CN106512648A - VOCs富集装置 - Google Patents

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    • B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption

Abstract

本发明提供了一种VOCs富集装置。该装置包括循环流化床装置和脱附装置，循环流化床装置上设置有低浓度VOCs混合气进口、吸附剂进口、净化气出口以及固相料出口；脱附装置上设置有待脱附进口、流化气进口及富集气出口，待脱附进口与固相料出口连通。本发明中利用循环流化床装置作为吸附装置，能够显著降低系统运行耗能，从而能够降低成本。同时，能够使低浓度VOCs混合气体与吸附剂更充分接触，提高VOCs吸附剂的吸附速率和效率。而且，利用循环流化床装置作为吸附装置，还能够实现吸附剂的循环使用，从而使处理工序长期连续稳定运转，能够满足工业生产需求。

Description

VOCs富集装置
技术领域
本发明涉及挥发性有机物VOCs处理领域，具体而言，涉及一种VOCs富集装置。
背景技术
VOCs废气严重污染环境、危害人体健康。目前，处理VOCs的方法主要包括高温燃烧法和吸附脱附法。燃烧法去除VOCs效率较高，但无法回收有价值的成分。吸附脱附方法能够有效回收废气中的有用成分，通常采用固定床吸附的方法。然而，因其一般是将吸附剂烧结成与床尺寸一致的形状，例如回转式吸附脱附装置，无法做到连续地更换吸附剂，因而连续性降低。而且固定床阻力较大，为了保证含VOCs废气顺利通过吸附剂，需要对废气进行增压处理，造成运行成本较高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种VOCs富集装置，以解决现有技术中对于低浓度VOCs混合气的吸附富集处理时存在的无法连续运行、成本较高的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种VOCs富集装置，其包括：循环流化床装置，循环流化床装置上设置有低浓度VOCs混合气进口、吸附剂进口、净化气出口以及固相料出口；脱附装置，脱附装置上设置有待脱附进口、流化气进口及富集气出口，待脱附进口与固相料出口连通。
进一步地，循环流化床装置包括：循环流化床本体，循环流化床本体上设置有低浓度VOCs混合气进口、吸附剂进口以及混合料出口；以及气固分离装置，气固分离装置上设置有混合料进口、净化气出口、固相料出口以及返料出口，返料出口与吸附剂进口连通。
进一步地，气固分离装置包括：旋风分离器，旋风分离器上设置有混合料进口、第一气相出口及第一固相出口；布袋除尘器，布袋除尘器上设置有除尘器进口、净化气出口及第二固相出口，除尘器进口与第一气相出口连通；以及立管，立管上设置有第一固相进口、第二固相进口、固相料出口及返料出口，第一固相进口与第一固相出口连通，第二固相进口与第二固相出口连通。
进一步地，循环流化床装置还包括返料器，返料器设置在返料出口与吸附剂进口之间。
进一步地，返料器上还设置有再生吸附剂进口，脱附装置上还设置有再生吸附剂出口，再生吸附剂出口与再生吸附剂进口连通。
进一步地，装置还包括换热器，换热器上设置有换热介质进口、换热介质出口、换热气进口及换热气出口，换热介质出口与低浓度VOCs混合气进口连通，换热气进口与净化气出口连通，且换热气出口与流化气进口连通。
进一步地，装置还包括净化气排放支管，净化气排放支管与换热气出口和流化气进口之间的管路连通。
进一步地，脱附装置为流化床或固定床。
进一步地，装置还包括：第一阀门，第一阀门设置在第二固相进口与第二固相出口之间；第二阀门，第二阀门设置在待脱附进口与固相料出口之间；以及第三阀门，第三阀门设置在再生吸附剂出口与再生吸附剂进口之间。
进一步地，脱附装置上还设置有失活吸附剂排放口，装置还包括失活吸附剂排放支管，失活吸附剂排放支管与失活吸附剂排放口连通，且失活吸附剂排放支管上设置有第四阀门。
应用本发明的技术方案，提供了一种VOCs富集装置，其包括循环流化床装置和脱附装置，循环流化床装置上设置有低浓度VOCs混合气进口、吸附剂进口、净化气出口以及固相料出口；脱附装置上设置有待脱附进口、流化气进口及富集气出口，待脱附进口与固相料出口连通。
利用本发明提供的装置，低浓度VOCs混合气在循环流化床装置内与吸附剂接触并完成对VOCs的吸附。然后，得到的吸附有VOCs的吸附剂在脱附装置中完成VOCs脱附。在脱附装置中，脱附出来的VOCs在流化气的携带下形成含有高浓度VOCs的混合气，作为富集气排出至后续工艺，从而完成对低浓度VOCs混合气的富集。
