CN105854856A - 基于固定床吸附剂的可再生装置及可再生方法 - Google Patents

基于固定床吸附剂的可再生装置及可再生方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于固定床吸附剂的可再生装置及可再生方法，属于吸附剂再生技术领域。包括固定床反应器、吸附剂进料单元和袋式除尘器，在固定床反应器内放置一定高度的固体吸附剂，通过在固定床反应器的底部通入氮气，并且控制氮气的流速大于原料气的流速，由于氮气从固定床反应器的底部进入且流速过大，此时固体吸附剂颗粒会悬浮在固定床反应器的床层上；并且，在固定床反应器中的固体吸附剂受到挡板的作用以及颗粒之间的相互摩擦作用，吸附剂饱和外表层破碎，内部的未饱和的表面暴露，破碎的外表面形成细小的粉末，随着氮气排出。本发明装置集除尘及吸附剂再生于一体，不仅得到表面未饱和的吸附剂，还解决了吸附剂浪费严重的问题。

Description

基于固定床吸附剂的可再生装置及可再生方法
技术领域
本发明涉及固体吸附剂的可再生技术领域，具体涉及一种基于固定床吸附剂的可再生装置及可再生方法。
背景技术
为了对气体混合物和液体混合物进一步分离，得到洁净的气体和液体，需要对混合物进行吸附。吸附剂主要分为液体吸附剂和固体吸附剂，目前主要研究的是固体吸附剂。而工业常用的固体吸附剂大都是不可再生吸附剂，随着吸附剂的大量利用，部分吸附剂价格昂贵且浪费严重。因此，开发廉价吸附剂或者是对吸附剂进行再生成为目前研究的重点。廉价吸附剂主要包括一些碳基吸附剂和钙基吸附剂。而吸附剂可再生技术中，运用最为广泛的是热再生法和溶剂再生法。热再生法是指通过改变吸附剂的温度来改变吸附平衡，使吸附质脱附。溶剂再生法是根据吸附质与溶剂发生的化学变化使吸附质从吸附剂上脱附下来。但是目前的吸附剂再生还存在许多关键技术问题，且只能解决吸附过程中某些吸附剂的可再生情况，然而对于一些昂贵的不可再生吸附剂而言，要解决这些表面饱和的吸附剂浪费严重的问题，才能实现吸附剂的清洁利用。
发明内容
针对上述固体吸附剂不能再生重复利用的技术问题，本发明提出了一种基于固定床吸附剂的可再生装置及可再生方法，通过向固定床反应器内通入氮气，并控制其流量与流速，使表明吸附饱和的固体吸附剂悬浮在氮气中，相邻的吸附剂表面通过摩擦外表面破碎，可进一步对原料气进行吸附。
本发明的任务之一是提供一种基于固定床吸附剂的可再生装置。
一种基于固定床吸附剂的可再生装置，包括固定床反应器、吸附剂进料单元和袋式除尘器，在所述固定床反应器内放置有一定高度的固体吸附剂；
在所述固定床反应器的底部设置有进口一和进口二，顶部设置有出口一和出口二，在其侧部设置有进口三，所述进口一通过第一管道连接有原料气罐，所述进口二通过第二管道连接有氮气罐，所述出口一连接有第三管道，用于将净化后的原料气排出，所述第三管道上设置有气体浓度监测仪，所述气体浓度监测仪用于对净化后的原料气进行监测；
所述出口二连接有第四管道，所述第四管道的另一端连接至所述袋式除尘器；
所述进口三与所述吸附剂进料单元连接，所述吸附剂进料单元用于监测所述固定床反应器内固体吸附剂的高度，并及时向其中补充固体吸附剂。
作为本发明的一个优选方案，所述第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上均设置有单向阀。
作为本发明的另一个优选方案，所述吸附剂进料单元包括吸附剂罐、计算机和吸附剂高度监测仪，所述吸附剂高度监测仪位于所述固定床反应器的侧方，所述吸附剂高度监测仪与计算机的输入端连接，计算机的输出端与所述吸附剂罐连接。
优选的，所述第二管道上还设置有用于控制氮气流量的转子流量计。
本发明的任务之二在于提供一种基于固定床吸附剂的可再生方法。
一种基于固定床吸附剂的可再生方法，其所采用的装置包括固定床反应器、吸附剂进料单元和袋式除尘器，在固定床反应器内放置一定高度的固体吸附剂，在所述固定床反应器的底部和顶部分别设置有进口一、进口二、出口一和出口二，在其侧部设置有进口三；
