CN114653164A - 一种利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法，其包括至少两个吸附塔，方法包括采用测试系统对单个吸附塔循环进行吸附、脱附和再生试运行，并测出单个吸附塔的吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、压力回填时间、降温再生时间；然后，利用自动测定的吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、压力回填时间、降温再生时间控制两个或多个吸附塔交替连续化吸附脱除VOCs。本发明的自动化连续吸附VOCs的方法，能够实现自动化的连续吸附脱附，具有普适性，且提高了VOCs的吸附脱除效率。

Description

一种利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法
技术领域
本发明涉及VOCs废气处理领域，尤其涉及一种利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法。
背景技术
世界卫生组织将挥发性有机物(VOCs)定义为在常温下饱和蒸汽压力大于70Pa，常压下沸点在50-260℃以内且极易挥发的有机化合物，包括非甲烷烃类(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等)、含氧有机物、含硫有机物等。VOCs作为臭氧、光化学污染物和二次有机气溶胶的前驱物，会对人类健康以及生态环境造成严重的伤害。而一些含氧有机物、二次有机气溶胶以及二次酸性气溶胶则会导致PM2.5的生成，无疑也会对人类健康造成不小的伤害。因此，来源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造等过程中的VOCs废气必须经过处理达标才可以排放。
目前，VOCs废气处理技术主要分为过程控制技术和末端控制技术。过程控制主要是选用VOCs含量更低的原材料或通过改变原有工艺来降低VOCs的排放。但是由于技术的限制和成本考虑，末端控制技术运用得更为广泛。而末端控制分为回收技术和氧化技术。而在末端控制中，一般是通过增加后续的处理设备来控制VOCs的排放。物理吸附法则属于末端静止技术，具有操作简单，烃类等有机物吸附彻底等优点，同时固体吸附剂再生过程中还可以回收烃类等有机物，实现重复利用的目的。对于物理吸附技术，由于在吸附平衡时，温度越低，压力越高，吸附剂对吸附质的吸附量就越大。反之，温度越高，压力越低，其吸附量就会越小。所以，一般采用变温吸附(TSA)或变压吸附(PSA)两种循环过程。当压力不变时，采用常温吸附、升温脱附，称为变温吸附(TSA)；当温度不变时，采用加压吸附、降压脱附或者常压吸附、抽真空脱附，称为变压吸附(PSA)。TSA和PSA具有方法单一、吸附效率低能耗高、以及吸附剂寿命短等不足之处。而变温变压吸附工艺(VTSA)兼具变温吸附和变压吸附的优势，在低温常压下进行吸附，高温低压下进行脱附，常常被应用于其他气体吸附捕集领域，对于VOCs废气处理领域仍有待研究。
TSA技术是目前工业上利用物理吸附法处理VOCs时通常使用的方法，但是工业上传统的TSA技术的缺点在于：(1)由于换热方式的限制，无法在吸附过程中移除吸附热，从而保证吸附剂的吸附容量；(2)在吸附剂再生过程中，用高温流体对吸附剂进行直接吹扫，造成重产品气中的VOCs浓度过低，不利于后续冷凝回收；(3)在吸附剂高温再生之后的冷却过程中，用常温空气对吸附剂进行吹扫降温。由于常温空气中携带少量水分等易于占据吸附位点的组分，会导致吸附剂在冷却过程中损失一部分的吸附容量；(4)采用单一变温吸附分离模式，没有形成多模式联合捕集工艺，无法高效地进行VOCs吸附-脱附循环；(5)选择热空气进行脱附时，为保证循环过程时的安全，脱附气中的VOCs浓度需控制在爆炸极限的25％以下。这大大增加了后续冷凝回收所需的能耗。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法，提高吸附效率的同时降低能耗，延长了吸附剂使用寿命。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法，其包括至少两个吸附塔，所述方法包括：
