揮發性有機物廢氣的吸附處理系統的製作方法

2023-06-06 17:25:56 2

專利名稱：揮發性有機物廢氣的吸附處理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種揮發性有機物(Volatile Organic Componds，VOCs)廢氣的吸附 處理技術，該技術涉及一種嶄新的活性碳再生並回收熱量的系統。具體地說，涉 及一種能將揮發性有機物廢氣裂解後作為燃料從而降低能耗，且不會造成二次汙 染的揮發性有機物廢氣的活性碳吸附處理系統。
背景技術：
揮發性有機氣體(Volatile Organic Componds，VOCs)的最大使用類別為有機溶 劑，且廣泛的用於各種行業，如塗裝業、油漆業、化工業及半導體封裝業的溶劑回 收及半導體製造業、光電業的稀釋及清洗。
目前國內常用的有機溶劑主要種類包括(1)醇類-甲醇、異丙醇、丁醇及異丁 醇等。(2)酮類-丙酮、丁酮、環己酮等。(3)酯類-醋酸乙酯、醋酸丁酯。(4)含 氯溶劑-三氯甲烷、四氯化碳、二氯甲烷等。(5)其它-苯、甲苯、二甲苯等。而VOC 於環境、安全及衛生方面的主要特性有(1)毒害性。(2)衍生性空氣汙染。(3) 臭氧層破壞。(4)爆炸性，因此對於VOC必須有適當的處理技術，並且其受國家 法條所管制。
關於VOC控制技術分為回收性與破壞性兩種，前者常用活性碳吸附，再脫附 冷凝回收，其存在廢溶劑形成衍生汙染物的問題及活性碳廢棄物問題，且處理效率 不佳；後者常用直接焚化及觸媒焚化技術，卻須使用大量燃料有耗能的缺點，且燃 燒後所引發的汙染問題亦難處理；故以目前所慣用的兩種處理技術而言，均有其未 盡理想之處。

發明內容
本發明的目的在於提供一種揮發性有機物廢氣的吸附處理系統，該系統是一種 嶄新的活性碳再生並能回收熱量的系統，該系統主要是將揮發性有機物VOC廢氣， 利用珠粒狀活性碳予以流體化吸附，並採用熱交換器、正壓風車產生熱氣送入流體
化脫附床進行脫附，再將脫附後的高濃度voc利用回抽風車進入voc氧化加熱器，
促該VOC因高溫裂解而釋放熱量，再將此熱量回收後提供用於前述熱交換器裝置；
此系統的特點在於吸附與脫附完全分離，且具有氮氣滅火安全機制，尤其操作成本
低(利用生產排放的voc廢氣可燃燒特性，以產生熱源供應系統使用，而不須使
用瓦斯或者重油造成二次汙染)、處理效率高(回收排放熱量達環保排放標準的最 佳化)，更大幅提高產業競爭優勢。
具體來說，本發明的一種揮發性有機物廢氣的吸附處理系統，其特徵在於，包
括
流體化吸附床將揮發性有機物廢氣由流體化吸附床底部一側送入，經上方一
連串衝孔板內均勻分布的珠粒狀活性碳的吸附作用，將揮發性有機物汙染物予以吸 附去除，並使已除去揮發性有機物後的淨化空氣由該流體化吸附床上方排出，當活 性碳吸附大量揮發性有機汙染物後，將因比重增加掉落而由流體化吸附床底部一側
排出；
流體化脫附床吸附有揮發性有機汙染物的活性碳由該流體化脫附床上方一側 送入，且將加熱後的熱風由一側輸入，其內設有連串的多個衝孔板，使吸附於活性 碳的揮發性有機汙染物得以脫附，脫附出的揮發性有機汙染物由上方輸出送至回收 熱處理裝置，至於再生的乾淨活性碳則由下方輸出後再送回流體化吸附床內繼續使 用；
