吸附后的气体能够达标排放，就必须延长风机的干燥时间，但是这会导致装置电的消耗量增大，经济运行成本和设备投资成本较高。

发明内容

      针对上述问题，本发明提出了一种真空干燥活性炭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:

一种真空干燥活性炭废气治理装置，其特征在于，包括吸附器和冷凝器，所述吸附器包括有机废气进口、蒸汽进口、脱附出口、干燥出口、洁净气体出口、消防氮气进口和活性炭纤维，所述活性碳纤维设置于吸附器内；

所述有机废气进口连接有机废气管路，所述有机废气管路上依次设有第一阀门和输送风机，所述蒸汽进口连接蒸汽管路，所述蒸汽管路上依次设有气动单座调节阀和第二阀门，所述脱附出口连接脱附管路，所述脱附管路上依次设有第三阀门和冷凝器，所述冷凝器连接有油水分离器和再脱附管路，所述油水分离器连接有回收罐和第一废水管路，所述第一废水管路连通废水池，所述再脱附管路连通有机废气管路，所述干燥出口处设有第四阀门，所述第四阀门为三通阀，其接口分别为C1、C2、C3，所述C1、C2、C3分别连接吸附器、真空干燥管路和第二废水管路，所述真空干燥管路和第二废水管路均与废水池连通，真空干燥管路上依次设有真空泵和冷却箱，所述洁净气体出口连接洁净气体排出管路，所述洁净气体排出管路上设有第五阀门，所述消防氮气进口连接消防氮气管路，所述消防氮气管路上设有第六阀门。

其中，本发明中，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、吸附器、冷凝器、输送风机、油水分离器、真空泵和冷却箱由PLC控制器控制开启和关闭，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门处设有法兰。

基于上述装置的一种真空干燥活性炭废气治理工艺，其特征在于，包括预处理阶段、吸附阶段、脱附和回收阶段以及干燥阶段，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活性炭纤维吸附，再次过程，由于吸附作用为发热现象，活性炭纤维的温度会持续升高，并严重制约活性炭纤维的吸附性，直到活性炭纤维吸附饱和，与此同时，被吸附的有机废气被洁净后排出；

      所述脱附和回收阶段为：活性炭纤维吸附饱和，停止输入有机废气，向吸附器内匀速注入高温高压蒸汽，蒸汽持续对活性炭纤维进行加热再生，当活性炭纤维温度达到最高的100～130℃之后，继续蒸汽脱10-15分钟后停止蒸汽脱附；被吸附与活性炭纤维上的有机废气气体分子被脱附出来，并伴随蒸气进入冷凝器中冷凝，冷凝器的制冷温度为-50℃以下，冷凝处的有机混合液经油水分离器分离成回收油和废水，废水排出，蒸汽脱附时，产生的废水，亦被排出；

      所述干燥阶段为：脱附阶段结束后，由于活性炭纤维上附着有大量水分，不适合进行再吸附，需对其进行干燥再生处理，启动真空泵，对吸附器进行抽真空，直到吸附器的真空度达到-0.06Mpa，2-4分钟后，停止真空干燥，经真空泵抽出的水汽经冷却箱冷却成液后，排出。

上述的一种真空干燥活性炭废气治理工艺，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。

上述的一种真空干燥活性炭废气治理工艺，其中，在脱附阶段中，被注入的蒸汽压力一般为（5-6）～（11-13）kg/cm2。

本发明的工作原理为：

（1）                   吸附前：打开第六阀门，消防氮气通过消防氮气管路排入吸附器及相连管路中，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：打开第一阀门和输送风机，有机废气自废气管路和有机废气进口进入吸附器内，被吸附器内的活性炭纤维吸附，同时打开第五阀门，将吸附洁净的气体排出，直到活性炭纤维吸附饱和，关闭第一阀门、第五阀门和输送风机，停止有机废气的供给；