相较于传统的固定床吸附处理装置，本发明中利用循环流化床装置作为吸附装置，能够显著降低系统运行耗能，从而能够降低成本。同时，能够使低浓度VOCs混合气体与吸附剂更充分接触，提高VOCs吸附剂的吸附速率和效率。而且，利用循环流化床装置作为吸附装置，还能够实现吸附剂的循环使用，从而使处理工序长期连续稳定运转，能够满足工业生产需求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种实施例的VOCs富集装置示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、循环流化床装置；101、低浓度VOCs混合气进口；102、吸附剂进口；103、净化气出口；104、固相料出口；11、循环流化床本体；112、混合料出口；12、气固分离装置；121、混合料进口；122、返料出口；12a、旋风分离器；12b、布袋除尘器；12c、立管；13、返料器；131、再生吸附剂进口；20、脱附装置；201、待脱附进口；202、流化气进口；203、富集气出口；204、再生吸附剂出口；205、失活吸附剂排放口；30、换热器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中对于低浓度VOCs混合气的吸附富集处理，存在无法连续运行且成本较高的问题。
为了解决这一问题，本发明提供了一种VOCs富集装置，如图1所示，其包括循环流化床装置10和脱附装置20，循环流化床装置10上设置有低浓度VOCs混合气进口101、吸附剂进口102、净化气出口103以及固相料出口104；脱附装置20上设置有待脱附进口201、流化气进口202及富集气出口203，待脱附进口201与固相料出口104连通。
利用本发明提供的装置，低浓度VOCs混合气在循环流化床装置10内与吸附剂接触并完成对VOCs的吸附。然后，得到的吸附有VOCs的吸附剂在脱附装置20中完成VOCs脱附。在脱附装置中，脱附出来的VOCs在流化气的携带下形成含有高浓度VOCs的混合气，作为富集气排出至后续工艺，从而完成对低浓度VOCs混合气的富集。
相较于传统的固定床吸附处理装置，本发明中利用循环流化床装置10作为吸附装置，能够显著降低系统运行耗能，从而能够降低成本。同时，能够使低浓度VOCs混合气体与吸附剂更充分接触，提高VOCs吸附剂的吸附速率和效率。而且，利用循环流化床装置10作为吸附装置，还能够实现吸附剂的循环使用，从而使处理工序长期连续稳定运转，能够满足工业生产需求。
在一种优选的实施例中，如图1所示，循环流化床装置10包括循环流化床本体11以及气固分离装置12，循环流化床本体11上设置有低浓度VOCs混合气进口101、吸附剂进口102以及混合料出口112；气固分离装置12上设置有混合料进口121、净化气出口103、固相料出口104以及返料出口122，返料出口122与吸附剂进口102连通。
这样设置，低浓度VOCs混合气在循环流化床本体11内与吸附剂接触并完成对VOCs的吸附。然后，吸附处理形成的气固混合物在气固分离装置12中进行两相分离。得到的固相为吸附有VOCs的吸附剂，将其中的一部分通过固相料出口104和待脱附进口201送入脱附装置20进行脱附处理，这部分脱附出来的VOCs在流化气的携带下形成含有高浓度VOCs的混合气，作为富集气排出至后续工艺，从而完成对低浓度VOCs混合气的富集。而将另一部分吸附有VOCs的吸附剂通过返料出口122与吸附剂进口102再次送入循环流化床本体11中进行进一步吸附，以充分利用吸附剂中的活性位置，从而进一步降低成本，有效利用原料。
在一种优选的实施例中，如图1所示，气固分离装置12包括旋风分离器12a，布袋除尘器12b以及立管12c，旋风分离器12a上设置有混合料进口121、第一气相出口及第一固相出口；布袋除尘器12b上设置有除尘器进口、净化气出口103及第二固相出口，除尘器进口与第一气相出口连通；立管12c上设置有第一固相进口、第二固相进口、固相料出口104及返料出口122，第一固相进口与第一固相出口连通，第二固相进口与第二固相出口连通。
这样设置，利用旋风分离器12a能够先将气固混合物中的大颗粒吸附剂分离出来，然后利用布袋除尘器12b进一步去除其中的细粉。优选地，如图1所示，固相料出口104位于立管12c的中部，返料出口122位于立管12c的下端，且第二固相进口位于立管12c的固相料出口104的上方。这样，由于大颗粒吸附剂的循环利用性更高，可以直接通过立管下端的返料出口122将其循环送往循环流化床本体11内进行循环吸附。而布袋除尘器12b分离出来的细粉则可以直接通过第二固相进口送入立管12c，进而通过固相料出口104进入脱附装置20完成脱附。当然，旋风分离器12a和布袋除尘器12b分离出来的固相颗粒，循环回循环流化床本体11和送往脱附装置20的量可以根据具体的处理工况进行调整，在此不再赘述。
