CN111228958A - 一种活性炭吸附脱附方法及装置 - Google Patents

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    • B01D2259/4009Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating using hot gas

Abstract

本发明涉及化工有机废气处理技术领域,公开了一种活性炭吸附脱附方法及装置,该方法包括以下步骤:1)将活性炭放置在吸附脱附器内,对有机废气进行净化达到饱和状态;2)利用水蒸汽对活性炭进行加热得到脱附尾气;3)将空气预热后与脱附尾气混合得到混合汽,对混合汽加热,并将加热后的混合汽加热得到燃烧尾气;4)将步骤3)中的燃烧尾气作为热源依次对步骤3)中混合汽、空气进行加热;5)将步骤4)中的燃烧尾气作为热源对空气进行加热,然后经冷凝后得到冷凝水和洁净气体,冷凝水直接排放或者循环利用,洁净气体直接排放,加热后的空气对脱附后的活性炭进行干燥。本发明无废水排放,并能对热能进行循环利用。

Description

一种活性炭吸附脱附方法及装置
技术领域
本发明涉及化工有机废气处理技术领域,尤其涉及一种活性炭吸附脱附方法及装置。
背景技术
有机废气活性炭吸附净化是一种有效的废气净化方法,活性炭是一种多孔的含碳物质,具有高度发达的空隙结构、良好的表面吸附活性及庞大的比表面积,但基于活性炭的吸附容量限制,活性炭吸附一段时间达到饱和后需要脱附再生,否则,运行成本高,并产生大量废物,吸附净化效果不好。饱合活性炭一般采用热空气加热脱附或水蒸汽加热脱附。热空气加热脱附温度不能过高,有失火的风险;水蒸汽加热脱附温度高、技术成熟、脱附效果好。目前水蒸汽脱附方法为对脱附出来的有机物先冷凝处理,然后分离出有机物后,再对废水进行处理,会带来水污染的问题。另外,现有的活性炭吸附脱附方法及装置大多需要经常对活性炭进行转移,不仅费时费力,造成设备停运时间长,而且热量损耗大。
发明内容
为解决上述现有的技术问题,本发明提供了一种活性炭吸附脱附方法及装置。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种活性炭吸附脱附方法,包括以下步骤:
1)将活性炭放置在吸附脱附器内,向吸附脱附器内通入有机废气,活性炭对有机废气进行吸附净化,当活性炭达到吸附饱和状态后,停止通入有机废气;
2)利用水蒸汽对步骤1)中饱和的活性炭进行加热,加热脱附出的有机物随水蒸汽从吸附脱附器内排出得到脱附尾气;
3)将空气预热后与步骤2)中得到的脱附尾气混合得到混合汽,对混合汽加热,并将加热后的混合汽送入加热燃烧室加热得到高温燃烧尾气;
4)将步骤3)中得到的高温燃烧尾气作为热源依次对步骤3)中混合汽、空气进行加热回收高温燃烧尾气中的热量,得到低温燃烧尾气;
5)将步骤4)中得到的低温燃烧尾气作为热源对空气进行加热再次回收其中的热量,回收热量后的低温燃烧尾气经冷凝后得到冷凝水和洁净气体,冷凝水直接排放或者作为蒸汽发生器用水形成水蒸汽用于步骤2)中活性炭加热,洁净气体直接排放,加热后的空气对吸附脱附器内脱附后的活性炭进行干燥,完成脱附再生过程。
优选地,步骤2)中用水蒸汽对活性炭加热时,将压力为0.1MPA~1.0MPA、温度为100℃~180℃的水蒸汽通入吸附脱附器的夹套内,水蒸汽先对吸附脱附器壳体进行加热,再通过连通管进入吸附脱附器内部对活性炭进行加热,加热时间为3h,吸附脱附器壳体加热时产生的冷凝水从冷凝水出口排出。
