CN2205239Y - 有机废气净化回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种净化有机废气回收有机 溶剂的固定床吸附装置，其固定床是由水平密合装配 在吸附器壳体端口的承重板和吸附芯体构成，承重板 上分布着与吸附芯体数目、形状、大小相对应的开孔， 吸附芯体各自密合装配在这些开孔上；二台吸附器与 其各自的进、出口阀门连接后再并联连接，在进气端 的并联连接处和出气端的并联连接处分别安装一台 四通阀；此种装置可以增大吸附床的气体流通截面， 保持床层均一，提高床层的吸附容量和吸附剂的利用 率。

Description

本实用新型涉及一种净化有机废气、回收有机溶剂的固定床吸附装置，很多轻工、化工及机电部门，如印刷、制鞋、皮革、印铁制罐、机械、电子、汽车、油漆、橡胶、合成纤维、塑料、赛璐璐、胶片、火炸药、去脂、石油等诸多行业都挥发有机溶剂、排放有机废气，有机废气不但造成大气环境的污染而且造成资源的损失和浪费。

在活性炭填充床上捕集并浓缩有机溶剂这一气固接触过程，是再生式回收系统吸附有机溶剂的基本操作，为了实现有效的气固操作，吸附系统常采用三种基本的接触方式：（1）流化床；（2）连续移动床；（3）固定床。

一般情况下，尤其是在废气浓度不高时，固定床吸附器是最为理想的设备，其结构最简单，操作最省事，但是，固定床吸附器也存在着不足之处，也就是固定床的气体流率还受到床层压降的限制，而极高的气体流率也许要求采用不经济的大型吸附床。在现有的固定床吸附器中，按床层的厚度可分为厚床层吸附器和薄床层吸附器，《Air Pollution Control Equipment：Selection，Design，Operation and Maintenance》（Louis Theodore和Anthony J.Buonicore著）一书第四章中，对上述两种设计的吸附器及其流程有较详细的介绍，典型的厚床层设备为立式、圆柱状吸附器，这种类型的吸附器具有气流分布均匀、不易产生沟流和短路、吸附剂利用率高的优点，但是，由于其所能提供的床层气体流通截面积小，在处理大气量的废气时，床层阻力很大，相对处理能力较低，需用高压风机，运转能耗大，设备噪音大；另一种典型的吸附器为卧式圆筒状薄层床，其床层气体流通截面积较前者大，床层阻力也较小，但其气流分布的均匀性难以控制，在装填吸附剂和设备运转过程中又容易产生吸附剂分布不均，引起沟流和短路，降低净化效率和吸附剂的利用率，这种类型设备的空间利用率较小，设备庞大，相对投资高，并且吸附剂的装卸很不方便；还有一种圆环形固定床吸附器虽对上述两种典型设备的缺点有所改进，但其设备空间利用率和净化处理能力以及床层气体流通截面积仍然不高。

用吸附法净化气体回收有机溶剂时，常采用两个或两个以上的固定床吸附器，组成所谓的双床、三床或四床吸附系统，对于典型的双床吸附系统，有两台吸附器可以轮用，也就是说，当其中的一台投产吸附时，另一台正在进行脱附再生，通常在吸附器中的吸附剂达到吸附饱和或当穿透浓度接近排放标准时，才切换吸附器的工作状态。但是，先前这种双床吸附系统流程却存在着以下几点不足：①当吸附质在吸附剂上的吸附量受床层的温度和湿度影响较大、而要对再生后的吸附剂进行冷却和干燥时，需采用一些辅助设备，用大气空气对解析阶段后的炭进行干燥和冷却。②对于薄层吸附床，由于无效层厚度占整个吸附层的比例较大，当穿透浓度接近排放标准时，一般情况下，吸附剂是不能达到吸附饱和状态的，使得吸附剂的利用率相对较低。

本实用新型的目的在于提供一种具有新型结构的固定床和改进的气体流程的吸附装置，提高吸附器内固定床的气体流通截面积，它能克服上述厚床层吸附器的床层气体流通截面积小，床层阻力大的不足，克服薄床层吸附器的气流分布均匀性难以控制，吸附床容易产生沟流和短路、吸附剂和设备空间利用率低的不足，克服圆环形固定床吸附器的床层气体流通截面积、设备空间利用率、处理能力不高的问题，同时它还克服了上述几种吸附器所共有的另一个问题，即吸附剂装卸、更换十分麻烦的缺点。