在一种优选的实施例中，循环流化床装置10还包括返料器13，返料器13设置在返料出口122与吸附剂进口102之间。利用返料器13可以稳定地向循环流化床本体11内补充吸附剂。
在一种优选的实施例中，返料器13上还设置有再生吸附剂进口131，脱附装置20上还设置有再生吸附剂出口204，再生吸附剂出口204与再生吸附剂进口131连通。经脱附装置20脱附后形成的再生吸附剂可以通过再生吸附剂出口204与再生吸附剂进口131进入返料器，进而完成下一次吸附循环。
在一种优选的实施例中，还包括换热器30，换热器30上设置有换热介质进口、换热介质出口、换热气进口及换热气出口，换热介质出口与低浓度VOCs混合气进口101连通，换热气进口与净化气出口103连通，且换热气出口与流化气进口202连通。设置换热器30，能够利用高温的低浓度VOCs混合气加热循环流化床装置10排出的低温的净化气体，然后使加热的净化气能够用作脱附装置20的流化气，实现系统的热平衡。当然，净化气体中的一部分用作流化气，其他的排除装置。具体的流化气的通入量可以根据阀门开度进行调整(一般排除的气量远大于作为流化气的气量)，在此不再赘述。此外，高温的低浓度VOCs混合气(温度大于200℃)经换热后，作为低温的低浓度VOCs混合气(温度小于200℃)进入循环流化床装置10进行吸附处理。
在一种优选的实施例中，装置还包括净化气排放支管，净化气排放支管和换热气出口与流化气进口202之间的管路连通。设置净化气排放支管可以将除用作流化气以外的大部分净化气排除装置。
在一种优选的实施例中，脱附装置20为流化床或固定床。更优选地，上述脱附装置20为外置式脱附装置，这样可实现失活的吸附剂间歇或者连续排出。此外，只需要少量换热后的高温气体即可将吸附剂中的VOCs脱附，提高混合气体中的VOCs浓度。
在一种优选的实施例中，上述装置还包括：第一阀门，第一阀门设置在第二固相进口与第二固相出口之间；第二阀门，第二阀门设置在待脱附进口201与固相料出口104之间；以及第三阀门，第三阀门设置在再生吸附剂出口204与再生吸附剂进口131之间。
在一种优选的实施例中，脱附装置20上还设置有失活吸附剂排放口205，装置还包括失活吸附剂排放支管，失活吸附剂排放支管与失活吸附剂排放口205连通，且失活吸附剂排放支管上设置有第四阀门。这样可以将失活的吸附剂间歇或者连续排出。
当然，如图1所示，本装置还包括其他的阀门，本领域技术人员根据本发明图1的教导，均能够理解阀门的设置方式和原理，在此不再赘述。
本发明上述的装置适用的吸附剂的粒径范围较宽，优选其粒径为0.1～2mm。以下根据实施例进一步说明本发明上述装置的运行原理：
实施例1
如图1所示，循环流化床装置10内的循环物料为VOCs吸附剂，吸附剂为固体颗粒，吸附剂粒径0.1～2mm。循环流化床装置10的流化气为高温的含低浓度VOCs混合气体经换热器30换热后产生的低温含低浓度VOCs混合气体，高温混合气体温度大于200℃，低温混合气体温度小于200℃。排出循环流化床装置10的净化气经换热器30升温，一部分排除装置外，另一部分返回脱附装置20作为流化气，且排除的净化气的流量远大于作为流化气的净化气气量。循环流化床装置生成的吸附有VOCs的吸附剂，一部分通过立管12c和返料器13返回循环流化床本体11，一部分进入脱附装置20。脱附装置20采用固定床或流化床，其内部的失活的吸附剂可以连续或间歇排出。脱附装置20内脱附的VOCs吸附剂进入返料器13，进而循环利用。脱附装置20的流化气携带脱附出来的VOCs形成富集气，排除后收集以备后用。
以上装置中，高温的低浓度VOCs混合气体的路径如下：
高温的低浓度VOCs混合气经管道进入换热器30，换热后形成的低温含VOCs混合气体以流化风的形式进入循环流化床装置10，经循环流化床装置10吸附、去除固体颗粒后形成了净化气。净化气经过换热器30增温后，大部分排出装置，小部分进入脱附装置20作为流化气。吸附剂中的VOCs在高温下发生脱附，并被流化气携带出脱附装置20，形成含高浓度VOCs的混合气体，即富集气。
以上装置中，VOCs吸附剂的路径如下：
