CN113144823A - 一种卧式分子筛等分吸附装置及使用该装置的吸附方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卧式分子筛等分吸附装置及使用该装置的吸附方法，包括吸附塔：吸附塔内设置有被分割成若干各吸附小单元的吸附体以及阀体；阀体和吸附体至少一个被配置成可移动结构，且两者的轨迹相交，阀体在轨迹相交处轮询式对各个吸附小单元进行封闭；还包括用于向阀体内输送脱附介质的脱附装置。与现有技术相比，本发明的有益效果是：将传统一体化的吸附体设置成分体结构，并设置有轮询为各个分体进行封闭的阀体，在吸附作业时，阀体循环式对分体进行密封，再导入脱附装置输入的介质，即可对该分体进行脱附作业，可实现整个装置不间断地吸附作业，不会导致吸附体整体饱和的情况发生。

Description

一种卧式分子筛等分吸附装置及使用该装置的吸附方法

技术领域

本发明涉及废气处理领域，特别是涉及一种卧式分子筛等分吸附装置及 使用该装置的吸附方法。

背景技术

针对大风量低浓度的VOC废气治理方式多采用吸附+脱附焚烧的方法对废 气进行处理，从目前的设备处理工艺一般采用的方式有，多箱体活性炭(分 子筛)吸附+脱附焚烧、多罐体吸附+脱附焚烧及浓缩转轮+脱附焚烧(RTO)等 方式；多箱体或罐体活性炭(分子筛)处理设备所存在的问题主要有：1、吸 附材料体量大2、设备转换阀组多3、材料更换和危废物处理费用高4、 设备制作耗材高5、设备占地面积大6、热损失大7、吸附材料更换人工 耗时大8、吸附在活性炭的高沸点有机物很难脱附9、活性炭吸附性能随运 行时间而改变吸附性能10、活性炭使用寿命短一般在1-1.5年需整体更换等 缺点；浓缩转轮处理设备所存在的问题主要有：1、吸附转轮为整体模块容易 堵塞，一旦分子筛透气孔堵塞无法清理需整体更换2、吸附转轮更换费用高 周期长3、一次性设备投资费用高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种卧式分子筛等分吸附装置，包括吸附塔：吸附塔内设置有被分割成 若干各吸附小单元的吸附体以及阀体；

阀体和吸附体至少一个被配置成可移动结构，且两者的轨迹相交，阀体 在轨迹相交处轮询式对各个吸附小单元进行封闭；

还包括用于向阀体内输送脱附介质的脱附装置。

优选的，所述阀体为可旋转结构，固定在旋转轴上，吸附小单元沿阀体 的旋转路径布设。

优选的，所述吸附体为旋转体结构，且与阀体的旋转轴同轴设置。

优选的，所述吸附小单元包括格栅以及覆盖在格栅上下两端的钢丝网， 利用钢丝网将吸附材料封装进格栅中

优选的，包括分设在吸附体上下两端的上风箱以及下风箱，阀体关闭状 态下，上风箱以及下风箱的端面均密封抵接在吸附体上。

优选的，所述脱附装置经进气管体与上风箱连接，向阀体内输送热风， 对其内的吸附小单元进行脱附；

所述进气管体包括第一中转管以及与第一中转管转动连接且相互连通的 第二中转管，其中第一中转管与脱附装置连接，第二中转管与上风箱连接。

优选的，所述下风箱经出气管体将风输出，出气管体包括与旋转轴固定 连接的收气管，收气管的底部转动连接有排放管，收气管与下风箱连接。

优选的，阀体的一侧连接有冷却单元，冷却单元包括冷却风箱，冷却风 箱罩设在吸附小单元的上方，冷却风箱用于将脱附完成的吸附小单元内的热 量排出

一种分子筛吸附方法，其特征在于：包括吸附塔以及脱附装置；

吸附塔内布设有由多个吸附小单元组成的分体吸附体，各个吸附小单元 独立进行吸附工作，还安装有对各个吸附小单元寻论式封闭的阀体；

脱附装置与阀体连接，用于将热风输入到阀体内，当阀体对一个吸附小 单元完成封闭之后，脱附装置输入热风，对该吸附小单元进行脱附，脱附小 单元脱附下的气体再有阀体排出，最终焚烧后排放。

