有機廢氣淨化回收裝置的製作方法

2023-07-18 10:45:06 2

專利名稱：有機廢氣淨化回收裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種淨化有機廢氣、回收有機溶劑的固定床吸附裝置，很多輕工、化工及機電部門，如印刷、製鞋、皮革、印鐵製罐、機械、電子、汽車、油漆、橡膠、合成纖維、塑料、賽璐璐、膠片、火炸藥、去脂、石油等諸多行業都揮發有機溶劑、排放有機廢氣，有機廢氣不但造成大氣環境的汙染而且造成資源的損失和浪費。
在活性炭填充床上捕集並濃縮有機溶劑這一氣固接觸過程，是再生式回收系統吸附有機溶劑的基本操作，為了實現有效的氣固操作，吸附系統常採用三種基本的接觸方式(1)流化床；(2)連續移動床；(3)固定床。
一般情況下，尤其是在廢氣濃度不高時，固定床吸附器是最為理想的設備，其結構最簡單，操作最省事，但是，固定床吸附器也存在著不足之處，也就是固定床的氣體流率還受到床層壓降的限制，而極高的氣體流率也許要求採用不經濟的大型吸附床。在現有的固定床吸附器中，按床層的厚度可分為厚床層吸附器和薄床層吸附器，《Air Pollution Control EquipmentSelection，Design，Operation and Maintenance》(Louis Theodore和Anthony J.Buonicore著)一書第四章中，對上述兩種設計的吸附器及其流程有較詳細的介紹，典型的厚床層設備為立式、圓柱狀吸附器，這種類型的吸附器具有氣流分布均勻、不易產生溝流和短路、吸附劑利用率高的優點，但是，由於其所能提供的床層氣體流通截面積小，在處理大氣量的廢氣時，床層阻力很大，相對處理能力較低，需用高壓風機，運轉能耗大，設備噪音大；另一種典型的吸附器為臥式圓筒狀薄層床，其床層氣體流通截面積較前者大，床層阻力也較小，但其氣流分布的均勻性難以控制，在裝填吸附劑和設備運轉過程中又容易產生吸附劑分布不均，引起溝流和短路，降低淨化效率和吸附劑的利用率，這種類型設備的空間利用率較小，設備龐大，相對投資高，並且吸附劑的裝卸很不方便；還有一種圓環形固定床吸附器雖對上述兩種典型設備的缺點有所改進，但其設備空間利用率和淨化處理能力以及床層氣體流通截面積仍然不高。
用吸附法淨化氣體回收有機溶劑時，常採用兩個或兩個以上的固定床吸附器，組成所謂的雙床、三床或四床吸附系統，對於典型的雙床吸附系統，有兩臺吸附器可以輪用，也就是說，當其中的一臺投產吸附時，另一臺正在進行脫附再生，通常在吸附器中的吸附劑達到吸附飽和或當穿透濃度接近排放標準時，才切換吸附器的工作狀態。但是，先前這種雙床吸附系統流程卻存在著以下幾點不足①當吸附質在吸附劑上的吸附量受床層的溫度和溼度影響較大、而要對再生後的吸附劑進行冷卻和乾燥時，需採用一些輔助設備，用大氣空氣對解析階段後的炭進行乾燥和冷卻。②對於薄層吸附床，由於無效層厚度佔整個吸附層的比例較大，當穿透濃度接近排放標準時，一般情況下，吸附劑是不能達到吸附飽和狀態的，使得吸附劑的利用率相對較低。
本實用新型的目的在於提供一種具有新型結構的固定床和改進的氣體流程的吸附裝置，提高吸附器內固定床的氣體流通截面積，它能克服上述厚床層吸附器的床層氣體流通截面積小，床層阻力大的不足，克服薄床層吸附器的氣流分布均勻性難以控制，吸附床容易產生溝流和短路、吸附劑和設備空間利用率低的不足，克服圓環形固定床吸附器的床層氣體流通截面積、設備空間利用率、處理能力不高的問題，同時它還克服了上述幾種吸附器所共有的另一個問題，即吸附劑裝卸、更換十分麻煩的缺點。
