一种提高吸附床热气体循环脱附再生效率的装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工、环保技术领域，尤其是涉及一种提高吸附床热气体循环脱附再生效率的装置及其方法。
【背景技术】
[0002]在化工、环境保护领域，活性炭吸附床被广泛应用于排气净化回收工艺。活性炭吸附回收，一方面有利于降低生产成本、产生经济效益，另一方面又可减少环境污染，是企业清洁生产的重要环节。而常用的活性炭吸附回收采用的是蒸汽脱附，其存在二次水污染和总体能耗较高的缺陷，且对较高沸点的有机物存在脱附效率低的问题。而热循环气体脱附适用溶剂的沸点范围较广、回收的溶剂含水量低便于进一步处理，且较少二次水污染。但如图1所示的传统的热气体循环脱附工艺过程，对气体的加热和冷凝所需的能耗很大，无法大规模应用。图2所示的分流式冷凝系统较好的解决了加热与冷凝的容量匹配问题，较第一种方式大大减少了设备及能耗的需求，但分流过程的冷凝温度决定了每次循环所能回收的吸附物质的量，对于一些沸点低的吸附质，往往需要非常低的冷凝温度，对制冷设备提出了很高的要求，否则会因回流气体浓度较高而影响脱附的效率，增加了系统再生时间。针对以上情况，本发明提出了一种提高热循环气体脱附分流冷凝脱附效率的方法，通过对分流气流采用加压冷凝和膜分离工序的组合可有效的提高冷凝回收效率，同时大大减少整个系统的再生时间。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了提出一种脱附效率高，能耗低，物质回收纯度高的热循环气体脱附的装置及其方法。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种提高吸附床热气体循环脱附再生效率的装置，包括吸附气路、脱附主气路和冷凝回收气路；其中:
所述吸附气路由第一阀门1、活性炭床12和第四阀门4通过管道连接而成；脱附主气路由活性炭床12、第一循环风机13和循环气体加热器11构成，所述活性炭床12和第一阀门I连接的管路上接有第二阀门2，或活性炭床12的进口端壳体上直接连接第二阀门2 ;所述第二阀门2通过管道依次连接循环风机13和循环气体加热器11，所述循环气体加热器11通过第三阀门3和管道连接活性炭床12和第四阀门4连接的管路上，或通过第三阀门3直接连接在活性炭床12的出口端壳体上；
冷凝回收气路包括第五阀门5、第六阀门6、第七阀门14、空气压缩机8、冷凝器9、膜分离装置10和减压阀7，所述冷凝回收气路接于第二阀门2和循环风机13连接的管路上；冷凝回收气路一端通过第五阀门5和管道连接第二阀门2，另一端通过第七阀门14和管道连接第一循环风机13 ;第五阀门5出口依次通过空气压缩机8、冷凝器9和管道连接膜分离装置10，膜分离装置10出口分为两路，一路通过第六阀门6连接至空气压缩机8上方，另一路通过管道和减压阀7连接第七阀门14。
[0005]本发明提出的提高吸附床热气体循环脱附再生效率的装置采用的方法，通过分流加以浓缩冷凝，膜分离装置不仅实现了吸附、脱附和回收，且大大提高了脱附的效率，具体步骤如下:
在活性炭床进行吸附时，仅打开第一阀门1、第四阀门4，其它阀门均关闭，旁路系统处于不工作状态；当进行脱附时，先打开第二阀门2、第三阀门3，其他阀门关闭，启动循环风机13，气体通过气流加热器11循环加热脱附，加热到设定温度后，开启第五阀门5、第六阀门6、第七阀门14和减压阀7，使其中部分气流通过空气压缩机8后在冷凝器9中冷凝回收纯度较高的有机溶剂，未彻底回收的气体通过膜分离装置10，分离出的高浓度气体经第六阀门6回流至空气压缩机8前再次进行压缩冷凝，洁净气体则通过减压阀7和第七阀门14进入循环气体加热器11加热后进行脱附，整个过程可连续自动控制进行。
