CN216396378U - 一种多段电流加热脱附系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多段电流加热脱附系统，多段吸附材料床层均加载有床层电流加热系统，吸附器上设有废气入口、净化气体出口、惰性气体入口和脱附气体出口；废气入口与废气管通过连接管连通，净化气体出口与出气管通过连接管连接，惰性气体入口与进气管通过连接管连接，脱附气体出口与脱附气管通过连接管连接，连接管上均设有阀门；脱附气管脱附气管与脱附气后续处理系统连接，并可切换接入真空泵再与脱附气后续处理系统连接；循环风机与吸附器两端连通形成循环回路，循环回路上设有阀门。本实用新型提出的技术方案的有益效果是：氮气用量小、脱附效率高；脱附得到的更高浓度的吸附质更容易进行后续处理，经济性更佳。

Description

一种多段电流加热脱附系统

技术领域

本实用新型涉及有机废气净化技术领域，尤其涉及一种多段电流加热脱附系统。

背景技术

多孔吸附材料吸附吸附质饱和后，需要进行脱附处理，以去除其上的吸附质，使其吸附能力得到恢复，从而达到循环再利用的目的。

多孔吸附材料的脱附是其吸附的逆过程，它是对吸附饱和的多孔吸附材料使用各种不同方法进行处理。目前，国内外工业应用最为广泛，技术最为成熟的脱附方法为热脱附法。常见的热脱附方式有：水蒸汽脱附，热惰性气体脱附，电流加热脱附等。

电流加热脱附是近几年发展起来的一种新的热脱附方式，通过利用多孔吸附材料具有良好的导电性与导热性，通入电流，以多孔吸附材料作为发热体，产生焦耳热，逐渐达到其脱附再生温度，使被吸附的吸附质从多孔吸附材料上脱附出来，从而使多孔吸附材料再生以恢复其吸附功能。该方法具有设备简单、易操作、再生彻底、速度快的优点。

在电流加热脱附过程中以通入惰性气体作为气体吹扫介质，常通入的惰性气体是氮气。若通入氮气流量太小，吸附质很难被带出；若通入氮气流量太大，则存在脱附气溶剂浓度低，后续处理成本高，不经济等缺点。

实用新型内容

有鉴于此，为解决上述问题，本实用新型的实施例提供了一种多段电流加热脱附系统。

本实用新型的实施例提供一种多段电流加热脱附系统，包括：

吸附器，所述吸附器上设有废气入口、净化气体出口、惰性气体入口和脱附气体出口，所述吸附器内装填有吸附材料床层，所述吸附材料床层自所述惰性气体入口向所述脱附气体出口方向分为多段，每段所述吸附材料床层均加载有床层电流加热系统，所述床层电流加热系统用于与所述吸附材料床层两端电连接进行加热；

所述废气入口与废气管通过连接管连通，所述净化气体出口与出气管通过连接管连接，所述惰性气体入口与进气管通过连接管连接，所述脱附气体出口与脱附气管通过连接管连接，所述连接管上均设有阀门，所述脱附气管与脱附气后续处理系统连接；

循环风机，与吸附器两端连通形成循环回路，所述循环回路上设有阀门；

真空泵，所述真空泵与脱附气管、脱附气后续处理系统通过切换装置连接，所述切换装置用于控制所述脱附气管直接与脱附气后续处理系统连通或使真空泵连通于脱附气管和脱附气后续处理系统之间。

进一步地，所述吸附器设有多个温度传感器，多个所述温度传感器与多段所述吸附材料床层一一对应设置，用于分别监测所述吸附材料床层的温度。

进一步地，所述吸附器设有一个或多个，当所述吸附器设有多个时，多个所述吸附器相并联后，可选择地与所述废气管、出气管、进气管、脱附气管连通，可选择地与所述循环风机连通。

进一步地，所述脱附气管与真空泵通过第一连接管连接，与脱附气后续处理系统通过第二连接管连接，所述真空泵与脱附气后续处理系统之间通过第三连接管连接，所述第一连接管和第二连接管上分别设有阀门。