S1、采用测试系统对单个吸附塔循环进行吸附、脱附和再生试运行，并测出单个吸附塔的如下参数：吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间、降温再生时间；
所述测试系统包括VOCs气源、洁净氮气气源、温度调节器、换热器、真空装置、温度传感器、流量传感器、气体成分传感器、控制模块；其中，所述VOCs气源及所述洁净氮气气源均与所述单个吸附塔底部的进气管路连通；在吸附塔顶部的出气口设有所述气体成分传感器。
S2、利用S1步骤中自动测定的吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间、降温再生时间控制两个或多个吸附塔交替连续化吸附脱除VOCs。
优选的，在步骤S1中，测试过程具体包括：
a、由控制模块控制VOCs气源的阀门开启，经调节至预定温度后，向所述单个吸附塔底部通入VOCs气源，所述气体成分传感器监测所述单个吸附塔出口的气体成分，并将检测结果实时发送至控制模块，当检测到气体出口VOCs浓度达到排放上限时关闭出气口阀门，并由控制模块记录开始通气到关闭阀门的时间，记为吸附饱和时间；
b、由控制模块控制换热器对所述单个吸附塔进行升温脱附，同时开启出气口阀门将热脱附气通入产品罐中收集，当出气口的流量传感器检测到出气量低于预设值时，由控制模块记录开始加热至此时的时间，记为升温脱附时间；
c、由控制模块控制真空装置对所述单个吸附塔抽真空，当出气口的流量传感器检测到出气量低于预设值或吸附塔内真空度低于预设值时，由控制模块记录开始抽真空至此时的时间，记为真空脱附时间；
d、由控制模块控制纯净氮气气源的阀门开启，经调节至预定温度后向所述单个吸附塔底部通入，使塔内压力升至常压，由控制模块记录开始通氮气至此时的时间，记为通气再生时间；
e、由控制模块控制换热器对所述单个吸附塔进行降温，直至塔体内温度达到预定温度时由控制模块记录开始冷却至此时的温度，记为降温再生时间。
优选的，上述d步骤中还可以通入经吸附塔处理后不含VOCs的气体，从而使塔内压力升至常压。
优选的，在S2步骤中采用多个吸附塔交替连续化吸附脱除VOCs；在每一个时刻，部分吸附塔进行吸附，其余的吸附塔进行吸附剂再生。
优选的，在S2步骤中进行吸附剂再生的吸附塔在真空脱附后，向塔中通入洁净气体，使塔内压力升至常压，洁净气体为洁净氮气气源或正在进行吸附的吸附塔所排出的去除了VOCs的气体。
优选的，换热器是独立于所述至少两个吸附塔的外部换热器。
优选的，外部换热器包括制热循环泵、制冷循环泵、换热流体和换热管路；
并且，吸附塔包括填料部，吸附材料填充于填料部；并且，填料部与吸附塔塔体内壁之间具有间隔空间；
换热流体通过换热管路循环流动于间隔空间内。
优选的，本发明中吸附塔的填料部长径比为4～10：1。
优选的，单个吸附塔的升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间和降温再生时间的总和不超过所述吸附饱和时间。
优选的，在所述S2步骤之前还包括，
重复所述S1步骤5～10次，得到稳定的吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间和降温再生时间，并将稳定的吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间和降温再生时间应用到步骤S2。
优选的，在在步骤S1中，a步骤中的排放上限为10mg/m3。
优选的，在在步骤S1中，b步骤中升温脱附温度为100-160℃。
优选的，在在步骤S1中，e步骤中吸附塔内温度需降至30℃以下。
(三)有益效果
本发明提出的一种利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法，不仅包括控制软件部分，即控制模块；还包括硬件部分，即VOCs气源、洁净氮气气源、温度调节器、换热器、真空装置、温度传感器、流量传感器、气体成分传感器。通过控制模块自动化地根据各个传感器提供的数据，控制进气、温度、换热器等等，从而便捷且准确的得到各项参数；进一步的，控制模块再利用得到的参数，进而控制两个或多个吸附塔之间实现吸附和吸附剂再生的循环过程。本发明通过控制模块实现了自动化地在两个或多个吸附塔之间连续进行吸附和吸附剂再生循环过程，简单且高效的吸附浓缩VOCs气体。并且，本发明适用于双塔或多塔组成的VOCS连续化作业的系统，具有普遍适应性。