优选地,步骤3)中空气预热至温度为100℃后与脱附尾气混合,混合汽加热至温度为150℃后送入加热燃烧室,混合汽在加热燃烧室内采用电加热或者用燃油、燃气的加热方式被加热至650℃~800℃。
优选地,步骤5)中低温燃烧尾气将空气加热至温度为70℃~90℃。
本发明还提供了一种以上任意一项所述活性炭吸附脱附方法采用的活性炭吸附脱附装置,包括吸附脱附器,所述吸附脱附器内放置有活性炭,所述吸附脱附器设有夹套、废气进口、废气出口、蒸汽进口、蒸汽出口、热空气进口、热空气出口、冷凝水出口和连通管,所述废气进口、废气出口、蒸汽出口、热空气进口、热空气出口均与吸附脱附器内部连通,所述蒸汽进口、冷凝水出口均与夹套连通,所述连通管将吸附脱附器内部与夹套连通,所述蒸汽出口连接有热力焚烧器,所述热力焚烧器包括空气加热器A、混合汽加热器、加热燃烧室;所述空气加热器A设有空气进口A、空气出口A、加热器进口一、加热器出口一,所述混合汽加热器设有混合汽进口、混合汽出口、加热器进口二、加热器出口二,所述加热燃烧室设有燃烧气进口、尾气出口,所述蒸汽出口和空气出口A均与混合汽进口连接,所述加热器进口一与加热器出口二连接,所述混合汽出口与燃烧气进口连接,所述加热器进口二与尾气出口连接;所述热空气进口连接有空气加热器B,所述空气加热器B设有空气进口B、空气出口B、加热器进口三、加热器出口三,所述空气出口B与热空气进口连接,所述加热器进口三与加热器出口一连接。
优选地,所述冷凝水出口连接有疏水装置。
优选地,所述蒸汽出口连接有稳压装置。
优选地,所述吸附脱附器内设有气体分布器。
优选地,所述加热器出口三连接有引风机A,所述热空气出口连接有引风机B。
优选地,所述吸附脱附器的夹套外侧设有保温层。
本发明中,用一定压力的水蒸汽对饱和活性炭加热,活性炭吸附的有机物由于温度升高而释放并随水蒸汽形成脱附尾气,脱附尾气与预热后的空气进行高温氧化反应形成高温燃烧尾气,其中的有机物被氧化成水和二氧化碳而得到净化,燃烧尾气的主要成分为空气、水蒸汽和二氧化碳,燃烧尾气经热量回收后进行冷凝处理,其中冷凝水直接排放或者形成水蒸汽后循环利用,洁净气体则直接排放。
相对于现有技术中的对活性炭脱附尾气进行冷凝处理的方式,本发明具有以下有益效果:
(1)对脱附尾气用热力焚烧法处理,将脱附尾气中的有机物高温氧化净化,无废水排放,节省了后续废水处理的设备和成本,并且有利于环保;
(2)能充分回收有机物高温氧化后得到的燃烧尾气中的热量,对热能进行循环利用,从而大大降低了活性炭脱附的成本。
附图说明
图1是实施例2的结构示意图。
图中:1吸附脱附器、2活性炭、3夹套、4废气进口、5废气出口、6蒸汽进口、7蒸汽出口、8热空气进口、9热空气出口、10冷凝水出口、11连通管、12空气加热器A、13混合汽加热器、14加热燃烧室、15空气加热器B、16稳压装置、17气体分布器、18引风机A、19引风机B、20保温层。
具体实施方式
实施例1
一种活性炭吸附脱附方法,包括以下步骤:
1)将活性炭放置在吸附脱附器内,向吸附脱附器内通入有机废气,活性炭对有机废气进行吸附净化,当活性炭达到吸附饱和状态后,停止通入有机废气;
2)利用水蒸汽对步骤1)中饱和的活性炭进行加热,加热脱附出的有机物随水蒸汽从吸附脱附器内排出得到脱附尾气,用水蒸汽对活性炭加热时,将压力为0.1MPA~1.0MPA、温度为100℃~180℃的水蒸汽通入吸附脱附器的夹套内,水蒸汽先对吸附脱附器壳体进行加热,再通过连通管进入吸附脱附器内部对活性炭进行加热,加热时间为3h,吸附脱附器壳体加热时产生的冷凝水从冷凝水出口排出;
