CN106881004B - 用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置，包括具有密闭空间的外筒、套接于外筒内的转筒式吸附剂床层、机架、以及用于驱动转筒式吸附剂床层沿其中心轴旋转的驱动装置，转筒式吸附剂床层将所述密闭空间分隔成连通的第一腔体和第二腔体，第二腔体包围所述第一腔体，机架沿第一腔体的周向将第一腔体分隔成依次密封连接的吸附室、脱附室以及吹扫室；转筒式吸附剂床层上设有连通第一腔体与第二腔体的气孔；外筒的顶部和筒身分别设有与吸附室、脱附室以及吹扫室位置对应的吸附室进气口和吸附室出气口、脱附室进气口和脱附室出气口、吹扫室进气口和吹扫室出气口。本发明既可以提高吸附能力又可以降低运行成本。

Description

用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域，具体涉及一种用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置。

背景技术

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是指常温下饱和蒸气压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物。工业企业排放的VOCs具有致癌、致畸、致突变的特性，它不仅严重危害人体健康，还是形成PM2.5和光化学烟雾等二次污染物的基础，因此，目前已有多种治理挥发性有机物的方法。例如，可以对大风量低浓度的有机废气进行处理的吸附法就广泛应用于工业有机废气的治理中。采用该吸附法的挥发性有机物处理系统可以将有机废气吸附浓缩，再将脱附出的高浓度有机废气引入后续净化处理装置，从而将污染物去除，其浓缩倍数可达5-20倍，可以有效降低后续净化装备的处理负荷。

现阶段采用吸附法的挥发性有机物处理系统中多采用转轮吸附脱附装置以对有机废气进行吸附脱附处理。然而为了降低吸附床层自燃的风险，和减少运行过程中的压力降，挥发性有机物处理系统的吸附床层在转轮上的设置厚度通常不超过400mm～450mm，如此，不仅限制了装置的吸附容量，而且也使得在需要对大风量的有机废气进行处理时，通常需要增设许多阀门附件以使多个转盘机构同时运行，增加了运行成本。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置，既可以提高吸附能力又可以降低运行成本。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置，包括：具有密闭空间的外筒、套接于所述外筒内的转筒式吸附剂床层、机架、以及用于驱动所述转筒式吸附剂床层沿其中心轴旋转的驱动装置，所述转筒式吸附剂床层将所述密闭空间分隔成连通的第一腔体和第二腔体，所述第二腔体包围所述第一腔体，所述机架沿所述第一腔体的周向将所述第一腔体分隔成依次密封连接的吸附室、脱附室以及吹扫室；所述转筒式吸附剂床层上设有连通所述第一腔体与所述第二腔体的气孔；所述外筒的顶部和筒身分别设有与所述吸附室、所述脱附室以及所述吹扫室位置对应的吸附室进气口和吸附室出气口、脱附室进气口和脱附室出气口、吹扫室进气口和吹扫室出气口。

作为本发明的一种优选的实施方式，所述转筒式吸附剂床层为由整体固定式吸附剂组成的转筒式吸附剂床层。

此时，当整体固定式吸附剂采用材料如活性炭、硅酸盐、金属有机骨架等便于成型的材料时，可以将这些材料直接加工成转筒式吸附剂床层。

作为本发明的一种改进，所述转筒式吸附剂床层包括内筒、具有吸附剂的吸附层以及固定板，所述吸附剂床层沿所述内筒的周向固定于所述内筒上并位于所述第二腔体内，所述内筒和所述固定板之间围合成容纳所述吸附层的密闭腔，所述内筒和所述固定板上开有一一对应的气孔。