本发明采用变温变压吸附脱除的方法，先通过升温脱附将附着在吸附剂上的VOCs进行分子释放，然后再结合真空脱附，将吸附剂间隙中的未被完全吸附的VOCs气体抽入产品罐中，变温变压两者结合使得脱附进行的更加彻底，吸附剂再生的更加完全，进一步保证了吸附剂的吸附容量，延长了吸附剂的使用寿命。
进一步的，本发明还提出了利用外部换热器对吸附材料进行换热的方法，保证了换热材料不与吸附材料直接接触，避免引入如热空气等的杂质气体，从而使得本方法中所回收的VOCs浓度远高于传统的脱附工艺；同时，也显著地降低了脱附气中的含氧量，从而无需将VOCs浓度控制在爆炸下限25％以下，进而节省了后续冷凝步骤所需的能量；另外，升温脱附后的降温冷却过程中，无水分等易于占据吸附剂吸附位点的组分，从而进一步保证了吸附剂在循环过程中的吸附容量。
本发明是一种高效、节能、自动化的吸附浓缩方法，在保证VOCs排放达标的情况下，使得脱附下来的VOCs高度浓缩，在远低于排放标准的前提下，提升了VOCs的吸附脱除的效率。
附图说明
图1为测试系统试运行流程图；
图2为吸附塔结构图；
图3为测试系统吸附效果及进气流量变化曲线图；
图4a和图4b为测试系统吸附剂再生阶段的温度变化曲线图；
图5为测试系统回收得到的液态VOCs样品图；
图6为实施例3中自动化连续吸附VOCs的方法流程图；
图7为实施例3中自动化连续吸附VOCs的装置立体图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1
本实施例提供一种利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法，其包括至少两个吸附塔，方法具体包括：
S1、采用测试系统对单个吸附塔循环进行吸附、脱附和再生试运行，并测出单个吸附塔的如下参数：吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间、降温再生时间；
并且，所述测试系统包括VOCs气源、洁净氮气气源、温度调节器、换热器、真空装置、温度传感器、流量传感器、气体成分传感器、控制模块；其中，所述VOCs气源及所述洁净氮气气源均与各个吸附塔底部的进气管路连通；在吸附塔顶部的出气口设有所述气体成分传感器。
其中，VOCs(volatile organic compounds)是在常温下，沸点50℃至260℃的各种有机化合物，通常分为非甲烷碳氢化合物、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等几大类，主要来源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶剂制造与使用等过程，具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，对人体健康有很大伤害。
具体的，在利用测试系统试运行的阶段，可以仅保持一个吸附塔在工作状态，关闭其余吸附塔，待测得稳定的各项参数后，再开启全部吸附塔，进行吸附和吸附剂再生循环。
其中，温度调节器和换热器用于控制并调节吸附塔内温度；真空装置用于真空吸附时为吸附塔抽真空；温度传感器用于实时监测并记录吸附塔内温度，具体的，可以根据吸附塔体高度，于不同位置设置多个温度传感器；流量传感器用于实时监测出气流量；气体成分传感器用于监测VOCs浓度等数据；洁净氮气气源还可以替换为经吸附塔吸附后所排出的不含VOCs的洁净气体。
其中，控制模块可以是计算机软件或程序等。具体的，控制模块可以获得温度传感器、流量传感器和气体成分传感器的数据，并判断是否达到设定值，当达到设定值时控制模块控制VOCs气源或洁净氮气气源的阀门开启或关闭、换热器升温或降温以及抽真空的开始或结束等等。并且，在此过程中控制模块还需记录吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间、降温再生时间，从而根据测得的各项时间数据，进一步的控制两个吸附塔或多个吸附塔交替连续化吸附脱除VOCs。