為實現上述目的，本實用新型採用了一種組件式結構的吸附床和一種單床吸附結合雙方串聯吸附的流程；吸附器內的固定床是由水平密合裝配在吸附器殼體埠的承重板［32］和各自密合裝配在承重板的開孔上的吸附芯體［33］所構成，承重板［32］上的開孔的數目、形狀和大小與吸附芯體的數目及其上板［18］的形狀、大小相對應，吸附芯體［33］通過其上板［18］的周邊裝配且密合在與其對應的承重板上的開孔的周邊上；吸附芯體［33］是由吸附層、上板［18］、下板［17］、出氣通道［20］和承重筋［22］所組成，上板［18］和下板［17］平行，分別位於吸附層的兩端，由分布在吸附層側面的承重筋［22］和緊固件將上板［18］和下板［17］固定，並將吸附層夾緊在上板［18］和下板［17］之間、出氣通道［20］是由吸附層和下板［17］圍合而成，是吸附芯體［33］的中腔；在此特定的固定床結構條件下，吸附芯體有效地佔據了吸附器殼體內的空間，每個吸附芯體都能提供有效的氣體流通截面，而整個吸附床的氣體流通截面則是所有吸附芯體所提供的氣體流通截面之各，此面積必大於吸附器的橫截面積，也大於吸附器殼體的側面積，所以在吸附器體積、氣體流量一定的前提下，由於本實用新型所提供的床層氣體流通截面積最大，因而通過床層的氣體流速就最小，床層的氣流阻力自然就最小，相應地也就提高了床層的流通能力。吸附器［1A］的進出口分別與三通閥［F1］和閥門［F5］連接，吸附器［2A］的進出口分別與三通閥［F2］和閥門［F6］連接，然後再並聯連接，在進氣端的並聯連接處和出氣端的並聯連接處分別安裝一臺四通閥［F3，F4］，實現了單床吸附過程和雙床串聯吸附過程的組合和切換，四通閥［F3］的進氣接口與預濾器［8］的出氣口連接，預濾器［8］的進氣口與風機［1］的出氣口連接或直接與廢氣產生源相接，四通閥［F3］進氣接口的二個鄰位接口分別與三通閥［F1］和三通閥［F2］連接，四通閥［F4］的出氣接口與排氣煙囪或風機［1］的吸入口連接，四通閥［F4］出氣接口的二個鄰位接口分別與閥門［F5］和閥門［F6］連接，四通閥［F3］進氣接口的對位接口則與四通閥［F4］出氣接口的對位接口連接；兩個四通閥對單床吸附和雙床串聯吸附過程進行切換，也就是說，在脫附床的再生過程結束以後，將其串聯在前級吸附器的後面，直到前級吸附器切換到脫附再生狀態為止，雙床系統採用此種流程，不但保證了吸附劑的吸附能力得到較大程度的利用，而且還能夠同時對脫附再生後的吸附劑進行冷卻和乾燥處理。
將吸附芯體的吸附層設計為扁圓環柱式，使得單位體積吸附芯體具有最大的氣體流通截面；將吸附芯體的吸附層設計為裡外兩層，可以充分利用不同吸附劑各自的優點；外層選用流體阻力小、單位重量吸附容量大的吸附劑，如較大粒徑的活性炭，內層選用吸附、脫附速率大的活性炭纖維或其製品或較小粒徑的活性炭，使得整個吸附層在較小的床層阻力下，擁有較大的吸附容量、較好的吸、脫附動力學性能和較高的吸附劑利用率；風機位於吸附器出口的後面，這樣，不但可以避免高濃度的有機廢氣通過風機，而且還可以避免因系統的洩漏、造成有機廢氣對淨化場所的汙染。
本裝置吸附床的吸附芯體靠自重使其上板的邊沿與承重板上對應的開孔密合，所以吸附芯體的裝卸以及吸附劑的更換都十分方便；由於吸附床的結構是利用床層的空間來擴展床層的氣體流通截面，所以其床層氣體流通截面積比其它類型的固定床要大，因而其床層的阻力自然最小；由於吸附芯體的吸附層厚度是均一的，所以氣流的分布就比較均勻；由於吸附層可設計為二層，可以將二種優勢互補的吸附劑結合起來使用，再加上具有單床吸附與雙床串聯吸附的流程，自然可以提高吸附層的吸附容量和吸附劑的利用率。
附圖中，


圖1是本實用新型中有機廢氣淨化回收裝置的流程圖和裝置示意圖；圖2是吸附芯體的結構示意圖；圖3是吸附器的結構示意圖。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明
