CN203494361U - 一种气体处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气体处理装置，其可以利用吸附剂高效而连续地对含有有机溶剂的气体进行吸收和解吸。该气体处理装置具有：处理气体入口管线（17），其导入被处理气体；预处理用吸附槽（14），其设置于所述处理气体入口管线（17），并且接纳预处理用吸附剂（15）；回流管线（13），其使由解吸气体从冷凝器及/或分离器挤出的回流气体返回到处理气体入口管线（17）的预处理用吸附槽（14）的上游侧。

Description

一种气体处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种气体处理装置，其可以同时进行：利用吸附剂吸附含有有机溶剂的气体中所含有的有机溶剂的工序，以及对所吸附的有机溶剂进行解吸的工序。 

背景技术

近年来，对有害大气污染物质的排放浓度的限制逐步强化，降低从气体处理装置排放的废气浓度这一点备受人们期待。 

以往，气体处理装置具有如下结构：其中设有用吸附剂吸附被处理气体中的有机溶剂的1对吸附槽、向各吸附槽供给被处理气体的供给装置以及解吸用气体供给装置，还设有在向吸附槽供给被处理气体的吸附工序与供给解吸用气体的解吸工序之间进行切换的装置。 

作为气体处理装置的吸附剂之一例，使用活性炭纤维（Activated Carbon Fiber（ACF），以下，记载为ACF）。ACF具有良好的吸附含有低浓度的有机溶剂的气体的性能，从古时候开始作为吸附剂使用。例如，日本专利文献特开昭51-38278号公报（专利文献1）中提出以下方案，即，将ACF固定于支撑体上，或通过自我支撑而构成圆筒状，并纵向配装于芯材内的气体处理装置。 

另外，日本专利文献实公平7-2028号公报（专利文献2）、日本专利文献实公平7-2029号公报（专利文献3）、日本专利文献实公平7-2030号公报（专利文献4）中也提出了同样的吸收和解吸装置。这些均向含有ACF的芯材喷出蒸汽，并解吸吸附于ACF的有机溶剂。 

【专利文献1】日本专利文献特开昭51-38278号公报 

【专利文献2】日本专利文献实公平7-2028号公报 

【专利文献3】日本专利文献实公平7-2029号公报 

【专利文献4】日本专利文献实公平7-2030号公报 

实用新型所要解决的技术问题 

相对于参与吸附的细孔，颗粒状活性炭为大孔隙，而ACF为微孔隙，因此ACF对有机溶剂的吸附及解吸速度较快，并且在短时间内完成解吸，因此是一种性能良好的回收溶剂。 

另外，通过解吸工序所解吸的解吸气体用冷凝器进行冷却，进而作为回收溶剂通过分离器进行分离回收。在冷凝器及/或分离器中，为了防止压力增加，需要将冷凝器及/或分离器的气相部分打开。 

然而，由解吸气体挤出的滞留在冷凝器及/或分离器中的气体是含有与饱和蒸汽压相近的未浓缩的高浓度有机溶剂的气体，因此，需要附带设置处理含有高浓度有机溶剂的气体的氧化分解设备与回收设备。以下，将由解吸气体挤出的滞留在冷凝器及/或分离器中的高浓度含有有机溶剂的气体称为“回流气体”。 

在解吸工序的初始阶段，滞留在吸附槽内的被处理气体通过解吸用蒸汽向冷凝器及/或分离器挤出。但是，由于几乎全部被处理气体不被冷凝，因此，仅有大约吸附槽的容积部分的“回流气体”在短时间内被排放。此后，几乎全部被冷凝的含有有机溶剂的蒸汽被送入冷凝器及/或分离器，因此“回流气体”的风量将明显降低。 