此时，由于具有内筒和固定板，吸附剂可以采用多种安装方式设置在内筒和固定板中，实用性强，更换方便。

所述转筒式吸附剂床层还包括以可拆卸方式固定于所述内筒上的隔板组件，所述隔板组件将所述密闭腔分成多个安装区，所述吸附层填充于所述安装区内。

优选的，所述隔板组件包括多个间隔排布的第一隔板，所述第一隔板固定于所述内筒上。

进一步的，所述隔板组件还包括多个间隔排布的第二隔板，所述第二隔板固定于所述内筒上，且与所述第一隔板相交。

更进一步的，所述隔板组件还包括连接件，所述吸附层通过所述连接件与所述隔板组件可拆卸连接。

优选的，所述机架包括中心轴、位于所述中心轴一侧的三个隔离板以及位于所述中心轴另一侧的支撑衍架，所述中心轴位于所述转筒式吸附剂床层和所述外筒的中心轴线上；所述隔离板的一侧与所述中心轴连接，所述隔离板的另一侧与所述转筒式吸附剂床层内壁密封连接；所述隔离板将所述第一腔体分隔成所述吸附室、所述脱附室以及所述吹扫室；所述支撑衍架的一端与中心轴固定连接，所述支撑衍架的另一端安装有转动滑轮，所述转动滑轮与所述转筒式吸附剂床层的内壁滑动配合，其中所述吸附室、所述脱附室以及所述吹扫室的体积比在10:0.5:0.5到10:2:2之间。

优选的，所述驱动装置包括电机和传动组件，所述电机通过所述传动组件与所述转筒式吸附剂床层驱动连接。

优选的，所述吸附脱附装置还包括控制器、监测装置以及安装于所述外筒上的电控阀门，所述监测装置通过所述控制器分别与所述电控阀门、所述电机电连接；所述电控阀门用于开关所述吸附室进气口、脱附室进气口以及所述脱附室进气口。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明当转筒式吸附剂床层为由整体固定式吸附剂组成的转筒式吸附剂床层时，转筒式吸附剂床层结构简单，当转筒式吸附剂床层包括内筒、具有吸附剂的吸附层以及固定板时，由于转筒式吸附剂床层中将吸附剂固定于所述内筒的筒身外壁，可以增大所述吸附剂层的覆盖面积，而将机架的一部分设置在第一腔体内，可以给予内筒很好的支撑力，从而提高吸附剂层的厚度，以整体提高吸附剂床层的体积；

(2)本发明在提高了吸附剂床层的体积后，通过在第一腔体内设置相对密封的吸附室、脱附室以及吹扫室，并使第一腔体与第二腔体连通，从而使得沿吸附室进气口、脱附室进气口以及吹扫室进气口进入各室的气体在第一腔体内不会彼此混合，并且可以顺利进入所述吸附剂床层，并将反应后的气体沿对应的出气口排出；

(3)在上述基础上，本发明转筒式吸附剂床层连续经过吸附室、脱附室以及吹扫室，从而既可以形成吸附、脱附以及吹扫的循环，整体加强上述吸附脱附装置的吸附能力，又可以有效降低运行成本；

(4)本发明的吸附脱附装置可以满足对吸附剂材料的成型技术，成型后材料的机械强度，耐磨程度等的要求。

附图说明

图1为本发明的用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置的俯视图；

图2为本发明的用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置的主视图；

图3为本发明的用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置的分解结构示意图；

图4为本发明的用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置的其中一种转筒式吸附剂床层的分解结构示意图；

图5为本发明的第一隔板为环状面的安装结构示意图；

图6为本发明的第一隔板为平面且沿内筒的轴向间隔排布于内筒上的安装结构示意图；

图7为本发明的第一隔板为环状面、第二隔板为平面且与第一隔板相交的安装结构示意图；

1、外筒；11、吸附室进气口；12、脱附室进气口；13、吹扫室进气口；14、吸附室出气口；15、脱附室出气口；16、吹扫室出气口；2、转筒式吸附剂床层；21、内筒；22、吸附层；23、固定板；24、隔板组件；241、第一隔板；242、第二隔板；3、机架；31、中心轴；32、隔离板；33、支撑衍架；34、转动滑轮；4、第一腔体；41、吸附室；42、脱附室；43、吹扫室；5、第二腔体，6、气孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-4所示的一种用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置，其包括具有密闭空间的外筒1、套接于所述外筒1内的转筒式吸附剂床层2、机架3、以及用于驱动所述转筒式吸附剂床层2沿其中心轴旋转的驱动装置，所述转筒式吸附剂床层2将所述密闭空间分隔成连通的第一腔体4和第二腔体5，所述第二腔体5包围所述第一腔体4，所述机架3沿所述第一腔体4的周向将所述第一腔体4分隔成依次密封连接的吸附室41、脱附室42以及吹扫室43。

