CN211987828U - 一种氮气保护活性炭吸附脱附装置 - Google Patents
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Abstract
一种氮气保护环境下的活性炭吸附蒸汽脱附低闪点溶剂的废气回收装置，包括前处理系统、吸附系统、氮气除氧安全系统、脱附干燥系统，其中前处理包括主风机、过滤器和前表冷器，吸附系统包括活性炭吸附器A、活性炭吸附器B和温度监控，氮气除氧安全系统包括制氮机、氮气缓冲罐和控制阀门，脱附干燥系统包括蒸汽管线、冷却器、油水分离器、流量计、加热器、干燥风机，氮气消防系统包括制氮机。本方法相对市场上加热氮气对活性炭脱附和直接单纯蒸汽脱附工艺相比，本工艺减少了氮气用量的同时，避免了活性炭吸附低闪点、高放热溶剂废气发生超温燃烧的风险。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种氮气保护活性炭吸附脱附装置，属于活性炭吸附领域。
背景技术
挥发性有机物(VOCs)是形成大气雾霾的重要前驱物，且具有“三致”作用和遗传毒性，对环境安全和人类生存繁衍构成严重威胁。近些年，VOCs污染和治理已引起了国家和环保部门的高度重视，2010年首次将其列人大气污染防治范围，此后 VOCs治理相关政策不断推出，如 2013年 5月，环保部发了《挥发性有机物污染防治技术政策》，首次在 VOCs污染防治策略和方法方面给出了指导性意见。
目前国内对挥发性有机物(VOCs)处理的方法主要包括：冷凝法、燃烧法、生物法、吸收法和吸附法，冷凝法主要是利用溶剂的饱和蒸汽压原理，通过降低溶剂环境温度将大量的溶剂冷凝下来；燃烧法主要是将废气进行加热，通过能量将将废气中溶剂进行分解；生物法是培养特定的微生物，通过微生物的新陈代谢作用将有机溶剂进行分解；吸收法是通过溶剂的物理化学性质，选择针对的物质对有机溶剂进行吸收；吸附法是通过具有高比表面积的物质，运用分子动力学原理对废气中的有机溶剂进行吸附，然后根据要求采取脱附的手段对吸附材料进行再生。冷凝法主要是针对低风量高浓度的有机废气，且回收的溶剂具有一定的价值；燃烧法主要是针对大风量、中高浓度没有经济价值的废气；吸收法主要是针对水溶性好比较好的大风量低浓度的有机废气，后续还需要对混合液进行处理提纯；吸附法主要针对大、中风量，中、高浓度，有经济价值的有机废气，适合大部分行业的废气特性，也是运用最早和最广的一种废气处理方法。
市场上采用的吸附方法主要是沸石转轮和活性炭吸附，沸石转轮吸附由于国内技术未完善，价格高、转轮对溶剂的选择性比较高，所以目前并没有在市场上得到完全的应用推广。活性炭由于市场技术完善、价格合适、吸附选择性广等特点，在废气处理市场得到广泛的应用。针对有经济价值的有机溶剂，市场上的工艺主要是采用“活性炭吸附+蒸汽脱附”，但是针对低闪点、高吸附热的酮类、CS2等溶剂，活性炭吸附容易造成火灾和爆炸的风险，从而限制了活性炭吸附的实用性。
发明内容
针对目前市场上“活性炭吸附+蒸汽脱附”工艺吸附低闪点、高吸附热酮类、CS2等溶剂易产生安全风险的缺点，本发明提供了一种有效安全的针对低闪点、高吸附热酮类、CS2等特性溶剂的回收处理装置。
针对以上的技术难点，本方法主要从以下技术方法进行解决：
一种氮气保护活性炭吸附脱附装置，该装置包括前处理系统、吸附系统、氮气除氧系统、氮气消防系统组成，所述吸附系统分别与前处理系统和氮气除氧系统连接，所述吸附系统还与脱附系统和氮气消防系统连接，所述吸附系统由活性炭吸附器A和活性炭吸附器B组成，其前端通过管道依次与前处理系统中的过滤器和前表冷器相连，并通过主风机将气体吹入活性炭吸附器A和活性炭吸附器B中进行吸附，所述活性炭吸附器A和活性炭吸附器B另一侧连接氮气除氧系统中的制氮机，该制氮机将氮气存放于氮气缓冲罐中，并通过上下两侧设置的管道将氮气输出到活性炭吸附器A和活性炭吸附器B中，所述管道上分别设有氮气管道阀门A和氮气管道阀门B，所述活性炭吸附器A和活性炭吸附器B的后端一侧连接外部大气，另一侧连接脱附干燥系统中的冷却器和蒸汽管线，该冷却器连接后端的油水分离器可将溶剂和水进行回收处理。