[0006]通过浓缩冷凝的气流是总气流的一小部分，冷凝后汇入主气流加热后进行脱附，整个活性炭床的脱附温度是保持稳定的。且可针对不同溶剂类型采用不同规格的吸附剂进行吸附，吸附饱和后的吸附床通过热气体进行脱附再生回收。
[0007]本发明整个过程未注入其他具氧化性或反应性的气体，不存在二次污染物，也不会影响回收溶剂纯度。
[0008]与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果:
(1)本发明采用了压缩冷凝和膜分离装置结合的方式，使得冷凝排放浓度为单纯冷凝的1/4以下；低浓度的排气返回循环系统后可更有效的进行脱附，大大提高了脱附效率；
(2)本发明解决了常规蒸汽脱附二次水污染问题，且整个系统动力消耗低，系统配置简洁;
(3)本发明巧妙的采用分流冷凝，回流气体并不影响脱附过程的问题，提高了能量利用效率。
【附图说明】
[0009]图1为传统的热气体循环脱附工艺装置。
[0010]图2为分流式冷凝系统。
[0011]图3为本发明的结构示意图。
[0012]图中标号:1、2、3、4、5、6、14分别为第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七阀门；7为减压阀；8为空气压缩机；9为冷凝器；10为膜分离装置；11为循环气体加热器；12为活性炭床；13为第一循环风机。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0014]实施例1:由第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第四阀门4、第五阀门5、第六阀门6、第七阀门14、减压阀7、空气压缩机8、冷凝器9、膜分离装置10、循环气体加热器11、活性炭床12、循环风机13、流量计、温度探测器、相应的管道和自动控制系统连接而成，第一阀门1、第四阀门4和活性炭床12构成吸附气路；活性炭床12、循环风机13和循环气体加热器11构成脱附主气路；第六阀门6、第七阀门14和空气压缩机8、冷凝器9、膜分离装置10、减压阀7相连构成部分冷凝回收气路。
[0015]在活性炭床进行吸附时，仅打开第一阀门1、第四阀门4，旁路阀门关闭，旁路系统处于不工作状态。当进行脱附时，先打开第二阀门2、第三阀门3，其他阀门关闭，启动循环风机13，气体通过气流加热器11循环加热脱附，加热到设定温度后，开启第五阀门阀门5、第六阀门6、第七阀门14，减压阀7设置为将上游管路气压减少到接近常压。其中一部分循环气流通过空气压缩8后在冷凝器9中冷凝回收纯度较高的有机溶剂，未彻底回收的气体通过膜分离装置10，高浓度气体在第二循环风机的推动下经第六阀门6回流至空气空气压缩机8前再次进行压缩冷凝，洁净气体则通过减压阀7和第七阀门14进入循环气体加热器11加热后进行脱附，整个过程可连续自动控制进行。经试验证明:它具有系统配置简洁、稳定实用、能源消耗低等优点，是一个优秀的技术方案。
[0016]实施例2
采用实施例1所述装置用于热循环气体脱附回收聚氨酯溶剂实例某涂装生产线的烘房车间，系统设计规模5000m3/h，考虑到烘房保温的需求，气体采用闭路循环利用的方式，无环境外排；溶剂为聚氨酯漆溶剂(含二甲苯、芳烃溶剂(除二甲苯外)、乙酸丁酯和甲基异丁基酮等)；来气温度为50~80°C，气体有机物含量400~3000mg/m3。系统通过换热等综合能源利用措施，回气温度较来气温度降低值小于10°C ο系统运行正常，由聚氨酯漆喷涂过程中回收溶剂的纯度大于99%，溶剂含水量小于800ppm，脱附效率大于98%。
[0017]实施例3