所述转筒式吸附剂床层2上设有连通所述第一腔体4与所述第二腔体5的气孔6；所述外筒1的顶部和筒身分别设有与所述吸附室41、所述脱附室42以及所述吹扫室43位置对应的吸附室进气口11和吸附室出气口14、脱附室进气口12和脱附室出气口15、吹扫室进气口13和吹扫室出气口16。

如此既保证了所述吸附室41、所述脱附室42以及所述吹扫室43都可以与所述第二腔体5连通，又使彼此之间相对密封，从而使得后续进入各室的气体只能进入所述第二腔体5，不会出现所述第一腔体4内气体混合的现象。

所述转筒式吸附剂床层2可以为由整体固定式吸附剂组成的转筒式吸附剂床层。

为了方便安装所述转筒式吸附剂床层2，示例性的，所述转筒式吸附剂床层2也可以设置成包括内筒21、具有吸附剂的吸附层22以及固定板23，所述吸附层22沿内筒所述21的周向固定于所述内筒21上并位于所述第二腔体5内，所述内筒21和所述固定板23之间围合成容纳所述吸附层22的密闭腔，所述内筒21和所述固定板23上开有一一对应的气孔6。此外，所述吸附层22中的吸附剂可以为活性炭、分子筛、硅酸盐、金属有机骨架、气凝胶吸附剂中的一种或多种组合，其厚度为50mm-300mm。

而具有吸附剂的所述吸附层22固定于所述内筒21的筒身外壁，可以随所述内筒21的转动而转动，并可以连续经过所述吸附室41、所述脱附室42以及所述吹扫室43；所述内筒21上开有连通所述吸附层22与所述第一腔体4的气孔6，可以使得由所述第一腔体4流出的气体通过所述气孔6进入所述吸附层22；此外，所述外筒1的顶部和筒身分别开有与所述吸附室41、所述脱附室42、以及所述吹扫室43位置对应的吸附室进气口11和吸附室出气口14、脱附室进气口12和脱附室出气口15、吹扫室进气口13和吹扫室出气口16，而各室的进气口与出气口的设置，可以使得气体顺利流经所述吸附层。

具体的，在工作时将有机废气从吸附室所述进气口11通入所述吸附室41内，由于所述第一腔体4与所述第二腔体5连通，并且所述第一腔体4内的所述吸附室41、所述脱附室42和所述吹扫室43相对密封，进入所述吸附室41的有机废气经由所述气孔6被所述吸附层22吸附净化后，可以通过吸附室所述出气口14将干净的气体排出；由于所述吸附层22固定于所述内筒21上，当所述内筒21转动时，带动所述吸附层22的已吸附区域转动至所述脱附室42，脱附气体从脱附室所述进气口12进入所述脱附室42，所述吸附层22的已吸附区域在脱附气体的作用下进行脱附再生，使其吸附的有机物脱附出来，以使吸附剂重新恢复吸附能力，同时脱附出来的高浓度有机废气将随着脱附气体一起离开所述吸附层22并从脱附室所述出气口15排出；所述内筒21继续转动，带动重新恢复吸附能力的所述吸附层22转动至所述吹扫室43，吹扫气体从吹扫室所述进气口13进入所述吹扫室43，重新恢复吸附能力的所述吸附层22在吹扫气体的作用下，做好吸附前的准备，吹扫后的气体从吹扫室出气口16排出；所述内筒21继续转动，带动经过吹扫处理的所述吸附层22转动至所述吸附室41，开始新一轮的吸附，从而形成吸附-脱附-吹扫的循环。由于所述内筒21套接于所述外筒1内并由所述机架3支撑，因此固定于所述内筒21上的所述吸附层22可以得到良好的结构支撑，在安全受力范围内，所述吸附层22的厚度可以大大地增加，与此同时，由于所述吸附层22是沿所述内筒21周向布置的，因此也大大增加了所述吸附层22的覆盖面，从而整体提高所述转筒式吸附剂床层2的体积，有效增强该吸附脱附装置的吸附能力。

此外，在一个具体实施例中，具有密闭空间的所述外筒1可以是由环状外壳与两个盖体围合而成。驱动装置可以包括电机和传动组件，电机通过传动组件与所述转筒式吸附剂床层2驱动连接。而吸附室所述进气口11、脱附室所述进气口12以及吹扫室所述进气口13还可以分别与气流分布器连接，以使进入所述吸附室41、所述脱附室42以及所述吹扫室43的各个气流可以均匀地分配到转筒式吸附剂床层2的各处，提高吸附效率。