即，“回流气体”的风量在解吸工序初期达到最大，此后明显降低，因此高效率回收“回流气体”中的有机溶剂较为困难。 

另外，从环境保护及降低生产成本的角度考虑，在很多情况下会重新利用分离回收的有机溶剂，因此为了提高回收率需要有效回收含有高浓度有机溶剂的“回流气体”。 

因此，本实用新型的目的在于提供一种气体处理装置以及利用该气体处理装置的气体处理方法，其可以利用吸附剂高效而连续地进行对含有有机溶剂的气体的吸收和解吸。 

实用新型内容

伴随着近年来对环境认识的提高，对排放气体中有机溶剂含量的限制也日渐强化，因此降低有机溶剂含量是大势所趋，人们谋求一种具有较高有机溶剂回收的气体处理装置。 

本实用新型，在被处理气体供给部的前一级设置填充有预处理用吸附剂的预处理用吸附槽，并且设置了将由解吸气体挤出的回流气体送到预处理用吸附槽的前一级，并与被处理气体混合之后，使其通过预处理用吸附槽而在吸附槽中进行处理的装置，从而能够使回流气体所造成的吸附工序入口气体浓度的变化平缓，因此能够防止吸附热量所引起的吸附剂的降解与性能降低。另外，本实用新型的目的还在于提供一种气体处理装置，其与用其他处理设备处理回流气体时相比，能够更高效地回收有机溶剂，比以往更小型、也降低了运营成本。 

本实用新型的气体处理装置，具有可以吸附有机溶剂的吸附剂，并且具有2个交替供给含有有机溶剂的被处理气体与用于从所述吸附剂解吸有机溶剂的加热蒸汽的处理槽，所述气体处理装置还具备：加热蒸汽供给部，其向一个所述处理槽导入所述加热蒸汽；被处理气体 供给部，其向剩余的所述处理槽导入所述被处理气体；回收机构部，其具有与所述加热蒸汽供给部相连通的气相部，且包含在供给所述加热蒸汽时从所述处理槽排放的解吸气体中回收有机溶剂的冷凝器及/或分离器。 

所述被处理气体供给部具有：处理气体入口管线，其导入上述被处理气体；预处理用吸附槽，其设置于上述处理气体入口管线，并且容纳预处理用吸附剂。 

所述回收机构部具有回流气体管线，其使由上述解吸气体从上述冷凝器及/或分离器挤出的回流气体返回到上述处理气体入口管线的预处理用吸附槽的上游侧。 

在1个实施例中，上述吸附剂为活性炭纤维或颗粒状活性炭。 

在1个实施例中，上述预处理用吸附剂为颗粒状活性炭、活性炭纤维、沸石、硅胶、离子交换树脂以及活性氧化铝中的至少一种。 

本实用新型的气体处理方法，从含有有机溶剂的被处理气体中回收有机溶剂，其利用根据上述任意1项所述的气体处理装置，使由上述解吸气体从上述冷凝器及/或分离器挤出的上述回流气体与上述被处理气体混合，将在通过上述预处理用吸附槽后的上述解吸气体从上述被处理气体供给部导入剩余的所述处理槽，并从含有有机溶剂的被处理气体中回收有机溶剂。 

实用新型效果 

通过基于本实用新型的气体处理装置以及利用该气体处理装置的气体处理方法，可以利用吸附剂高效而连续地对含有有机溶剂的气体进行吸收和解吸。 

附图说明

图1是显示本实施例的气体处理装置的构成、以及利用该气体处理装置的气体处理方法的说明图。 

符号说明 

1 送风机 

2 第1处理槽 

3 第2处理槽 

4A 第1吸附剂 

4B 第2吸附剂 

5 第1自动上风门 

6 第2自动上风门 

7 第1自动下风门 

8 第2自动下风门 

9 解吸气体管线 

10 冷凝器 

11 回收液管线 

12 分离器 

12A 液相区 

12B 气相区 

12C 回收管线 

13 回流气体管线 

14 预处理用吸附槽 

15 预处理用吸附剂 

16 处理气体导入管线 

17 处理气体入口管线 

18 加热蒸汽管线 

19 第1蒸汽开闭阀 

20 第2蒸汽开闭阀 

100 气体处理装置 

A 被处理气体 

B 洁净空气 

C 回收溶剂 

D 加热蒸汽。 

具体实施方式

以下，参照附图具体说明本实用新型的实施例。此外，在以下所示的实施例中，对于相同或者对应的部分，在图中使用同一符号，有时不进行重复说明。另外，在以下所述的实施例中，提及到个数、数量等时，除非有特殊记载，本实用新型的范围并不一定受其个数、数量等的限制。 

