CN115970665A - 一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统，属于脱附技术领域，所述系统包括双通道载气脱附单元、双床结构催化燃烧单元以及可编程的智能控制系统构成，其中，双通道载气脱附单元与双床结构催化燃烧单元互相连接，双通道载气脱附单元、双床结构催化燃烧单元以及可编程的智能控制系统设置于装置装载车上，一方面基于吸附剂性能非引入惰性气体脱附必要的，可从节能降耗角度上，将脱附载气调整为空气，另一方面直接引入空气脱附时，脱附废气已具备含氧条件，无需额外增加氧气调控催化燃烧装置进气含氧量，在同一脱附气体体积条件下，允许脱附更大体积的吸附剂，提升系统脱附工作效率。

Description

一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统及方法

技术领域

本发明涉及脱附装置技术领域，尤其涉及一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统及方法。

背景技术

VOCs通常分为非甲烷碳氢化合物(简称NMHCs)、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，普遍具有令人不适的特殊气味，是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要前体物，具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，主要来源于煤化工、石油化工等制造与使用过程，燃料涂料、溶剂等精细化工制造行业和资源回收业行业等生产过程。其中，石油化工排放VOCs的特征污染物为：烷烃、烯烃、环烷烃、醇、芳香烃、醛、酚、酯、卤代烃、卤化物等。精细化工排放VOCs的特征污染物为：苯系物、有机胺、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯甲烷、甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、二氯乙烷、醋酸等。资源回收业排放VOCs的特征污染物为：多氯联苯、芳香烃类、脂肪烃类、卤代烃类和含氮含氧类VOCs。

上述三大行业VOCs产生浓度普遍在150-500mg/m³之间，属中低浓度废气，在治理过程时常面临投资成本过高或工艺技术难以稳定满足达标要求的问题。主要表现在以下几方面：

(1)中低浓度VOCs废气达不到催化燃烧或蓄热燃烧工艺的直燃浓度，采取燃烧法均有配置吸附浓缩系统的必要性，一方面在一次性投资成本上极大地加重企业负担，另一方面，由于废气浓度较低，吸附浓缩后再进行脱附燃烧导致燃烧系统的启用频次普遍较低，不仅不利于系统稳定运行，更造成较大的能源消耗。采用单一吸附法对VOCs进行处理，吸附剂仅可一次性使用，于企业而言属经济负担，同时衍生了大量固体废物加剧生态环境负担。

(2)另一方面，采用吸附剂一次性吸附的方法，尤其针对活性炭吸附剂类，存在二次污染问题。采用光催化、等离子等VOCs废气处理手段，因产生过量臭氧而衍生的二次污染问题同样无法避免。

综上，针对中低浓度的VOCs治理迫切需要整合上述治理过程存在的瓶颈问题，优化资源配置，提升治理技术的普遍适用性和共享性，从经济效益和环境效益的角度出发，提出可同步实现多种VOCs吸附剂脱附再生利用、提供一种或多种载气模式及脱附耦接方式、同时具备长途移动条件的原址治理脱附系统。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统及方法。

为达上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明第一方面提供了一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统，所述系统包括双通道载气脱附单元、双床结构催化燃烧单元以及可编程的智能控制系统构成，其中，双通道载气脱附单元与双床结构催化燃烧单元互相连接，双通道载气脱附单元、双床结构催化燃烧单元以及可编程的智能控制系统设置于装置装载车上，

其中，所述脱附单元包括制氮机组，所述制氮机组通过管道与氮气储气罐进行相连，所述氮气储气罐的接通吸附剂脱附床，所述吸附剂脱附床的内部至少设置两个吸附剂装填区，且所述吸附剂脱附床的另一端通过管道接通循环脱附风机，所述循环脱附风机与预加热器相连接，所述预加热器的另一端接通燃烧风机，所述燃烧风机的一侧上还设置有氧气监测仪，且所述制氮机组与所述氮气储气罐接通处设置有氮气补气阀门；