所述方法依次包括以下步骤：
a在进口一处通过第一管道连接原料气罐，进口二处通过第二管道连接氮气罐，出口一连接第三管道，出口二连接第四管道，第四管道的另一端连接袋式除尘器；
b打开原料气罐，并通过第一管道向进口一输入原料气，原料气从固定床反应器的底部进入，经固体吸附剂吸附后的原料气从出口一排出，进入第三管道，在第三管道上连接有气体浓度监测仪，经过气体浓度监测仪对吸附后的原料气进行监测，当监测值大于规定值时，确定固定床反应器内的吸附剂表面处于饱和状态，此时关闭原料气罐和出口一，开启氮气罐和出口二，通过氮气罐向固定床反应器内连续通入氮气；
c随着氮气的通入，位于固定床反应器内的固体吸附剂在氮气的作用下处于悬浮状态，相邻的固体吸附剂颗粒相互碰撞摩擦，处于饱和的固体吸附剂外表层破碎，内部未饱和的表面暴露，破碎的外表面形成细小的粉末，随着氮气从出口二排出，经过第四管道进入袋式除尘器进行净化，待饱和的固体吸附剂破碎后，关闭氮气罐；
d随着饱和的固体吸附剂的破碎，位于固定床反应器内的固体吸附剂高度下降，此时通过与进口三连接的吸附剂进料单元向其提供固体吸附剂；
e接着开启原料气罐，依次重复步骤b、c、d，完成对原料气的吸附。
优选的，步骤b中，氮气的流速为原料气流速的1.5～3倍。
优选的，所述第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上均设置有单向阀。
优选的，所述吸附剂进料单元包括吸附剂罐、计算机和吸附剂高度监测仪，计算机的一端与吸附剂罐连接，另一端与吸附剂高度监测仪连接，吸附剂高度监测仪将监测到的数据输送至计算机，经计算机处理后，吸附剂罐将所需吸附剂补充给固定床反应器。
本发明所带来的有益技术效果：
本发明通过在固定床反应器的底部的进口二通入氮气，并且控制氮气的流速大于原料气的流速，由于氮气从固定床反应器的底部进入且流速过大，此时固体吸附剂颗粒会悬浮在固定床反应器的床层上，在固定床反应器中上部挡板的作用下，大型的吸附剂颗粒不会从出口二排出；并且，在固定床反应器中的固体吸附剂受到挡板的作用以及颗粒之间的相互摩擦作用，吸附剂饱和外表层破碎，内部的未饱和的表面暴露，破碎的外表面形成细小的粉末，随着氮气从出口二排出，进入袋式除尘器进行净化，经分离得到饱和的表面粉末以及洁净的氮气。
本发明固定床反应器内的固体吸附剂无需取出即可实现可再生处理，并且配合吸附剂高度监测仪可以向固定床反应器内及时供应固体吸附剂，本发明装置适用性强，可实现对固体吸附剂的回收利用，本发明装置集除尘及吸附剂再生于一体，不仅得到表面未饱和的吸附剂，还解决了吸附剂浪费严重问题。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明可再生装置的结构示意图；
图中，1、固定床反应器，2、单向阀，3、气体浓度监测仪，4、单向阀，5、袋式除尘器，6、吸附剂罐，7、计算机，8、氮气瓶，9、单向阀，10、转子流量计，11、单向阀，12、吸附剂高度监测仪。
具体实施方式
本发明提出了一种基于固定床吸附剂的可再生装置及可再生方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