优选的，阀体的一侧安装有冷却单元，冷却单元将进行过脱附工作的吸 附小单元内的热风抽送回脱附装置内，进行加热后再循环进入阀体中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：将传统一体化的吸附体设置成 分体结构，并设置有轮询为各个分体进行封闭的阀体，在吸附作业时，阀体 循环式对分体进行密封，再导入脱附装置输入的介质，即可对该分体进行脱 附作业，可实现整个装置不间断地吸附作业，不会导致吸附体整体饱和的情 况发生。

附图说明

图1为本发明实施例的整体工艺流程示意图。

图2为本发明吸附塔整体结构示意图。

图3为本发明吸附塔内部结构示意图。

图4为图3的俯视示意图。

图5为本发明吸附小单元结构示意图。

图6式本发明风箱结构示意图。

图7为图6的侧剖示意图。

图8为本发明循环机构结构示意图。

图9为本发明进风管体的爆炸示意图。

图10为图9装配状态下的剖视图。

图11为出风管体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，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，本领域普通技术人员在没有做 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。

实施例1：请参阅图1，本发明提供一种卧式分子筛等分吸附装置，包括 吸附转塔1以及与吸附塔1相连的脱附装置10(脱附装置10在本实施例中的 作用是输送脱附用的介质到吸附转塔1中进行脱附，主要包括风机，热风加 热器)。另外，本实施例中利用的是热风脱附的原理，并不限定本实施例的范 围。

吸附砖塔1的结构参照图2所示，包括内设有吸附腔体的塔体14以及位 于吸附腔体中的吸附体6；塔体14上的进风口11和出风口12与吸附腔体连 通，废气从进风口11进入经过吸附体6吸附之后由出风口12排出。另外， 在塔体14外安装有检修台13。

具体的，吸附体6分为若干个单元，具体分割可参照吸附腔体的结构， 本实施例中吸附腔体为圆柱状，所以将吸附体6等分成若干个扇形小单元(参 照图3)；吸附小单元61的结构参照图5：包括格栅611以及覆盖在格栅611 上的钢丝网612，利用钢丝网612将吸附材料(如：活性炭)封装进格栅611 中。进一步，可参照图中所示，每个吸附小单元61的上下是贯穿的，而两侧 是相对封闭的格栅板围设而成的，废气由下至上传输，经过吸附材料进行吸 附处理。

在使用时，单个吸附小单元61出现堵塞现象，可单独更换。

在吸附内腔中还设置有循环机构，循环机构用于循环性对每个吸附小单 元61进行脱附。

具体的，脱附装置10经循环机构将热风循环性地输送到每个吸附小单元 61内进行脱附作业，并通过循环机构将脱附下的VOC输送出去；

循环机构的原理在于，设置一个可打开/封闭的阀体结构，该阀体用于容 置至少一个吸附小单元61，当该阀体打开时，其内的吸附小单元61与吸附内 腔连通，不影响其吸附功能。当阀体关闭时，其内的吸附小单元61与吸附内 腔隔离，此时循环机构通过管道将脱附装置10的热风引进在阀体内，对其内 的吸附小单元61进行脱附工作，再利用该管道将脱附下的浓缩VOC带离吸附 转塔1.