进一步的，测试系统的试运行过程可以进行5～10次，这是由于吸附剂在吸附和再生的过程中吸附性能会逐渐降低，而随着吸附和再生次数的增加，吸附性能便会逐渐稳定。因此，增加测试系统的试运行过程的次数，也就是增加S1步骤的次数可以获得更加稳定和准确的各项时间参数。
S2、利用S1步骤中自动测定的吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间、降温再生时间控制两个或多个吸附塔交替连续化吸附脱除VOCs。
具体的，控制模块根据S1步骤所记录得到的各项时间参数，控制两个吸附塔或多个吸附塔交替连续化吸附脱除VOCs。当部分吸附塔在进行吸附时，其余吸附塔在进行吸附剂的再生。
控制模块判断进行吸附的部分吸附塔达到吸附饱和时间时，停止吸附，开始进行吸附剂再生。
控制模块判定进行吸附剂再生的吸附塔达到升温脱附时间后，开始真空脱附；控制模块继续判定进行吸附剂再生的吸附塔达到真空脱附时间后，停止抽真空，开始通气再生；并且，本实施例通气再生时所通入的气体为此时正在进行吸附的吸附塔所排出的洁净气体；控制模块继续判定进行吸附剂再生的吸附塔达到通气再生时间后，停止通气，并开始降温再生；控制模块继续判定进行吸附剂再生的吸附塔达到降温再生时间后，停止降温，此时吸附剂再生结束，这部分吸附塔开始进行吸附。
进一步的，本实施例中吸附饱和时间不小于升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间和降温再生时间的总和，也就是说，吸附过程的时间不小于吸附剂再生过程的时间，以确保两个或多个吸附塔之间的吸附和吸附剂再生可以连续不间断的循环进行。
具体的，测试系统在试运行时，保持吸附饱和时间不小于升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间和降温再生时间的总和，使吸附剂吸附所用的时间不小于吸附剂再生所用的时间，以确保在后续两个或多个吸附塔可以连续不间断的交替进行吸附和吸附剂再生。例如，仅有两个吸附塔时，吸附饱和时间若为3小时，升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间和降温再生时间，也就是吸附剂再生所需的时间可以是2.5小时，这样，当第一吸附塔完成吸附时，第二吸附塔也完成了再生过程，并开始吸附，而第一吸附塔则开始进行吸附剂再生。
而若有多个吸附塔时，也可以根据测定的吸附时间和吸附剂再生所需时间对各个吸附塔的各项时间进行组合，使得组合后的时间满足吸附所用的时间不小于吸附剂再生所用的时间，从而多个吸附塔的系统可以连续不断的吸附和再生。例如，若吸附饱和时间为3小时，吸附剂再生所需总时间为2.5小时，三个吸附塔中的两个依次进行吸附，吸附时间可以分别设置为1小时、2小时，塔一吸附结束后，塔二接续进行吸附，塔一塔二吸附总时间为3小时，当塔一和塔二完成吸附后，分别进行吸附剂的再生，而此时塔三的吸附剂已经再生完全，可以继续进行吸附。
本发明中控制模块利用测试系统得到的时间参数，合理设置两个或多个吸附塔的吸附时间和吸附剂再生的总时间，可以实现阶梯式的连续化作业，节约时间成本，提高了吸附效率。
实施例2
本实施例提供一种变温变压吸附脱除VOCs的方法，并结合图1，具体阐述测试系统试运行流程，为更加清晰的进行阐述，图中仅示出了用于测试系统的单个吸附塔。如图所示，图中换热器为外部换热器，包括制热循环泵、制冷循环泵、换热管路和冷热流体；制热循环泵和制冷循环泵通过换热管路相互连接，并且换热管路与吸附塔连接，通过三通球阀1和三通球阀2控制制热循环和制冷循环，为吸附塔升温和降温；图中，三通球阀3与VOCs气源、真空装置和吸附塔连接，阀4控制吸附塔进气，阀5控制吸附塔出气。吸附塔底部设置VOCs气源，吸附塔顶部设置洁净氮气气源；吸附塔顶部的出气口设置气体成分传感器；流量传感器与VOCs气源连接；吸附塔内设置温度传感器，本实施例中吸附塔由上之下设置三个温度传感器；温度调节器设置于换热管路与吸附塔之间，用于调节吸附塔温度。图中还包括用于获取各项数据和控制各设备工作的控制模块。