在本说明书中所使用的有机溶剂是指：氯甲烷、氯仿、四氯化碳、氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、邻二氯苯、间二氯苯、氟利昂-112、氟利昂-113、HCFC、HFC、丙基溴、丁基碘、 乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸丁酯、乙酸乙烯、丙酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、碳酸二乙酯、甲酸乙酯、乙醚、二丙醚、四氢呋喃、丁醚、苯甲醚、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇、叔丁醇、烯丙基醇、戊醇、庚醇、乙二醇、二甘醇、苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、二甲酚、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、佛尔酮、丙烯腈、正己烷、异己烷、环己烷、甲基环己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、异壬烷、癸烷、十二烷、十一烷、十四烷、十氢萘、苯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、乙苯、1,3,5-三甲苯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺以及二甲基亚砜等。 

（气体处理装置100） 

参照图1，对本实施例的气体处理装置100的构成进行说明。图1是显示本实施例的气体处理装置100的构成的说明图。该气体处理装置100，具备第1处理槽2、第2处理槽3。 

第1处理槽2包括圆筒形状的第1吸附剂4A，第2处理槽3包括圆筒形状的第2吸附剂4B。通过第1吸附剂4A以及第2吸附剂4B，被处理气体从外侧向内侧通过而实施吸附工序，加热蒸汽从内侧向外侧通过而实施解吸工序。第1吸附剂4A以及第2吸附剂4B均使用ACF。 

第1处理槽2以及第2处理槽3与处理气体导入管线16以及解吸气体管线9相连通。为了进行与处理气体导入管线16之间的连通的开闭以及与解吸气体管线9之间的连通的开闭，分别在第1处理槽2以及第2处理槽3上设有第1自动下风门7以及第2自动下风门8。 

在第1处理槽2以及第2处理槽3的上方，分别设有控制被处理气体的流通的第1自动上风门5以及第2自动上风门6。 

冷凝器10与解吸气体管线9相连接，分离器12与连接至冷凝器10上的回收液管线11相连接。分离器12具有液相区12A以及气相区12B。通过回收管线12C从分离器12的液相区12A对回收溶剂C进行回收。 

回流气体管线13与冷凝器10以及分离器12的气相区相连接。回流气体管线13被导入至处理气体入口管线17。处理气体入口管线17与处理气体导入管线16相连接，而在处理气体入口管线17上，设有预处理用吸附槽14以及送风机1。在预处理用吸附槽14中有预处理用吸附剂15。 

加热蒸汽D通过加热蒸汽管线18向第1处理槽2以及第2处理槽3供给。 

加热蒸汽管线18与第1处理槽2相连通，在加热蒸汽管线18上设有第1蒸汽开闭阀19。加热蒸汽管线18与第2处理槽3相连通，在加热蒸汽管线18上设有第2蒸汽开闭阀20。 

此外，在上述气体处理装置100中，第1自动上风门5、第2自动上风门6、第1自动下 风门7、第2自动下风门8、第1蒸汽开闭阀19、第2蒸汽开闭阀20、冷凝器10、分离器12以及送风机1，通过未图示的控制装置适当地控制运转及开闭，以实现如下所述的气体处理方法。 

此外，在上述气体处理装置100中，至少由加热蒸汽管线18、第1蒸汽开闭阀19以及第2蒸汽开闭阀20构成加热蒸汽供给部。 

另外，至少由送风机1、处理气体入口管线17以及处理气体导入管线16构成被处理气体供给部。 

另外，至少由解吸气体管线9、冷凝器10、回收液管线11、分离器12以及回收管线12C构成回收机构部。 

（气体处理方法） 

以下，参照图1，对使用具有上述构成的气体处理装置100的气体处理方法进行说明。图1是显示在本实施例中使用气体处理装置100的气体处理方法的说明图。 

在图1中，气体处理装置100的第1处理槽2实施解吸工序，第2处理槽3实施吸附工序。 

（第2处理槽3的吸附工序） 

根据图1，包含含有有机溶剂的气体的被处理气体A，通过送风机1从处理气体入口管线17送入处于吸附工序的第2处理槽3中。第2自动下风门8，控制处理气体导入管线16的开放以及解吸气体管线9的关闭。 