回收熱處理裝置用以持續供應自前述流體化脫附床脫附輸出的高濃度揮發性 有機物當燃料，經由加熱裂解揮發性有機物產生高溫，並利用該揮發性有機物的燃 燒特性生熱，以回收此熱量。
其中，該流體化吸附床包括第一活性碳輸送泵；該流體化脫附床包括第二活性 碳輸送泵；而該回收熱處理裝置進一步包括正壓風車、脫附塔加熱器、回抽風車、 揮發性有機物氧化加熱器及熱交換器。
茲進一步配合附圖，以說明本發明的較佳實施例，以能對本發明有更深入且具 體的了解。


圖1是本發明整體裝置示意圖。 附圖標號說明流體化吸附床l;衝孔板10;第一活性碳輸送泵ll;流體化脫 附床2;衝孔板20;第二活性碳輸送泵21;回收熱處理裝置3;正壓風車30;脫附 塔加熱器31;回抽風車32; VOC氧化加熱器33;熱交換器34;區隔板341;氮氣35。
具體實施例方式
請參閱圖1所示，是本發明一較佳實施例的揮發性有機物廢氣的吸附處理系統， 即活性碳再生回收熱量的系統圖，其組成至少包括-
流體化吸附床l，主要利用活性碳比表面積大的特性(100-1000 m2/g)，產牛大 面積流動增加吸附效果達到排放乾淨的空氣的法規標準；依圖中所示，VOC廢氣由 流體化吸附床1底部一側送入後，經上方一連串衝孔板10內均勻分布的珠粒狀活 性碳的吸附作用，將VOC汙染物予以吸附去除，並使淨化VOC後的空氣由該流體 化吸附床l上方排出，當活性碳吸附大量VOC汙染物後，將因比重增加掉落而由 流體化吸附床1底部一側排出；且該流體化吸附床1配設有第一活性碳輸送泵11， 利用空氣壓縮方式單獨供應活性碳由流體化吸附床1一側上方送入， 一旦發生異常 時，該第一活性碳輸送泵11會停止輸送。
流體化脫附床2，依圖中所示，吸附VOC汙染物的活性碳由流體化脫附床2 上方一側送入，且將加熱後約24(TC的熱風由一側輸入，於流體化脫附床2內同樣 設有連串的多個衝孔板20,且外部亦配設有獨立輸送的第二活性碳輸送泵21，利 用空氣壓縮使活性碳達到輸送目的；該流體化脫附床2利用如前述相同於流體化吸 附床l的原理方式，使吸附於活性碳的VOC汙染物得以脫附，脫附出的VOC汙染 物由上方輸出送至回收熱處理裝置3，至於再生的乾淨活性碳則由下方輸出後再送 回流體化吸附床1內繼續使用。
回收熱處理裝置3，持續供應自前述流體化脫附床2脫附輸出的高濃度VOC當 燃料，加熱裂解VOC產生高溫，VOC的lkg可產生平均6000kcal熱量，該裝置 可回收這些熱量。其組成如圖面所示，其進-步包括
正壓風車30，當外部空氣(常溫約25。C)經熱交換器33的回收熱預熱後進入 正壓風車30，並藉由正壓風車30的正壓力將脫附空氣送入脫附塔加熱器31內；
脫附塔加熱器31，利用電熱加熱方式控制脫附空氣的脫附溫度(脫附溫度 240°C，氧化溫度80(TC以上)，且僅需要少許電量便可將脫附空氣立即加熱至所需 的脫附溫度，再送入流體化脫附床2內；例如當1CMM空氣流量溫度從2(TC加熱 至220'C時須要35KW/HR電量，因回收熱量等於回收能源，所以經熱交換器33回 收熱是相當省能源的作法；當500CMM空氣流量VOC為異丙醇IPA 300ppm濃度 燃燒時，可產生22KW/HR電量，因此利用此回收再生能源的特性將使其操作過程 更加省能源；
回抽風車32，將流體化脫附床2的VOC出口回抽，經熱交換器34作用，再一 次回收熱使VOC氧化加熱器33隻需要些微電量輸出，以具省能效果。