所述燃烧单元包括催化燃烧A床以及催化燃烧B床，所述催化燃烧A床以及催化燃烧B床从下往上均依次设置有预加热管、蓄热体以及催化剂，其中所述催化燃烧A床内设置A床进气热电偶以及A床出气热电偶，所述催化燃烧B床内设置有B床进气热电偶以及B床出气热电偶，所述催化燃烧A床的底部上安装有B床出气阀门以及A床进气阀门，所述催化燃烧B床内设置有A床出气阀门以及B床进气阀门，所述A床出气阀门以及B床出气阀门通过管道汇合相连接且接通排气筒，所述A床进气阀门以及B床进气阀门通过管道相汇合，汇合后与燃烧风机接通。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述脱附单元提供两种脱附操作模式，所述两种脱附操作模式包括离线脱附模式以及在线脱附模式，其中包括对独立装载吸附剂脱附床进行吸附剂离线脱附和对外置吸附系统进行吸附剂在线脱附，所述智能控制系统内置可编程序控制器对系统运行进行编程控制，内置人机界面实现系统扁平式可视化操作。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述制氮机组的其中一个端口上接通空气补气阀门后分别与所述吸附剂脱附床、所述预加热器与燃烧风机的连接处的管道进行汇合，且所述吸附剂脱附床的进口端处设置有脱附床出气阀门。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述制氮机组的其中一个端口上接通补氧阀门，所述补氧阀门与所述预加热器与燃烧风机的连接处的管道进行汇合，且所述预加热器处以及空气补气阀门之间的管道上安装有脱附分流阀门，且所述预加热器的一端上设置有可燃气体监控仪。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述循环脱附风机以及所述吸附剂脱附床的连接处之间设置有脱附系统氧气监控仪、脱附系统温度监控仪以及管道压力监控仪，以分别对循环脱附管道的含氧量、脱附温度及管道压力进行实时监控。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述排气筒上还设置有排气筒驳接口，且所述脱附床出气阀门的一侧上还接通外置脱附进气阀，所述外置脱附进气阀接通脱附床进气驳接口，所述脱附床进气驳接口接通外置吸附系统。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述外置吸附系统内设置有吸附剂，且所述外置吸附系统另一端接通脱附床出气驳接口，所述脱附床出气驳接口接通外置脱附出气阀后与脱附床进气阀门一侧的管道进行汇合。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述补氧阀门的下方还连接有汇流器，所述汇流器包括壳体，所述壳体的上方设置有进气口，氧气经过进气口后进入到腔体之中，所述腔体的下方设置有第一出口，靠近所述第一出口的侧端壳体上设置有活动连杆，所述活动连杆能够与所述壳体产生相对位移量，且所述壳体的一侧上设置有第二出口，所述活动连杆内部中通，且所述活动连杆接通所述第二出口。

本发明第二方面提供了一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统的控制方法，应用于任一项所述的一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统，包括以下步骤：

将吸附剂装入吸附剂装填区后关闭吸附剂脱附床，启动脱附床进气阀门、脱附床出气阀门及氮气补气阀门，同时启动制氮机组进行制氮补气，其次，启动脱附分流阀门和A床进气阀门、A床出气阀门和燃烧风机对催化燃烧炉进行吹扫，同时利用氮气将系统内残留的空气驱赶干净；

当脱附系统氧气监控仪反馈含氧量＜2.5％(±0.5％)时，停止吹扫工作，关闭A床进气阀门、A床出气阀门、脱附分流阀门，同时启动预加热器和循环脱附风机，对脱附床中的吸附剂开始循环升温脱附；

同步地，根据吸附剂所含VOCs成分沸点对B8温度值进行设定，根据VOCs成分爆炸上限和爆炸下限对可燃气体监控仪可燃气体浓度值进行设定；启动催化燃烧A床中的预加热管对催化床进行预热，当A床出气热电偶反馈温度＞280℃时，关闭预加热管；

当可燃气体监控仪反馈可燃气体浓度值达到设定值时，关闭循环脱附风机，同步地启动脱附分流阀门和燃烧风机，利用氧气监控仪监控反馈脱附废气含氧量，当氧气监控仪监控反馈含氧量≤20％(±1.5％)时，开启补氧阀门对脱附废气进行补氧，直到含氧量大于22％(±1.5％)，关闭补氧阀门。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述的一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统的控制方法，还包括以下步骤：

脱附废气进入首先进入催化燃烧A床进行催化分解，废气继而进入催化燃烧B床进行深度催化后，彻底分解为无害的二氧化碳和水，此时催化燃烧A床和催化燃烧B床催化层反应温度约达280-380℃，高温废气继而经过催化燃烧B床蓄热体进行降温蓄热，末端排气降温至80℃以下；

同步地，催化燃烧B床蓄热体升温至200-300℃，随后，开启B床进气阀门、B床出气阀门，同时关闭A床进出气阀门A1、A2，重复催化分解工作；

第一轮脱附—催化燃烧工作完成后，关闭脱附分流阀门和燃烧风机，开启循环脱附风机，重复脱附工作，直到可燃气体监控仪反馈可燃气体浓度＜2％，A床进气热电偶与A床出气热电偶、B床进气热电偶与B床出气热电偶的温度差值≤80℃，则脱附完成；

继而，系统关闭预加热管和预加热器，启动制氮机组和氮气补气阀门对脱附单元和催化燃烧单元进行降温，当脱附系统温度监控仪反馈温度＜30℃，系统各阀门、设备均自动关闭，静置释压后，吸附剂可取出重新利用。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