第2自动上风门6被控制为使第2吸附剂4B中的被处理气体A可流通的开放状态。 

通过第2处理槽3的第2吸附剂4B进行气体吸附，而作为吸附工序出口气体B向系统外部导出。另外，加热蒸汽管线18的第2蒸汽开闭阀20被控制为关闭状态。 

(第1处理槽2的解吸工序） 

参照图1，不必向第1处理槽2送入被处理气体，而通过第1自动下风门7控制成处理气体导入管线16关闭而解吸气体管线9开放的状态。另外，第1自动上风门7，关闭气体从第1吸附剂4A的外侧向内侧流通，而解吸用加热蒸汽D通过加热蒸汽管线18，从第1吸附剂4A的内侧向外侧可流通地被导入。加热蒸汽管线18的第1蒸汽开闭阀19被控制为开放状态。 

在第1处理槽2内，喷出加热蒸汽，而被第1吸附剂4A吸附的有机溶剂通过第1吸附 剂4A被解吸。被解吸的有机溶剂气体，在通过解吸气体管线9后被送入冷凝器10中。 

被解吸的有机溶剂气体与加热蒸汽在冷凝器10中冷凝，含有高浓度有机溶剂的冷凝液通过回收液管线11送入分离器12。冷凝液在分离器12中被分离成有机溶剂与水，回收溶剂C通过回收管线12C而被回收。 

滞留在冷凝器10以及分离器12内的回流气体，被解吸气体挤出，并通过回流气体管线13导入到处理气体入口管线17中，与被处理气体A混合。 

从处理气体入口管线17导入的被处理气体A以及回流气体，在预处理用吸附槽14中进行处理后送入第2处理槽3中。通过重复进行上述工序，回收溶剂C从回收管线12C被回收。经过一定的时间的吸附工序与解吸工序交替进行，第1处理槽进行吸附工序，第2处理槽进行解吸工序。这样一来，就形成了交互进行吸附工序与解吸工序的可连续处理的系统。 

另外，根据本实施例的气体处理装置100，将回流气体送入预处理用吸附槽14的前一级，与被处理气体A进行混合后使其通过预处理用吸附槽14，从而能够利用预处理用吸附槽14去除使设于处理槽中的吸附剂降解的物质。 

在这里所说的使吸附剂降解的物质，是指沸点在200℃以上的高沸点物质等难解吸物质与氧化性气体、聚合性物质等。另外，还能够使回流气体所造成的吸附工序入口气体浓度的变化大幅度地平缓。据此，能够抑制在吸附槽中发生的吸附热量所引起的热失控，还可以防止吸附剂的降解与吸附性能的降低。 

另外，根据本实施例的气体处理装置100，通过使回流气体与被处理气体混合并在处理槽中再次进行吸附回收处理，从而与利用氧化分解设备及回收设备另行处理回流气体相比，能够得到对有机溶剂的更高回收效率。 

另外，根据本实施例的气体处理装置100，不需要另行处理回流气体的设备，因此能够节省气体处理装置的占用空间，比以往的气体处理装置更能降低生产成本价格。 

另外，根据本实施例的气体处理装置100，不需要另行处理回流气体的设备，因此比以往更能降低气体处理装置的运营成本价格。 

另外，根据本实施例的气体处理装置100，由于在吸附槽内进行了回流气体的处理，使因为回流气体导致吸附工序入口的气体浓度变化大幅度地平缓化成为可能。因此，不仅抑制受回流气体影响而引起的被处理气体的浓度上升，而且可以抑制因吸附剂细孔内残留的有机溶剂与水分子吸附热量而引起的热减少，因此能够以与以往的气体处理装置相同的去除性能处理被处理废气。 