进一步地，所述吸附器设有压力传感器，用于监测所述吸附器内气体压力。

进一步地，所述废气管上连接有风机。

进一步地，所述废气管上连接有预处理装置。

进一步地，所述废气管上连接有温度调节装置；和/或，

所述废气管上连接有湿度调节装置。

进一步地，所述吸附材料床层中的吸附材料包括活性炭、活性炭纤维、蜂窝炭、树脂、分子筛、沸石中的一种或多种。

进一步地，所述脱附气后续处理系统为冷凝回收系统、焚烧裂解系统、等离子裂解系统、光电裂解系统、吸收系统、洗涤系统、吸附系统中的其中一种。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过对每段吸附材料床层均加载有床层电流加热系统，优先对靠近惰性气体入口的吸附材料加热，通过惰性气体循环，使靠近惰性气体入口的吸附材料的热量逐步传递至靠近脱附气体出口的吸附材料，使得吸附器内靠近脱附气体出口的吸附材料的温度保持在低于加热阶段压力条件下吸附溶剂的沸点、高于减压条件下吸附溶剂的沸点，以尽可能减少脱附出的吸附质气体扩散至循环氮气中，吸附器靠近惰性气体入口的吸附材料脱附出的有机溶剂向下运行暂存在靠近脱附气体出口的吸附材料中。当靠近脱附气体出口的吸附材料达到预设温度后，关闭惰性气体循环，对靠近脱附气体出口的吸附材料加热，使得脱附气体集中在吸附罐靠近脱附气体出口的位置，打开吸附器与脱附气后续处理系统之间的阀门，开启真空泵将靠近脱附气体出口的吸附材料中的有机溶剂集中抽出，脱附气体进入脱附气后续处理系统处理，可进一步提高脱附气体的浓度，使得氮气用量小、脱附效率高；脱附得到的更高浓度的吸附质更容易进行后续处理，经济性更佳；抽空泵形成的负压结合电流加热脱附，脱附更彻底。

附图说明

图1是本实用新型提供的多段电流加热脱附系统一实施例的结构示意图。

图中：预处理装置1、风机2、温度湿度调节平衡系统3、第一吸附器4、第二吸附器5、真空泵6、脱附气后续处理系统7、床层电流加热系统8、回气管9、循环风机10、废气管11、出气管12、进气管13、脱附气管14、放空管15、阀门V1-V17。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参见图1，本实用新型的实施例提供一种多段电流加热脱附系统，包括吸附器、脱附气后续处理系统7和循环风机10。

吸附器上设有废气入口、净化气体出口、惰性气体入口和脱附气体出口。吸附器内装填有吸附材料床层，所述吸附材料床层自所述惰性气体入口向所述脱附气体出口方向分为多段，每段所述吸附材料床层均加载有床层电流加热系统8，所述床层电流加热系统8用于与所述吸附材料床层两端电连接进行加热；吸附材料床层中的吸附材料可以为活性炭、活性炭纤维、蜂窝炭、树脂、分子筛、沸石等具有导电、导热性质的多孔吸附材料。其中吸附芯可以为圆柱状或非圆柱状，吸附芯数量可为单个或者多个，当为多个吸附芯时，排列方式可以为并列或者上下排列或其他组合方式的排列。

本实施例中，惰性气体入口设于吸附器顶部，脱附气体出口设于吸附器底部，吸附材料床层自上向下分为多段。所述废气入口与废气管11通过连接管连通，所述净化气体出口与出气管12通过连接管连接，所述惰性气体入口与进气管13通过连接管连接，所述脱附气体出口与脱附气管14通过连接管连接，所述连接管上均设有阀门。

所述废气管11上连接有风机2，利用风机2可对废气进行增压导入至吸附器内。所述废气管11上连接有预处理装置1，所述风机2位于所述预处理装置1和所述吸附器之间，预处理装置1可以为过滤系统，在废气进入风机2之前，利用预处理装置1对废气进行除尘预处理，避免灰尘等对风机2和吸附器造成影响。

所述废气管11上连接有温度调节装置和湿度调节装置，温度调节装置和湿度调节装置可以单独设置，也可以集成设置，本实施例中，温度调节和湿度调节集成于温度湿度调节平衡系统3，所述温度调节装置和湿度调节装置位于所述风机2和所述吸附器之间，对废气进行除湿降温。