本发明基于传统单载气脱附系统进行升级，同时装载空气、氮气(纯度≥99.9％)两种载气脱附模式，可针对易燃易爆性质存在差异的各种吸附剂进行脱附，其中，具备易燃易爆性质的吸附剂如蜂窝活性炭、活性炭吸附毡等吸附剂采用氮气进行热脱附，与活性炭热空气脱附相比(常规脱附温度控制≤120℃)，氮气热脱附可提高脱附温度至150-160℃，利用氮气的阻燃性质提高脱附温度，一方面可使有机化合物达到沸点进行完全挥发、或多种有机化合物混合发生共沸促进挥发，另一方面避免活性炭类吸附剂在脱附过程中积温、蓄热而引发自燃等危险现象。如沸石分子筛等不具备易燃易爆性质的吸附剂则采用空气进行热脱附，一方面基于吸附剂性能非引入惰性气体脱附必要的，可从节能降耗角度上，将脱附载气调整为空气，另一方面直接引入空气脱附时，脱附废气已具备含氧条件，无需额外增加氧气调控催化燃烧装置进气含氧量，在同一脱附气体体积条件下，允许脱附更大体积的吸附剂，提升系统脱附工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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实施例的附图。

图1示出了一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统的整体结构示意图。

图2示出了本发明的在线脱附流程图。

图3示出了本发明的离线脱附流程图。

图4示出了汇流器的剖面结构示意图；

图中：

1.催化燃烧A床，2.催化燃烧B床，3.蓄热体，4.催化剂，5.燃烧风机，6.预加热器，7.循环脱附风机，8.吸附剂脱附床，9.吸附剂装填区，10.制氮机组，11.氮气储气罐，12.排气筒，13.智能控制系统，14.排气筒驳接口，15.脱附床进气驳接口，16.脱附床出气驳接口，17.预加热管，18.外置吸附系统，19.吸附剂，20.装置装载车，A1.A床进气阀门，A2.A床出气阀门，A3.B床进气阀门，A4.B床出气阀门，A5.脱附分流阀门，A6.补氧阀门，A7.空气补气阀门，A8.氮气补气阀门，A9.脱附床进气阀门，A10.脱附床出气阀门，A11.外置脱附出气阀，A12.外置脱附进气阀，B1.氧气监控仪，B2.A床进气热电偶，B3.A床出气热电偶，B4.B床进气热电偶，B5.B床出气热电偶，B6.可燃气体监控仪，B7.脱附系统氧气监控仪，B8.脱附系统温度监控仪；B9.管道压力监控仪，21.汇流器，2101.壳体，2102.进气口，2103.腔体，2104.第一出口，2105.活动连杆，2106.第二出口。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

如图1所示，本发明第一方面提供了一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统，所述系统包括双通道载气脱附单元、双床结构催化燃烧单元以及可编程的智能控制系统13构成，其中，双通道载气脱附单元与双床结构催化燃烧单元互相连接，双通道载气脱附单元、双床结构催化燃烧单元以及可编程的智能控制系统设置于装置装载车20上，

需要说明的是，本系统构建为可移动智能一体化催化燃烧脱附系统。具备远程快捷移动条件，能快速对接各地区不具备VOCs处理设备的中低浓度型废气排放单位；具备交互式操作界面，可操作性强，对使用单位的人力资源要求较低。该系统为VOCs排放企业提供无设备化原址废气处理的便捷途径，可实现吸附材料高效回收再利用，大幅降低企业经济负担，提升地区经济与环境效益。本专利装置仅需要使用电力作为系统动力能源，整体装置占地面积小，便于随到随用，装置配置智能化控制系统，可操作性强，对使用单位的人力资源要求较低，适用广泛。

其中，所述脱附单元包括制氮机组10，所述制氮机组10通过管道与氮气储气罐11进行相连，所述氮气储气罐11的接通吸附剂脱附床8，所述吸附剂脱附床8的内部至少设置两个吸附剂装填区9，且所述吸附剂脱附床8的另一端通过管道接通循环脱附风机7，所述循环脱附风机7与预加热器6相连接，所述预加热器6的另一端接通燃烧风机5，所述燃烧风机5的一侧上还设置有氧气监测仪B1，且所述制氮机组10与所述氮气储气罐11接通处设置有氮气补气阀门A8；

所述燃烧单元包括催化燃烧A床1以及催化燃烧B床2，所述催化燃烧A床1以及催化燃烧B床2从下往上均依次设置有预加热管17、蓄热体3以及催化剂4，其中所述催化燃烧A床1内设置A床进气热电偶B2以及A床出气热电偶B3，所述催化燃烧B床内设置有B床进气热电偶B4以及B床出气热电偶B5，所述催化燃烧A床1的底部上安装有B床出气阀门A4以及A床进气阀门A1，所述催化燃烧B床内设置有A床出气阀门A2以及B床进气阀门A3，所述A床出气阀门A2以及B床出气阀门A4通过管道汇合相连接且接通排气筒12，所述A床进气阀门A1以及B床进气阀门A3通过管道相汇合，汇合后与燃烧风机5接通。