进一步的，为了方便安装和固定所述吸附层22，示例性的，还可以在所述转筒式吸附剂床层2中设置以可拆卸方式固定于所述内筒21上的隔板组件24，所述隔板组件24能将所述内筒21与所述固定板23之间的腔体划分成多个安装区，吸附剂填充于安装区内，如此还可以方便维修更换，当有报废更换时，只需要针对某个安装区，不需要整体拆卸更换，大大提高了维修效率。而所述吸附层22与所述隔板组件24之间的安装，既可以采用整体安装方式，即直接将整块所述吸附层22或先将分块的所述吸附层22组合一体再安装于所述内筒21上；当然也可以采用分体安装方式，即将未经一体成型的散装吸附床层分别固定于安装区内。

而所述隔板组件24可以是由多个间隔排布的第一隔板241构成，且各述第一隔板241均固定于所述内筒21上。如此可将所述内筒21与所述固定板23之间的腔体划分成多个规则的长条形或环形曲面安装区。示例性的，如图5所示，所述第一隔板241可以是垂直设于所述内筒21的外周壁的环状面。当然也可以将所述第一隔板241设置成与所述内筒21和外筒1的轴向平行，并垂直固定于所述内筒21上的平面，请参见图6。当然，在上述基础上，还可以在所述隔板组件24中增设多个与所述第一隔板241相交且固定于所述内筒21上的第二隔板242，例如，图3、图4和图7所示的隔板组件24中的所述第一隔板241与所述第二隔板242间的夹角为90°。如此可将所述内筒21与所述固定板23之间的腔体划分成多个规则的矩形曲面安装区，以加固所述隔板组件24与所述内筒21的连接。

为了方便装拆所述吸附层22，示例性的，还可以增设连接件，而所述吸附层22可以通过所述连接件与所述隔板组件24可拆卸连接。具体的，可以将所述吸附层22通过粘合或其他方式固定于所述连接件上，而所述连接件与所述隔板组件24之间可以通过插接或其他连接方式固定，如此，当需要安装或更换所述吸附层22时，只需要将带有所述吸附层22的连接件与所述隔板组件24进行装拆即可。此外，所述内筒21、所述隔板组件24、所述固定板23以及所述连接件均可以采用耐高温、机械强度良好的材料制作而成，而所述各部件之间需要保证封闭的部位或空隙都可以设置密封垫，以提高气密性。

在一个实施例中，所述机架3可以包括中心轴31、位于所述中心轴31一侧的三个隔离板32以及位于所述中心轴另一侧的支撑衍架33，其中，所述中心轴31位于所述转筒式吸附剂床层2和所述外筒1的中心轴线上；所述隔离板32的一侧与所述中心轴31连接，所述隔离板32的另一侧与所述转筒式吸附剂床层2内壁密封连接；所述隔离板32将所述第一腔体4分隔成所述吸附室41、所述脱附室42以及所述吹扫室43；所述支撑衍架33的一端与中心轴31固定连接，所述支撑衍架33的另一端安装有转动滑轮34，所述转动滑轮34与所述转筒式吸附剂床层2的内壁滑动配合，以支撑所述转筒式吸附剂床层2，并降低摩擦。示例性的，所述隔离板32可以采用耐腐蚀、不易老化、隔热性良好、气密性良好的材料制成，而所述中心轴31与其他支撑机构也可以采用采用耐腐蚀、密度较低、剪切强度优良的材料制作。

所述机架3还包括用于支撑所述吸附脱附装置的平台，这些本领域技术人员可以根据常规进行设置。

为了充分利用吸附剂的吸附性能，最大化有机废气处理量，有效降低有机废气处理成本，示例性的，所述吸附室41、所述脱附室42以及所述吹扫室43的体积比可以设置为10:0.5:0.5到10:2:2之间。还可以根据具体吸附剂的吸、脱附能力适当的调节所述吸附室41、所述脱附室42以及所述吹扫室43的体积比。