本实施例中，吸附塔结构如图2所示，图中吸附塔设置填料部1，吸附塔和换热管路2连接，经换热管路2将冷热流体输送到吸附塔内壁和填料部外壁之间，使吸附剂不与冷热流体直接接触。本实施例中填料部长径比为8：1；换热管路与填料部内径比为2：1。本实施例中的吸附塔材质为304不锈钢，填料部内的吸附剂采用椰壳活性炭。热循环泵功率为5.5KW，热流体初始温度为180℃左右；冷循环泵功率为2.2KW，冷流体初始温度为室温及以下。冷热流体均为导热油，闪点为222℃，倾点为-18℃。
在测试系统试运行开始之前，首先进行气、液路检漏。分别向冷、热循环泵内加注足量的水，观察所有的管线、泵体以及阀门处有无液体溢出；然后分别开启冷、热泵运行5min，观察有无液体溢出，若无冒泡滴漏现象，说明装置液路密闭性良好；打开全部气路阀门，向空吸附塔中充入待处理气体，并在连接点刷上肥皂水，如果连接处没有冒泡现象，则说明装置气密性良好。
a、控制模块控制VOCs气源的阀门开启，气体成分传感器实时监测VOCs浓度，并将数据传送至控制模块，此时监测到VOCs浓度稳定在60-65mg/m3。此时吸附塔开始进气，控制系统控制阀3转至进气与吸附塔连通，同时打开阀4、阀5，通入VOCs废气，同时控制阀1、2转至制冷循环泵与吸附塔连通，将温度为室温的冷流体通入吸附塔内，填充于塔壁内和填料部之间，为吸附塔降温。此时控制模块可以通过控制抽气泵，来调节气体流速和流量，同时也可以通过阀4控制VOCs废气的进气流量。在此过程中，气体成分传感器持续监测出口处气体VOCs浓度变化，同时将数据传输至控制模块。如图3所示，为随着时间的增加，出口处VOCs气体浓度变化曲线和对应的给气流量曲线，图中可以看出，吸附阶段开始约18h之后，出口处气体VOCs浓度开始增加，直至41.8h后，浓度升至排放上限10mg/m3，此时关闭阀3，停止进气。控制模块记录从吸附塔开始进气到停止进气的时间，此时间记为吸附饱和时间。其中，具体吸附时间可随吸附剂用量、吸附性能等实际情况做出调整，本实施例在此不做具体的限定。不同时间段所对应的吸附效果如表1所示，总吸附时间为41.8h，吸附的VOCs废气总量为36.90m3，出气口的VOCs浓度始终保持在10mg/m3以下，在远低于允许浓度(120mg/m3)的前提下，仍具非常高的VOCs去除率，最高可达100％。
表1各时间段的吸附效果
Figure BDA0003594587960000101
b、控制模块控制阀4、阀5关闭，同时控制阀2转至制热循环泵与吸附塔连通，制热循环泵将温度为150℃的热流体通入吸附塔内，此时吸附塔内冷流体流入制冷循环泵，待冷流体排空时，控制模块控制阀1转至制热循环泵与吸附塔连通开始加热，吸附塔内开始升温脱附。吸附塔内温度开始逐渐上升，控制模块通过温度调节器调节热流体温度，并通过温度传感器检测塔内温度，当塔内温度升至150℃后停止升温，此时，温度维持150℃至少50min，使附着在吸附剂上的VOCs分子充分的脱附。热脱附气通入到产品罐中收集，同时，流量传感器实时监测出气流量，当流量低于0.05L/min时，由控制模块记录开始加热至此时的时间，记为升温脱附时间。其中，加热温度、加热时间和出气流量均可根据实际情况进行调整，本实施例在此不做具体的限定。
c、控制模块控制阀4开启，同时开启真空装置，开始对吸附塔抽真空，抽气流量控制在20L/min，脱附气排入产品罐中进行收集，此时流量传感器实时检测出气流量并传输至控制系统，真空装置测定塔内真空度传输至控制系统，当真空度达到0.03MPa时关闭真空装置停止抽真空，控制模块记录开始抽真空至此时的时间，记为真空脱附时间。
d、控制模块控制阀5开启，将纯净氮气通入吸附塔内，直至吸附塔压力升至常压后，控制模块记录开始通氮气至此时的时间，记为通气再生时间。
e、控制模块控制阀2转至制冷循环泵与吸附塔连通，开启制冷循环泵，将吸附塔内热流体推入制热循环泵，待热流体被推出吸附塔之后，控制模块控制阀1转至制冷循环泵与吸附塔连通，开始为吸附塔降温。同时控制模块通过温度调节器调节冷流体温度，并通过温度传感器检测塔内温度，40min后，吸附塔内温度降至室温，控制模块记录开始冷却至此时的温度，记为降温再生时间。其中，降温时间可根据实际吸附塔升温温度、降温速度等的变化而发生变化，本实施例在此不做具体的限定。
本实施例的吸附剂再生时吸附塔的温度变化如图4a、图4b所示，图4a为升温脱附过程中随时间增加吸附塔内温度变化，从图中可以看出，随着热流体不断在吸附塔内流动，吸附塔内的温度从室温逐渐上升至150℃，并保持此温度50min；图4b为降温冷却过程中随时间增加吸附塔内温度变化，从图中可以看出，随着冷流体不断在吸附塔内流动，吸附装置内的温度逐渐降至室温，此过程需40min。