本实施例的气体处理装置100所使用的吸附剂，可以使用ACF或颗粒状活性炭。在这里所说的ACF，可以是通过现有的方法对聚丙烯腈（PAN）系列纤维、人造丝系列、煤沥青系 列、苯酚树脂系列、石油沥青系列以及来源于植物的系列等原料纤维进行处理所得到的比表面积300～3000M2／G、纤维直径为2μM～30μM左右、纤维长度为0.5MM～100MM左右、平均细孔直径为

左右的物质。 

以下，通过列举实施例，更具体地说明本实施例的气体处理装置100。 

＜实施例＞ 

在被处理气体的一例中，含有有机溶剂的气体为氯甲烷，吸附剂使用东洋纺株式会社生产的ACF“K-FILTER”3.8KG/槽，一次解吸所需的蒸汽量设定为1.9kg。 

将含有氯甲烷22,000ppm的25℃的被处理气体，以风量2.7Nm³/min通过送风机1向处于吸附工序的第2处理槽3中进行送风。在第2处理槽3中处理后作为洁净空气B向系统外部排放。 

在从第2处理槽3排放的吸附工序出口气体的氯甲烷浓度达到1,100ppm时，进行工序的切换。在第2处理槽3进行吸附工序期间，在第1处理槽2中喷出加热蒸汽进行解吸工序。 

解吸气体通过冷凝器10进行冷凝，并通过分离器12分离成有机溶剂和水。滞留在冷凝器10以及分离器12中的气体被解吸气体挤出，并作为回流气体通过回流气体管线13后送入预处理用吸附槽14的前一级的处理气体入口管线17。预处理用吸附槽14的预处理用吸附剂15使用颗粒状活性炭。 

在特定处理槽中的处理循环，以吸附工序→解吸工序作为1次循环，共计实施12次循环。以12次循环运转为1组，重复66组，实施各处理槽ACF的降解确认。 

＜比较例1＞ 

除了在本实用新型的气体处理装置中没有设置预处理用吸附槽14以外，与实施例进行同样的气体处理，实施了ACF的降解确认。 

＜比较例2＞ 

在本实用新型的气体处理装置中没有回流气体管线13，回流气体利用氧化分解处理装置进行了另行处理。除此以外，与实施例进行同样的气体处理，实施了ACF的降解确认。 

在实施例、比较例1至2的吸附工序中，使用岛津制作所生产的总烃计的测定仪测定从吸附工序最终出口向系统外部排放的气体的浓度以及第1吸附工序入口气体的浓度。 

降解确认实施前后的ACF的BET比表面积，使用MicromeriticsJapan合同会社生产的比 表面积·细孔分布测定装置（Gemini2375）进行测定。将ACF在120℃的条件下真空烘干12小时，在相对压力为0.02～0.95的范围内测定液体氮气的沸点（-195.8℃）中氮气的吸附量，并画出样本的吸附等温线。以相对压力0.02～0.15的范围内的结果为基础，根据BET法进行计算。 

降解确认实施前后的ACF的细孔直径

以下的微孔隙细孔容积，使用MicromeriticsJapan合同会社生产的比表面积·细孔分布测定装置（Gemini2375）进行测定。将ACF在120℃的条件下真空烘干12小时，在相对压力为0.02～0.95的范围内测定液体氮气的沸点（-195.8℃）中氮气的吸附量，并画出样本的吸附等温线。 

在解析范围

t决定公式H.J的条件下，根据MP法解析该结果，根据吸附时的微孔隙细孔径分布数表的结果，从全微孔隙细孔容积中减去细孔直径在

以上的微孔隙细孔容积而进行计算。 

表1是显示在本实施例中利用气体处理装置的气体处理方法的实施例以及比较例的结果的说明。表1显示实施例以及比较例1至2的吸附工序入口以及出口的氯甲烷浓度、循环结束后分离器所分离出的液体氯甲烷的回收率、重复进行约800次吸收和解吸循环之后ACF的表面物性。 

