CN105169884A

CN105169884A - 一种固体吸附剂再生净化工艺及其设备

Info

Publication number: CN105169884A
Application number: CN201510559202.4A
Authority: CN
Inventors: 张兵; 朱艳; 安喜报; 李建明; 阮杰
Original assignee: TIANJIN AOZHAN XINGDA TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN AOZHAN XINGDA TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-09-06
Filing date: 2015-09-06
Publication date: 2015-12-23

Abstract

本发明创造提供了一种固体吸附剂再生净化工艺，包括固体吸附剂解吸和载流气体净化再循环两个步骤，其中所述固体吸附剂解吸过程与固体吸附剂吸附在同一设备内进行，不用将饱和固体吸附剂取出再处理，节省成本、方便、省时。本发明创造还提出一种用于所述的固体吸附剂再生净化工艺的固体吸附剂再生净化设备，包括固体吸附剂吸附解吸塔，预热器，吸收塔，若干换热器和泵，以解决现有技术中固废处理成本高、资源浪费或再生设备庞大，辅助设备较多，工艺复杂，设备大或存在净化效果不佳等问题。

Description

一种固体吸附剂再生净化工艺及其设备

技术领域

本发明创造属于环保技术领域，涉及一种固体吸附剂再生方法，尤其是涉及一种吸附挥发性有机物后的固体吸附剂再生净化工艺及其设备。

背景技术

VOCs是熔点低于室温而沸点在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。许多化工厂VOCs废气的排放一直是一个突出的问题，其排放不仅会造成严重的大气污染，还会造成资源浪费。固体吸附剂具有高度发达的空隙结构和极大的比表面积，无毒无味，对分子具有极强的吸附能力，是一种优良的吸附剂。利用固体吸附剂吸附VOCs与其他处理方法相比，价格低廉，净化效果优良，但固体吸附剂需要更换，就会提升企业的运行成本，所以必须要考虑对饱和固体吸附剂进行再生利用，达到节能环保，节约成本的目的。固体吸附剂再生，是指物理或化学方法在不破坏固体吸附剂原有结构的前提下，将吸附于固体吸附剂微孔的吸附质予以去除，恢复其吸附性能，达到重复使用目的。固体吸附剂的再生可以大量减少资源的消耗，同时还可以避免固体吸附剂负载的VOCs对环境的二次污染。

现阶段工业大量使用的固体吸附剂再生方式是热再生，加热再生过程是利用吸附饱和固体吸附剂中的吸附质能够在高温下从固体吸附剂空隙中解吸的特点，使吸附质在高温下解吸，从而使固体吸附剂原来被堵塞的空隙打开，恢复其吸附性能。施加高温后，分子振动能增加，改变其吸附平衡关系，使吸附质分子脱离固体吸附剂表面进入气相，加热再生由于能够分解多种多样的吸附质而具有通用性，而且再生彻底。但现有技术手段中，一种是直接把固体吸附剂作为危险废物焚烧处理，另外一种工艺是固体吸附剂吸附与解吸分段进行，即，饱和固体吸附剂从吸附塔底部输送到解吸塔中进行净化处理，或者把含有VOCs的解吸气体送到焚烧炉中燃烧，再生设备庞大，辅助设备较多，工艺复杂，设备投资大或存在净化效果不佳的问题，不易兼顾低廉的运行成本和优良的净化效果。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种固体吸附剂再生净化工艺，将固体吸附剂再生过程与固体吸附剂吸附过程在同一塔体中进行，不用将饱和固体吸附剂取出再处理，节省成本、方便省时，解决了现有技术中存在的问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种固体吸附剂再生净化工艺，包括固体吸附剂解吸和载流气体净化再循环两个步骤，其中所述固体吸附剂解吸过程与固体吸附剂吸附在同一设备内进行。

