CN112843981A - 一种活性炭吸脱附系统及其用于酮类挥发性有机物尾气的处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种活性炭吸脱附系统及其用于酮类挥发性有机物尾气的处理工艺，该活性炭吸脱附系统包括第一活性炭吸附罐、第二活性炭吸附罐以及分别与第一活性炭吸附罐和第二活性炭吸附罐连通形成的活性炭吸附单元、蒸汽脱附单元、氮气脱附单元和降温干燥单元，活性炭吸附单元与第一活性炭吸附罐和第二活性炭吸附罐连通形成两罐单级颗粒活性炭吸附通路，蒸汽脱附单元形成单向蒸汽脱附通路，降温干燥单元形成氮气降温干燥通路和冷却风降温干燥循环回路。本发明在传统的蒸汽脱附和氮气脱附工艺基础上进行整合、改进和优化，设计两罐单级颗粒活性炭吸脱附系统，提高蒸汽脱附工艺安全性和适应性的同时，相较于氮气脱附工艺的工艺简单且运行能耗低。
Description
技术领域
本发明属于医药化工技术领域，具体涉及一种活性炭吸脱附系统及其用于酮类挥发性有机物尾气的处理工艺。
背景技术
工业活动排放的挥发性有机物(VOCs)废气是大气污染的重要原因之一，目前常用的治理技术有吸收法、吸附法、燃烧法、冷凝法等。吸附回收法由于具有处理效果好、有机物可回收重复利用等优点得到广泛应用。通常吸附剂吸附饱和后使用水蒸汽或热气脱附，脱附气经过冷凝后可将有机组分液化回收或储存处理。医药化工行业在生产过程中容易形成溶剂废气，主要是以甲醇、甲苯、丙酮、以及二氯甲烷等物质形成的溶剂废气，排放间歇性和浓度波动性大，污染空气。因废气成分含丙酮等酮类物质，采用传统的吸附法蒸汽脱附工艺时容易发生起火事故，采用新型的氮气脱附工艺复杂程度高，装置运行费用上升。
现有技术中，蒸汽脱附技术存在如下缺陷：①对吸附过程床层温升有监控，但是缺乏有效的调节和控制措施，极易造成装置运行异常，可靠性低；②脱附过程仅设置时序单一维度控制，对脱附效果缺少全面监控，易造成脱附不完全或者脱附能耗过度使用，保障性低、运行能耗大；③降温干燥过程采用新风空气作为介质，在脱附不完全的情况易发生吸附床起火事故，不适用于含有丙酮等酮类组分的废气治理，工艺安全性和适应性差；④新风降温直排过程存在降温初始阶段污染物超标和尾气管路压力波动现象，影响生产系统排风，可靠性低。现有的氮气脱附技术采用纯度较高的氮气，且需要较高加热源如中压蒸汽、导热油或电加热器等，脱附条件苛刻，运行费用相较于蒸汽脱附工艺高出20％–30％。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的第一目的是提供一种活性炭吸脱附系统，在传统的蒸汽脱附和氮气脱附工艺基础上进行整合、改进和优化，设计提出两罐单级颗粒活性炭(GAC)吸脱附系统，提高蒸汽脱附工艺安全性和适应性的同时，相较于氮气脱附工艺的工艺简单且运行能耗低。
本发明的第二目的是针对医药化工行业的溶剂废气中丙酮等酮类物质含量高的问题，提供上述活性炭吸脱附系统处理酮类挥发性有机物尾气的工艺，通过增设吸附过程床层温度调节和控制单元和改进干燥降温单元工艺，提高酮类挥发性有机物尾气的处理效率和安全性。
为实现上述第一目的，本发明采用的技术方案是：
一种活性炭吸脱附系统，包括第一活性炭吸附罐、第二活性炭吸附罐、以及经管道和阀门分别与所述第一活性炭吸附罐和第二活性炭吸附罐连通形成的活性炭吸附单元、蒸汽脱附单元、氮气脱附单元和降温干燥单元；其中，