（3）                   脱附：打开第二阀门、第三阀门和输送风机，调节气动单座调节阀，控制蒸汽输入吸附器内，被吸附与活性炭纤维上的有机废气的气体分子在蒸汽加热下进行脱附，脱附出的有机废气的气体分子以及部分蒸汽在输送风机的推动下进入冷凝器内，第四阀门C1和C3连通，脱附产生的废水经过第二废水管路排出废水池中；

（4）                   冷凝：有机废气的气体分子以及部分蒸汽在冷凝器内，被冷凝成液，并被送入油水分离器中，进行分离，产出回收油和废水，废水经过第一废水管路进入废水池，回收油排入回收罐汇总回收，部分未凝汽的有机废气经过再脱附管路再次进入有机废气管路，进行再次吸附、脱附，直到脱附完成；

（5）                   干燥：关闭各阀门，仅留出吸附器--干燥出口--第四阀门-真空干燥管路-废水池的线路，打开真空干燥管路上的真空泵，对吸附器内活性炭纤维进行真空干燥，同时真空干燥产出的水蒸气，经冷却箱冷却成水，被排入废水池中。

本发明的有益效果为：

      本发明提出的一种真空干燥活性炭废气治理工艺及其装置，其设计合理，不仅吸附效果高，保证达标排放，同时，在活性炭纤维干燥再生时，不同于现有技术的风机抽风干燥，本发明采用了真空干燥的方式，可有效除去风机无法吹去的、残留于活性炭纤维内的水分，干燥效率极高，干燥时间短，且耗电量少，不仅节约了治理成本，同时也减少了整体工艺流程的耗时，提高了废气治理的效率。

附图说明

图1  本发明示意图。

图2  目前活性炭废气治理工艺流程简图。

图3  本发明活性炭废气治理工艺流程简图。

具体实施方式

一种真空干燥活性炭废气治理装置，其特征在于，包括吸附器11和冷凝器12，所述吸附器11包括有机废气进口21、蒸汽进口22、脱附出口23、干燥出口24、洁净气体出口25、消防氮气进口26和活性炭纤维111，所述活性碳纤维111设置于吸附器11内；

所述有机废气进口21连接有机废气管路41，所述有机废气管路41上依次设有第一阀门31和输送风机13，所述蒸汽进口22连接蒸汽管路42，所述蒸汽管路42上依次设有气动单座调节阀37和第二阀门32，所述脱附出口23连接脱附管路43，所述脱附管路43上依次设有第三阀门33和冷凝器12，所述冷凝器12连接有油水分离器14和再脱附管路47，所述油水分离器14连接有回收罐15和第一废水管路48，所述第一废水管路48连通废水池16，所述再脱附管路47连通有机废气管路41，所述干燥出口24处设有第四阀门34，所述第四阀门34为三通阀，其接口分别为C1、C2、C3，所述C1、C2、C3分别连接吸附器11、真空干燥管路49和第二废水管路48-1，所述真空干燥管路49和第二废水管路48-1均与废水池16连通，真空干燥管路49上依次设有真空泵17和冷却箱18，所述洁净气体出口25连接洁净气体排出管路45，所述洁净气体排出管路45上设有第五阀门35，所述消防氮气进口26连接消防氮气管路46，所述消防氮气管路48上设有第六阀门36。

其中，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、吸附器、冷凝器、输送风机、油水分离器、真空泵和冷却箱由PLC控制器控制开启和关闭，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门处设有法兰。

实施例一：

基于上述装置的一种真空干燥活性炭废气治理工艺，其特征在于，包括预处理阶段、吸附阶段、脱附和回收阶段以及干燥阶段，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活性炭纤维吸附，再次过程，由于吸附作用为发热现象，活性炭纤维的温度会持续升高，并严重制约活性炭纤维的吸附性，直到活性炭纤维吸附饱和，与此同时，被吸附的有机废气被洁净后排出；