为了提高装置的自动化水平、提高工作效率，示例性的，所述吸附脱附装置还可以增设控制器、监测装置以及安装于所述外筒1上的电控阀门，其中，所述监测装置可以通过所述控制器分别与所述电控阀门和所述电机电连接，所述监测装置可以将监测到的气体浓度信息和床层状况信息发送至所述控制器，而所述控制器可以根据接收到的信息对所述电控阀和所述电机进行控制，从而可以控制所述电控阀门打开或关闭所述吸附室进气口11、脱附室进气口12以及所述脱附室进气口12，并通过所述电机改变所述转筒式吸附剂床层2的转速。

所述监测装置可以是由与所述控制器电连接的床层物理状态探测器、气体浓度检测器以及监视器构成，其中，所述床层物理状态探测器可以对所述吸附层22的温度、湿度和压力等信息进行探测，所述气体浓度检测器可以对各室的进气口、出气口的气体浓度信息进行检测，而所述监视器可以将上述信息实时显示出来，以便于可视化管理。

本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置，其特征在于，包括：具有密闭空间的外筒、套接于所述外筒内的转筒式吸附剂床层、机架、以及用于驱动所述转筒式吸附剂床层沿其中心轴旋转的驱动装置，所述转筒式吸附剂床层将所述密闭空间分隔成连通的第一腔体和第二腔体，所述第二腔体包围所述第一腔体，所述机架沿所述第一腔体的周向将所述第一腔体分隔成依次密封连接的吸附室、脱附室以及吹扫室；所述转筒式吸附剂床层上设有连通所述第一腔体与所述第二腔体的气孔；所述外筒的顶部和筒身分别设有与所述吸附室、所述脱附室以及所述吹扫室位置对应的吸附室进气口和吸附室出气口、脱附室进气口和脱附室出气口、吹扫室进气口和吹扫室出气口；

所述机架包括中心轴、位于所述中心轴一侧的三个隔离板以及位于所述中心轴另一侧的支撑衍架，所述中心轴位于所述转筒式吸附剂床层和所述外筒的中心轴线上；所述隔离板的一侧与所述中心轴连接，所述隔离板的另一侧与所述转筒式吸附剂床层内壁密封连接；所述隔离板将所述第一腔体分隔成所述吸附室、所述脱附室以及所述吹扫室；所述支撑衍架的一端与中心轴固定连接，所述支撑衍架的另一端安装有转动滑轮，所述转动滑轮与所述转筒式吸附剂床层滑动配合，其中所述吸附室、所述脱附室以及所述吹扫室的体积比在10:0.5:0.5到10:2:2之间；

所述转筒式吸附剂床层包括内筒、具有吸附剂的吸附层以及固定板，所述吸附剂床层沿所述内筒的周向固定于所述内筒上并位于所述第二腔体内，所述内筒和所述固定板之间围合成容纳所述吸附层的密闭腔，所述内筒和所述固定板上开有一一对应的气孔；

所述转筒式吸附剂床层还包括以可拆卸方式固定于所述内筒上的隔板组件，所述隔板组件将所述密闭腔分成多个安装区，所述吸附层填充于所述安装区内。

2.根据权利要求1所述的用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置，其特征在于，所述转筒式吸附剂床层为由整体固定式吸附剂组成的转筒式吸附剂床层。

3.根据权利要求1所述的用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置，其特征在于，所述隔板组件包括多个间隔排布的第一隔板，所述第一隔板固定于所述内筒上。

4.根据权利要求3所述的用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置，其特征在于，所述隔板组件还包括多个间隔排布的第二隔板，所述第二隔板固定于所述内筒上，且与所述第一隔板相交。

5.根据权利要求3或4所述的用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置，其特征在于，所述隔板组件还包括连接件，所述吸附层通过所述连接件与所述隔板组件可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置，其特征在于，所述驱动装置包括电机和传动组件，所述电机通过所述传动组件与所述转筒式吸附剂床层驱动连接。

7.根据权利要求6所述的用于挥发性有机物处理系统的吸附脱附装置，其特征在于，所述吸附脱附装置还包括控制器、监测装置以及安装于所述外筒上的电控阀门，所述监测装置通过所述控制器分别与所述电控阀门、所述电机电连接；所述电控阀门用于开关所述吸附室进气口、脱附室进气口以及所述脱附室进气口。

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