圖1.是本實用新型可採用的一種流程圖和裝置示意圖，主要由吸附器［1A，2A］、預濾器［8］、四通閥［F3，F4］、三通閥［F1，F2］、冷凝器［2］、熱交換器［3，4］、精餾塔［5］、油水分離槽［6］、水淨化器［7］、風機［1］以及必要的管道、閥門、儀表構成。下面結合
圖1說明本裝置的工作原理和工作過程。
初始準備狀態閥門［V1］［V2］打開，［V3］［V4］關閉，四通閥［F4］處於風機［1］和閥門［F5］相通的狀態，四通閥［F3］處於預濾器［8］和三通閥［F1］相通的狀態閥門［F5］［F6］打開，三通閥［F1］［F2］進氣口打開。
1.關閉閥門［F6］和三通閥［F2］的進氣口。啟動風機［1］，吸附器［1A］處於單床吸附狀態。
2.打開閥門［V4］，將過熱水蒸汽導入吸附器［2A］，此刻，吸附器［2A］處於脫附再生狀態，流出吸附層的蒸汽(含有機蒸汽)經三通閥［F2］的蒸汽出口，流入冷凝器［2］，經冷凝後流入油水分離槽［6］，冷凝水經水淨化器［7］淨化後排放，油相流經儲油槽［9］、熱交換器［3］，流入精餾塔［5］，經分離提純後得溶劑A和B。
3.當吸附器［2A］的脫附時間達到吸附周期的1／4～3／4後，關閉閥門［V4］和三通閥［F2］的蒸汽出口(即打開其進氣口)，結束吸附器［2A］的脫附再生狀態。
4.打開閥門［F6］，啟動四通閥［F4］至另一狀態，使風機［1］與吸附器［2A］相通，形成雙床串聯吸附狀態。
5.當吸附器［1A］的一個吸附周期結束後，啟動四通閥［F3］，使吸附器［2A］和預濾器［8］相通，結束雙床串聯吸附狀態，依照下述步驟繼續操作，完成下半個周期的操作過程。
6.關閉閥門［F5］和三通閥［F1］的進氣口，吸附器［2A］處於單床吸附狀態。
7.打開閥門［V3］，將過熱水蒸汽導入吸附器［1A］，此刻，吸附器［1A］處於脫附再生狀態，流出吸附層的蒸汽(含有機蒸汽)經三通閥［F1］的蒸汽出口，流入冷凝器［2］，經冷凝後流入油水分離槽［6］，冷凝水經水淨化器［7］淨化後排放，油相流經儲油槽［9］、熱交換器［3］，流入蒸餾塔［5］，經分離提純後得溶劑A和B。
8.當吸附器［1A］的脫附時間達到吸附周期的1／4～3／4後，關閉閥門［V3］和三通閥［F1］的蒸汽出口(即打開其進氣口)，結束吸附器［1A］的脫附再生狀態。
9.打開閥門［F5］，啟動四通閥［F4］至另一狀態，使風機［1］與吸附器［1A］相通，形成雙床串聯吸附狀態。
10.當吸附器［2A］的一個吸附周期結束後，啟動四通閥［F3］，使其處於預濾器［8］和三通閥［F1］相通的狀態，結束雙床串聯吸附狀態。至此，完成整個操作過程，整套流程的所有閥門啟閉狀態回到裝置的初始準備狀態。
圖2.是吸附芯體［33］可採用的一種結構形式，採用耐腐蝕的金屬材料製成，由隔離柵［11］［12］［13］、出氣口［14］、吸附劑［15］［16］、下板［17］、上板［18］、吸附劑補充加料口［19］、測溫元件插口［21］、承重筋［22］、加強筋［23］、隔離網［24］構成。待處理的有機廢氣由吸附芯體的外圍進入，經吸附劑［16］和［15］吸附淨化後，由出氣通道［20］和出氣口［14］排出，進入吸附器的排氣腔［38］。
圖3.是吸附器可採用的一種結構形式，由外殼［31］、承重板［32］、吸附芯體［33］、支撐杆［34］、消防噴頭入水口［35］、水蒸汽進入口［44］、液封裝置［36］、進氣腔［37］、排氣腔［38］、排液口［39］、進氣口［40］、排氣口［41］、入孔［42］、測溫元件［43］構成。含有機蒸汽的廢氣由三通閥［F1］或［F2］進入進氣口［40］、經吸附芯體吸附淨化後、由排氣口［41］排出。