      所述脱附和回收阶段为：活性炭纤维吸附饱和，停止输入有机废气，向吸附器内匀速注入高温高压蒸汽，蒸汽持续对活性炭纤维进行加热再生，当活性炭纤维温度达到最高的130℃之后，继续蒸汽脱12分钟后停止蒸汽脱附；被吸附与活性炭纤维上的有机废气气体分子被脱附出来，并伴随蒸气进入冷凝器中冷凝，冷凝器的制冷温度为-50℃以下，冷凝处的有机混合液经油水分离器分离成回收油和废水，废水排出，蒸汽脱附时，产生的废水，亦被排出；

      所述干燥阶段为：脱附阶段结束后，由于活性炭纤维上附着有大量水分，不适合进行再吸附，需对其进行干燥再生处理，启动真空泵，对吸附器进行抽真空，直到吸附器的真空度达到-0.06Mpa，2分钟后，停止真空干燥，经真空泵抽出的水汽经冷却箱冷却成液后，排出。

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，在脱附阶段中，被注入的蒸汽压力一般为6kg/cm2。

实施例二：

基于上述装置的一种真空干燥活性炭废气治理工艺，其特征在于，包括预处理阶段、吸附阶段、脱附和回收阶段以及干燥阶段，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49℃；

      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活性炭纤维吸附，再次过程，由于吸附作用为发热现象，活性炭纤维的温度会持续升高，并严重制约活性炭纤维的吸附性，直到活性炭纤维吸附饱和，与此同时，被吸附的有机废气被洁净后排出；

      所述脱附和回收阶段为：活性炭纤维吸附饱和，停止输入有机废气，向吸附器内匀速注入高温高压蒸汽，蒸汽持续对活性炭纤维进行加热再生，当活性炭纤维温度达到最高的130℃之后，继续蒸汽脱15分钟后停止蒸汽脱附；被吸附与活性炭纤维上的有机废气气体分子被脱附出来，并伴随蒸气进入冷凝器中冷凝，冷凝器的制冷温度为-50℃以下，冷凝处的有机混合液经油水分离器分离成回收油和废水，废水排出，蒸汽脱附时，产生的废水，亦被排出；

      所述干燥阶段为：脱附阶段结束后，由于活性炭纤维上附着有大量水分，不适合进行再吸附，需对其进行干燥再生处理，启动真空泵，对吸附器进行抽真空，直到吸附器的真空度达到-0.06Mpa，4分钟后，停止真空干燥，经真空泵抽出的水汽经冷却箱冷却成液后，排出。

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，在脱附阶段中，被注入的蒸汽压力一般为12kg/cm2。

本发明的工作原理为：

（1）                   吸附前：打开第六阀门，消防氮气通过消防氮气管路排入吸附器及相连管路中，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：打开第一阀门和输送风机，有机废气自废气管路和有机废气进口进入吸附器内，被吸附器内的活性炭纤维吸附，同时打开第五阀门，将吸附洁净的气体排出，直到活性炭纤维吸附饱和，关闭第一阀门、第五阀门和输送风机，停止有机废气的供给；

（3）                   脱附：打开第二阀门、第三阀门和输送风机，调节气动单座调节阀，控制蒸汽输入吸附器内，被吸附与活性炭纤维上的有机废气的气体分子在蒸汽加热下进行脱附，脱附出的有机废气的气体分子以及部分蒸汽在输送风机的推动下进入冷凝器内，第四阀门C1和C3连通，脱附产生的废水经过第二废水管路排出废水池中；

（4）                   冷凝：有机废气的气体分子以及部分蒸汽在冷凝器内，被冷凝成液，并被送入油水分离器中，进行分离，产出回收油和废水，废水经过第一废水管路进入废水池，回收油排入回收罐汇总回收，部分未凝汽的有机废气经过再脱附管路再次进入有机废气管路，进行再次吸附、脱附，直到脱附完成；

（5）                   干燥：关闭各阀门，仅留出吸附器--干燥出口--第四阀门-真空干燥管路-废水池的线路，打开真空干燥管路上的真空泵，对吸附器内活性炭纤维进行真空干燥，同时真空干燥产出的水蒸气，经冷却箱冷却成水，被排入废水池中。