作为优选：所述吸附系统还与氮气消防系统连接，所述消防系统依次由加热器和干燥风机组成，通过启动干燥风机送风经过加热器对活性炭床层进行干燥，干燥后的风经过尾排管道进入烟囱。
作为优选：所述吸附系统内还设有流量计，用于监控脱附冷凝混合液中有机溶剂的流量，来确定活性炭是否已经脱附完全。
本实用新型具有结构简单、使用方便，使用该装置后有效安全解决了的针对低闪点、高吸附热酮类、CS2等特性溶剂的回收。
附图说明
图1本实用新型结构示意图；
具体实施方式
下面将结合附图所示对本发明做详细的介绍：图1所示，一种氮气保护活性炭吸附脱附装置，该装置包括前处理系统、吸附系统、氮气除氧系统、氮气消防系统组成，其特征在于所述吸附系统分别与前处理系统和氮气除氧系统连接，所述吸附系统还与脱附系统和氮气消防系统连接，所述吸附系统由活性炭吸附器A3和活性炭吸附器B4组成，其前端通过管道依次与前处理系统中的过滤器1和前表冷器2相连，并通过主风机15将气体吹入活性炭吸附器A3和活性炭吸附器B4中进行吸附，所述活性炭吸附器A3和活性炭吸附器B4另一侧连接氮气除氧系统中的制氮机13，该制氮机13将氮气存放于氮气缓冲罐5中，并通过上下两侧设置的管道将氮气输出到活性炭吸附器A3和活性炭吸附器B4中，所述管道上分别设有氮气管道阀门A6和氮气管道阀门B14，所述活性炭吸附器A3和活性炭吸附器B4的后端一侧连接外部大气，另一侧连接脱附干燥系统中的冷却器8和蒸汽管线7，该冷却器8连接后端的油水分离器9可将溶剂和水进行回收处理，所述吸附系统还与氮气消防系统连接，所述消防系统依次由加热器12和干燥风机11组成，通过启动干燥风机11送风经过加热器12对活性炭床层进行干燥，干燥后的风经过尾排管道进入烟囱，所述吸附系统内还设有流量计10，用于监控脱附冷凝混合液中有机溶剂的流量，来确定活性炭是否已经脱附完全。
实施例一
如图1所示一种氮气保护活性炭吸附蒸汽脱附低闪点溶剂的废气回收方法，包括前处理系统、吸附系统、氮气除氧安全系统、脱附干燥系统、氮气消防系统，其中前处理包括主风机15、过滤器1和前表冷器2，吸附系统包括活性炭吸附器A3、活性炭吸附器B4和温度监控，氮气除氧安全系统包括制氮机13和控制阀门6，脱附干燥系统包括蒸汽管线、冷却器、油水分离器、流量计、加热器、干燥风机，氮气消防系统包括制氮机。其特征在于：前处理系统包括依次连接的初中效过滤器1和前表冷器2，吸附系统包括活性炭吸附器A3、活性炭吸附器B4与表冷器2相连通，氮气除氧安全系统包括制氮机11、氮气缓冲罐5、活性炭吸附器A3、活性炭吸附器B4、冷却器8相连通，脱附干燥系统包括蒸汽管线7、冷却器8、油水分离器9、流量计10、加热器12、干燥风机11相连通，氮气消防系统包括制氮机11、氮气缓冲罐5、氮气管道阀门A6、氮气管道阀门B14、活性炭吸附器A3、活性炭吸附器B4相连通。
针对不同阶段，PLC程序结合一种氮气保护活性炭吸附蒸汽脱附低闪点溶剂的废气回收方法对整个实施案例进行控制。
有机废气排放量为5000m³/h,废气成本主要包括硫磺、H2S、MIBK、CS2，进气温度65℃左右，有机溶剂MIBK、CS2有机溶剂回收步骤主要如下：
（1）初中效过滤器1对进气中的硫磺粉尘进行截留净化，净化后经过前表冷器2将进气温度从65℃降到30℃。主要是进气温度高于30℃以后，碳层温度上升较快，因为这些MIBK这些酮类的氧化反应速率在超过 30℃时就会呈现指数型急剧上升；需要至少有超过0.2m/s风速气流来通过活性碳带走吸附氧化反应产生的热量。
（2）降温后的废气经过活性炭吸附器A3或者吸附器B4达到排放标准VOCs≤60mg/m³。
（3）针对步骤2中吸附饱和的活性炭进行再生，再生前打开氮气控制阀A6或者氮气控制阀B14使氮气通过制氮机13和氮气缓冲罐5经管道进入活性炭罐A3或活性炭罐B4置换10分钟，将活性炭罐A3或者活性炭罐B4中的氧气稀释到2%。