此时测试系统完成了吸附和吸附剂再生的流程，为了确保测得参数的稳定性，测试系统的试运行流程运行5次，直至得到稳定的吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间和降温再生时间。
本实施例中测试系统5次试运行的吸附剂的吸附量分别14.19m3/L、11.94m3/L、10.24m3/L、10.06m3/L和9.87m3/L，气体处理总量分别为36.90m3、31.05m3、26.62m3、26.14m3和25.62m3，经过换算发现本实施例气体处理量衰减仅15％左右，且吸附容量也基本稳定。经气相色谱仪(岛津GC-2014，检测器为FID-2014氢焰离子化检测器)检测，吸附装置进口处VOCs浓度为73.3mg/m3左右，而经过本实施例的方法回收得到的VOCs气体最高浓度达到65400mg/m3，是进口处浓度的893倍，远高于传统TSA工艺的10-40倍，且像异丙醇这种高沸点VOCs能直接冷凝成液体，如图5所示，为经本实施例的方法吸附浓缩后直接收集到的液态VOCs样品图，极大地节省后续冷凝回收过程中的能耗。
实施例3
本实施例根据实施例2测得的吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间和降温再生时间，结合图6，具体阐述两个吸附塔交替连续化吸附脱除VOCs。如图所示，图中包括吸附塔一和吸附塔二，换热器为外部换热器，包括制热循环泵、制冷循环泵、换热管路和冷热流体；制热循环泵和制冷循环泵通过换热管路相互连接，并且换热管路与吸附塔连接；吸附塔一和吸附塔二底部设置VOCs气源，吸附塔顶部相互连接，以便为正在通气升压的吸附塔通入洁净气体；图中，阀1控制吸附塔一进气，阀2和阀5控制吸附塔一制冷循环，阀3和阀4控制吸附塔一制热循环，阀6控制吸附塔一出气，阀7控制热脱附气排出，阀8与真空装置连接控制抽真空，阀9和阀10共同控制吸附塔二出气，阀11控制吸附塔二进气。
控制模块控制阀1、阀6开启，将VOCs废气通入吸附塔一内，同时开启阀2、阀5和制冷循环泵，将温度为室温的冷流体通入吸附塔一内为吸附塔一降温，达到吸附饱和时间后，控制模块关闭阀1、阀6，同时开启阀11，将VOCs废气通入吸附塔二中开始吸附。
控制模块控制阀2、阀5关闭，开启阀3，将温度为150℃的热流体通入吸附塔一内为吸附塔一升温，开启制热循环泵，此时吸附塔一内冷流体流入制冷循环泵，待冷流体排空时，开启阀4进行升温脱附，达到升温脱附时间之后，控制模块控制阀3、阀4关闭，停止加热。此时吸附塔二在进行吸附。
控制模块控制阀7、阀8开启，同时开启真空装置，对吸附塔一抽真空，在达真空脱附时间后关闭阀7、阀8以及真空装置，停止抽真空。此时吸附塔二在进行吸附。
控制模块控制阀6、阀9和阀10开启，将经吸附塔二吸附后的洁净气体排入吸附塔一中，到达通气再生时间后，控制模块控制阀6、阀9和阀10关闭，停止通气。此时吸附塔二仍在进行吸附。
控制模块控制阀2和制冷循环泵开启，将吸附塔一内热流体推入制热循环泵，待热流体被推出后，开启开阀5，冷流体流入吸附塔一，到达降温再生时间后，控制模块控制阀2、阀5关闭，吸附塔一内吸附剂再生完成，此时吸附塔二到达吸附饱和时间。吸附塔二重复上述步骤进行吸附剂的再生，同时将VOCs废气继续通入吸附塔一，吸附塔一开始吸附。
如图7所示为本实施例的三维立体图，图中更清晰的示出了换热管路与两个吸附塔之间的连接关系。本实施例中，控制模块利用测得的各项参数，实现了自动化的控制吸附塔一和吸附塔二交替循环进行吸附和吸附剂再生，一方面节约人力物力，适用于双塔或多塔组成的VOCs连续化作业的系统；另一方面，连续性更强，提高了VOCs废气吸附效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法，其特征在于，其包括至少两个吸附塔，所述方法包括：
S1、采用测试系统对单个吸附塔循环进行吸附、脱附和再生试运行，并测出单个吸附塔的如下参数：吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间、降温再生时间；