为实现上述目的，本实用新型采用了一种组件式结构的吸附床和一种单床吸附结合双方串联吸附的流程；吸附器内的固定床是由水平密合装配在吸附器壳体端口的承重板［32］和各自密合装配在承重板的开孔上的吸附芯体［33］所构成，承重板［32］上的开孔的数目、形状和大小与吸附芯体的数目及其上板［18］的形状、大小相对应，吸附芯体［33］通过其上板［18］的周边装配且密合在与其对应的承重板上的开孔的周边上；吸附芯体［33］是由吸附层、上板［18］、下板［17］、出气通道［20］和承重筋［22］所组成，上板［18］和下板［17］平行，分别位于吸附层的两端，由分布在吸附层侧面的承重筋［22］和紧固件将上板［18］和下板［17］固定，并将吸附层夹紧在上板［18］和下板［17］之间、出气通道［20］是由吸附层和下板［17］围合而成，是吸附芯体［33］的中腔；在此特定的固定床结构条件下，吸附芯体有效地占据了吸附器壳体内的空间，每个吸附芯体都能提供有效的气体流通截面，而整个吸附床的气体流通截面则是所有吸附芯体所提供的气体流通截面之各，此面积必大于吸附器的横截面积，也大于吸附器壳体的侧面积，所以在吸附器体积、气体流量一定的前提下，由于本实用新型所提供的床层气体流通截面积最大，因而通过床层的气体流速就最小，床层的气流阻力自然就最小，相应地也就提高了床层的流通能力。吸附器［1A］的进出口分别与三通阀［F1］和阀门［F5］连接，吸附器［2A］的进出口分别与三通阀［F2］和阀门［F6］连接，然后再并联连接，在进气端的并联连接处和出气端的并联连接处分别安装一台四通阀［F3，F4］，实现了单床吸附过程和双床串联吸附过程的组合和切换，四通阀［F3］的进气接口与预滤器［8］的出气口连接，预滤器［8］的进气口与风机［1］的出气口连接或直接与废气产生源相接，四通阀［F3］进气接口的二个邻位接口分别与三通阀［F1］和三通阀［F2］连接，四通阀［F4］的出气接口与排气烟囱或风机［1］的吸入口连接，四通阀［F4］出气接口的二个邻位接口分别与阀门［F5］和阀门［F6］连接，四通阀［F3］进气接口的对位接口则与四通阀［F4］出气接口的对位接口连接；两个四通阀对单床吸附和双床串联吸附过程进行切换，也就是说，在脱附床的再生过程结束以后，将其串联在前级吸附器的后面，直到前级吸附器切换到脱附再生状态为止，双床系统采用此种流程，不但保证了吸附剂的吸附能力得到较大程度的利用，而且还能够同时对脱附再生后的吸附剂进行冷却和干燥处理。

将吸附芯体的吸附层设计为扁圆环柱式，使得单位体积吸附芯体具有最大的气体流通截面；将吸附芯体的吸附层设计为里外两层，可以充分利用不同吸附剂各自的优点；外层选用流体阻力小、单位重量吸附容量大的吸附剂，如较大粒径的活性炭，内层选用吸附、脱附速率大的活性炭纤维或其制品或较小粒径的活性炭，使得整个吸附层在较小的床层阻力下，拥有较大的吸附容量、较好的吸、脱附动力学性能和较高的吸附剂利用率；风机位于吸附器出口的后面，这样，不但可以避免高浓度的有机废气通过风机，而且还可以避免因系统的泄漏、造成有机废气对净化场所的污染。

本装置吸附床的吸附芯体靠自重使其上板的边沿与承重板上对应的开孔密合，所以吸附芯体的装卸以及吸附剂的更换都十分方便；由于吸附床的结构是利用床层的空间来扩展床层的气体流通截面，所以其床层气体流通截面积比其它类型的固定床要大，因而其床层的阻力自然最小；由于吸附芯体的吸附层厚度是均一的，所以气流的分布就比较均匀；由于吸附层可设计为二层，可以将二种优势互补的吸附剂结合起来使用，再加上具有单床吸附与双床串联吸附的流程，自然可以提高吸附层的吸附容量和吸附剂的利用率。