（4）氮气置换后，通过蒸汽管道7将蒸汽注入活性炭罐A3或者活性炭罐B4中对活性炭再生，采用135℃左右的饱和蒸汽对活性炭进行脱附，CS2闪点较低但设备中氧含量2%左右，达不到燃烧及爆炸的风险，蒸汽温度远远小于MIBK的燃点温度(459℃)蒸汽进入碳罐穿过床层的同时加热活性炭，吸附的溶剂被脱附出来与发生相变的蒸汽形成溶剂与水的混合液，随着脱附时间的推移，系统内的 MIBK含量及浓度会越来越低；并且炭层温度会随着活性炭脱附干净程度慢慢上升，监控炭层温度在125℃左右，并且保持30分钟左右确保活性炭脱附干净。
（5）针对步骤4中下一步脱附完的活性炭需要干燥冷却才能循环使用，为了确保步骤4能够达到标准，脱附冷凝后的油水混合液，进入油水分离器9，通过油水分离器冷凝水和溶剂分别从不同的管道排出，通过流量计10监测溶剂输送管道上的流量≤0.05L/s来作为进行下一步干燥冷却的条件。
（6）开启加热器12和干燥风机11对活性炭层进行干燥降温，0.5小时后关闭加热器（12）对活性炭降温0.5小时后关闭干燥风机11。冷却完后系统进入循环备用阶段，等待下一个周期使用。
（7）回收的CS2和MIBK溶剂通过油水分离器9分离，溶剂通过泵进入溶剂储罐待回用，水则进入污水处理装置。
本实用新型与现有技术相比，具有安全保护控制灵敏、稳定、有效的优点。相对普通的活性炭吸附蒸汽脱附工艺不能吸附低闪点及高吸附热溶剂的特性，本方法可以将吸附低闪点和高吸附热溶剂的工况时控制在稳定有效的安全范围内。通过直接完善的程序控制逻辑，确保活性炭吸附蒸汽脱附工艺在废气处理市场更具适用和经济性。
Claims (3)
1.一种氮气保护活性炭吸附脱附装置，该装置包括前处理系统、吸附系统、氮气除氧系统、氮气消防系统组成，其特征在于所述吸附系统分别与前处理系统和氮气除氧系统连接，所述吸附系统还与脱附系统和氮气消防系统连接，所述吸附系统由活性炭吸附器A（3）和活性炭吸附器B（4）组成，其前端通过管道依次与前处理系统中的过滤器（1）和前表冷器（2）相连，并通过主风机（15）将气体吹入活性炭吸附器A（3）和活性炭吸附器B（4）中进行吸附，所述活性炭吸附器A（3）和活性炭吸附器B（4）另一侧连接氮气除氧系统中的制氮机（13），该制氮机（13）将氮气存放于氮气缓冲罐（5）中，并通过上下两侧设置的管道将氮气输出到活性炭吸附器A（3）和活性炭吸附器B（4）中，所述管道上分别设有氮气管道阀门A（6）和氮气管道阀门B（14），所述活性炭吸附器A（3）和活性炭吸附器B（4）的后端一侧连接外部大气，另一侧连接脱附干燥系统中的冷却器（8）和蒸汽管线（7），该冷却器（8）连接后端的油水分离器（9）可将溶剂和水进行回收处理。
2.根据权利要求1所述的氮气保护活性炭吸附脱附装置，其特征在于所述吸附系统还与氮气消防系统连接，所述消防系统依次由加热器（12）和干燥风机（11）组成，通过启动干燥风机（11）送风经过加热器（12）对活性炭床层进行干燥，干燥后的风经过尾排管道进入烟囱。
3.根据权利要求1或2所述的氮气保护活性炭吸附脱附装置，其特征在于所述吸附系统内还设有流量计（10），用于监控计量脱附冷凝混合液中有机溶剂的流量，来确定活性炭是否已经脱附完全。
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Cited By (1)
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| CN114618875A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-06-14 | 生态环境部南京环境科学研究所 | 一种用于建筑施工污染土壤的污染气体处理方法 |
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2019
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