VOC氧化加熱器33，利用電熱或燃料加熱方式，加熱至80(TC使所有VOC可 完成裂解(因目前所有VOC鍵結能量只要有800°C以上就可完全分解產生二氧化碳 及水，且分解後的二氧化碳及水因無公害問題而可排放至大氣中)；其主要使用由 流體化脫附床2進行流體脫附後達到均溫產生高濃度VOC當燃料，當送入該VOC 氧化加熱器33內加溫至80(TC高溫已能滿足該VOC裂解條件，足以產生相當熱量 (lkg的VOC產生平均大約6000kcal熱量)，並輸出至熱交換器34回收此熱量；
熱交換器34，當VOC氧化加熱器33完全裂解產生的熱量經由熱交換器34回 收大部分熱能後，能達到更省及更環保的功效；該熱交換器33依圖面所示為上、 下聯通的，虛線為區隔板341，其上、下部都是利用VOC氧化加熱器33排出的溫 度80(TC以上的熱氣，利用如殼管式的熱交換器34，其內管為80(TC高溫、外管為 外部空氣，將外部空氣預熱而回收熱，將減少主加熱器電量輸出，甚至利用完全回 收熱轉為再生能源，而達無電量輸出的完全省能功效；又熱交換器33上半部亦是 利用此作法將流體化脫附床2輸出的脫附溫度約24(TC的脫附空氣作為二次回收熱 加至50(TC以上，再次減少氧化加熱器33的電量輸出。
依據上述組成的本發明的活性碳再生回收熱系統，當其在實際實施上，大體上 可分為三個過程進行，即流體化吸附、流體化脫附及回收熱處理。其中流體化吸 附部分與現有技術並無差異，而特別是
流體化脫附及回收熱量處理兩部分為技術特徵的所在。換言之，流體化脫附床 2於活性碳脫附過程中包括對外部空氣輸入經熱交換器34做預熱作用，而減低之 後脫附塔加熱器31對其加熱至脫附溫度；供應VOC氧化加熱器33的主加熱器欲 將VOC加熱至80(TC所需的部分能源，以減低其電量輸出；以及熱交換器33 h半
部將流體化脫附床2輸出的脫附溫度約24(TC的脫附空氣，做二次回收熱的加溫過 程到50(TC以上，以減少氧化加熱器33的電量輸出。
上述包括流體化脫附床2、脫附塔加熱器31、 VOC氧化加熱器33、熱交換器 34等裝置所需的能源或熱量，部分或全部可由回收熱處理裝置3的回收熱直接提供， 如此，達到省能又合乎經濟的實質效益。
此外，在高溫脫附時如有異常溫度大於450度時，如大量VOC進入流體化脫 附床內產生高溫，此時利用惰性氣體氮氣35來減少空氣含氧量，而達到低氧滅火 的功效。
由於本發明活性碳再牛回收熱系統，克服了傳統活性碳流動式吸附配合冷凝回 收所產生廢溶劑二次汙染，及冷凝所須消耗大量的電量，且不會衍生其它汙染物。 並且克服了傳統沸石轉輪所須大量的燃料及衍生氮氧化物二次汙染，及沸石轉輪有 塗布(coating)高沸點的VOC產生燃燒的安全問題更加不會衍生其它汙染物，因 為本發明系統中吸附及脫附所使用的活性碳是完全分離並且有氮氣滅火安全機制， 且利用生產排放的廢氣VOC可燃燒特性產生熱源，而不須使用瓦斯或者重油造成 二次汙染，操作成本降低，及環保排放標準的處理效率相當高，足可大幅提高產業 競爭優勢。
需說明的是，以上所述乃是本發明的較佳實施例，如依本發明的構想所作的改 變，其產生的功能、作用仍未超出說明書與附圖所涵蓋的精神時， 一切應屬本發明 的範圍內。
權利要求
