CN113351192A - 一种油气回收活性炭吸附材料的脱附装置和脱附方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油气回收活性炭吸附材料的脱附装置和脱附方法，该装置包括：真空装置、抽真空设备、加热设施、第一阀门、第二阀门、惰性气体源、尾气处理装置；所述加热设施用于加热真空装置，所述惰性气体源、第一阀门、真空装置、第二阀门、抽真空设备、尾气处理装置依次连接。将吸附了汽油气的活性炭材料放入真空装置内，保持加热和真空状态，多次通入惰性气体对活性炭材料微观结构进行扰动对吸附了汽油气的活性炭材料进行脱附。本发明针对油气回收活性炭吸附材料，采用针对性的脱附方法，结合真空条件的安全性和微波加热的快速性，大大提高油气回收活性炭吸附材料的脱附效率，提高其使用寿命。

Description

一种油气回收活性炭吸附材料的脱附装置和脱附方法
技术领域
本发明属于环境工程的油气回收及其污染治理领域，具体涉及一种油气回收活性炭吸附材料的脱附装置和脱附方法。
背景技术
在油气储存和转运等过程中，汽油等轻组分，因为沸点低，具有很强的挥发性，带来一系列的危害，不仅危害人体健康，也会造成安全问题和环境污染。
汽油气回收，是指利用冷凝工艺，将汽油富集起来，进行回收。如今，汽油气回收应用上，有更多的几种结合工艺，但冷凝法应用始终更为广泛。但是，冷凝法产生的尾气，其汽油气的浓度仍然较高，无法达到环保要求，需要使用油气回收专用活性炭进行吸附处理。因此，会产生大量的油气回收废弃活性炭，需要进行再生处理。
目前工业应用上，传统热再生法是最广泛的，利用汽油气在高温下易挥发的性质，将其脱附出来，一般包含水蒸气脱附法、单一真空脱附法等。传统热再生法的优点是工艺简单，但效率很低，无法满足节能环保的要求。
微波加热时，会辐射出微波，形成能量场，微波能量场中的极性分子和非极性分子，受到微波辐射影响。介质中的极性分子和偶极子，从随机分布状态，受到微波辐射影响，转为依电场方向进行有取向、排列规则的极化分子，并高速改变运动方向，造成分子剧烈运动，进而产生大量的热能。而微波是可以在真空环境下传播的。
发明内容
本发明的目的是提供一种油气回收活性炭吸附材料的脱附方法，利用真空环境、微波加热和惰性气体刺激微观扰动的方式，对吸附了汽油气的吸附材料，进行安全高效快速彻底脱附再生的方法。具体为先建立真空环境，保证吸附了汽油气的活性炭，即使在高温环境下，因无法接触氧气，无法引起燃烧或爆炸。同时，利用微波加热，利用微波可以在真空环境下传播的原理，迅速提高脱附温度，以提高脱附效率。并且，利用惰性气体，进行微观扰动，加速脱附速率。
本发明的另一目的是提供一种实现上述脱附方法的油气回收活性炭吸附材料的脱附装置。
本发明目的将通过以下技术方案实现：
一种油气回收活性炭吸附材料的脱附装置，该装置包括：真空装置、抽真空设备、加热设施、第一阀门、第二阀门、惰性气体源、尾气处理装置；所述加热设施用于加热真空装置，所述惰性气体源、第一阀门、真空装置、第二阀门、抽真空设备、尾气处理装置依次连接。
真空环境需要严格实现，确保没有泄漏和漏气的情况，保证安全性能。
优选的，所述加热设施为微波高温实验炉，所述微波高温实验炉具备手动和自动两种模式控制微波输出功率、微波开启及关闭的时间。本方法采用的微波装置，需要满足石化企业的安全防爆要求，其线路连接、控制线路等，需进行相应的防爆处理。本方法采用的密封材料，需要保证不受微波的影响，防止受微波的影响后，发生变形或破损，无法达到密封要求。
优选的，所述真空装置为石英玻璃管；所述石英玻璃管置于加热设施内部，石英玻璃管由金属部件固定其位置，上端用密封圈与金属顶盖紧密贴合，再以卡扣旋紧。
优选的，所述脱附装置还包括安全报警装置，当密闭不足，将启动报警，同时关闭微波，通入惰性气体。
优选的，所述第一阀门和第二阀门为自动阀门；本方法采用的自动阀门装置，同样需要满足石化企业的安全防爆要求，其线路连接、控制线路等，需进行相应的防爆处理。
优选的，所述抽真空设备为高压干式耐高温真空泵。在保证脱附效率的同时，也需考虑安全因素
利用上述的脱附装置进行油气回收活性炭吸附材料的脱附方法，包括以下步骤：