进一步的，所述载流气体净化再循环步骤包括溶剂吸收工艺和气体再循环工艺，其中所述溶剂吸收工艺采用多段式吸收方式，所述气体再循环工艺是指所述解吸过程流出的载流气体通过溶剂吸收工艺后返回固体吸附剂解吸步骤中循环再利用。

进一步的，所述固体吸附剂为活性炭或分子筛；所述载流气体为热氮气。

进一步的，所述固体吸附剂为活性炭；所述热氮气的载流温度为120～300℃。

进一步的，所述溶剂吸收工艺中的吸收段为2～6段，包括一个水吸收段和至少一个溶剂吸收段。

进一步的，所述吸收段的上方为水吸收段，用于脱除尾气中夹带的吸收溶剂；吸收段中溶剂吸收段的吸收溶剂的浓度从塔底向上依次降低；所述吸收剂的类型为水、乙二醇、三甘醇、四甘醇、N-甲酰吗啉(NFM)、N-甲基吡咯烷(NMP)、环丁砜或二甲基亚砜(DMSO)。

更进一步的，所述固体吸附剂再生净化工艺是主要针对吸附挥发性有机物的固体吸附剂的物理吸附的再生工艺。

相对于现有技术，本发明创造所述的固体吸附剂再生净化工艺具有以下优势：

(1)本发明所述的是一种吸附挥发性有机物(VOCs)的固体吸附剂再生净化工艺，再生过程与固体吸附剂吸附均在同一设备中进行，不用将饱和固体吸附剂取出再处理，节省成本、方便、省时。

(2)本发明可以有效的吸收从固体吸附剂塔中带出的VOCs，同时采用节能工艺将吸收剂循环再利用，适用气量较大或者气量变化幅度大的场合，该工艺具有低能耗，低成本，通用性强等优点。

本发明创造的另一目的在于提出一种用于所述的固体吸附剂再生净化工艺的固体吸附剂再生净化设备，以解决现有技术中再生设备庞大，辅助设备较多，工艺复杂，设备投资大或存在净化效果不佳等问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种用于固体吸附剂再生净化工艺的固体吸附剂再生净化设备，包括固体吸附剂吸附解吸塔，所述固体吸附剂吸附解吸塔的底部设有两个进气口分别为待处理尾气进气口和载流气体进气口，顶部设有两个出气口，分别为净化气出气口和载流气体出气口，所述进气口和出气口处均设有阀门；

所述固体吸附剂解吸吸附塔的所述载流气体进气口通过管路与预热器的出口相连通，所述载流气体出气口通过管路与吸收塔入口相连通；

预热器，用于对载流气体进行加热处理，其入口处分别与所述吸收塔顶部的气体出口和氮气补充设备通过管路连通；

吸收塔，所述吸收塔为多段式吸收塔，每段吸收塔的侧采出管道均连接有混合储料罐和泵；

所述连接管路上还相应的设有若干换热器、泵和循环风机；

所述载流气体出气口与吸收塔入口的连通管路上还设有气液分离罐。

进一步的，所述混合储料罐均配置有自动控制系统，用于控制溶剂的进入和排出。

更进一步的，所述吸收塔的吸收段为2～6段，包括一个水吸收段和至少一个溶剂吸收段。

相对于现有技术，本发明创造所述的固体吸附剂再生净化设备具有以下优势：

(1)本设备中的固体吸附剂吸附与解吸在同一个塔中进行，节约成本。

(2)本设备中所述的吸收塔采用多段式吸收方式，多个溶剂吸收段和一个水吸收段，可以根据被吸收物来任意更换吸收溶剂，也可以在不同的段中自由调整吸收溶剂的加入和采出，吸收后的溶液在混合储料罐中建立了浓度梯度，保证尾气的吸收效果达到最佳。

所述固体吸附剂的净化设备与上述固体吸附剂净化工艺相对于现有技术的工业应用优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的固体吸附剂的净化设备的设备流程图。