需要说明的是，本装置是基于传统VOC催化燃烧系统进行优化改良，其中，本装置将催化剂与蓄热体进行串联耦合，通过采用两个催化燃烧床互相切换的方式，实现A床燃烧反应、B床蓄热升温的有机结合，一方面确保经过A床燃烧分解不完全的有机分子在B床可以进行二次催化，另一方面经过A床燃烧后的高温废气剩余热量得以蓄积在B床蓄热体上，为系统切换至B床进行催化燃烧反应提供适宜的温度环境。同时，确保排放尾气得到充分降温，降低尾气排放的安全隐患。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述脱附单元提供两种脱附操作模式，所述两种脱附操作模式包括离线脱附模式以及在线脱附模式，其中包括对独立装载吸附剂脱附床进行吸附剂离线脱附和对外置吸附系统进行吸附剂在线脱附，所述智能控制系统13内置可编程序控制器对系统运行进行编程控制，内置人机界面实现系统扁平式可视化操作。

需要说明的是，所述催化燃烧单元催化燃烧床处理风量≥2000m³/h，催化剂采用空速不低于30000s-1的蜂窝式贵金属催化剂，其选型根据脱附废气的主要成分进行选择，典型的如醇酮酯系催化剂、苯系催化剂等。蓄热体选择抗压强度≥9.0MPa，孔密度≥400cpsi，载体壁厚≥0.3mm的微孔式蓄热陶瓷体。热电偶采用铂铑型耐高温热电偶，进出气阀门采用硬密封型气动蝶阀。蓄热体的热回收转化率达95％以上。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述制氮机组10的其中一个端口上接通空气补气阀门A7后分别与所述吸附剂脱附床8、所述预加热器6与燃烧风机5的连接处的管道进行汇合，且所述吸附剂脱附床8的进口端处设置有脱附床出气阀门A10。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述制氮机组10的其中一个端口上接通补氧阀门A6，所述补氧阀门A6与所述预加热器6与燃烧风机5的连接处的管道进行汇合，且所述预加热器6处以及空气补气阀门A7之间的管道上安装有脱附分流阀门A5，且所述预加热器6的一端上设置有可燃气体监控仪B6。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述循环脱附风机7以及所述吸附剂脱附床8的连接处之间设置有脱附系统氧气监控仪B7、脱附系统温度监控仪B8以及管道压力监控仪B9，以分别对循环脱附管道的含氧量、脱附温度及管道压力进行实时监控。

需要说明的是，所述催化燃烧单元催化燃烧床处理风量≥2000m³/h，催化剂采用空速不低于30000s^-1的蜂窝式贵金属催化剂，其选型根据脱附废气的主要成分进行选择，典型的如醇酮酯系催化剂、苯系催化剂等。蓄热体选择抗压强度≥9.0MPa，孔密度≥400cpsi，载体壁厚≥0.3mm的微孔式蓄热陶瓷体。热电偶采用铂铑型耐高温热电偶，进出气阀门采用硬密封型气动蝶阀。蓄热体的热回收转化率达95％以上。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述排气筒12上还设置有排气筒驳接口14，且所述脱附床出气阀门A10的一侧上还接通外置脱附进气阀A12，所述外置脱附进气阀A12接通脱附床进气驳接口15，所述脱附床进气驳接口A15接通外置吸附系统18。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述外置吸附系统18内设置有吸附剂19，且所述外置吸附系统18另一端接通脱附床出气驳接口16，所述脱附床出气驳接口16接通外置脱附出气阀A11后与脱附床进气阀门A9一侧的管道进行汇合。

需要说明的是，设置燃烧风机作为催化燃烧床的进气风机，进气管道设置氧气监控仪B1实时监测脱附废气的含氧量，设置补氧阀门A6作为脱附废气含氧不足时补氧之需。排气筒连接燃烧床出气阀门之后，出口端预留排气筒驳接口14用于驳接使用现场的规范化固定排气口。

需要说明的是，本专利装置独立装载吸附剂脱附床，同时预留脱附床进出气驳接口，吸附剂脱附形式可根据不同吸附系统的工况条件自由选择离线脱附或在线脱附。其中，离线脱附指吸附系统中装载的吸附剂搬离系统并装入本装置脱附床中，原址异位地完成脱附；在线脱附指吸附系统中装载的吸附剂不搬离系统，通过临时耐温管道将本装置脱附床进出气驳接口与吸附系统的进出气口连通，在不移动吸附系统的前提下，原址原位完成吸附剂脱附。

需要说明的是，其中，催化燃烧单元和脱附单元通过B1-7实时监控，对系统各部件实现闭环控制。B1作为A6的控制依据，当B1监控反馈脱附废气含氧量≤20％(±1.5％)时，控制系统13输出指令开启A6，当B1监控反馈脱附废气含氧量＞22％(±1.5％)时，控制系统13输出指令关闭A6。此时催化燃烧单元暂停补氧。A6所需氧气利用制氮机组10制氮过程中剩余含氧空气进行补充。