(1)检查装置的气密性，阀门的运转是否正常，进行抽真空测试，以确定真空度维持情况；
(2)将吸附了汽油气的活性炭材料放入真空装置内，打开第二阀门，启动抽真空设备进行抽真空，达到预定真空度；
(3)设定加热温度，启动加热设施；
(4)每间隔一定时间关闭第二阀门，打开第一阀门通入惰性气体，对活性炭材料微观结构进行扰动，真空装置恢复常压后关闭第一阀门，打开第二阀门抽真空至预定真空度；循环以上操作流程；
(5)解吸出的高浓度汽油气进入尾气处理装置，进行尾气处理。
优选的，步骤(2)所述预定真空度至少为-0.080Mp。
优选的，步骤(3)所述加热温度为150-180℃；加热设施的加热功率为1000-1300W。
优选的，步骤(4)所述惰性气体为氮气、氩气；所述间隔时间为7-15分钟；所述循环操作的持续时间为100-150分钟。
优选的，步骤(5)所述尾气处理为：高浓度汽油气进行冷凝处理回收。
本发明具有的优点及有益效果是：
(1)本方法针对了汽油气，在其回收过程中，使用活性炭处理后，难以快速和彻底脱附的问题。在极大保证安全的要求下，结合了真空和微波技术，可以使吸附了汽油气的活性炭材料，实现快速、高效的再生，减少运行成本；
(2)本方法在汽油气活性炭再生方面，尤其是引入微波辐射法对原有真空脱附工艺进行耦合，同时引入惰性气体扰动。
(3)再生后的汽油气活性炭材料可以较好地恢复吸附能力，吸附容量有保持较好；
(4)本方法的装置构造合理，将效率和安全性能，均提到较高的标准。
附图说明
图1是本发明的装置搭建示意图；装置包括：真空装置1，抽真空设备2，加热设施3、第一阀门4-1、第二阀门4-2、惰性气体源5、尾气处理装置6。
具体实施方式
通过以下实例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明；但本发明的实施方式和保护范围不限于以下实施例。
实施例1
一种油气回收活性炭吸附材料的脱附装置
如搭建示意图1，包括：真空装置1，抽真空设备2，加热设施3、第一阀门4-1、第二阀门4-2、惰性气体源5、尾气处理装置6。所述加热设施3用于加热真空装置1，所述惰性气体源5、第一阀门4-1、真空装置1、第二阀门4-2、抽真空设备2、尾气处理装置6依次连接。
所述加热设施3为微波高温实验炉，所述微波高温实验炉为自动模式控制微波输出功率、微波开启及关闭的时间；
所述真空装置1为石英玻璃管；所述石英玻璃管置于加热设施3内部，石英玻璃管由金属部件固定其位置，上端用密封圈与金属顶盖紧密贴合，再以卡扣旋紧。
所述脱附装置还包括安全报警装置，当密闭不足，将启动报警，同时关闭微波，通入惰性气体。
所述第一阀门4-1和第二阀门4-2为自动阀门。
所述抽真空设备2为高压干式耐高温真空泵。
实施例2
一种油气回收活性炭吸附材料的脱附方法：
本方法使用实施例1的脱附装置进行；
(1)检查装置的气密性，阀门的运转是否正常，进行抽真空测试，以确定真空度维持情况；
(2)将吸附了汽油气的活性炭材料，活性炭用量为1000g，吸附的汽油为300g；放入石英玻璃管内；
(3)打开第二自动阀门，启动真空泵连续抽真空，最低真空度达到为-0.080Mp；
(4)设定微波高温实验炉输出功率为1000W，温度控制在150～180℃之间，启动微波加热。
(5)过程中每隔15分钟，关闭第二自动阀门，打开第一自动阀门，通入惰性气体(如氮气、氩气等)，使真空装置内恢复常压后关闭第一自动阀门，打开第二自动阀门再次抽真空至预定真空度；循环以上操作流程。
以上过程的持续时间为150min，最后恢复常压，结束。
(6)解吸出的高浓度汽油气进入尾气处理装置，进行冷凝处理回收。
将脱附后的活性炭取出称重，经计算，脱附率为99.6％。
实施例3
一种油气回收活性炭吸附材料的脱附方法：
本方法使用实施例1的脱附装置进行；
(1)检查装置的气密性，阀门的运转是否正常，进行抽真空测试，以确定真空度维持情况；
(2)将吸附了汽油气的活性炭材料，活性炭用量为1000g，吸附的汽油为300g；放入石英玻璃管内；
(3)打开第二自动阀门，启动真空泵连续抽真空，最低真空度达到为-0.080Mp；
(4)设定微波高温实验炉输出功率为1000W，温度控制在150～180℃之间，启动微波加热。