所述活性炭吸附单元包括第一表冷器和引风机，所述第一表冷器入口经废气进气阀与废气口管道连通、出口分别经第一进风阀与所述第一活性炭吸附罐连通、经第二进风阀与所述第二活性炭吸附罐连通，所述引风机分别经第一排风阀与所述第一活性炭吸附罐连通、经第二排风阀与所述第二活性炭吸附罐连通，形成两罐单级颗粒活性炭吸附通路；
所述蒸汽脱附单元包括蒸汽口经管道分别与所述第一活性炭吸附罐连通的第一脱附进汽阀和第一脱附排风阀、与所述第二活性炭吸附罐连通的第二脱附进汽阀和第二脱附排风阀，形成单向蒸汽脱附通路；
所述降温干燥单元包括氮气口经管道分别与所述第一活性炭吸附罐连通的第一氮气进风阀和第一氮气排风阀、与第二活性炭吸附罐连通的第二氮气进风阀和第二氮气排风阀，且所述第一氮气排风阀和第二氮气排风阀经管道与所述第一表冷器入口连通，形成氮气降温干燥通路；
还包括分别经第一冷却进风阀与所述第一活性炭吸附罐连通和经第二冷却进风阀与所述第二活性炭吸附罐连通的冷却风机、经第一冷却排风阀与所述第一活性炭吸附罐连通和经第二冷却排风阀与所述第二活性炭吸附罐连通的第二表冷器，且所述冷却风机和所述第二表冷器相互连通，形成冷却风降温干燥循环回路。
优选地，所述第一活性炭吸附罐和所述第二活性炭吸附罐均设有若干颗粒活性炭层，且罐体内均设有废气进气通道至其底部。
优选地，所述第一脱附排风阀位于所述第一活性炭吸附罐底部，所述第二脱附排风阀位于第二活性炭吸附罐底部。
为实现上述第二目的，本发明采用的技术方案是：
上述活性炭吸脱附系统处理酮类挥发性有机物尾气的工艺，通过上述活性炭吸脱附系统对酮类挥发性有机物尾气进行活性炭吸附、蒸汽脱附、氮气结合冷却风降温和干燥处理，包括以下步骤：
(1)吸附：酮类挥发性有机物尾气经第一表冷器降温后，分别通入所述第一活性炭吸附罐和所述第二活性炭吸附罐内进行颗粒活性炭吸附，吸附饱和后通过引风机流出；
(2)脱附：步骤(1)吸附饱和后所述第一活性炭吸附罐和所述第二活性炭吸附罐经所述蒸汽脱附单元活化与再生，减压后的饱和蒸汽将吸附浓缩在颗粒活性炭上的有机物脱附并吹扫，脱附蒸汽和冷凝液回收后处理；
(3)降温和干燥：步骤(2)脱附后的活性炭经惰性气体氮气和/或冷却风对其进行吹扫，直至降温并干燥至废气活性炭吸附要求。
优选地，所述第一活性炭吸附罐和所述第二活性炭吸附罐通过控制阀门开关自动切换交替进行吸附、脱附以及降温和干燥过程，循环往复直至酮类挥发性有机物尾气达标排放。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明在传统的蒸汽脱附和氮气脱附工艺基础上进行整合、改进和优化，设计提出两罐单级活性炭吸脱附系统，提高蒸汽脱附工艺安全性和适应性的同时，相较于氮气脱附工艺的工艺简单且运行能耗低。
(2)本发明通过增设吸附过程床层温度调节和控制单元和改进干燥降温单元工艺，如降温和干燥单元设置有独立的冷却风机和表冷器用于吸附过程床层温升的调节和控制，降温过程无外排风，且无初始污染超标问题，且不因降温干燥操作引起系统主排风系统的风压波动，提高酮类挥发性有机物尾气的处理效率和安全性。
(3)本发明采用惰性气体氮气作为降温干燥气源，保证含酮类挥发性有机物尾气活性炭吸附系统降温干燥过程安全、可靠，提高系统整体的工艺适用性和运行可靠性。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1是本发明的一优选实施例中活性炭吸脱附系统的结构示意图；
附图标记如下：1-废气进气阀、2-第一表冷器、3-第一进风阀、4-第一排风阀、5-第一脱附进汽阀、6-第一脱附排风阀、7-第一氮气进风阀、8-第一氮气排风阀、9-第一冷却进风阀、10-第一冷却排风阀、11-第二进风阀、12-第二排风阀、13-第二脱附进汽阀、14-第二脱附排风阀、15-第二氮气进风阀、16-第二氮气排风阀、17-第二冷却进风阀、18-第二冷却排风阀、19-引风机、20-冷却风机、21-第二表冷器、22-第一活性炭吸附罐、23-第二活性炭吸附罐。
