以氮氣為脫附介質的活性碳纖維有機溶劑回收新工藝的製作方法

2023-05-14 18:39:36

專利名稱：以氮氣為脫附介質的活性碳纖維有機溶劑回收新工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及從汽態混合物中回收高沸點氣態化合物如常態為液態的汽化的 化合物，尤其涉及從印刷、輕工、塗布、化工、電子等行業在生產過程中產生 的含有有機溶劑廢氣中對多種有機溶劑進行回收並循環利用的設備及其方法。
背景技術：
以往活性碳纖維溶劑回收工藝主要應用在甲苯、二甲苯、環已烷、卣代烴
等難溶於水的有機物的回收上，例如，中國專利ZL200510200344.8公開了一種 工業有機廢氣自動化回收新工藝的方法，中國專利ZL02233407. 6公開了一種活 性炭纖維廢氣吸附回收裝置，上述專利均釆用水蒸汽脫附、靜態分層回收的方 法。雖然用水蒸汽脫附有相變熱高，脫附較完全、易冷凝等優點，但還有以下 缺點
1) 產生二次排放物汙水，特別是回收溶解度大的有機物時汙水很難處理，用精 餾塔處理運行費用高。
2) 在脫附時，有大量水蒸氣冷凝在活性碳纖維吸附層中，雖經乾燥風吹掃但活 性碳纖維的水含量還是很高，影響其吸附性能，降低了利用率。
3) 當有機廢氣中含有易水解物質或卣代烴等物質時，在高溫水蒸汽的作用下， 設備極易腐蝕，回收產品中雜質多。
4) 工況環境較差時，氣流夾帶的灰塵等雜質會在活性碳纖維中累積，在鹽析、 填充等作用下活性碳纖維失去活性。
5) 對一些含有高沸點物質的場合，由於水蒸汽不能有效解吸，上述工藝及裝置運行一段時間後吸附率會下降很多，不能正常運行。

發明內容
針對現有技術問題，本發明提出一套全新的有機廢氣處理工藝，拓展活性 碳纖維吸附劑的應用領域。本套工藝以熱氮氣作為解吸介質，富集後的解吸氣 通過冷凝或吸收方式加以回收，實現汙染物零排放。在加熱解吸前進行氮氣置 換，用在線溫度及氧含量測試系統監測系統運行情況，並控制氮氣安全閥，保
障了回收設備的安全運行。與傳統的活性碳纖維溶劑回收工藝相比有以下優點
1) 用熱氮氣脫附，不產生二次汙染物，可實現環保達標排放。
2) 吸附層保持乾燥，提高了活性碳纖維的利用率，延長了活性碳纖維的使用壽 命。
3) 由於不用水蒸汽脫附，所以設備無腐蝕問題，大大降低了設備製造成本。
4) 回收產品中水含量低，溶劑品質高。
5) 對於水溶性大或是易水解的溶劑回收效果好，可降低運行成本。
6) 由於脫附氣可以加熱至400度左右，所以回收裝置可以應用於含高沸點有機 溶劑的回收，拓展回收裝置的應用範圍。