需要说明的是，催化燃烧单元包含催化燃烧A床1和催化燃烧B床2，填料层共分2层，下层装填微孔式蓄热体3，上层装填涂覆贵金属催化材料的蜂窝式催化剂4，下层填料和燃烧床进气口之间设置预加热管17。气筒连接燃烧床的A床出气阀门或者B床之后，出口端预留排气筒驳接口14用于驳接使用现场的规范化固定排气口。

其中，B3、B5作为预加热管(17)的控制依据，当B3、B5监控反馈温度≤250℃时，控制系统(13)输出指令开启预加热管，当B3、B5监控反馈温度＞280℃时，控制系统(13)输出指令关闭预加热管。此时催化燃烧床完成预热升温。

其中，B2与B3、B4与B5的温度差值≤80℃时，读取B6数据，如满足温度差值条件的同时满足B6浓度＜2％的要求，则判定为脱附床吸附剂脱附基本完成，控制系统(13)输出指令停止预加热管(17)和预加热器(6)补温，启动制氮机组(10)和氮气补气阀门(A8)或空气补气阀门(根据系统初始载气设定进行控制)对系统补充常温气体进行逐步降温。

其中，B7用于监控脱附单元循环脱附管道含氧量，当启用氮气载气模式时，B7反馈含氧量≥4％(±0.5％)时，控制系统(13)输出指令启动制氮机组(10)和氮气补气阀门(A8)对脱附管道进行补气，当B9反馈数据管道压力＞2kPa(±0.2kPa)或B7反馈含氧量＜2.5％(±0.5％)时，控制系统(13)输出指令关闭制氮机组(10)和氮气补气阀门(A8)。

其中，B8作为预加热器(6)的控制依据，系统启动前，根据脱附目标吸附剂材质性能及吸附VOC的沸点温度进行设置。如针对活性炭脱附剂设定脱附温度为150℃，则当B8反馈数据≤140℃(±2℃)时，控制系统(13)输出指令启动预加热器(6)进行补温，当B8反馈数据＞150℃(±2℃)时，控制系统(13)输出指令关闭预加热器(6)停止补温。

其中，本实施例一为：某石油化工厂，主要特征污染物包括：甲苯、乙苯、苯乙烯等，将实施例废气处理系统中的吸附剂移装入本装置脱附床进行离线脱附模式进行脱附。

其中，装载吸附剂为分子筛，装填量为3.5m³，脱附前检测分子筛VOCs总吸附量为116.72kg。

关闭A1、A2、A5，同时启动预加热器(6)和循环脱附风机(7)，对脱附床中的吸附剂开始循环升温脱附。

同步地，对B8温度值进行设定为180℃，对B6可燃气体浓度值设定为20％(±2％)。

同步地，启动催化燃烧A床(1)中的预加热管(17)对催化床进行预热，对B3反馈温度设定为250℃，当B3反馈温度＞250℃时，关闭预加热管。

同步地，脱附单元循环脱附管道内可燃气体浓度值达到18％时，关闭循环脱附风机(7)，启动A5和燃烧风机(5)，对B1含氧量数值设定为15％(±1.5％)，直到B1监控反馈含氧量＜13.5％时，开启A6对脱附废气进行补氧，直到含氧量＞16.5％，关闭A6。

同步地，脱附废气首先进入A床进行催化分解，彻底分解为无害的CO₂和H₂O，完成催化氧化的废气继而进入B床蓄热层进行蓄热降温。此时A床催化层初始温度达到253℃，蓄热层末端温度达到342℃，B床蓄热层初始温度达到319℃，催化层初始温度达到237℃，末端排气温度达到103.4℃。

开启B床进气阀门A3、出气阀门A4，同时关闭A床进出气阀门A1、A2，重复催化分解工作。

当B6反馈可燃气体浓度＜2％，B2与B3、B4与B5的温度差值＜60℃，则脱附完成。同步地，系统关闭预加热管(17)和预加热器(6)，启动空气补气阀门对脱附单元和催化燃烧单元进行降温。直到脱附系统温度降温至30℃以下，系统各阀门、设备自动关闭，静置释压后，脱附床进气驳接口(15)和脱附床出气驳接口(16)断开驳接。

其中，催化燃烧床处理风量1953m³/h，催化剂采用空速为30000s^-1的蜂窝式贵金属催化剂，并根据实施例废气类型，选用醇酮酯系催化剂。蓄热体选择抗压强度≥9.0MPa，孔密度≥400cpsi，载体壁厚≥0.3mm的微孔式蓄热陶瓷体。

其中，热电偶采用铂铑型耐高温热电偶，进出气阀门采用硬密封型气动蝶阀。

其中，B1作为A6的控制依据，将B1监控含氧量设定为15％(±1.5％)，实施过程中实施过程中B1监控反馈脱附废气含氧量低于13.5％时，控制系统(13)输出指令开启A6补氧，B1监控反馈脱附废气含氧量达到16.5％时，控制系统(13)输出指令关闭A6。