所述测试系统包括VOCs气源、洁净氮气气源、温度调节器、换热器、真空装置、温度传感器、流量传感器、气体成分传感器、控制模块；其中，所述VOCs气源及所述洁净氮气气源均与所述单个吸附塔底部的进气管路连通；在吸附塔顶部的出气口设有所述气体成分传感器。
S2、利用S1步骤中自动测定的吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间、降温再生时间控制两个或多个吸附塔交替连续化吸附脱除VOCs。
2.根据权利要求1所述的利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法，其特征在于，所述步骤S1中，测试过程具体包括：
a、由控制模块控制VOCs气源的阀门开启，经调节至预定温度后，向所述单个吸附塔底部通入VOCs气源，所述气体成分传感器监测所述单个吸附塔出口的气体成分，并将检测结果实时发送至控制模块，当检测到气体出口VOCs浓度达到排放上限时关闭出气口阀门，并由控制模块记录开始通气到关闭阀门的时间，记为吸附饱和时间；
b、由控制模块控制换热器对所述单个吸附塔进行升温脱附，同时开启出气口阀门将热脱附气通入产品罐中收集，当出气口的流量传感器检测到出气量低于预设值时，由控制模块记录开始加热至此时的时间，记为升温脱附时间；
c、由控制模块控制真空装置对所述单个吸附塔抽真空，当出气口的的流量传感器检测到出气量低于预设值或吸附塔内真空度低于预设值时，由控制模块记录开始抽真空至此时的时间，记为真空脱附时间；
d、由控制模块控制纯净氮气气源的阀门开启，经调节至预定温度后向所述单个吸附塔底部通入，使塔内压力升至常压，由控制模块记录开始通氮气至此时的时间，记为通气再生时间；
e、由控制模块控制换热器对所述单个吸附塔进行降温，直至塔体内温度达到预定温度时由控制模块记录开始冷却至此时的温度，记为降温再生时间。
3.根据权利要求2所述的利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法，其特征在于，所述S2步骤中进行吸附剂再生的吸附塔在真空脱附后，向塔中通入洁净气体，使塔内压力升至常压，所述洁净气体为洁净氮气气源或正在进行吸附的吸附塔所排出的去除了VOCs的气体。
4.根据权利要求2或3所述的利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法，其特征在于，所述换热器是独立于所述至少两个吸附塔的外部换热器。
5.根据权利要求4所述的利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法，其特征在于，
所述外部换热器包括制热循环泵、制冷循环泵、换热流体和换热管路；
所述吸附塔包括填料部，吸附材料填充于所述填料部；所述填料部与所述吸附塔塔体内壁之间具有间隔空间；
所述换热流体通过所述换热管路循环流动于所述间隔空间内。
6.根据权利要求1所述的利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法，其特征在于，所述S1步骤中，单个吸附塔的所述升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间和降温再生时间的总和不超过所述吸附饱和时间。
7.根据权利要求1所述的利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法，其特征在于，在所述S2步骤之前还包括，
重复所述S1步骤5～10次，得到稳定的吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间和降温再生时间，并将稳定的吸附饱和时间、升温脱附时间、真空脱附时间、通气再生时间和降温再生时间应用到步骤S2。
8.根据权利要求2所述的利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法，其特征在于，所述a步骤中排放上限为10mg/m3。
9.根据权利要求2所述的利用吸附塔进行自动化连续吸附VOCs的方法，其特征在于，所述b步骤中升温脱附温度为100-160℃。
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