1、一種揮發性有機物廢氣的吸附處理系統，其特徵在於，包括流體化吸附床將揮發性有機物廢氣由流體化吸附床底部一側送入，經上方一連串衝孔板內均勻分布的珠粒狀活性碳的吸附作用，將揮發性有機物汙染物予以吸附去除，並使已除去揮發性有機物後的淨化空氣由該流體化吸附床上方排出，當活性碳吸附大量揮發性有機汙染物後，將因比重增加掉落而由流體化吸附床底部一側排出；流體化脫附床吸附有揮發性有機汙染物的活性碳由該流體化脫附床上方一側送入，且將加熱後的熱風由一側輸入，其內設有連串的多個衝孔板，使吸附於活性碳的揮發性有機汙染物得以脫附，脫附出的揮發性有機汙染物由上方輸出送至回收熱處理裝置，至於再生的乾淨活性碳則由下方輸出後再送回流體化吸附床內繼續使用；回收熱處理裝置用以持續供應自前述流體化脫附床脫附輸出的高濃度揮發性有機物當燃料，經由加熱裂解揮發性有機物產生高溫，並利用該揮發性有機物的燃燒特性生熱，以回收此熱量。
2、 如權利要求1所述的揮發性有機物廢氣的吸附處理系統，其中流體吸附床 設有獨立的第一活性碳輸送泵。
3、 如權利要求1所述的揮發性有機物廢氣的吸附處理系統，其特徵在於，流 體化脫附床設有獨立的第二活性碳輸送泵。
4、 如權利要求1所述的揮發性有機物廢氣的吸附處理系統， 其特徵在於，該回收熱處理裝置進一步包括正壓風車、脫附塔加熱器、回抽風車、 揮發性有機物氧化加熱器及熱交換器。
5、 如權利要求4所述的揮發性有機物廢氣的吸附處理系統，其特徵在於，正 壓風車是用於將外部空氣經熱交換器的回收熱預熱後送入脫附塔加熱器內。
6、 如權利要求4所述的揮發性有機物廢氣的吸附處理系統，其特徵在於，脫 附塔加熱器是利用電熱加熱方式控制脫附空氣的脫附溫度，並將脫附空氣加熱至所 需脫附溫度，再送入流體化脫附床內。
7、 如權利要求4所述的揮發性有機物廢氣的吸附處理系統，其特徵在於，回抽風車是將揮發性有機物由流體化脫附床出口處回抽，並經熱交換器做預熱作用。
8、 如權利要求4所述的揮發性有機物廢氣的吸附處理系統，其特徵在於，揮 發性有機物氧化加熱器是利用電熱或燃料加熱方式，加熱至揮發性有機物可完成裂 解。
9、 如權利要求4所述的揮發性有機物廢氣的吸附處理系統，其特徵在於，熱 交換器用以將氧化加熱器完全裂解揮發性有機物所產生的熱量回收。
10、 如權利要求9所述的揮發性有機物廢氣的吸附處理系統，其特徵在於，熱 交換器為殼管式熱交換器，內管處於揮發性有機物裂解後的高溫、外管為外部空氣， 由此預熱該空氣而回收熱。
全文摘要
本發明提供一種全新的揮發性有機物廢氣的吸附處理系統，主要克服了傳統活性碳流動式吸附裝置配合冷凝回收裝置會產生廢溶劑二次汙染、能耗大等問題。其特點為將揮發性有機物(VOC)廢氣利用珠粒狀活性碳予以流體化吸附，並採用熱交換器、正壓風車產生熱氣送入流體化脫附床進行脫附，再將脫附後的高濃度VOC利用回抽風車進入VOC氧化加熱器，促該VOC因高溫裂解而釋放熱量，再將此熱量回收後提供用於前述裝置。由於本發明系統中吸附及脫附所使用的活性碳是完全分離並且有氮氣滅火安全機制，且利用生產排放的廢氣VOC可燃燒特性產生熱源，而不須使用瓦斯或者重油使成本降低，環保排放標準的處理效率也相當高，足可大幅提高產業競爭優勢。
文檔編號B01D53/12GK101199913SQ20061016119
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月11日 優先權日2006年12月11日
發明者蔡銘昇 申請人:蔡銘昇