其中，A6氧气利用制氮机组(10)制氮过程中剩余含氧空气进行补充。

同步地，B3、B5监控反馈温度＜250℃时，开启预加热管，当B3、B5监控反馈温度＞250℃时，控制系统(13)输出指令关闭预加热管。此时催化燃烧床完成预热升温。

其中，B2与B3、B4与B5的温度差值＜60℃且同时B6浓度＜2％，结束脱附程序，同时停止预加热管(17)和预加热器(6)补温，启动空气补气阀门对系统补充常温气体进行逐步降温。

实施例完成脱附后，检测分子筛VOCs总剩余吸附量为4.17kg，脱附效率达到96.43％，吸附剂损耗率为0.13％。

需要说明的是。本系统基于传统单载气脱附系统进行升级，同时装载空气、氮气(纯度≥99.9％)两种载气脱附模式，可针对易燃易爆性质存在差异的各种吸附剂进行脱附，其中，具备易燃易爆性质的吸附剂如蜂窝活性炭、活性炭吸附毡等吸附剂采用氮气进行热脱附，与活性炭热空气脱附相比(常规脱附温度控制≤120℃)，氮气热脱附可提高脱附温度至150-160℃，利用氮气的阻燃性质提高脱附温度，一方面可使有机化合物达到沸点进行完全挥发、或多种有机化合物混合发生共沸促进挥发，另一方面避免活性炭类吸附剂在脱附过程中积温、蓄热而引发自燃等危险现象。如沸石分子筛等不具备易燃易爆性质的吸附剂则采用空气进行热脱附，一方面基于吸附剂性能非引入惰性气体脱附必要的，可从节能降耗角度上，将脱附载气调整为空气，另一方面直接引入空气脱附时，脱附废气已具备含氧条件，无需额外增加氧气调控催化燃烧装置进气含氧量，在同一脱附气体体积条件下，允许脱附更大体积的吸附剂，提升系统脱附工作效率。

其中本实施例二为：酰胺类多功能添加剂、润滑剂、非离子表面活性剂等生产企业，主要特征污染物包括：苯系物、有机胺、甲醇等，本装置对实施例吸附系统进行外置式在线脱附模式，利用脱附床进气驳接口(15)和脱附床出气驳接口(16)实现外置吸附系统的驳接。

其中，外置式吸附系统处理风量为10000m³/h，装载吸附剂为分子筛，装填量为2.5m³，脱附前检测分子筛VOCs总吸附量为65.30kg。

其中，启动A11、A12及A8，同时启动制氮机组(10)进行制氮补气。其次，启动A5和A1、A2和燃烧风机(5)对催化燃烧炉进行吹扫，同时利用氮气将系统内残留的空气驱赶干净。当B7反馈含氧量1.96％时，停止吹扫工作，关闭A1、A2、A5，同时启动预加热器(6)和循环脱附风机(7)，对脱附床中的吸附剂开始循环升温脱附。

同步地，对B8温度值进行设定为180℃，对B6可燃气体浓度值设定为20％(±2％)。

同步地，启动催化燃烧A床(1)中的预加热管(17)对催化床进行预热，对B3反馈温度设定为280℃，当B3反馈温度＞280℃时，关闭预加热管。

同步地，脱附单元循环脱附管道内可燃气体浓度值达到18％时，关闭循环脱附风机(7)，启动A5和燃烧风机(5)，对B1含氧量数值设定为15％(±1.5％)，直到B1监控反馈含氧量＜13.5％时，开启A6对脱附废气进行补氧，直到含氧量＞16.5％，关闭A6。

同步地，脱附废气首先进入A床进行催化分解，彻底分解为无害的CO₂和H₂O，完成催化氧化的废气继而进入B床蓄热层进行蓄热降温。此时A床催化层初始温度达到286℃，蓄热层末端温度达到351℃，B床蓄热层初始温度达到327℃，催化层初始温度达到259℃，末端排气温度达到96℃。

开启B床进气阀门A3、出气阀门A4，同时关闭A床进出气阀门A1、A2，重复催化分解工作。

当B6反馈可燃气体浓度＜2％，B2与B3、B4与B5的温度差值＜50℃，则脱附完成。同步地，系统关闭预加热管(17)和预加热器(6)，启动制氮机组(10)和氮气补气阀门(A8)对脱附单元和催化燃烧单元进行降温。直到脱附系统温度降温至30℃以下，系统各阀门、设备自动关闭，静置释压后，脱附床进气驳接口(15)和脱附床出气驳接口(16)断开驳接。

其中，催化燃烧床处理风量1860m³/h，催化剂采用空速为30000s^-1的蜂窝式贵金属催化剂，并根据实施例废气类型，选用醇酮酯系催化剂。蓄热体选择抗压强度≥9.0MPa，孔密度≥400cpsi，载体壁厚≥0.3mm的微孔式蓄热陶瓷体。