为了实现循环性地对每个吸附体6进行脱附作业，则需要该循环机构的 阀体结构设计成是可移动的，并且其移动的路径与吸附小单元61的排布路径 保持一致。

在本实施例中，参照图3所示，为了保证装置的紧凑性以及运行的稳定 性，将吸附小单元61设计成扇形并呈中心阵列式分布，形成一个完整的圆状 结构。所以，将阀体结构设置在扇形区域，并且保持阀体结构可绕吸附小单 元61的对称中心旋转，便可循环性对每个吸附小单元61进行脱附作业。

具体的结构参照图3以及图4所示，上述中的阀体结构即为图中的脱附 上风箱5以及脱附下风箱7(与上述的吸附小单元61的结构适配，阀体采用 上下结构，对吸附小单元的上下流道进行密封)，脱附上风箱5以及脱附下风 箱7采用电机驱动的方式进行旋转，其旋转轴的轴线与整个圆柱状脱附体6 的轴线共线。

为了保证脱附作业状态下(即阀体结构封闭)的密封性，以上风箱5为 例，参照图6或者7所示，包括箱盖51以及密封连接于箱盖51边缘且向下 延伸且上下均开口的软连接体53(如：塑料布)，在软连接体53的下开口外 缘固定连接有支架54；另外，参照图7所示，在箱盖51的上端面固定安装有 油缸55，油缸55的驱动端位于箱盖51内，且与支架54固定连接。

为了使各部分零件实现标准化，下风箱7的结构与上风箱5相同(可看 做是一个倒扣的上风箱5)。阀体结构为密封状态时，油缸55将支架34密封 抵接在吸附小单元61的上端边缘位置(此处为了提高稳定性以及密封性，可 在结构上进行适应性的处理，如设置与支架34相配合的唇边结构，以供支架 34插入唇边结构，实现密封)；下风箱也是同理，利用油缸将支架密封抵接在 吸附小单元61的下端边缘位置。上风箱5与下风箱7的同时密封，确保了该 吸附小单元61，与废气的流场相对独立。

解决了密封问题之后，进一步需要考虑如何将热风通入容置在阀体结构 内的吸附小单元。本实施例中设计了脱附气体系统，

由于阀体结构是可运动的，所以脱附气体系统有两种设计思路，一是随 阀体进行适应性运动，比如采用可伸缩的软管，或者随动的管道；

而本实施例为了保证运行的稳定性以及结构的紧凑性，也进一步为了保 证整个脱附气体系统与转塔1内的废气流场之间的密封性，进行了如下设计：

具体的，先参照图3所示，根据上述中阀体结构是固定在旋转轴上由电 机驱动进行旋转移动。本实施例在进行脱附气体系统设计时，便将其与旋转 轴进行了结合。如图中，脱附气体系统包括进气管体3以及出气管体2；

进一步的，进气管体3的结构参照图9以及图10所示，图中中部所标示 的8即为上述中与电机驱动连接的旋转轴；进气管体3包括第一中转管36以 及与第一中转管36转动连接的第二中转管38；其中第二中转管38与旋转轴 8固定，被其驱动，参照图8可知，上风箱5也是固定在第二中转管38外壁 上(两者一起旋转，由于第一中转管36是要与塔体外的脱附装置10连接的， 所以不能旋转)，实现对吸附小单元61轮询式脱附工作的。

参照图9以及图10所示，第一中转管36的外壁上开设了与其内 腔连通的开口B，开口B上连接热风输入管32；在第二中转管38的 外壁上开设有与其内腔连通的开口D，开口D经热风输送管33输入 到阀体结构内(可参照图8所示，热风输送管33与上风箱5直接连接)。

热风输入之后，脱附下的VOC需要随热风经出气管体2排出，继续参照 图3以及与8所示，为了保证整个设备空间分布的合理性，将出气管体2沿 旋转轴8分布在进气管体3的下方，并将其与下风箱7连接。

