CN1277069A - 废气吸附处理系统的再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种废气吸附处理系统的再生方法，主要是利用水及(或)溶剂的混合物以线上连续清洗或萃取的方法，将沉积于吸附剂表面或内部的高沸点有机物、聚合物及灰尘溶解去除或涤除；使用的溶剂包括水、酮及醇,其中的一或其中两者或两者以上的混合物在20℃－80℃以浸泡或喷洒的方式将吸附能力已下降的吸附剂再生的方法;适用的吸附系统包括以沸石或活性炭为吸附剂的转轮浓缩系统、流体化床吸附系统及固定床吸附系统。

Description

废气吸附处理系统的再生方法

本发明为一种以溶剂清洗或萃取，将阻塞于吸附剂表面或孔道内的高沸有机物、聚合物或灰尘等以线上连续方式去除，以便吸附剂恢复吸附能力的废气吸附处理系统的再生方法。

吸附法是产业上广泛用来做为排气处理的一种方法，利用吸附剂多孔的性质，可将产业排气中挥发性有机气体、臭味或毒性气体产生物理或化学的吸附，而将之吸附于吸附剂的孔隙内，以达净化产业排气的目的。然而吸附剂在吸附饱和后，必须经由再生的程序，将充填于吸附剂内的被吸附质(例如挥发性有机分子、高沸点化学物质…，等)去除，才可重复使用。目前工业上最常采用的方法可分为线上再生或线外再生两种方法，线上再生通常是利用蒸汽或加高温的惰性气体将吸附于孔隙内的有机分子驱出，例如日本公开昭63-232823所揭示以蒸汽(110-175℃)脱吸附的方法，将吸附于活性碳内有机分子以蒸汽置换的方法脱出。又如英国专利Brii.1,546,437及德国专利Ger.Offen 2,419,827号所揭示以高温(120-300℃)情性气体，将吸附于活性碳内的被吸附质吹除；日本公开昭63-310636则教导以加热空气将吸附于沸石转轮内的有机物质去除的方法。线上再生的好处是可连续操作，且可避免繁杂的吸附剂装卸过程。唯此种再生方式对于高沸点的化学物质例如N-甲基-吡喀酮(N-MethvlPyrrolidone)、二甲亚砜(Dimeihyl Sulfoxide)；乙醇胺(2-Aminoethanol)；乙二醇(Ethylene glycol)，则往往无法有效的移除，造成其残留于吸附剂的孔隙内或分解或聚合成寡聚物而影响吸附剂再吸附的能力；此外如有易分解的化学品如四甲基二硅铵(HMDS)，三甲基硅烷(Trimethylsilanol)等遇水汽则分解为氢氧化硅的固体，残留于吸附剂的表面而造成吸附剂的吸附能力逐渐下降而无法将产业排气有效处理至环保法规规定的排放标准之内，此时唯有更换吸附剂，或将吸附剂由吸附槽内退出，采线外以更高温(通常为300-1000℃)直接加热或以高温含氧气体(例如蒸汽、一氧化碳或氧…，等)处理，将滞留于吸附剂孔隙内的高沸物质或聚合物烧除或分解，例如美国专利U.S.4,957,721；日本公开特许62-282639及63-156542…等所揭示的方法。此种方法虽可将滞留于吸附剂孔隙内的高沸点被吸附质有效的分解脱除，但往往易造成吸附剂孔洞结构的破坏而失去对特定物质的吸附能力，或因而劣化粉碎而损失。此外在吸附剂的装卸过程亦会有二次污染的问题存在。又如吸附系统是以转轮方式设计时，因限于转轮各吸附剂间周边封填物质的不耐高温特性，而必须将整个转轮解体成吸附剂原来的单元块状，焙烧再生后再行组合，非常的不方便。

为了改善现有吸附剂长期使用而老化不易再生的缺点，本发明的目的在于提供一种废气吸附处理系统的再生方法，其是以一溶剂清洗或萃取的方法，以连续线上再生的方式将吸附能力己降低而无法以一般的蒸汽、热空气或惰性气体再生的吸附剂或吸附系统再生，以延长吸附剂的使用期限。