其中，热电偶采用铂铑型耐高温热电偶，进出气阀门采用硬密封型气动蝶阀。

其中，B1作为A6的控制依据，将B1监控含氧量设定为15％(±1.5％)，实施过程中实施过程中B1监控反馈脱附废气含氧量低于13.5％时，控制系统(13)输出指令开启A6补氧，B1监控反馈脱附废气含氧量达到16.5％时，控制系统(13)输出指令关闭A6。

其中，A6氧气利用制氮机组(10)制氮过程中剩余含氧空气进行补充。

同步地，B3、B5监控反馈温度＜250℃时，开启预加热管，当B3、B5监控反馈温度＞280℃时，控制系统(13)输出指令关闭预加热管。此时催化燃烧床完成预热升温。

其中，B2与B3、B4与B5的温度差值＜50℃且同时B6浓度＜2％，结束脱附程序，同时停止预加热管(17)和预加热器(6)补温，启动制氮机组(10)和氮气补气阀门(A8)对系统补充常温气体进行逐步降温。

其中，对B7含氧量监控值设定为3％(±0.5％)，对B9管道压力监控值设定为2kPa(±0.2kPa)，当B9＞2.2kPa或B7＜2.5％时，控制系统(13)输出指令关闭制氮机组(10)和氮气补气阀门(A8)。

实施例完成脱附后，检测分子筛VOCs总剩余吸附量为2.08kg，脱附效率达到96.81％，吸附剂损耗率为0％。

进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述补氧阀门A6的下方还连接有汇流器21，所述汇流器21包括壳体2101，所述壳体2101的上方设置有进气口2102，氧气经过进气口2102后进入到腔体2103之中，所述腔体2103的下方设置有第一出口2104，靠近所述第一出口2104的侧端壳体2101上设置有活动连杆2105，所述活动连杆2105能够与所述壳体2101产生相对位移量，且所述壳体2101的一侧上设置有第二出口2106，所述活动连杆2105内部中通，且所述活动连杆2105接通所述第二出口2106。

需要说明的是，在所述补氧阀门A6的下方还连接有汇流器21，氧气经过进气口2102后进入到腔体2103之中，经过调节活动连杆2105在所述壳体2101的位移量，从而调节第一出口2105的出口大小，从而调节汇流器21在单位之间内输入氧气的量，从而根据实际的缺氧情况对本装置进行补养，实现精准控制单位时间内输入氧气的量，满足更多的补氧要求。

需要说明的是，需要说明的是，所述催化燃烧单元采用双床结构，通过自蓄热式催化氧化法，在250～400℃温度条件下利用催化剂将VOCs污染物氧化成无害的CO₂和H₂O，并同时通过阀门切换及利用陶瓷材料作为热交换介质，使两床吸热放热交替进行，实现热量的高效回收利用。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术。

Claims (10)

1.一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统，其特征在于，所述系统包括双通道载气脱附单元、双床结构催化燃烧单元以及可编程的智能控制系统构成，其中，双通道载气脱附单元与双床结构催化燃烧单元互相连接，双通道载气脱附单元、双床结构催化燃烧单元以及可编程的智能控制系统设置于装置装载车上，

其中，所述脱附单元包括制氮机组，所述制氮机组通过管道与氮气储气罐进行相连，所述氮气储气罐的接通吸附剂脱附床，所述吸附剂脱附床的内部至少设置两个吸附剂装填区，且所述吸附剂脱附床的另一端通过管道接通循环脱附风机，所述循环脱附风机与预加热器相连接，所述预加热器的另一端接通燃烧风机，所述燃烧风机的一侧上还设置有氧气监测仪，且所述制氮机组与所述氮气储气罐接通处设置有氮气补气阀门；

所述燃烧单元包括催化燃烧A床以及催化燃烧B床，所述催化燃烧A床以及催化燃烧B床从下往上均依次设置有预加热管、蓄热体以及催化剂，其中所述催化燃烧A床内设置A床进气热电偶以及A床出气热电偶，所述催化燃烧B床内设置有B床进气热电偶以及B床出气热电偶，所述催化燃烧A床的底部上安装有B床出气阀门以及A床进气阀门，所述催化燃烧B床内设置有A床出气阀门以及B床进气阀门，所述A床出气阀门以及B床出气阀门通过管道汇合相连接且接通排气筒，所述A床进气阀门以及B床进气阀门通过管道相汇合，汇合后与燃烧风机接通。

2.根据权利要求1所述的一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统，其特征在于，所述脱附单元提供两种脱附操作模式，所述两种脱附操作模式包括离线脱附模式以及在线脱附模式，其中包括对独立装载吸附剂脱附床进行吸附剂离线脱附和对外置吸附系统进行吸附剂在线脱附，所述智能控制系统内置可编程序控制器对系统运行进行编程控制，内置人机界面实现系统扁平式可视化操作。