具体实施方式
下面通过具体实例和附图，对本发明的技术方案做进一步的菌体说明。应当理解，以下描述的具体实例仅用于解释文本发明，并不用于限定本发明。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员咋没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，示例性地描述了一种活性炭吸脱附系统，包括第一活性炭吸附罐22、第二活性炭吸附罐23、以及经管道和阀门分别与第一活性炭吸附罐22和第二活性炭吸附罐23连通形成的活性炭吸附单元、蒸汽脱附单元、氮气脱附单元和降温干燥单元；其中，
活性炭吸附单元包括第一表冷器2和引风机19，第一表冷器2入口经废气进气阀1与废气口管道连通、出口分别经第一进风阀3与第一活性炭吸附罐22连通、经第二进风阀11与第二活性炭吸附罐23连通，引风机19分别经第一排风阀4与第一活性炭吸附罐22连通、经第二排风阀12与第二活性炭吸附罐23连通，形成两罐单级颗粒活性炭吸附通路；
蒸汽脱附单元包括蒸汽口经管道分别与第一活性炭吸附罐22连通的第一脱附进汽阀5和第一脱附排风阀6、与第二活性炭吸附罐23连通的第二脱附进汽阀13和第二脱附排风阀14，形成单向蒸汽脱附通路；
降温干燥单元包括氮气口经管道分别与第一活性炭吸附罐22连通的第一氮气进风阀7和第一氮气排风阀8、与第二活性炭吸附罐23连通的第二氮气进风阀15和第二氮气排风阀16，且第一氮气排风阀8和第二氮气排风阀16经管道与第一表冷器2入口连通，形成氮气降温干燥通路；
还包括分别经第一冷却进风阀9与第一活性炭吸附罐22连通和经第二冷却进风阀17与第二活性炭吸附罐23连通的冷却风机20、经第一冷却排风阀10与第一活性炭吸附罐22连通和经第二冷却排风阀18与第二活性炭吸附罐23连通的第二表冷器21，且冷却风机20和第二表冷器21相互连通，形成冷却风降温干燥循环回路。
一实施例中，第一活性炭吸附罐22和第二活性炭吸附罐23均设有若干颗粒活性炭层，且罐体内均设有废气进气通道至其底部。
一实施例中，第一脱附排风阀6位于第一活性炭吸附罐22底部，第二脱附排风阀14位于第二活性炭吸附罐23底部。
上述活性炭吸脱附系统处理酮类挥发性有机物尾气的工艺，通过上述活性炭吸脱附系统对酮类挥发性有机物尾气进行活性炭吸附、蒸汽脱附、氮气结合冷却风降温和干燥处理，具体步骤如下：
(1)吸附：酮类挥发性有机物尾气经第一表冷器2降温后，分别通入第一活性炭吸附罐22和第二活性炭吸附罐23内进行颗粒活性炭吸附，吸附饱和后通过引风机19流出；
(2)脱附：步骤(1)吸附饱和后第一活性炭吸附罐22和第二活性炭吸附罐23经蒸汽脱附单元活化与再生，减压后的饱和蒸汽将吸附浓缩在颗粒活性炭上的有机物脱附并吹扫，脱附蒸汽和冷凝液回收后处理；
(3)降温和干燥：脱附后的活性炭经惰性气体氮气和/或冷却风对其进行吹扫，直至降温并干燥至废气活性炭吸附要求。
一些实施例中，第一活性炭吸附罐22和第二活性炭吸附罐23可以通过控制阀门的开关自动切换交替进行吸附、脱附以及降温和干燥过程，循环往复直至酮类挥发性有机物尾气达标排放。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (5)