本发明一种废气吸附处理系统的再生方法，其特征是以混合的溶剂直接以线上连续的方法将沉积于吸附剂表面或孔隙内的高沸点化学物质或寡聚体清洗、涤除而再生的方法。

其清洗溶剂为水、醇及酮的其中一种或二种以上的溶剂混合而成；其中醇是指碳数为一至四的直链醇或支链醇，酮是指碳数为一至四的直链、支链或环状酮或呋喃。

其清洗溶剂的比例为水∶醇为1∶0至1∶99；水∶酮为1∶0至1∶99，且温度为20-80℃的混合溶剂。

其清洗的方式为以喷嘴连续喷洒或浸泡的方式进行。

其吸附系统可为转轮式，流体化床式或固定床的型式。

其使用的吸附剂包括沸石、活性碳、高分子树脂及层状土。

其转轮吸附系统包括：直立式、卧式或圆柱式。

为进一步了解本发明的功效和特征，以下结合附图和实施例对本发明作一详细描述，其中：

图1为喷洒式再生系统的示意图；

图2为浸泡式再生系统的示意图。

本发明即是以具有高溶解力的混合溶剂，以喷嘴将混合溶剂在脱附操作之前，将吸附剂喷洒清洗，或是将清洗溶剂装于贮槽内，将吸附系统中某部分的吸附剂浸泡于其中，而使吸附剂的孔隙内的高沸有机物质、寡聚体或尘埃等妨碍吸附能力的物质溶解或涤除，本发明方法可采批式操作，亦可采连续操作。其中尤其是喷洒的方法特别适用于连续操作的吸附系统，例如转轮式的吸附浓缩系统，或流体化床吸附系统。在转轮式的吸附浓缩系统中，可在转轮再生区的前端另外加设一清洗区。在清洗区内安设整排的喷嘴，将清洗溶剂喷洒于转轮内的吸附剂，而将其孔隙内的高沸有机质或寡聚体涤除，图1即为此系统装置的示意图。如采取浸泡方式操作时，可在转轮的下半部设一溶剂贮槽，内部装有清洗液，每当转轮转动至下半部时即进行清洗(如图2所示)，将残留于吸附剂孔道内的高沸物质或寡聚物溶解，此即可将转轮内的吸附剂连续再生，为增加清洗的效益，可在槽内装设超音波清洗器，但由于本发明溶剂的清洗力已足够，添加超音波震荡的效果并不显著。如吸附系统为流体化床式，则可在进入再生脱附区的前段增设一喷洗区，将附着于吸附剂内的高沸物质或寡聚体涤除。

本发明所使用的溶剂主要是以水、醇及酮的其中一种或二种以上的溶剂混合而成。醇可选择含碳数为一至四的醇类，例如甲醇、乙醇、异丙醇及下醇等，酮则可选择丙酮、甲基乙基酮、四氢呋喃…等。溶剂的使用比例为水∶醇在1∶0至1∶99(摩尔比)之间；水与酮的比例则为1∶0至1∶99(摩尔比)之间，而以水∶醇在1∶0至1∶50，水∶酮在1∶0至1∶50之间最佳。溶剂的用具视吸附剂内残留的高沸点物质或聚合物的种类及含量不同而不同，一般而言每公升的吸附剂以0.01-10公升溶剂清洗为宜，其中最佳为每公升以0.2-5公升之间。过多的溶剂虽可提高吸附剂再生的能力，但并无特别效益。由于此类混合溶剂对于高沸点物质及寡聚物有极高的溶解力，经由本发明方法再生后的吸附剂，其吸附能力可恢复至原有吸附能力的99％以上，且吸附剂本身并无任何粉化或劣化损失，不需另行再补充吸附剂。

本发明的优点是在低温下操作，即可达到使吸附剂再生的能力。使用本发明的再生方法进行吸附剂的再生时宜在室温-80℃间进行，而以室温-50℃之间最佳，在80℃以上操作时，虽可略为缩短清洗的时间，但是易造成清洗溶剂的损失，而必须补充。此外，本发明的另一优点是清洗溶剂可重复使用，清洗后的溶剂经收集滤除固体部份后可循环使用，仅需做少量的补充即可。

本发明的另一特点是可以自动化方式间歇操作，在吸附系统处理后的尾气排放合乎环保规定的范围内时(吸附系统的进出口可设空气连续监测装置)，可按一般的吸、脱附操作，无须清洗操作，当监测系统显示空气排放浓度持续上升且接近环保法规的浓度时，清洗的喷嘴自动开启，进行清洗操作，不需停机操作即可使整个吸附系统及吸附剂再生的目的，不但节省人力且可确保排气的品质。

为方便了解本发明的优异性，下面举例特别说明本发明废气吸附处埋系统再生方法的特性，同时亦与其他再生方法比较。各处埋效果是取现产业目前使用吸附能力已下降至不符环保排气法规规定范围内的吸附剂，或是以组装设备至产业排气现场测试的结果。产业排放的废气是以气体色谱层析仪(GC)，气体质量色谱层析仪(GC-MASS)及全碳氢分析仪(THC、FID)等进行定性及定量。实施例内的处理效率依下式计算。下式诸例仅适用于本发明的代表特例，然而本发明的范围不限于此等实施例：实施例一

某产业废气组成内含二甲亚砜0-15PPM，乙醇胺20-30PPM，N-甲基-吡喀酮1-10PPM，二甲基二硫醇0.5-10PPM，乙二醇5-20PPM，异丙醇20-200PPM，废气风量是55000立方米/小时，排气温度为30-50℃之间，目前是以一直径为3900mm厚度为400mm的沸石转轮吸附系统进行废气浓缩处理，吸附饱和的部分则以180℃的热空气连续将转轮再生。经热空气吹出的浓缩气体其浓度约为进气浓度的十倍(浓缩倍数为10)，经导入一氧化分解炉，分解成二氧化碳及水。转轮浓缩器排放的净化废气组成经分析结果其初期处理效率为97％(以FID分析总碳氢化物)，经连续操作五个月后转轮的处理效率逐渐下降至89％，再以热空气再生，亦无法提升处理效率，氧化分解炉排气经分析结果保持在99-100％之间，经以本发明的方法以40℃的热水连续喷洒清洗3小时(如图1<b>所示)，每小时用水量为1吨，洗后的水经收集过滤及补充后再重复使用，总用水量约1.1吨。再生后的吸附处理所排放的净化废气组成经分析结果，处理效益回升为95％。实施例二