3.根据权利要求1所述的一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统，其特征在于，所述制氮机组的其中一个端口上接通空气补气阀门后分别与所述吸附剂脱附床、所述预加热器与燃烧风机的连接处的管道进行汇合，且所述吸附剂脱附床的进口端处设置有脱附床出气阀门。

4.根据权利要求1所述的一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统，其特征在于，所述制氮机组的其中一个端口上接通补氧阀门，所述补氧阀门与所述预加热器与燃烧风机的连接处的管道进行汇合，且所述预加热器处以及空气补气阀门之间的管道上安装有脱附分流阀门，且所述预加热器的一端上设置有可燃气体监控仪。

5.根据权利要求1所述的一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统，其特征在于，所述循环脱附风机以及所述吸附剂脱附床的连接处之间设置有脱附系统氧气监控仪、脱附系统温度监控仪以及管道压力监控仪，以分别对循环脱附管道的含氧量、脱附温度及管道压力进行实时监控。

6.根据权利要求1所述的一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统，其特征在于，所述排气筒上还设置有排气筒驳接口，且所述脱附床出气阀门的一侧上还接通外置脱附进气阀，所述外置脱附进气阀接通脱附床进气驳接口，所述脱附床进气驳接口接通外置吸附系统。

7.根据权利要求6所述的一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统，其特征在于，所述外置吸附系统内设置有吸附剂，且所述外置吸附系统另一端接通脱附床出气驳接口，所述脱附床出气驳接口接通外置脱附出气阀后与脱附床进气阀门一侧的管道进行汇合。

8.根据权利要求4所述的一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统，其特征在于，所述补氧阀门的下方还连接有汇流器，所述汇流器包括壳体，所述壳体的上方设置有进气口，氧气经过进气口后进入到腔体之中，所述腔体的下方设置有第一出口，靠近所述第一出口的侧端壳体上设置有活动连杆，所述活动连杆能够与所述壳体产生相对位移量，且所述壳体的一侧上设置有第二出口，所述活动连杆内部中通，且所述活动连杆接通所述第二出口。

9.一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任一项所述的一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统，包括以下步骤：

将吸附剂装入吸附剂装填区后关闭吸附剂脱附床，启动脱附床进气阀门、脱附床出气阀门及氮气补气阀门，同时启动制氮机组进行制氮补气，其次，启动脱附分流阀门和A床进气阀门、A床出气阀门和燃烧风机对催化燃烧炉进行吹扫，同时利用氮气将系统内残留的空气驱赶干净；

当脱附系统氧气监控仪反馈含氧量＜2.5％(±0.5％)时，停止吹扫工作，关闭A床进气阀门、A床出气阀门、脱附分流阀门，同时启动预加热器和循环脱附风机，对脱附床中的吸附剂开始循环升温脱附；

同步地，根据吸附剂所含VOCs成分沸点对B8温度值进行设定，根据VOCs成分爆炸上限和爆炸下限对可燃气体监控仪可燃气体浓度值进行设定；启动催化燃烧A床中的预加热管对催化床进行预热，当A床出气热电偶反馈温度＞280℃时，关闭预加热管；

当可燃气体监控仪反馈可燃气体浓度值达到设定值时，关闭循环脱附风机，同步地启动脱附分流阀门和燃烧风机，利用氧气监控仪监控反馈脱附废气含氧量，当氧气监控仪监控反馈含氧量≤20％(±1.5％)时，开启补氧阀门对脱附废气进行补氧，直到含氧量大于22％(±1.5％)，关闭补氧阀门。

10.根据权利要求9所述的一种双通道载气耦合吸附剂的可移动式脱附系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

脱附废气进入首先进入催化燃烧A床进行催化分解，废气继而进入催化燃烧B床进行深度催化后，彻底分解为无害的二氧化碳和水，此时催化燃烧A床和催化燃烧B床催化层反应温度约达280-380℃，高温废气继而经过催化燃烧B床蓄热体进行降温蓄热，末端排气降温至80℃以下；

同步地，催化燃烧B床蓄热体升温至200-300℃，随后，开启B床进气阀门、B床出气阀门，同时关闭A床进出气阀门A1、A2，重复催化分解工作；

第一轮脱附—催化燃烧工作完成后，关闭脱附分流阀门和燃烧风机，开启循环脱附风机，重复脱附工作，直到可燃气体监控仪反馈可燃气体浓度＜2％，A床进气热电偶与A床出气热电偶、B床进气热电偶与B床出气热电偶的温度差值≤80℃，则脱附完成；

继而，系统关闭预加热管和预加热器，启动制氮机组和氮气补气阀门对脱附单元和催化燃烧单元进行降温，当脱附系统温度监控仪反馈温度＜30℃，系统各阀门、设备均自动关闭，静置释压后，吸附剂可取出重新利用。

Images