3)将空气预热至温度为100℃后与步骤2)中得到的脱附尾气混合得到混合汽,对混合汽加热至温度为150℃,并将加热后的混合汽送入加热燃烧室,混合汽在加热燃烧室内采用电加热或者用燃油、燃气的加热方式被加热至650℃~800℃得到高温燃烧尾气;
4)将步骤3)中得到的高温燃烧尾气作为热源依次对步骤3)中混合汽、空气进行加热回收高温燃烧尾气中的热量,得到低温燃烧尾气;
5)将步骤4)中得到的低温燃烧尾气作为热源对空气进行加热再次回收其中的热量,空气被加热至温度为70℃~90℃,回收热量后的低温燃烧尾气经冷凝后得到冷凝水和洁净气体,冷凝水直接排放或者作为蒸汽发生器用水形成水蒸汽用于步骤2)中活性炭加热,洁净气体直接排放,加热后的空气对吸附脱附器内脱附后的活性炭进行干燥,完成脱附再生过程。
实施例2
参见图1,一种活性炭吸附脱附装置,包括吸附脱附器1,所述吸附脱附器1内放置有活性炭2,所述吸附脱附器1设有夹套3、废气进口4、废气出口5、蒸汽进口6、蒸汽出口7、热空气进口8、热空气出口9、冷凝水出口10和连通管11,所述废气进口4、废气出口5、蒸汽出口7、热空气进口8、热空气出口9均与吸附脱附器1内部连通,所述蒸汽进口6、冷凝水出口10均与夹套3连通,所述连通管11将吸附脱附器1内部与夹套3连通,所述蒸汽出口7连接有热力焚烧器,所述热力焚烧器包括空气加热器A12、混合汽加热器13、加热燃烧室14。所述空气加热器A12设有空气进口A、空气出口A、加热器进口一、加热器出口一,所述混合汽加热器13设有混合汽进口、混合汽出口、加热器进口二、加热器出口二,所述加热燃烧室14设有燃烧气进口、尾气出口,所述蒸汽出口7和空气出口A均与混合汽进口连接,所述加热器进口一与加热器出口二连接,所述混合汽出口与燃烧气进口连接,所述加热器进口二与尾气出口连接。所述热空气进口8连接有空气加热器B15,所述空气加热器B15设有空气进口B、空气出口B、加热器进口三、加热器出口三,所述空气出口B与热空气进口8连接,所述加热器进口三与加热器出口一连接。
所述冷凝水出口10连接有疏水装置。
所述蒸汽出口7连接有稳压装置16。
所述吸附脱附器1内设有气体分布器17。
所述加热器出口三连接有引风机A18,所述热空气出口9连接有引风机B19。
所述吸附脱附器1的夹套外侧设有保温层20。
本实施例中,吸附脱附器1为一密闭承压容器,活性炭2的吸附和脱附均在吸附脱附器1内进行,有机废气从废气进口4进入吸附脱附器1内,经活性炭2吸附净化后从废气出口5排出;活性炭2吸附饱和后,关闭废气进口4和废气出口5,从蒸汽进口6向夹套3内通入水蒸汽,对活性炭2加热进行脱附再生。水蒸汽对吸附脱附器1加热时产生的冷凝水从冷凝水出口10排出,可以避免冷凝水进入活性炭2内;蒸汽出口7安装有稳压装置16,可以保证吸附脱附器1内保持一定的压力。实际使用时,可将两个或者两个以上吸附脱附器1交替使用,一部分吸附脱附器1处于吸附工作状态时,另一部分吸附脱附器1处于脱附工作状态,既避免了活性炭2的转移工作,减少了工作量,又可以保证设备工作的连续性,并且降低热量损耗。
以上已经描述了本发明的实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种活性炭吸附脱附方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将活性炭放置在吸附脱附器内,向吸附脱附器内通入有机废气,活性炭对有机废气进行吸附净化,当活性炭达到吸附饱和状态后,停止通入有机废气;
2)利用水蒸汽对步骤1)中饱和的活性炭进行加热,加热脱附出的有机物随水蒸汽从吸附脱附器内排出得到脱附尾气;