采用实施例1所述装置，某复合包装厂，系统设计规模风量10万m3/h，回收溶剂为乙酸乙酯。采用此方法回收乙酸乙酯为800吨/年，精制溶剂纯度大于99.6%，含水量小于300ppmo
【主权项】
1.一种提高吸附床热气体循环脱附再生效率的装置，包括吸附气路、脱附主气路和冷凝回收气路，其特征在于: 所述吸附气路由第一阀门(I)、活性炭床(12)和第四阀门(4)通过管道连接而成；脱附主气路由活性炭床(12)、第一循环风机(13)和循环气体加热器(11)构成，所述活性炭床(12)和第一阀门(I)连接的管路上接有第二阀门(2)，或活性炭床(12)的进口端壳体上直接连接第二阀门(2);所述第二阀门(2)通过管道依次连接循环风机(13)和循环气体加热器(11)，所述循环气体加热器(11)通过第三阀门(3)和管道连接活性炭床(12)和第四阀门(4)连接的管路上，或通过第三阀门(3)直接连接在活性炭床(12)的出口端壳体上； 冷凝回收气路包括第五阀门(5)、第六阀门(6)、第七阀门(14)、空气压缩机(8)、冷凝器(9)、膜分离装置(10)和减压阀(7)，所述冷凝回收气路接于第二阀门(2)和循环风机(13)连接的管路上；冷凝回收气路一端通过第五阀门(5)和管道连接第二阀门(2)，另一端通过第七阀门(14)和管道连接第一循环风机(13);第五阀门(5)出口依次通过空气压缩机(8)、冷凝器(9)和管道连接膜分离装置(10)，膜分离装置(10)出口分为两路，一路通过第六阀门(6)连接至空气压缩机(8)上方，另一路通过管道和减压阀(7)连接第七阀门(14)。2.一种如权利要求1所述的提高吸附床热气体循环脱附再生效率的装置采用的方法，其特征在于通过分流加以浓缩冷凝，膜分离装置不仅实现了吸附、脱附和回收，且大大提高了脱附的效率，具体步骤如下: 在活性炭床进行吸附时，仅打开第一阀门(I)、第四阀门(4)，其它阀门均关闭，旁路系统处于不工作状态；当进行脱附时，先打开第二阀门(2)、第三阀门(3)，其他阀门关闭，启动循环风机(13)，气体通过气流加热器(11)循环加热脱附，加热到设定温度后，开启第五阀门(5)、第六阀门(6)、第七阀门(14)和减压阀(7)，使其中部分气流通过空气压缩机(8)后在冷凝器(9)中冷凝回收纯度较高的有机溶剂，未彻底回收的气体通过膜分离装置(10)，分离出的高浓度气体在第二循环风机的推动下经第六阀门￠)回流至空气压缩机(8)前再次进行压缩冷凝，洁净气体则通过减压阀(7)和第七阀门(14)进入循环气体加热器(11)加热后进行脱附，整个过程可连续自动控制进行。
【专利摘要】本发明涉及一种提高热循环气体脱附效率的装置及其方法。在活性炭床前后加旁路系统，在热循环气体脱附的基础上，配以压缩冷凝和膜分离系统提高脱附效率。当进行吸附时，旁路阀门关闭，旁路系统处于不工作状态。当进行脱附时，关闭活性炭床待处理气体的进出口阀,开启旁路阀门，通过循环风机和气流加热器循环加热后进行热气体脱附，加热到设定温度后，开启阀门和减压阀，其中部分气流通过空气压缩后在冷凝器中冷凝回收纯度较高的有机溶剂，未彻底回收的气体通过膜分离装置分离，高浓度气体经阀门回流至空气压缩机前再次进行压缩冷凝回收，洁净气体则通过减压阀和阀门进入气流加热器加热后进行脱附。本发明可用于气体污染净化和有机溶剂回收，并大大提高脱附效率，增加了有机溶剂回收纯度和回收率。
【IPC分类】B01D53/02, B01J20/34, B01D53/00, B01D53/22
【公开号】CN105126531
【申请号】CN201510432694
【发明人】羌宁, 李照海, 刘涛, 荀志萌, 吴娅
【申请人】同济大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月22日