(5)过程中每隔10分钟，关闭第二自动阀门，打开第一自动阀门，通入惰性气体(如氮气、氩气等)，使真空装置内恢复常压后关闭第一自动阀门，打开第二自动阀门再次抽真空至预定真空度；循环以上操作流程。
以上过程的持续时间为150min，最后恢复常压，结束。
(6)解吸出的高浓度汽油气进入尾气处理装置，进行冷凝处理回收。
将脱附后的活性炭取出称重，经计算，脱附率为90％。
实施例4
一种油气回收活性炭吸附材料的脱附方法：
本方法使用实施例1的脱附装置进行；
(1)检查装置的气密性，阀门的运转是否正常，进行抽真空测试，以确定真空度维持情况；
(2)将吸附了汽油气的活性炭材料，活性炭用量为1000g，吸附的汽油为300g；放入石英玻璃管内；
(3)打开第二自动阀门，启动真空泵连续抽真空，最低真空度达到为-0.080Mp；
(4)设定微波高温实验炉输出功率为1000W，温度控制在150～180℃之间，启动微波加热。
(5)过程中每隔7分钟，关闭第二自动阀门，打开第一自动阀门，通入惰性气体(如氮气、氩气等)，使真空装置内恢复常压后关闭第一自动阀门，打开第二自动阀门再次抽真空至预定真空度；循环以上操作流程。
以上过程的持续时间为150min，最后恢复常压，结束。
(6)解吸出的高浓度汽油气进入尾气处理装置，进行冷凝处理回收。
将脱附后的活性炭取出称重，经计算，脱附率为92％。
以上实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油气回收活性炭吸附材料的脱附装置，其特征在于，该装置包括：真空装置、抽真空设备、加热设施、第一阀门、第二阀门、惰性气体源、尾气处理装置；所述加热设施用于加热真空装置，所述惰性气体源、第一阀门、真空装置、第二阀门、抽真空设备、尾气处理装置依次连接。
2.根据权利要求1所述的油气回收活性炭吸附材料的脱附装置，其特征在于，所述加热设施为微波高温实验炉，所述微波高温实验炉具备手动和自动两种模式控制微波输出功率、微波开启及关闭的时间。
3.根据权利要求1所述的油气回收活性炭吸附材料的脱附装置，其特征在于，所述真空装置为石英玻璃管；所述石英玻璃管置于加热设施内部，石英玻璃管由金属部件固定其位置，上端用密封圈与金属顶盖紧密贴合，再以卡扣旋紧。
4.根据权利要求1所述的油气回收活性炭吸附材料的脱附装置，其特征在于，所述脱附装置还包括安全报警装置，当密闭不足，将启动报警，同时关闭微波，通入惰性气体。
5.根据权利要求1所述的油气回收活性炭吸附材料的脱附装置，其特征在于，所述第一阀门和第二阀门为自动阀门；所述抽真空设备为高压干式耐高温真空泵。
6.利用权利要求1-5任一项所述的脱附装置进行油气回收活性炭吸附材料的脱附方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)检查装置的气密性，阀门的运转是否正常，进行抽真空测试，以确定真空度维持情况；
(2)将吸附了汽油气的活性炭材料放入真空装置内，打开第二阀门，启动抽真空设备进行抽真空，达到预定真空度；
(3)设定加热温度，启动加热设施；
(4)每间隔一定时间关闭第二阀门，打开第一阀门通入惰性气体，对活性炭材料微观结构进行扰动，真空装置恢复常压后关闭第一阀门，打开第二阀门抽真空至预定真空度；循环以上操作流程；
(5)解吸出的高浓度汽油气进入尾气处理装置，进行尾气处理。
7.根据权利要求6所述的油气回收活性炭吸附材料的脱附方法，其特征在于，步骤(2)所述预定真空度至少为-0.080Mp。
8.根据权利要求6所述的油气回收活性炭吸附材料的脱附方法，其特征在于，步骤(3)所述加热温度为150-180℃；加热设施的加热功率为1000-1300W。
9.根据权利要求6所述的油气回收活性炭吸附材料的脱附方法，其特征在于，步骤(4)所述惰性气体为氮气、氩气；所述间隔时间为7-15分钟；所述循环操作的持续时间为100-150分钟。
10.根据权利要求6所述的油气回收活性炭吸附材料的脱附方法，其特征在于，步骤(5)所述尾气处理为：高浓度汽油气进行冷凝处理回收。
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