3)将空气预热后与步骤2)中得到的脱附尾气混合得到混合汽,对混合汽加热,并将加热后的混合汽送入加热燃烧室加热得到高温燃烧尾气;
4)将步骤3)中得到的高温燃烧尾气作为热源依次对步骤3)中混合汽、空气进行加热回收高温燃烧尾气中的热量,得到低温燃烧尾气;
5)将步骤4)中得到的低温燃烧尾气作为热源对空气进行加热再次回收其中的热量,回收热量后的低温燃烧尾气经冷凝后得到冷凝水和洁净气体,冷凝水直接排放或者作为蒸汽发生器用水形成水蒸汽用于步骤2)中活性炭加热,洁净气体直接排放,加热后的空气对吸附脱附器内脱附后的活性炭进行干燥,完成脱附再生过程。
2.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附脱附方法,其特征在于:步骤2)中用水蒸汽对活性炭加热时,将压力为0.1MPA~1.0MPA、温度为100℃~180℃的水蒸汽通入吸附脱附器的夹套内,水蒸汽先对吸附脱附器壳体进行加热,再通过连通管进入吸附脱附器内部对活性炭进行加热,加热时间为3h,吸附脱附器壳体加热时产生的冷凝水从冷凝水出口排出。
3.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附脱附方法,其特征在于:步骤3)中空气预热至温度为100℃后与脱附尾气混合,混合汽加热至温度为150℃后送入加热燃烧室,混合汽在加热燃烧室内采用电加热或者用燃油、燃气的加热方式被加热至650℃~800℃。
4.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附脱附方法,其特征在于:步骤5)中低温燃烧尾气将空气加热至温度为70℃~90℃。
5.一种权利要求1~4中任意一项所述活性炭吸附脱附方法采用的活性炭吸附脱附装置,包括吸附脱附器,其特征在于:所述吸附脱附器内放置有活性炭,所述吸附脱附器设有夹套、废气进口、废气出口、蒸汽进口、蒸汽出口、热空气进口、热空气出口、冷凝水出口和连通管,所述废气进口、废气出口、蒸汽出口、热空气进口、热空气出口均与吸附脱附器内部连通,所述蒸汽进口、冷凝水出口均与夹套连通,所述连通管将吸附脱附器内部与夹套连通,所述蒸汽出口连接有热力焚烧器,所述热力焚烧器包括空气加热器A、混合汽加热器、加热燃烧室;所述空气加热器A设有空气进口A、空气出口A、加热器进口一、加热器出口一,所述混合汽加热器设有混合汽进口、混合汽出口、加热器进口二、加热器出口二,所述加热燃烧室设有燃烧气进口、尾气出口,所述蒸汽出口和空气出口A均与混合汽进口连接,所述加热器进口一与加热器出口二连接,所述混合汽出口与燃烧气进口连接,所述加热器进口二与尾气出口连接;所述热空气进口连接有空气加热器B,所述空气加热器B设有空气进口B、空气出口B、加热器进口三、加热器出口三,所述空气出口B与热空气进口连接,所述加热器进口三与加热器出口一连接。
6.根据权利要求5所述的活性炭吸附脱附装置,其特征在于:所述冷凝水出口连接有疏水装置。
7.根据权利要求5所述的活性炭吸附脱附装置,其特征在于:所述蒸汽出口连接有稳压装置。
8.根据权利要求5所述的活性炭吸附脱附装置,其特征在于:所述吸附脱附器内设有气体分布器。
9.根据权利要求5所述的活性炭吸附脱附装置,其特征在于:所述加热器出口三连接有引风机A,所述热空气出口连接有引风机B。
10.根据权利要求5所述的活性炭吸附脱附装置,其特征在于:所述吸附脱附器的夹套外侧设有保温层。
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