循环风机10与吸附器两端连通形成循环回路，所述循环回路上设有阀门，通过启动循环风机10，使吸附器内的气流为自惰性气体入口向脱附气体出口，利用床层电流加热系统8对靠近惰性气体入口的吸附材料加热时，启动循环风机10，可将靠近惰性气体入口的吸附材料的热量传递至靠近脱附气体出口的吸附材料，通过控制循环风机10的循环时间，可实现对靠近脱附气体出口的吸附材料温度的控制。

所述脱附气管14依次与脱附气后续处理系统7连接，所述脱附气后续处理系统7上设有放空管15，所述放空管15上设有阀门V17；真空泵6与脱附气管14、脱附气后续处理系统7通过切换装置连接，所述切换装置用于控制所述脱附气管14直接与脱附气后续处理系统7连通或使真空泵6连通于脱附气管14和脱附气后续处理系统7之间。

脱附气后续处理系统可以是但并不限于如下设备：冷凝回收系统、焚烧裂解系统、等离子裂解系统、光电裂解系统、吸收系统、洗涤系统、吸附系统等。

本实施例中，所述脱附气管14与真空泵6通过第一连接管连接，与脱附气后续处理系统7通过第二连接管连接，所述真空泵6与脱附气后续处理系统7之间通过第三连接管连接，所述第一连接管和第二连接管上分别设有阀门V14和V13，第三连接管上也设有阀门V15。在其他实施例中，吸附气管、第一连接管和第二连接管之间可通过三通阀连接。

吸附器可设有一个或多个，本实施例中，所述吸附器设有多个，多个所述吸附器相并联后，可选择地与所述废气管、出气管、进气管、脱附气管连通，可选择地与所述循环风机10连通。具体地，多个所述吸附器相并联后，与所述废气管、出气管、进气管、脱附气管通过第一切换装置连接，所述第一切换装置用于控制各所述吸附器分别与所述废气管、出气管、进气管、脱附气管连通；多个所述吸附器相并联后，与所述循环风机10通过第二切换装置连接，所述第二切换装置用于控制各所述吸附器分别与循环风机10连通。其中一吸附器吸附完后需要进行脱附，则利用其他吸附器进行吸附，提高吸附效率。本实施例中，各个吸附器与废气管、出气管、进气管、脱附气管连接的管道上均设有阀门，各个吸附器两端与循环风机10连接的管道上均设有阀门。在其他实施例中，可通过三通阀和截止阀的配合实现通路的切换。

废气经过除尘、除湿、降温等预处理后通过风机从废气入口导入至吸附器后，经过多孔吸附材料进行有效吸附，经监测装置监测合格后通过净化气体出口进行排放，当吸附器内吸附材料吸附饱和后，需要对吸附器内吸附的气体进行脱附。在脱附之前，通过惰性气体入口向吸附器内导入惰性气体进行置换，惰性气体可以为氮气、二氧化碳、氩气、氦气等，排出吸附器内部的氧气及易燃易爆气体，使其含量在安全范围内。

置换完毕后，关闭所有阀门停止充入惰性气体或惰性气体充入流量极小，只要维持装置内氧含量不上升或不超过上限值即可。通过开启吸附器上加载的床层电流加热系统8，向吸附器内的靠近惰性气体入口的吸附材料两端通入电流产生焦耳热，使靠近惰性气体入口的吸附材料迅速升温，所述吸附器设有第一温度传感器，所述第一温度传感器用于监测所述吸附器内靠近惰性气体入口的吸附材料的温度，准确把控靠近惰性气体入口的吸附材料的温度，优选地，使吸附材料的温度达到130℃～180℃。

启动循环风机10，通过惰性气体循环将靠近惰性气体入口的吸附材料的热量逐次向靠近脱附气体出口的吸附材料迁移，使靠近脱附气体出口的吸附材料的温度升高但低于预设温度。所述吸附器设有第二温度传感器，所述第二温度传感器用于监测所述吸附器内靠近脱附气体出口的吸附材料的温度，准确把控靠近脱附气体出口的吸附材料的温度。靠近脱附气体出口的吸附材料的预设温度低于加热阶段压力条件下溶剂的沸点，高于减压条件下溶剂的沸点，使吸附器上部脱附出的脱附气体向下移动暂存与靠近脱附气体出口的吸附材料中，以尽可能减少脱附出的吸附质气体扩散至循环惰性气体中。

