VOCs吸附處理裝置的制作方法

本發(fā)明涉及揮發(fā)性有機(jī)物VOCs吸附處理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種VOCs吸附處理裝置。

背景技術(shù)：

VOCs具有毒性，對環(huán)境污染較大，能夠抑制人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)。2010年我國工業(yè)源VOCs排放量為1335.6萬噸，主要集中在石油煉制、建筑裝飾、機(jī)械設(shè)備制造及印刷等行業(yè)，預(yù)測2020年我國VOCs排放量將達(dá)到1785.3萬噸。因此，如何有效處理VOCs是行業(yè)內(nèi)一直關(guān)注的焦點(diǎn)。

含低濃度VOCs混合氣體通常不適用于直接燃燒，目前的處理方式主要是采用吸附劑吸附脫附方法將含低濃度VOCs的混合氣體濃縮為含高濃度VOCs混合氣體，然后進(jìn)行集中處理。現(xiàn)有的應(yīng)用于上述處理的裝置為固定床，然而固定床吸附裝置在連續(xù)運(yùn)行、節(jié)能降耗方面存在一定的困難。

基于以上原因，有必要提供一種能夠連續(xù)運(yùn)行且較為節(jié)能的VOCs吸附處理裝置

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種VOCs吸附處理裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對于低濃度VOCs混合氣的吸附處理時(shí)存在的無法連續(xù)運(yùn)行、節(jié)能降耗困難的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種VOCs吸附處理裝置，其包括：鼓泡流化床，鼓泡流化床上設(shè)置有低濃度VOCs混合氣進(jìn)口、吸附劑進(jìn)口以及混合料出口；氣固分離裝置，氣固分離裝置設(shè)置有混合料進(jìn)口、凈化氣出口及固相料出口，混合料進(jìn)口與混合料出口連通；脫附裝置，脫附裝置上設(shè)置有待脫附料進(jìn)口、流化氣進(jìn)口及富集氣出口，待脫附料進(jìn)口與固相料出口相連通。

進(jìn)一步地，鼓泡流化床上還設(shè)置有細(xì)粉出口，細(xì)粉出口設(shè)置在鼓泡流化床的側(cè)部且靠近床層上表面的位置；脫附裝置上還設(shè)置有細(xì)粉進(jìn)口，細(xì)粉進(jìn)口與細(xì)粉出口連通。

進(jìn)一步地，鼓泡流化床上還設(shè)置有大顆粒出口，大顆粒出口設(shè)置在鼓泡流化床的底部；脫附裝置上還設(shè)置有大顆粒進(jìn)口，大顆粒進(jìn)口與大顆粒出口連通。

進(jìn)一步地，裝置還包括：低濃度VOCs混合氣進(jìn)料管道，與低濃度VOCs混合氣進(jìn)口連通；以及換熱器，換熱器設(shè)置在低濃度VOCs混合氣進(jìn)料管道上。

進(jìn)一步地，裝置還包括：燃燒器，燃燒器上設(shè)置有第一燃料氣進(jìn)口和流化氣出口，第一燃料氣進(jìn)口與低濃度VOCs混合氣進(jìn)料管道連通，流化氣出口與流化氣進(jìn)口連通。

進(jìn)一步地，燃燒器上還設(shè)置有第二燃料氣進(jìn)口，第二燃料氣進(jìn)口與富集氣出口連通。

進(jìn)一步地，裝置還包括吸附劑供料裝置，吸附劑供料裝置與吸附劑進(jìn)口連通。

進(jìn)一步地，脫附裝置上還設(shè)置有再生吸附劑出口，鼓泡流化床上還設(shè)置有再生吸附劑進(jìn)口，再生吸附劑出口與再生吸附劑進(jìn)口連通。

進(jìn)一步地，裝置還包括：第一閥門，第一閥門設(shè)置在待脫附料進(jìn)口與固相料出口之間的管路上；第二閥門，第二閥門設(shè)置在細(xì)粉進(jìn)口與細(xì)粉出口之間的管路上；第三閥門，第三閥門設(shè)置在大顆粒進(jìn)口與大顆粒出口之間的管路上。

進(jìn)一步地，脫附裝置上還設(shè)置有失活吸附劑出口。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，提供了一種VOCs吸附處理裝置，其包括鼓泡流化床，氣固分離裝置和脫附裝置，鼓泡流化床上設(shè)置有低濃度VOCs混合氣進(jìn)口、吸附劑進(jìn)口以及混合料出口；氣固分離裝置設(shè)置有混合料進(jìn)口、凈化氣出口及固相料出口，混合料進(jìn)口與混合料出口連通；脫附裝置上設(shè)置有待脫附料進(jìn)口、流化氣進(jìn)口及富集氣出口，待脫附料進(jìn)口與固相料出口相連通。

利用本發(fā)明提供的裝置，低濃度VOCs混合氣在鼓泡流化床內(nèi)與吸附劑接觸并完成對VOCs的吸附。然后，吸附處理形成的氣固混合物在氣固分離裝置中進(jìn)行兩相分離，得到的固相在脫附裝置中完成VOCs脫附。在脫附裝置中，脫附出來的VOCs在流化氣的攜帶下形成含有高濃度VOCs的混合氣，作為富集氣排出至后續(xù)工藝，從而完成對低濃度VOCs混合氣的富集。