图中，T101为固体吸附剂吸附解吸塔，T102为吸收塔，W101为预热器，E101、E102为换热器，C101为循环风机，P101～P104均为泵，V101～V104和V111～V112均为混合储料罐，V105为气液分离罐。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，在本发明创造的实施例中所提到的固体吸附剂吸附解吸塔，是在普通的固体吸附剂吸附塔上做出的改进，具体为在原有的固体吸附剂吸附塔上增加了一个载流气体进气口和一个载流气体出气口。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

其中，所述载流气体净化再循环步骤包括溶剂吸收工艺和气体再循环工艺，其中所述溶剂吸收工艺采用多段式吸收方式，所述气体再循环工艺是指所述解吸过程流出的载流气体通过溶剂吸收工艺后返回固体吸附剂解吸步骤中循环再利用。工艺中所述固体吸附剂可以为活性炭或分子筛；所述载流气体优选热氮气，热氮气的载流温度优选120～300℃。

所述溶剂吸收工艺中的吸收段为2～6段(优选4段)，包括一个水吸收段和至少一个溶剂吸收段。其中，所述吸收段的上方为水吸收段，用于脱除尾气中夹带的吸收溶剂；吸收段中溶剂吸收段的吸收溶剂可根据VOC的含量自由选择，可在各段调整吸收溶剂类型(吸收剂的类型为水、乙二醇、三甘醇、四甘醇、NFM、NMP，环丁砜或DMSO等；优选NMP或NFM)、浓度以及加入和采出，溶剂浓度从塔底向上依次降低，吸收效果最好。

上述固体吸附剂再生净化工艺是主要针对吸附挥发性有机物的固体吸附剂的物理吸附的再生工艺。

本发明还包括一种用于固体吸附剂再生净化工艺的固体吸附剂再生净化设备，包括固体吸附剂吸附解吸塔，所述固体吸附剂吸附解吸塔的底部设有两个进气口分别为待处理尾气进气口和载流气体进气口，顶部设有两个出气口，分别为净化气出气口和载流气体出气口，所述进气口和出气口处均设有阀门；

预热器，用于对载流气体进行加热处理，其入口处分别与所述吸收塔顶部的气体出口和氮气补充设备通过管路联通；

所述连接管路上还相应的设有若干换热器、泵和循环风机；

作为优选方案，所述混合储料罐均配置有自动控制系统，用于控制溶剂的进入和排出，当溶剂含量过低时，混合储料罐下端自动打开，上端纯溶剂自动补充。

所述吸收塔的吸收段设计为2～6段(优选4段)，包括一个水吸收段和至少一个溶剂吸收段。

实施例

本发明的所述的固体吸附剂再生方法配合再生设备的工作过程如下：

如图1所示，本发明中的解吸与吸附为同一塔，即为固体吸附剂吸附解吸塔T101，所述固体吸附剂吸附解吸塔T101的底部设有两个进气口分别为待处理尾气进气口和载流气体进气口(两个进气口对应的设有阀门A和C)，顶部设有两个出气口，分别为净化气出气口和载流气体出气口(两个出气口对应的设有阀门B和D)；用于吸附时需打开阀门A、B，用于解吸的时候需打开阀门C、D并关闭阀门A、B。吸附时，打开A、B阀门，待处理的VOCs尾气从固体吸附剂吸附塔T101塔底的待处理尾气进气口进入，处理完的净化气从塔顶的净化气出气口排出，此时C口和D口阀门处于关闭状态。