本发明的有益效果为：

      本发明提出的一种真空干燥活性炭废气治理工艺及其装置，其设计合理，不仅吸附效果高，保证达标排放，同时，在活性炭纤维干燥再生时，不同于现有技术的风机抽风干燥，本发明采用了真空干燥的方式，可有效除去风机无法吹去的、残留于活性炭纤维内的水分，干燥效率极高，干燥时间短，且耗电量少，不仅节约了治理成本，同时也减少了整体工艺流程的耗时，提高了废气治理的效率。

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)

1.一种真空干燥活性炭废气治理装置，其特征在于，包括吸附器和冷凝器，所述吸附器包括有机废气进口、蒸汽进口、脱附出口、干燥出口、洁净气体出口、消防氮气进口和活性炭纤维，所述活性碳纤维设置于吸附器内,所述有机废气进口连接有机废气管路，所述有机废气管路上依次设有第一阀门和输送风机，所述蒸汽进口连接蒸汽管路，所述蒸汽管路上依次设有气动单座调节阀和第二阀门，所述脱附出口连接脱附管路，所述脱附管路上依次设有第三阀门和冷凝器，所述冷凝器连接有油水分离器和再脱附管路，所述油水分离器连接有回收罐和第一废水管路，所述第一废水管路连通废水池，所述再脱附管路连通有机废气管路，所述干燥出口处设有第四阀门，所述第四阀门为三通阀，其接口分别为C1、C2、C3，所述C1、C2、C3分别连接吸附器、真空干燥管路和第二废水管路，所述真空干燥管路和第二废水管路均与废水池连通，真空干燥管路上依次设有真空泵和冷却箱，所述洁净气体出口连接洁净气体排出管路，所述洁净气体排出管路上设有第五阀门，所述消防氮气进口连接消防氮气管路，所述消防氮气管路上设有第六阀门。

2.如权利要求1所述的一种真空干燥活性炭废气治理装置，其特征在于，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、吸附器、冷凝器、输送风机、油水分离器、真空泵和冷却箱由PLC控制器控制开启和关闭，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门处设有法兰。

3.一种真空干燥活性炭废气治理工艺，其特征在于，包括预处理阶段、吸附阶段、脱附和回收阶段以及干燥阶段，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所述的一种真空干燥活性炭废气治理工艺，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活性炭纤维吸附，再次过程，由于吸附作用为发热现象，活性炭纤维的温度会持续升高，并严重制约活性炭纤维的吸附性，直到活性炭纤维吸附饱和，与此同时，被吸附的有机废气被洁净后排出。

5.如权利要求3所述的一种真空干燥活性炭废气治理工艺，其特征在于，所述脱附和回收阶段为：活性炭纤维吸附饱和，停止输入有机废气，向吸附器内匀速注入高温高压蒸汽，蒸汽持续对活性炭纤维进行加热再生，当活性炭纤维温度达到最高的100～130℃之后，继续蒸汽脱10-15分钟后停止蒸汽脱附；被吸附与活性炭纤维上的有机废气气体分子被脱附出来，并伴随蒸气进入冷凝器中冷凝，冷凝器的制冷温度为-50℃以下，冷凝处的有机混合液经油水分离器分离成回收油和废水，废水排出，蒸汽脱附时，产生的废水，亦被排出。

6.如权利要求3所述的一种真空干燥活性炭废气治理工艺，其特征在于，所述干燥阶段为：脱附阶段结束后，由于活性炭纤维上附着有大量水分，不适合进行再吸附，需对其进行干燥再生处理，启动真空泵，对吸附器进行抽真空，直到吸附器的真空度达到-0.06Mpa，2-4分钟后，停止真空干燥，经真空泵抽出的水汽经冷却箱冷却成液后，排出。

7.如权利要求3、4、5所述的一种真空干燥活性炭废气治理工艺，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，在脱附阶段中，被注入的蒸汽压力一般为（5-6）～（11-13）kg/cm2。