吸附剂在循环流化床本体11内运动，与低浓度VOCs混合气充分接触吸附VOCs。然后，吸附有VOCs的吸附剂经旋风分离器12a及布袋除尘器12b分离后返回立管12c。立管12c中的部分吸附剂进入脱附装置20，其余通过返料器13返回循环流化床本体11。吸附剂进入脱附装置20，VOCs在高温下脱附再生，脱附再生的吸附剂返回返料器13，失活后的吸附剂排出装置。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明中利用循环流化床装置作为吸附装置，能够显著降低系统运行耗能，从而能够降低成本。同时，能够使低浓度VOCs混合气体与吸附剂更充分接触，提高VOCs吸附剂的吸附速率和效率。而且，利用循环流化床装置作为吸附装置，还能够实现吸附剂的循环使用，从而使处理工序长期连续稳定运转，能够满足工业生产需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种VOCs富集装置，其特征在于，包括：
循环流化床装置(10)，所述循环流化床装置(10)上设置有低浓度VOCs混合气进口(101)、吸附剂进口(102)、净化气出口(103)以及固相料出口(104)；
脱附装置(20)，所述脱附装置(20)上设置有待脱附进口(201)、流化气进口(202)及富集气出口(203)，所述待脱附进口(201)与所述固相料出口(104)连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述循环流化床装置(10)包括：
循环流化床本体(11)，所述循环流化床本体(11)上设置有所述低浓度VOCs混合气进口(101)、所述吸附剂进口(102)以及混合料出口(112)；以及
气固分离装置(12)，所述气固分离装置(12)上设置有混合料进口(121)、所述净化气出口(103)、所述固相料出口(104)以及返料出口(122)，所述返料出口(122)与所述吸附剂进口(102)连通。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述气固分离装置(12)包括：
旋风分离器(12a)，所述旋风分离器(12a)上设置有所述混合料进口(121)、第一气相出口及第一固相出口；
布袋除尘器(12b)，所述布袋除尘器(12b)上设置有除尘器进口、所述净化气出口(103)及第二固相出口，所述除尘器进口与所述第一气相出口连通；以及
立管(12c)，所述立管(12c)上设置有第一固相进口、第二固相进口、所述固相料出口(104)及所述返料出口(122)，所述第一固相进口与所述第一固相出口连通，所述第二固相进口与所述第二固相出口连通。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述循环流化床装置(10)还包括返料器(13)，所述返料器(13)设置在所述返料出口(122)与所述吸附剂进口(102)之间。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述返料器(13)上还设置有再生吸附剂进口(131)，所述脱附装置(20)上还设置有再生吸附剂出口(204)，所述再生吸附剂出口(204)与所述再生吸附剂进口(131)连通。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括换热器(30)，所述换热器(30)上设置有换热介质进口、换热介质出口、换热气进口及换热气出口，所述换热介质出口与所述低浓度VOCs混合气进口(101)连通，所述换热气进口与所述净化气出口(103)连通，且所述换热气出口与所述流化气进口(202)连通。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括净化气排放支管，所述净化气排放支管与所述换热气出口和所述流化气进口(202)之间的管路连通。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述脱附装置(20)为流化床或固定床。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一阀门，所述第一阀门设置在所述第二固相进口与所述第二固相出口之间；
第二阀门，所述第二阀门设置在所述待脱附进口(201)与所述固相料出口(104)之间；以及
第三阀门，所述第三阀门设置在所述再生吸附剂出口(204)与所述再生吸附剂进口(131)之间。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述脱附装置(20)上还设置有失活吸附剂排放口(205)，所述装置还包括失活吸附剂排放支管，所述失活吸附剂排放支管与所述失活吸附剂排放口(205)连通，且所述失活吸附剂排放支管上设置有第四阀门。
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