具体的，参照图11所示，包括与旋转轴8固定连接的收气管22，收气管 22的管壁上开设有与其内腔连通的开口E，开口E连接至下风箱7上，与之 连通。收气管22的底部转动连接有排放管23，排放管23与旋转轴8也是转 动连接的。两者之间的连接处可套设轴承减小摩擦。收气管22的内腔与排放 管23的内腔相互联通，并且在两者的共面上开设有若干疏风孔，起到稳流的 功效。在排放管23的外壁上，开设有与其内腔联通的开口F，开口F外接排出管体21。

综上描述，再参照图1所示，脱附装置10通过热风输入管32以及热风 输送管33将热风输送到封闭的阀体结构内，由热风将其内的吸附小单元61 上的VOC带走由下风箱7进入到收气管22中再进入排放管23，收集到一起后， 经过焚烧后最终排放出。

脱附完成之后，关闭热风，阀体结构打开(即油缸55将支架34提起)， 旋转轴8旋转，释放出该已经脱附的吸附小单元61，对下一个吸附小单元进 行脱附工作。

已经完成脱附的吸附小单元在得到释放之后便与塔内的废气接触再次进 行吸附工作，但是由于在脱附时进行的热风交换，所以其本身还是具备一一 定的温度，会影响吸附效率，在此基础上，本实施例设计了冷却单元。

先参照3和图4所示，以这两幅图为例，阀体结构(即上风箱5和下风 箱7)逆时针对吸附小单元61进行轮询式脱附；冷却单元被配置成随阀体结 合进行轮询冷却。为了缩小脱附后至冷却单元的冷却时间，将冷却单元直接 设置在阀体结构后侧(图中的冷却风箱4便是冷却单元)。

冷却风箱4本身的结构如上风箱5一致，可参照图6以及图7所示。综 上也可知，三个风箱的结构均是一致的，在实现大规模的生产中。可形成标 准件加工，在一定程度上简化了结构的复杂性，降低了生产的时间和成本。

此处值得一提的是，不同于阀体结构，冷却单元对密封性的要求不高， 所以冷却风箱4只在吸附小单元61的输出端设置一个即可(即吸附小单元的 顶端)。冷却单元的冷却原理在于，利用输入的废气(废气的温度相较低)， 将刚进行脱附作业的吸附小单元61的温度带走，为了防止热量扩散，所以在 该吸附小单元61的顶部设置冷却风箱4，冷却风箱4对该吸附小单元61进行 吸风操作，凤箱本体进行导风作用即可，所以不需要如阀体结构的密封。

被冷却风箱4吸出的气体进入脱附装置10中被加热后，作为脱附热风使 用，传入阀体结构中。

综上，冷却单元与阀体结构在功能上具有协同性，所以为了实现冷却单 元与阀体结构的同步性，设计了与脱附气体系统结合的冷却排风系统；

参照图8-10，具体的，冷却排风系统与进气管体3结合，其包括同轴固 定安装在第一中转管36上端的导气管35，还包括与第二中转管38固定连接 的内接管37；内接管37的上部容于第一中转管36中，下部容于第二中转管 38内，并且，内接管37与第一中转管36以及第二中转管38均不连通；并参 照图9和图10，内接管37经其上端面的疏风孔与导气管35连通，内接管37 与导气管35转动连接。

导气管35的外壁上开设有与其内腔连通的开口A，开口A连接冷风输出 管31至脱附装置内；内接管37的外壁上设置有与其内腔连通的开口C，此处 值得一提的式，开口C由内接管37贯穿且延伸第二中转管38的管壁外(参 照图10)，开口C经冷风管34连接冷却风箱4。

综上，结合进气管体3，参照图10所示，图中的标识线I表示的是冷风 的流道示意，从冷却风箱4经过开口C输入到内接管37中，再进入导气管35， 最后从开口A输出；输出到脱附装置10内经过加热后，从开口B输入到第一 中转管36中，再进入到第二中转管38，从开口D输出到阀体结构中(图中标 识的II)。