本实施例中，采用的惰性气体为氮气，氮气纯度为99.9％。加热过程中脱附床层过风速度在0.25m/s左右，整个床层停留时间大于4s，利用循环风机10将溶剂从吸附床层靠近惰性气体入口一侧赶往靠近脱附气体出口一侧，可在吸附床层形成温度与浓度梯度，吸附器上层温度较高，下层吸附质气体浓度较高。电流加热到脱附材料温度的预设阈值，关闭循环风机10及对应的阀门，可开启吸附器与脱附气后续处理系统7之间的阀门，对靠近脱附气体出口的吸附材料进行加热，使脱附气体集中进入脱附气后续处理系统7进行处理，可提高脱附气体的浓度。

优选地，通过调节切换装置使真空泵6连接于吸附器和脱附气后续处理系统7之间，通过真空泵6从脱附气体出口一侧将脱附气体从加热的靠近脱附气体出口的吸附材料中集中抽走，真空泵6将吸附器内的压力降低至5KPa以下，抽出的脱附吸附质气体流至脱附气后续处理系统7处理，可进一步提高脱附气体的浓度。

若处理后的少量气体经检测后仍达不到排放标准，需进行进一步地吸附。具体地，所述脱附气后续处理系统7与所述废气管11通过回气管9连接，所述风机2位于所述回气管9和所述吸附器之间，所述回气管9上设有阀门V16。本实施例中，吸附器包括第一吸附器4和第二吸附器5，当第一吸附器4在进行脱附时，可利用第二吸附器5对废气进行吸附，第一吸附器4脱附的气体冷凝后未达到标准，通过回气管9进入第二吸附器5内再次进行吸附。吸附器的数量还可以为两个以上，在此不做具体限制。

实施例1：以某印刷生产车间为例，正常生产时，产生的乙酸正丙酯废气风量为20000m³/h，废气浓度为1.5g/m³。

乙酸正丙酯废气通过风机2进入预处理装置1、温度湿度调节平衡系统3进行预处理，经过预处理的乙酸正丙酯废气通过阀门V1进入第一吸附器4进行有效吸附，将处理好的尾气达标后通过开启阀门V9排入到大气中。当第一吸附器4尾气排放指标接近达标限值时，关闭阀门V1和阀门V9，打开阀门V4和阀门V12切换至第二吸附器5开始废气吸附工作。开启阀门V7、V2、V3、V13、V16，向第一吸附器4通入氮气，对第一吸附器4内的气体进行置换，使第一吸附器4内的氧气及易燃易爆气体含量在安全范围内。

打开阀门V8并开启循环风机10，继续置换，稳定吸附器内部的氧气及易燃易爆气体含量在安全范围内。调节氮气进气流量至0.5～1m³/h，优选为0.5m³/h。

对第一吸附器4中的多孔吸附材料进行通入电流加热，当温度升到165℃时，将靠近惰性气体入口的吸附材料的热量逐次向靠近脱附气体出口的吸附材料迁移，使靠近脱附气体出口的吸附材料的温度低于100℃，以尽可能减少脱附出的吸附质气体扩散至循环氮气中。氮气纯度为99.9％，加热过程中脱附床层过风速度在0.25m/s，整个床层停留时间大于4s，利用循环风机10将溶剂从吸附床层靠近惰性气体入口一侧赶往靠近脱附气体出口一侧，可在吸附床层形成温度与浓度梯度，吸附器上层温度较高，下层吸附质气体浓度较高。

当靠近脱附气体出口的脱附床层温度达到100℃后，依次关闭阀门V8，停止循环风机10和关闭阀门V2，停止氮气循环，关闭阀门V7和阀门V13，开启阀门V14和阀门V15，开启真空泵7进行减压，同时对靠近靠近脱附气体出口的吸附材料开始通电加热。将吸附器负压抽至5KPa以下，真空泵6从脱附气体出口一侧将溶剂从加热的脱附床层集中抽走。

脱附的含乙酸正丙酯气体经真空泵6引入至脱附气后续处理系统7(本实际应用为冷凝回收系统)进行处理，经处理后得到的气流还含有少量不凝的乙酸正丙酯废气，经过回收管引入第二吸附器5，将其继续吸附后，达标排放。