本发明，基于固定床吸附剂的可再生装置，如图1所示，包括固定床反应器1，单向阀2、4、9和11，气体浓度监测仪3，袋式除尘器5，吸附剂罐6，计算机7，氮气瓶8，转子流量计10及吸附剂高度监测仪12。其中，固定床反应器1底部设置有进口一和进口二，进口一用于进原料气，进口二用于进氮气，进口一处连接第一管道，第一管道上设置单向阀11，第一管道的另一端与原料气罐连接，进口二处连接第二管道，第二管道上设置转子流量计10和单向阀9，第二管道的另一端与氮气罐连接；在固定床反应器1的顶部设置有出口一和出口二，出口一用于将吸附后的原料气排出，出口一连接第三管道，在第三管道上设置气体浓度监测仪3和单向阀2，出口二用于排出夹带有吸附剂粉末的氮气，出口二连接第四管道，在第四管道上设置单向阀4，第四管道的另一端与袋式除尘器5连接，气体浓度监测仪3用于监测净化吸附后的原料气中吸附质的浓度。原料气经固体吸附剂吸附后，从出口一排出，此时净化吸附后的原料气浓度由气体浓度监测仪3测得，当净化气中吸附质浓度高于设定值时，关闭单向阀2、11，打开单向阀4、9，单向阀的结构以及其作用原理根据现有技术，通过压力差将气体从固定床反应器内引出或引入，并向固定床反应器中通入N2，N2流速通过转子流量计10控制。
N2通入到固定床反应器中，由于其流速大于固定床临界流速，固定床床层中的吸附剂悬浮在N2中。由于其流速小于流化床临界流速，床层中的吸附剂不会被N2带出固定床反应器中，床层中悬浮的固体可以在N2作用下相互之间会进行摩擦，使固体吸附剂的饱和外表面破碎，形成粉末，暴露出内部的未饱和表面，粉末随着N2被带出固定床反应器，进入袋式除尘器5，袋式除尘器5的作用是为了将N2中的饱和吸附粉末与N2气体分离，分离步骤可借助现有的技术处理，此处不做详细说明。
N2通入一小时后，即可关闭单向阀4、9。此时由于吸附剂外表面破碎，吸附剂体积减小，固定床床层中的吸附剂体积也会随之减小，为了能够使吸附正常进行，需要添加额外的吸附剂。即通过吸附剂进料单元提供固体吸附剂，吸附剂进料单元包括吸附剂罐6、计算机7和吸附剂高度监测仪，吸附剂高度监测仪位于固定床反应器的侧方，吸附剂高度监测仪与计算机的输入端连接，计算机的输出端与吸附剂罐连接，吸附剂高度监测仪测量到吸附剂在固定床床层内的高度，将数据反馈到计算机7中，根据设置所需的吸附剂床层高度计算出需要补充的吸附剂体积，通过控制系统将吸附剂罐6中的吸附剂添加到固定床反应器中。进料装置根据现有的技术处理方式即可将其均匀的加入到固定床反应器中，此处亦不做详细说明。
下面结合具体实施例对本发明基于固定床吸附剂的可再生方法做详细说明。
实施例1：
本发明，基于固定床吸附剂的可再生方法，具体包括以下步骤：
步骤1、原料气从固定床反应器底部的进口一进入，经过固定床反应器内固体吸附剂吸附后，得到的净化气从固定床反应器的出口一排出，气体浓度监测仪监测到从出口一排出的净化气中所需吸附的吸附质浓度大于设定值时，关闭原料气罐和出口一，打开氮气罐和出口二；
步骤2、N2的流速通过第二管道上的转子流量计进行控制，N2流速为原料气气体流速的3倍，N2通入到固定床反应器后，由于其流速大于固定床临界流速，固定床床层中的吸附剂悬浮在N2中，床层中悬浮的吸附剂在N2作用下相互之间会进行摩擦，使吸附剂的饱和外表面破碎，形成粉末，暴露出内部的未饱和表面，粉末随着N2带出固定床反应器，进入袋式除尘器，混合气体经袋式除尘器分离后，洁净的N2、固体粉末贮存在下部定期清理；
步骤3、N2通入2小时后，即可关闭单向阀9，此时由于吸附剂外表面破碎，吸附剂体积减小，固定床床层中的吸附剂体积也会随之减小，为了能够使吸附正常进行，需要添加额外的吸附剂，当吸附剂高度监测仪测量到吸附剂在固定床床层内的高度，将数据反馈到计算机7中，根据设置所需的吸附剂床层高度计算出需要补充的吸附剂体积，通过控制系统将吸附剂罐6中的吸附剂添加到固定床反应器中，具体加料方式按现有成熟技术处理。
本实施例对吸附剂进行再生，再生后的吸附剂对气态污染物的脱除效率可达到新鲜吸附剂的85％以上，从而实现了吸附剂的再生。
实施例2：
与实施例1不同之处在于：步骤2中N2通入流速为原始流速的2倍；步骤3中N2通入时间为2.5个小时。
本实施例得到的再生后的吸附剂对气态污染物的脱除效率可达到新鲜吸附剂的90％以上。
实施例3：
与实施例1不同之处在于：步骤2中N2通入流速为原始流速的1.5倍；步骤3中N2通入时间为3个小时。
本实施例得到的再生后的吸附剂对气态污染物的脱除效率可达到新鲜吸附剂的90％以上。