另外，参照图10，第二中转管38以及内接管37均有旋转轴8驱动，可 进行旋转，实现轮询功能，在旋转中不影响气流的传输。

实施例2：基于实施例1的总体发明构思，在本实施例中，将吸附体6设 置成可旋转的，将脱附及冷却所用的阀体结构/各风箱固定设置在其旋转路径 上，也能实现功能。

最后，值得一提的式，在实施例1中将各风箱结构设置成旋转式，对电 机或者其他动力系统的负载小，运行稳定；而实施例2，虽然具备可行性，但 是在实际实施中还考虑到驱动负载的问题。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实 现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且 是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨 在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种卧式分子筛等分吸附装置，其特征在于：包括吸附塔(1)：吸附塔(1)内设置有被分割成若干各吸附小单元(61)的吸附体(6)以及阀体；

阀体和吸附体(6)至少一个被配置成可移动结构，且两者的轨迹相交，阀体在轨迹相交处轮询式对各个吸附小单元(61)进行封闭；

还包括用于向阀体内输送脱附介质的脱附装置(10)。

2.根据权利要求1所述的一种卧式分子筛等分吸附装置，其特征在于：所述阀体为可旋转结构，固定在旋转轴(8)上，吸附小单元(61)沿阀体的旋转路径布设。

3.根据权利要求2所述的一种卧式分子筛等分吸附装置，其特征在于：所述吸附体(6)为旋转体结构，且与阀体的旋转轴同轴设置。

4.根据权利要求3所述的一种卧式分子筛等分吸附装置，其特征在于：所述吸附小单元(61)包括格栅(611)以及覆盖在格栅(611)上下两端的钢丝网(612)，利用钢丝网(612)将吸附材料封装进格栅(611)中。

5.根据权利要求4所述的一种卧式分子筛等分吸附装置，其特征在于：所述阀体，包括分设在吸附体(6)上下两端的上风箱(5)以及下风箱(7)，阀体关闭状态下，上风箱(5)以及下风箱(7)的端面均密封抵接在吸附体(6)上。

6.根据权利要求5所述的一种卧式分子筛等分吸附装置，其特征在于：所述脱附装置(10)经进气管体(3)与上风箱(5)连接，向阀体内输送热风，对其内的吸附小单元(61)进行脱附；

所述进气管体(3)包括第一中转管(36)以及与第一中转管(36)转动连接且相互连通的第二中转管(38)，其中第一中转管(36)与脱附装置(10)连接，第二中转管(38)与上风箱(5)连接。

7.根据权利要求5所述的一种卧式分子筛等分吸附装置，其特征在于：所述下风箱(7)经出气管体(2)将风输出，出气管体(2)包括与旋转轴(8)固定连接的收气管(22)，收气管(22)的底部转动连接有排放管(23)，收气管(22)与下风箱(7)连接。

8.根据权利要求6所述的一种卧式分子筛等分吸附装置，其特征在于：阀体的一侧连接有冷却单元，冷却单元包括冷却风箱(4)，冷却风箱(4)罩设在吸附小单元(61)的上方，冷却风箱(4)用于将脱附完成的吸附小单元(61)内的热量排出。

9.一种分子筛吸附方法，其特征在于：包括吸附塔(1)以及脱附装置(10)；

吸附塔(1)内布设有由多个吸附小单元(61)组成的分体吸附体(6)，各个吸附小单元(61)独立进行吸附工作，还安装有对各个吸附小单元寻论式封闭的阀体；

脱附装置(10)与阀体连接，用于将热风输入到阀体内，当阀体对一个吸附小单元(61)完成封闭之后，脱附装置(10)输入热风，对该吸附小单元(61)进行脱附，脱附小单元(61)脱附下的气体再有阀体排出，最终焚烧后排放。

10.根据权利要求9所述一种分子筛吸附方法，其特征在于：阀体的一侧安装有冷却单元，冷却单元将进行过脱附工作的吸附小单元(61)内的热风抽送回脱附装置(10)内，进行加热后再循环进入阀体中。

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