某排放废气内含异丙醇30-500PPM；丙酮20-100PPM；二甲基硫醇2-15PPM；三甲基硅醇4-15PPM；甲苯约10PPM；四甲基二硅铵约20PPM；风量为25000立方米/小时，排气温度为45℃，经以一直径为2500mm厚度为350mm的活性碳转轮进行浓缩处理，其后处理设备如实施例一。吸附饱和的活性碳以温度为130℃的氮气进行再生。转轮排放的净化气体经分析结果其初期处理效益为95％，经连续处埋三个月后，其处理效益下降为73％，再以同样方法再生，亦无法提升处理效率。经以同实施例一的方法，仅将清洗溶剂改为水∶甲基乙基酮＝1∶45，及水∶异丙酮＝1∶30，以室温连续清洗3小时，溶剂总用量为1.6吨，结果再生后的吸附处理系统所排放的净化废气组成经分析结果处理效益回升为93％。实施例三

如实施例一的废气组成，以内置20公升的球状活性碳小型流体化床吸附系统进行处埋，每小时处理风量为1立方米，吸附饱和的活性碳送造再生区，以加热为150℃的氮气进行再生，再生后的活性碳以空气送回吸附床内进行再吸附，脱附出来的溶剂气体经冷凝后回收。净化的废气经分析结果初期处埋效率为96％，经连续操作二个月后，废气的处理效率下降为85％，经以水∶丁醇为10∶40；水∶四氢呋喃为50∶10的混合溶剂进行清洗；再生好的活性碳进入再生区以150℃的氮气吹除残余清洁溶剂后，送入吸附区进行吸附操作，经分析净化排气的结果，处理效率恢复至95％，总清洗溶剂用量为100公升。实施例四

如实施例二相同的废气组成，以一每塔内置50公升条状活性碳的双塔式固定床吸附系统进行废气净化处理。其中一塔为吸附状态，另一塔则以温度为120℃的蒸汽进行脱附再生，净化后排放的气体经分析结果初期处理效率为92％，经连续操作二星期后，处理效率下降至60％，继续以蒸汽再生，亦无法提升处埋效率。经观察活性碳表面有白色粒状物生成。经以一水∶四氢呋喃为90∶10、温度为50℃的混合溶剂浸泡一天，将清洗溶剂排除后，再以100℃的氮气将活性碳内残余的清洗溶剂吹除后，再进行废气的净化吸附处理，结果处埋效率恢复为90％，活性碳无粉化现象，不需任何补充。比较例一

如实施例四完全相同的操作，仅改变再生的方法，将实施例四中吸附能力已下降为60％的其中一塔活性碳取出，以小型旋转再生窑炉进行再生试验，经加温至700℃，并通入蒸汽(每公升活性碳通入0.25公升的蒸汽)进行再生，再生后的活性碳经筛分，除去破碎小颗粒后再填入吸附塔中，经补充10公升新鲜活性碳后再进行废气净化处理，结果废气处理的效率回升至86％。

由实施例一至四的结果可知本发明方法的废气处理系统的再生方法，可有效的再生无法以一般脱附方法恢复吸附能力的吸附剂，且可直接线上操作，减少吸附剂装卸的困扰，又无吸附剂粉化或劣化的现象，增加吸附剂的操作期限。

Claims (7)

1.一种废气吸附处理系统的再生方法，其特征是以混合的溶剂直接以线上连续的方法将沉积于吸附剂表面或孔隙内的高沸点化学物质或寡聚体清洗、涤除而再生的方法。

2.根据权利要求1所述的一种废气吸附处理系统的再生方法，其特征在于，其清洗溶剂为水、醇及酮的其中一种或二种以上的溶剂混合而成；其中醇是指碳数为一至四的直链醇或支链醇，酮是指碳数为一至四的直链、支链或环状酮或呋喃。

3.根据权利要求1所述的一种废气吸附处理系统的再生方法，其特征在于，其清洗溶剂的比例为水∶醇为1∶0至1∶99；水∶酮为1∶0至1∶99，且温度为20-80℃的混合溶剂。

4.根据权利要求1所述的一种废气吸附处理系统的再生方法，其特征在于，其清洗的方式为以喷嘴连续喷洒或浸泡的方式进行。

5.根据权利要求1所述的一种废气吸附处理系统的再生方法，其特征在于，其吸附系统可为转轮式，流体化床式或固定床的型式。

6.根据权利要求5所述的一种废气吸附处理系统的再生方法，其特征在于，其使用的吸附剂包括沸石、活性碳、高分子树脂及层状土。

7.根据权利要求5所述的一种废气吸附处理系统的再生方法，其特征在于，其转轮吸附系统包括：直立式、卧式或圆柱式。

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