需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于固定床吸附剂的可再生装置，包括固定床反应器、吸附剂进料单元和袋式除尘器，在所述固定床反应器内放置有一定高度的固体吸附剂，其特征在于：
在所述固定床反应器的底部设置有进口一和进口二，顶部设置有出口一和出口二，在其侧部设置有进口三，所述进口一通过第一管道连接有原料气罐，所述进口二通过第二管道连接有氮气罐，所述出口一连接有第三管道，用于将净化后的原料气排出，所述第三管道上设置有气体浓度监测仪，所述气体浓度监测仪用于对净化后的原料气进行监测；
所述出口二连接有第四管道，所述第四管道的另一端连接至所述袋式除尘器；
所述进口三与所述吸附剂进料单元连接，所述吸附剂进料单元用于监测所述固定床反应器内固体吸附剂的高度，并及时向其中补充固体吸附剂。
2.根据权利要求1所述的基于固定床吸附剂的可再生装置，其特征在于：所述第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上均设置有单向阀。
3.根据权利要求1所述的基于固定床吸附剂的可再生装置，其特征在于：所述吸附剂进料单元包括吸附剂罐、计算机和吸附剂高度监测仪，所述吸附剂高度监测仪位于所述固定床反应器的侧方，所述吸附剂高度监测仪与计算机的输入端连接，计算机的输出端与所述吸附剂罐连接。
4.根据权利要求1所述的基于固定床吸附剂的可再生装置，其特征在于：所述第二管道上还设置有用于控制氮气流量的转子流量计。
5.一种基于固定床吸附剂的可再生方法，其特征在于，其所采用的装置包括固定床反应器、吸附剂进料单元和袋式除尘器，在固定床反应器内放置一定高度的固体吸附剂，在所述固定床反应器的底部和顶部分别设置有进口一、进口二、出口一和出口二，在其侧部设置有进口三；
所述方法依次包括以下步骤：
a在进口一处通过第一管道连接原料气罐，进口二处通过第二管道连接氮气罐，出口一连接第三管道，出口二连接第四管道，第四管道的另一端连接袋式除尘器；
b打开原料气罐，并通过第一管道向进口一输入原料气，原料气从固定床反应器的底部进入，经固体吸附剂吸附后的原料气从出口一排出，进入第三管道，在第三管道上连接有气体浓度监测仪，经过气体浓度监测仪对吸附后的原料气进行监测，当监测值大于规定值时，确定固定床反应器内的吸附剂表面处于饱和状态，此时关闭原料气罐和出口一，开启氮气罐和出口二，通过氮气罐向固定床反应器内连续通入氮气；
c随着氮气的通入，位于固定床反应器内的固体吸附剂在氮气的作用下处于悬浮状态，相邻的固体吸附剂颗粒相互碰撞摩擦，处于饱和的固体吸附剂外表层破碎，内部未饱和的表面暴露，破碎的外表面形成细小的粉末，随着氮气从出口二排出，经过第四管道进入袋式除尘器进行净化，待饱和的固体吸附剂破碎后，关闭氮气罐；
d随着饱和的固体吸附剂的破碎，位于固定床反应器内的固体吸附剂高度下降，此时通过与进口三连接的吸附剂进料单元向其提供固体吸附剂；
e接着开启原料气罐，依次重复步骤b、c、d，完成对原料气的吸附。
6.根据权利要求5所述的基于固定床吸附剂的可再生方法，其特征在于：步骤b中，氮气的流速为原料气流速的1.5～3倍。
7.根据权利要求5所述的基于固定床吸附剂的可再生方法，其特征在于：所述第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上均设置有单向阀。
8.根据权利要求5所述的基于固定床吸附剂的可再生方法，其特征在于：所述吸附剂进料单元包括吸附剂罐、计算机和吸附剂高度监测仪，计算机的一端与吸附剂罐连接，另一端与吸附剂高度监测仪连接，吸附剂高度监测仪将监测到的数据输送至计算机，经计算机处理后，吸附剂罐将所需吸附剂补充给固定床反应器。
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