附图中，图1是本实用新型中有机废气净化回收装置的流程图和装置示意图；图2是吸附芯体的结构示意图；图3是吸附器的结构示意图。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1.是本实用新型可采用的一种流程图和装置示意图，主要由吸附器［1A，2A］、预滤器［8］、四通阀［F3，F4］、三通阀［F1，F2］、冷凝器［2］、热交换器［3，4］、精馏塔［5］、油水分离槽［6］、水净化器［7］、风机［1］以及必要的管道、阀门、仪表构成。下面结合图1说明本装置的工作原理和工作过程。

初始准备状态：阀门［V1］［V2］打开，［V3］［V4］关闭，四通阀［F4］处于风机［1］和阀门［F5］相通的状态，四通阀［F3］处于预滤器［8］和三通阀［F1］相通的状态阀门［F5］［F6］打开，三通阀［F1］［F2］进气口打开。

1.关闭阀门［F6］和三通阀［F2］的进气口。启动风机［1］，吸附器［1A］处于单床吸附状态。

2.打开阀门［V4］，将过热水蒸汽导入吸附器［2A］，此刻，吸附器［2A］处于脱附再生状态，流出吸附层的蒸汽（含有机蒸汽）经三通阀［F2］的蒸汽出口，流入冷凝器［2］，经冷凝后流入油水分离槽［6］，冷凝水经水净化器［7］净化后排放，油相流经储油槽［9］、热交换器［3］，流入精馏塔［5］，经分离提纯后得溶剂A和B。

3.当吸附器［2A］的脱附时间达到吸附周期的1／4～3／4后，关闭阀门［V4］和三通阀［F2］的蒸汽出口（即打开其进气口），结束吸附器［2A］的脱附再生状态。

4.打开阀门［F6］，启动四通阀［F4］至另一状态，使风机［1］与吸附器［2A］相通，形成双床串联吸附状态。

5.当吸附器［1A］的一个吸附周期结束后，启动四通阀［F3］，使吸附器［2A］和预滤器［8］相通，结束双床串联吸附状态，依照下述步骤继续操作，完成下半个周期的操作过程。

6.关闭阀门［F5］和三通阀［F1］的进气口，吸附器［2A］处于单床吸附状态。

7.打开阀门［V3］，将过热水蒸汽导入吸附器［1A］，此刻，吸附器［1A］处于脱附再生状态，流出吸附层的蒸汽（含有机蒸汽）经三通阀［F1］的蒸汽出口，流入冷凝器［2］，经冷凝后流入油水分离槽［6］，冷凝水经水净化器［7］净化后排放，油相流经储油槽［9］、热交换器［3］，流入蒸馏塔［5］，经分离提纯后得溶剂A和B。

8.当吸附器［1A］的脱附时间达到吸附周期的1／4～3／4后，关闭阀门［V3］和三通阀［F1］的蒸汽出口（即打开其进气口），结束吸附器［1A］的脱附再生状态。

9.打开阀门［F5］，启动四通阀［F4］至另一状态，使风机［1］与吸附器［1A］相通，形成双床串联吸附状态。

10.当吸附器［2A］的一个吸附周期结束后，启动四通阀［F3］，使其处于预滤器［8］和三通阀［F1］相通的状态，结束双床串联吸附状态。至此，完成整个操作过程，整套流程的所有阀门启闭状态回到装置的初始准备状态。

图2.是吸附芯体［33］可采用的一种结构形式，采用耐腐蚀的金属材料制成，由隔离栅［11］［12］［13］、出气口［14］、吸附剂［15］［16］、下板［17］、上板［18］、吸附剂补充加料口［19］、测温元件插口［21］、承重筋［22］、加强筋［23］、隔离网［24］构成。待处理的有机废气由吸附芯体的外围进入，经吸附剂［16］和［15］吸附净化后，由出气通道［20］和出气口［14］排出，进入吸附器的排气腔［38］。