本圖為工藝流程圖
l有機廢氣集風系統2引風風機3氣流控制三通閥4過濾器與預冷器
5冷卻風機 6加熱器7 11 12 13 14 17 18 19 氣流控制二通閥 8
9 15 16氮氣控制閥 10A 10B吸附器 20預冷器21溶劑回收裝 置 22有機物儲存器
具體實施例方式
附圖所示是從廢氣中回收有機溶劑組分的系統。有機廢氣集風系統1收集 了本發明工藝方法中待處理的工作氣流。引風風機2提供了動力，氣流控制三 通閥3控制流向，當系統工作時打開進氣口將有機廢氣引入處理器進行吸附，
當系統維護時打開排氣口。過濾器與預冷器4能除去大部分懸浮物並且能夠調 節廢氣溫度與溼度，以延長活性碳纖維的使用壽命、提高吸附效果。冷卻風機5 可以將環境氣引入吸附器，降低吸附層溫度。加熱器6可以將氮氣加熱到80-400度，高溫氮氣用於活化活性面碳纖維。氣流控制二通閥7 11 12 13 14 17 18 19在系統中控制流向。氮氣控制閥8 9 15 16可調節流量大小， 並能準確計量流量。吸附器10A 10B內部裝有活性碳纖維吸附芯，兩者交替進 行吸附、脫附、冷卻過程。預冷器20用冷水將脫附氣初步降溫，減少後續處理 能耗。溶劑回收裝置21脫附氣中的溶劑進行回收，可以是冷凝回收器也可以是 吸收回收器。
1. 打開氣流三通閥2、進氣口引風風機2，將車間產生的含有多種有機溶 劑的廢氣由集氣系統1引入風管中，經過濾器與冷凝器4除去大部分懸浮物， 調節氣流溫度與溼度，然後送入活性碳纖維吸附箱10A吸附，淨化氣從吸附箱 頂排放。另一吸附器10B此時處理待機狀態或是脫附、冷卻狀態。
2. 當吸附箱IOA通入有機廢氣一段時間到達穿透點時，關閉閥門7、 13, 打開閥門14切換另一吸附箱IOB進行吸附工作，開啟氮氣閥8置換，在線氧含 量監測儀測試氧含量小於2。/。時，關閉閥門8、 13，打開閥門9、 12，此時加熱器 6開始工作，將氮氣加熱到8G-40G度對活性碳纖維吸附層進行脫附。置換氮氣 和脫附氮氣流量由質量流量計嚴格控制，以確保氮氣有效充分利用。另外設在線氧含量及溫度監測系統隨時監控系統內的氧含量及吸附床層溫度。以PLC分
兩階段連鎖控制，在脫附過程中當氧含量>2%時蜂鳴器發出警報，加熱器停止加 熱；氧含量>5%時除蜂鳴器發出警報，加熱器停止加熱外，閥門8打開，噴入大 量(平時量的3-5倍)的氮氣，以降低氧含量。
3. 脫附完畢，關閉氮氣進口閥9、、脫附氣出口閩11,打開冷卻氣入口閥 11、淨化氣出口閥13,用冷卻風機5通入大量環境氣體以降低吸附箱溫度，以
便於下一循環有效地吸附廢氣中的有機溶劑。
4. 上述步驟1一3過程自動循環進行，兩吸附器交替吸附、脫附、冷卻。
5. 脫附氣流經預冷器20降溫，經溶劑回收器21回收脫附器中的有機溶劑， 回收的溶劑儲存在儲槽21中。回收塔可選用冷凝回收器或是吸收塔回收脫附氣 中的有機溶劑。
冷凝回收法根據有機廢氣組成，為防止低沸點有機物在冷凝管表面凝結成 固體影響回收效果可分單級冷凝回收或多級冷凝回收，冷凝液進入儲槽，潔淨 氣可以送回車間以充分利用氮氣。冷凝回收法收集的溶劑不似 一 般以固定床以 蒸汽再生法回收的溶劑，其水分含量極低，可直接回用。
由於有機物經過活性碳纖維富集，脫附氣流量小，有機物濃度高，吸收法 可以有效地回收有機溶劑。
6. 對於含少量高沸點有機物的廢氣回收設備，在運行一段時間後回收效率 下降，可以在氮氣保護下將氮氣溫度加熱至400度左右，使吸附在活性碳纖維 上的高沸點有機物脫附。因高沸點物質含量少，平時運行時的脫附溫度控制在 IOO度左右，定期高溫活化，即可保持活性碳纖維吸附效率又可以節省運行費用。
7. 對於風量大，濃度高的場合，可以設計成二次吸附裝置，即經過一次吸 附的有機廢氣再回送至另 一吸附器進行二次吸附，此套裝置需要至少三個吸附箱。由於碳纖維是以熱氮氣為脫附介質的，所以吸附層透氣率高，風阻小，二 次吸附易於實施，從而進一步減少排放氣中有機物的含量。
權利要求
1.一種新的有機廢氣處理工藝，能夠高效、節能地從有機廢氣中回收有機溶劑。其特徵在於車間產生的廢氣經集氣系統、吸附系統、脫附系統、回收系統處理後實現潔淨排放。設備還包括在線氧含量及溫度監測系統實時監控系統和PLC自動控制系統。
2. 根據權利要求l所述，吸附系統主要工作物為活性碳纖維芯，是由活性 碳纖維纏繞在金屬骨架上組成的，在有限的空間中此結構具有較大的通風面積。
3. 根據權利要求l所述，吸附器可以是箱式結構也可以是罐式結構，活性 碳吸附芯固定在吸附器中，能夠使有機廢氣有效通活性碳吸附層。
4. 根據權利要求l所述，脫附介質為熱氮氣，氮氣流量用質量流量計控制， 確保氮氣流量穩定。加熱設備可以是電加熱也可以是以其它導熱油、高壓水蒸 汽等加熱設備，加熱溫度可以控制在90 - 400度之間。
5. 根據權利要求l所述，以PLC或DCS分兩階段連鎖控制，在脫附過程中 當氧含量>2%時蜂鳴器發出警報，加熱器停止加熱；氧含量>5%時除蜂鳴器發出 警報、加熱器停止加熱外，氮氣閥會自動開啟，噴入大量(平時量的3-5倍)的 氮氣，以降低氧含量。
6. 根據權利要求l所述，回收方式可以是冷凝回收，也可以是吸收回收。
7. 根據權利要求1所述，整個裝置系統採用PLC或DCS全自動控制運行。
全文摘要
本發明提出一套全新的有機廢氣處理工藝，拓展活性碳纖維吸附劑的應用領域。此工藝以熱氮氣作為解吸介質，富集後的解吸氣通過冷凝或吸收方式加以回收，實現汙染物零排放。在加熱解吸前進行氮氣質換，用在線溫度及氧含量監測系統控制氮氣安全閥的開關，保障了回收設備的安全運行。以熱氮氣作為解吸介質，克服了傳統工藝中以水蒸汽脫附時產生二次汙染、腐蝕、運行成本高等問題，提高了設備效率，延長了使用壽命，拓展了使用範圍，具有較大的應用推廣價值。
文檔編號B01D53/04GK101301558SQ200710107128
公開日2008年11月12日 申請日期2007年5月8日 優先權日2007年5月8日
發明者平 張 申請人:北京雲辰天環保科技有限公司