当固体吸附剂吸附达到饱和后，A、B阀门处于关闭状态，C和D阀门处于打开状态，氮气作为载流气体(氮气来源可以采用管道气，也可以采用液氮站或通过其他氮气补充设备通过管路补充)经过预热器W101进行预热，预热温度达到260～300℃(优选为300℃)后，从所述固体吸附剂吸附解吸塔T101的C口进入，将固体吸附剂上的VOCs带出，然后经过换热器E101换热降温，经过换热器E102再次降温后进入气液分离罐V105，液体达到一定的液位后直接回收外输，分离后的气体进入吸收塔T102，经过三段式溶剂吸收段(本实施例中的吸收溶剂为NMP，其中各段中混合储料罐内的溶剂浓度V101>V102>V103)，各储料罐可配置自动控制系统和溶剂回收混合储料罐(见图1中的V111和V112)，来控制溶剂的进入和排出，当溶剂含量过低时，下端自动打开排入溶剂回收混合储料罐V111和V112进行溶剂回收处理，上端纯溶剂自动补充；水吸收段用于吸收脱除经过溶剂吸收段后的尾气中夹带的溶剂，洁净的氮气从T102塔塔顶排出，经过循环风机C101打入换热器E101换热升温，再经过W101预热，循环利用直到将固体吸附剂中的VOCs全部解吸，解吸完毕后，关闭预热器，直接用T102塔顶出来的氮气打入塔T101中，经过一段时间的循环，对其中解吸后的固体吸附剂进行冷却。

上述实施例中的吸附工艺主要针对于吸附挥发性有机物的固体吸附剂的物理吸附的再生工艺；所述的固体吸附剂主要为活性炭或分子筛类的固体吸附剂，也适用于吸附或解吸机理与上述两种固体吸附剂原理相同或相近的其他固体吸附剂。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种固体吸附剂再生净化工艺，其特征在于：包括固体吸附剂解吸和载流气体净化再循环两个步骤，其中所述固体吸附剂解吸过程与固体吸附剂吸附在同一设备内进行。

2.根据权利要求1所述的固体吸附剂再生净化工艺，其特征在于：所述载流气体净化再循环步骤包括溶剂吸收工艺和气体再循环工艺，其中所述溶剂吸收工艺采用多段式吸收方式，所述气体再循环工艺是指所述解吸过程流出的载流气体通过溶剂吸收工艺后返回固体吸附剂解吸步骤中循环再利用。

3.根据权利要求1所述的固体吸附剂再生净化工艺，其特征在于：所述固体吸附剂为活性炭或分子筛；所述载流气体为热氮气。

4.根据权利要求3所述的固体吸附剂再生净化工艺，其特征在于：所述固体吸附剂为活性炭；所述热氮气的载流温度为120～300℃。

5.根据权利要求1所述的固体吸附剂再生净化工艺，其特征在于：所述溶剂吸收工艺中的吸收段为2～6段，包括一个水吸收段和至少一个溶剂吸收段。

6.根据权利要求5所述的固体吸附剂再生净化工艺，其特征在于：所述吸收段的上方为水吸收段，用于脱除尾气中夹带的吸收溶剂；吸收段中溶剂吸收段的吸收溶剂的浓度从塔底向上依次降低；所述吸收剂的类型为水、乙二醇、三甘醇、四甘醇、NFM、NMP、环丁砜或DMSO。

7.根据权利要求1所述的固体吸附剂再生净化工艺，其特征在于：所述固体吸附剂再生净化工艺是主要针对吸附挥发性有机物的固体吸附剂的物理吸附的再生工艺。

8.一种用于权利要求1-7任一项所述的固体吸附剂再生净化工艺的固体吸附剂再生净化设备，其特征在于：包括固体吸附剂吸附解吸塔，所述固体吸附剂吸附解吸塔的底部设有两个进气口分别为待处理尾气进气口和载流气体进气口，顶部设有两个出气口，分别为净化气出气口和载流气体出气口，所述进气口和出气口处均设有阀门；

所述连接管路上还相应的设有若干换热器、泵和循环风机；

9.根据权利要求8所述的固体吸附剂再生净化设备，其特征在于：所述混合储料罐均配置有自动控制系统，用于控制溶剂的进入和排出。

10.根据权利要求8所述的固体吸附剂再生净化设备，其特征在于：所述吸收塔的吸收段为2～6段，包括一个水吸收段和至少一个溶剂吸收段。