图3.是吸附器可采用的一种结构形式，由外壳［31］、承重板［32］、吸附芯体［33］、支撑杆［34］、消防喷头入水口［35］、水蒸汽进入口［44］、液封装置［36］、进气腔［37］、排气腔［38］、排液口［39］、进气口［40］、排气口［41］、入孔［42］、测温元件［43］构成。含有机蒸汽的废气由三通阀［F1］或［F2］进入进气口［40］、经吸附芯体吸附净化后、由排气口［41］排出。

实施例：净化回收印刷厂排放的有机废气，废气成份主要为甲苯（占70％），另有少量异丙醇和乙酸乙酯，废气总浓度为5.0g／m³，气量30000m³／h，设备总占地面积小于35m²，消耗电功率不大于18KW，回收净化率大于98％。吸附器横截面积为7.6m²，吸附器中吸附段的壳体侧面积为15.4m²，本例提供的平均床层气体流通截面积为25.2m²，床层阻力为620Pa。

Claims (3)

1、一种净化有机废气回收有机溶剂的固定床吸附装置，它包括：

预滤器[8]，风机[1]，吸附器[1A，2A]，冷凝水净化器[7]，与吸附器[1A]的气体进、出口分别连接的三通阀[F1]和阀门[F5]，与吸附器[2A]的气体进、出口分别连接的三通阀[F2]和阀门[F6]，由阀门[V1，V3，V4]、减压阀[V2]和蒸汽管道组成的水蒸汽配给系统，由冷凝器[2]、油水分离槽[6]构成的油水分离系统，由储油槽[9]、换热器[3，4]和精馏塔[5]组成的油相分离与提纯系统；本实用新型的特征在于：

a.吸附器[1A，2A]内的固定床是由水平密合装配在吸附器壳体端口的承重板[32]和各自密合装配在承重板的开孔上的吸附芯体[33]所构成，承重板[32]上的开孔的数目、形状和大小与吸附芯体的数目以及吸附芯上板[18]的形状、大小相对应，吸附芯体[33]通过其上板[18]的周边装配且密合在与其对应的承重板上的开孔的周边；

b.吸附芯体[33]是由吸附层、上板[18]、下板[17]、出气通道[20]和承重筋[22]所组成，上板[18]和下板[17]互相平行分别位于吸附层的两端，由分布在吸附层侧面的承重筋[22]和紧固件将上板[18]和下板[17]固定，并将吸附层夹紧在上板[18]和下板[17]中间、出气通道[20]是由吸附层和下板[17]围合而成，是吸附芯体[33]的中腔；

c.吸附器[1A]的进出口分别与三通阀[F1]和阀门[F5]连接，吸附器[2A]的进出口分别与三通阀[F2]和阀门[F6]连接，然后再并联连接，在进气端的并联连接处和出气端的并联连接处分别安装一台四通阀[F3，F4]，四通阀[F3]的进气接口与预滤器的出气口连接，预滤器[8]的进气口与风机[1]的出气口连接或直接与废气产生源相接，四通阀[F3]进气接口的二个邻位接口分别与三通阀[F1]和三通阀[F2]连接，四通阀[F4]的出气接口与排气烟囱或风机[1]的吸入口连接，四通阀[F4]出气接口的二个邻位接口分别与阀门[F5]和阀门[F6]连接，四通阀[F3]进气接口的对位接口则与四通阀[F4]出气接口的对位接口连接。

2、如权利要求1.所述的装置，其特征在于吸附层的形状似压扁的圆环柱体（其横截面形似田径场四周的跑道），上板［18］、下板［17］的外形都似田径场形状，下板［17］完全封盖住吸附层并有1至3cm的实出边沿，上板［18］大于下板［17］，上板［18］中部有与出气通道［20］相应的气体出口［14］，在上板［18］与吸附层相接触的区域设有吸附剂的补充加料口［19］和测温元件插口［21］。

3、如权利要求1.、2.所述的装置，其特征在于吸附层是由里、中、外三道平行的隔栅［13，12，11］或里、外二道平行的隔栅［13，11］、填充在隔栅间的吸附剂［15，16］、与隔栅紧贴且纵横交错的加强筋［23］所构成。

Images