本实用新型提供的技术方案，当系统利用惰性气体置换合格后，系统停止输入惰性气体，开启循环风机10，保持系统处于惰性气体环境状态，仅在氧含量超过限值时适当补充氮气。通过设置多段床层电流加热系统8，床层电流加热系统8优先对靠近惰性气体入口的吸附材料加热，通过惰性气体循环，使靠近惰性气体入口的吸附材料的热量逐步传递至靠近脱附气体出口的吸附材料，使得吸附器内靠近脱附气体出口的吸附材料的温度保持在低于加热阶段压力条件下吸附溶剂的沸点、高于减压条件下吸附溶剂的沸点，以尽可能减少脱附出的吸附质气体扩散至循环氮气中，吸附器靠近惰性气体入口的吸附材料脱附出的有机溶剂向下运行暂存在靠近脱附气体出口的吸附材料中。当靠近脱附气体出口的吸附材料达到预设温度后，关闭氮气循环，对靠近脱附气体出口的吸附材料加热，使得脱附气体集中在吸附罐靠近脱附气体出口的位置，打开吸附罐与脱附气后续处理系统7之间的阀门，开启真空泵将靠近脱附气体出口的吸附材料中的有机溶剂集中抽出，脱附气体进入脱附气后续处理系统7处理，可进一步提高脱附气体的浓度，使得氮气用量小、脱附效率高；脱附得到的更高浓度的吸附质更容易进行后续处理，经济性更佳；真空泵形成的负压结合电流加热脱附，脱附更彻底。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多段电流加热脱附系统，其特征在于，包括：

吸附器，所述吸附器上设有废气入口、净化气体出口、惰性气体入口和脱附气体出口，所述吸附器内装填有吸附材料床层，所述吸附材料床层自所述惰性气体入口向所述脱附气体出口方向分为多段，每段所述吸附材料床层均加载有床层电流加热系统，所述床层电流加热系统用于与所述吸附材料床层两端电连接进行加热；

所述废气入口与废气管通过连接管连通，所述净化气体出口与出气管通过连接管连接，所述惰性气体入口与进气管通过连接管连接，所述脱附气体出口与脱附气管通过连接管连接，所述连接管上均设有阀门，所述脱附气管与脱附气后续处理系统连接；

循环风机，与吸附器两端连通形成循环回路，所述循环回路上设有阀门；

真空泵，所述真空泵与脱附气管、脱附气后续处理系统通过切换装置连接，所述切换装置用于控制所述脱附气管直接与脱附气后续处理系统连通或使真空泵连通于脱附气管和脱附气后续处理系统之间。

2.如权利要求1所述的多段电流加热脱附系统，其特征在于，所述吸附器设有多个温度传感器，多个所述温度传感器与多段所述吸附材料床层一一对应设置，用于分别监测所述吸附材料床层的温度。

3.如权利要求1所述的多段电流加热脱附系统，其特征在于，所述吸附器设有一个或多个，当所述吸附器设有多个时，多个所述吸附器相并联后，可选择地与所述废气管、出气管、进气管、脱附气管连通，可选择地与所述循环风机连通。

4.如权利要求1所述的多段电流加热脱附系统，其特征在于，所述脱附气管与真空泵通过第一连接管连接，与脱附气后续处理系统通过第二连接管连接，所述真空泵与脱附气后续处理系统之间通过第三连接管连接，所述第一连接管和第二连接管上分别设有阀门。

5.如权利要求1所述的多段电流加热脱附系统，其特征在于，所述吸附器设有压力传感器，用于监测所述吸附器内气体压力。

6.如权利要求1所述的多段电流加热脱附系统，其特征在于，所述废气管上连接有风机。

7.如权利要求1所述的多段电流加热脱附系统，其特征在于，所述废气管上连接有预处理装置。

8.如权利要求1所述的多段电流加热脱附系统，其特征在于，所述废气管上连接有温度调节装置；和/或，

所述废气管上连接有湿度调节装置。

9.如权利要求1所述的多段电流加热脱附系统，其特征在于，所述吸附材料床层中的吸附材料包括活性炭、活性炭纤维、蜂窝炭、树脂、分子筛、沸石中的一种或多种。

10.如权利要求1所述的多段电流加热脱附系统，其特征在于，所述脱附气后续处理系统为冷凝回收系统、焚烧裂解系统、等离子裂解系统、光电裂解系统、吸收系统、洗涤系统、吸附系统中的其中一种。

Images