循环运转前ACF的表面物性：BET比表面积为1610m²/g，

以下的全微孔隙容积为0.64m³/g。 

表1 

通过表1可以看出，根据本实施例的气体处理装置以及利用该气体处理装置的气体处理方法，具有回流气体，与不设置预处理用吸附槽的比较例1相比，氯甲烷回收率相同。 

但是，吸附工序的出口气体浓度降低了42%。 

在重复进行约800次吸收和解吸循环之后ACF的表面物性评价中，在比较例1中发现了降解，相反，很显然地在本实用新型的气体处理装置中完全没有发生降解。这可以说是由于使被处理气体通过预处理用吸附槽而缓和了吸附入口浓度，因此有效抑制了由吸附热量所引起的过剩的ACF的升温。 

本实用新型的气体处理装置，不具有回流气体，与设置预处理用吸附槽的比较例2相比，在重复进行约800次吸收和解吸循环之后ACF的表面物性相同，完全没有发现降解。 

另外，虽然吸附出口的平均氯甲烷浓度也相同，但氯甲烷回收率明显提高了约11.4%。这可以说，本实施例的回流气体管线13以及预处理用吸附槽14有效提高了有机溶剂的回收率。另外，在实施例中未能回收的氯甲烷4.9%意味着溶解或分散在分离器内的水分层中的量，因此与向系统外部的排放量无关。 

通过以上说明证实：根据本实施例的气体处理装置，通过设置回流气体管线以及预处理用吸附槽，提高有机溶剂的平均去除率及回收率，发挥抑制吸附剂降解的效果。 

以上，根据本实施例的气体处理装置以及利用该气体处理装置的气体处理方法，将回流气体送入预处理用吸附槽的前一级，并与被处理气体进行混合之后，使之通过预处理用吸附槽而在吸附槽中进行处理，通过设置这种方法，不仅能够实现比以往装置更高的去除率，而且还能够在预处理用吸附槽中去除使吸附剂降解的物质。 

另外，由于能够使回流气体所造成的吸附工序入口气体浓度的变化大幅度地得到平缓，因此能够防止由吸附热量引起的吸附剂的降解与性能降低。另外，通过在吸附槽中处理回流气体，能够比用其它处理设备进行处理时得到更高的有机溶剂的回收率。此外，由于不需要对回流气体进行另行处理的设备，因此能够提供比以往更小型且运营成本价格更低廉的气体处理装置。 

本次公开的上述实施方式以及实施例，在所有的方面均为示例，并不限定本实用新型。 本实用新型的保护范围由权利要求书划定，并且还包括与权利要求范围记载的具有相同意义以及相同范围内的所有变更。 

Claims (3)

1.一种气体处理装置，其具有可以吸附有机溶剂的吸附剂，并且具有交替供给含有有机溶剂的被处理气体与用于从所述吸附剂解吸有机溶剂的加热蒸汽的处理槽，其特征在于，具备： 

加热蒸汽供给部，其向从2个所述处理槽中选择的一个所述处理槽导入所述加热蒸汽； 

被处理气体供给部，其向剩余的所述处理槽导入所述被处理气体； 

回收机构部，其具有与所述加热蒸汽供给部相连通的气相部，且包含在供给所述加热蒸汽时从所述处理槽排出的解吸气体中回收有机溶剂的冷凝器及/或分离器， 

所述被处理气体供给部，具有： 

处理气体入口管线，其导入所述被处理气体； 

预处理用吸附槽，其设置于所述处理气体入口管线，并且容纳预处理用吸附剂， 

所述回收机构部，具有： 

回流管线，其使由所述解吸气体从所述冷凝器及/或分离器挤出的回流气体返回到所述处理气体入口管线的预处理用吸附槽的上游侧。 

2.根据权利要求1所述的气体处理装置，其中，所述吸附剂为活性炭纤维或颗粒状活性炭。 

3.根据权利要求1或2所述的气体处理装置，其特征在于，所述预处理用吸附剂为颗粒状活性炭、活性炭纤维、沸石、硅胶、离子交换树脂以及活性氧化铝中的至少一种。 

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