1.一种活性炭吸脱附系统，其特征在于，包括第一活性炭吸附罐、第二活性炭吸附罐以及经管道和阀门分别与所述第一活性炭吸附罐和第二活性炭吸附罐连通形成的活性炭吸附单元、蒸汽脱附单元、氮气脱附单元和降温干燥单元；其中，
所述活性炭吸附单元包括第一表冷器和引风机，所述第一表冷器入口经废气进气阀与废气口管道连通、出口分别经第一进风阀与所述第一活性炭吸附罐连通、经第二进风阀与所述第二活性炭吸附罐连通，所述引风机分别经第一排风阀与所述第一活性炭吸附罐连通、经第二排风阀与所述第二活性炭吸附罐连通，形成两罐单级颗粒活性炭吸附通路；
所述蒸汽脱附单元包括蒸汽口经管道分别与所述第一活性炭吸附罐连通的第一脱附进汽阀和第一脱附排风阀、与所述第二活性炭吸附罐连通的第二脱附进汽阀和第二脱附排风阀，形成单向蒸汽脱附通路；
所述降温干燥单元包括氮气口经管道分别与所述第一活性炭吸附罐连通的第一氮气进风阀和第一氮气排风阀、与第二活性炭吸附罐连通的第二氮气进风阀和第二氮气排风阀，且所述第一氮气排风阀和第二氮气排风阀经管道与所述第一表冷器入口连通，形成氮气降温干燥通路；
还包括分别经第一冷却进风阀与所述第一活性炭吸附罐连通和经第二冷却进风阀与所述第二活性炭吸附罐连通的冷却风机、经第一冷却排风阀与所述第一活性炭吸附罐连通和经第二冷却排风阀与所述第二活性炭吸附罐连通的第二表冷器，且所述冷却风机和所述第二表冷器相互连通，形成冷却风降温干燥循环回路。
2.根据权利要求1所述的活性炭吸脱附系统，其特征在于，所述第一活性炭吸附罐和所述第二活性炭吸附罐均设有若干颗粒活性炭层，且罐体内均设有废气进气通道至其底部。
3.根据权利要求1所述的活性炭吸脱附系统，其特征在于，所述第一脱附排风阀位于所述第一活性炭吸附罐底部，所述第二脱附排风阀位于第二活性炭吸附罐底部。
4.一种活性炭吸脱附系统处理酮类挥发性有机物尾气的工艺，其特征在于，通过权利要求1至3任一项所述的活性炭吸脱附系统对酮类挥发性有机物尾气进行活性炭吸附、蒸汽脱附、氮气结合冷却风降温和干燥处理，包括以下步骤：
(1)吸附：酮类挥发性有机物尾气经第一表冷器降温后，分别通入所述第一活性炭吸附罐和所述第二活性炭吸附罐内进行颗粒活性炭吸附，吸附饱和后通过引风机流出；
(2)脱附：步骤(1)吸附饱和后所述第一活性炭吸附罐和所述第二活性炭吸附罐经所述蒸汽脱附单元活化与再生，减压后的饱和蒸汽将吸附浓缩在颗粒活性炭上的有机物脱附并吹扫，脱附蒸汽和冷凝液回收后处理；
(3)降温和干燥：步骤(2)脱附后的活性炭经惰性气体氮气和/或冷却风对其进行吹扫，直至降温并干燥至废气活性炭吸附要求。
5.根据权利要求4所述活性炭吸脱附系统处理酮类挥发性有机物尾气的工艺，其特征在于，所述第一活性炭吸附罐和所述第二活性炭吸附罐通过控制阀门的开关自动切换交替进行吸附、脱附以及降温和干燥过程，循环往复直至酮类挥发性有机物尾气达标排放。
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| CN211987828U (zh) * | 2019-12-20 | 2020-11-24 | 杭州捷瑞空气处理设备有限公司 | 一种氮气保护活性炭吸附脱附装置 |
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2021
- 2021-03-03 CN CN202110233540.4A patent/CN112843981A/zh active Pending
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