實施例淨化回收印刷廠排放的有機廢氣，廢氣成份主要為甲苯(佔70％)，另有少量異丙醇和乙酸乙酯，廢氣總濃度為5.0g／m3，氣量30000m3／h，設備總佔地面積小於35m2，消耗電功率不大於18KW，回收淨化率大於98％。吸附器橫截面積為7.6m2，吸附器中吸附段的殼體側面積為15.4m2，本例提供的平均床層氣體流通截面積為25.2m2，床層阻力為620Pa。
權利要求1.一種淨化有機廢氣回收有機溶劑的固定床吸附裝置，它包括預濾器[8]，風機[1]，吸附器[1A，2A]，冷凝水淨化器[7]，與吸附器[1A]的氣體進、出口分別連接的三通閥[F1]和閥門[F5]，與吸附器[2A]的氣體進、出口分別連接的三通閥[F2]和閥門[F6]，由閥門[V1，V3，V4]、減壓閥[V2]和蒸汽管道組成的水蒸汽配給系統，由冷凝器[2]、油水分離槽[6]構成的油水分離系統，由儲油槽[9]、換熱器[3，4]和精餾塔[5]組成的油相分離與提純系統；本實用新型的特徵在於a.吸附器[1A，2A]內的固定床是由水平密合裝配在吸附器殼體埠的承重板[32]和各自密合裝配在承重板的開孔上的吸附芯體[33]所構成，承重板[32]上的開孔的數目、形狀和大小與吸附芯體的數目以及吸附芯上板[18]的形狀、大小相對應，吸附芯體[33]通過其上板[18]的周邊裝配且密合在與其對應的承重板上的開孔的周邊；b.吸附芯體[33]是由吸附層、上板[18]、下板[17]、出氣通道[20]和承重筋[22]所組成，上板[18]和下板[17]互相平行分別位於吸附層的兩端，由分布在吸附層側面的承重筋[22]和緊固件將上板[18]和下板[17]固定，並將吸附層夾緊在上板[18]和下板[17]中間、出氣通道[20]是由吸附層和下板[17]圍合而成，是吸附芯體[33]的中腔；c.吸附器[1A]的進出口分別與三通閥[F1]和閥門[F5]連接，吸附器[2A]的進出口分別與三通閥[F2]和閥門[F6]連接，然後再並聯連接，在進氣端的並聯連接處和出氣端的並聯連接處分別安裝一臺四通閥[F3，F4]，四通閥[F3]的進氣接口與預濾器的出氣口連接，預濾器[8]的進氣口與風機[1]的出氣口連接或直接與廢氣產生源相接，四通閥[F3]進氣接口的二個鄰位接口分別與三通閥[F1]和三通閥[F2]連接，四通閥[F4]的出氣接口與排氣煙囪或風機[1]的吸入口連接，四通閥[F4]出氣接口的二個鄰位接口分別與閥門[F5]和閥門[F6]連接，四通閥[F3]進氣接口的對位接口則與四通閥[F4]出氣接口的對位接口連接。
2.如權利要求1.所述的裝置，其特徵在於吸附層的形狀似壓扁的圓環柱體(其橫截面形似田徑場四周的跑道)，上板［18］、下板［17］的外形都似田徑場形狀，下板［17］完全封蓋住吸附層並有1至3cm的實出邊沿，上板［18］大於下板［17］，上板［18］中部有與出氣通道［20］相應的氣體出口［14］，在上板［18］與吸附層相接觸的區域設有吸附劑的補充加料口［19］和測溫元件插口［21］。
3.如權利要求1.、2.所述的裝置，其特徵在於吸附層是由裡、中、外三道平行的隔柵［13，12，11］或裡、外二道平行的隔柵［13，11］、填充在隔柵間的吸附劑［15，16］、與隔柵緊貼且縱橫交錯的加強筋［23］所構成。
專利摘要本實用新型公開了一種淨化有機廢氣回收有機溶劑的固定床吸附裝置，其固定床是由水平密合裝配在吸附器殼體埠的承重板和吸附芯體構成，承重板上分布著與吸附芯體數目、形狀、大小相對應的開孔，吸附芯體各自密合裝配在這些開孔上；二臺吸附器與其各自的進、出口閥門連接後再並聯連接，在進氣端的並聯連接處和出氣端的並聯連接處分別安裝一臺四通閥；此種裝置可以增大吸附床的氣體流通截面，保持床層均一，提高床層的吸附容量和吸附劑的利用率。
文檔編號B01D53/04GK2205239SQ9420638
公開日1995年8月16日 申請日期1994年3月14日 優先權日1994年3月14日
發明者張明榮 申請人:張明榮