相較于傳統(tǒng)的固定床吸附處理裝置，本發(fā)明中利用鼓泡流化床作為吸附裝置，運(yùn)行氣速低，床層阻力小，能夠顯著降低系統(tǒng)運(yùn)行耗能。同時(shí)，利用鼓泡流化床作為吸附裝置，能夠加強(qiáng)VOCs吸附劑的混合和磨損，并使低濃度VOCs混合氣體與吸附劑更充分接觸，提高了吸附劑的吸附量，更提高了VOCs附劑的吸附效率。而且，本發(fā)明上述裝置還能夠長期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的VOCs吸附處理裝置的示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、鼓泡流化床；101、低濃度VOCs混合氣進(jìn)口；102、吸附劑進(jìn)口；103、混合料出口；104、細(xì)粉出口；105、大顆粒出口；106、再生吸附劑進(jìn)口；20、氣固分離裝置；201、混合料進(jìn)口；202、凈化氣出口；203、固相料出口；30、脫附裝置；301、待脫附料進(jìn)口；302、流化氣進(jìn)口；303、富集氣出口；304、細(xì)粉進(jìn)口；305、大顆粒進(jìn)口；306、再生吸附劑出口；307、失活吸附劑出口；40、換熱器；50、燃燒器；501、第一燃料氣進(jìn)口；502、流化氣出口；503、第二燃料氣進(jìn)口；60、吸附劑供料裝置；31、第一閥門；32、第二閥門；33、第三閥門；11、第四閥門；12、第五閥門；51、第六閥門；52、第七閥門；34、第八閥門；35、第九閥門；36、第十閥門；61、第十一閥門。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

以下結(jié)合具體實(shí)施例對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)描述，這些實(shí)施例不能理解為限制本申請所要求保護(hù)的范圍。

正如背景技術(shù)部分所描述的，現(xiàn)有技術(shù)中對于低濃度VOCs混合氣的吸附處理，存在的無法連續(xù)運(yùn)行、節(jié)能降耗困難的問題。

為了解決這一問題，本發(fā)明提供了一種VOCs吸附處理裝置，如圖1所示，該裝置包括鼓泡流化床10，氣固分離裝置20以及脫附裝置30，鼓泡流化床10上設(shè)置有低濃度VOCs混合氣進(jìn)口101、吸附劑進(jìn)口102以及混合料出口103；氣固分離裝置20設(shè)置有混合料進(jìn)口201、凈化氣出口202及固相料出口203，混合料進(jìn)口201與混合料出口103連通；脫附裝置30上設(shè)置有待脫附料進(jìn)口301、流化氣進(jìn)口302及富集氣出口303，待脫附料進(jìn)口301與固相料出口203相連通。

利用本發(fā)明提供的裝置，低濃度VOCs混合氣在鼓泡流化床10內(nèi)與吸附劑接觸并完成對VOCs的吸附。然后，吸附處理形成的氣固混合物在氣固分離裝置20中進(jìn)行兩相分離，得到的固相在脫附裝置30中完成VOCs脫附。在脫附裝置30中，脫附出來的VOCs在流化氣的攜帶下形成含有高濃度VOCs的混合氣，作為富集氣排出至后續(xù)工藝，從而完成對低濃度VOCs混合氣的富集。

相較于傳統(tǒng)的固定床吸附處理裝置，本發(fā)明中利用鼓泡流化床10作為吸附裝置，運(yùn)行氣速低，床層阻力小，能夠顯著降低系統(tǒng)運(yùn)行耗能。同時(shí)，利用鼓泡流化床10作為吸附裝置，能夠加強(qiáng)VOCs吸附劑的混合和磨損，并使低濃度VOCs混合氣體與吸附劑更充分接觸，提高了吸附劑的吸附量，更提高了VOCs附劑的吸附效率。而且，本發(fā)明上述裝置還能夠長期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。

此外，利用鼓泡流化床10作為吸附裝置，還能夠滿足寬篩分粒徑吸附劑的使用需求。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，鼓泡流化床10上還設(shè)置有細(xì)粉出口104，細(xì)粉出口104設(shè)置在鼓泡流化床10的側(cè)部靠近床層上表面的位置；脫附裝置30上還設(shè)置有細(xì)粉進(jìn)口304，細(xì)粉進(jìn)口304與細(xì)粉出口104連通。這樣設(shè)置后，位于鼓泡流化床10床層上表面的粒徑較小(粒徑小于1mm)的吸附劑在完成VOCs吸附后，能夠溢流至脫附裝置30中進(jìn)行脫附處理，從而能夠進(jìn)一步提高VODs的富集效率。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，鼓泡流化床10上還設(shè)置有大顆粒出口105，大顆粒出口105設(shè)置在鼓泡流化床10的底部；脫附裝置30上還設(shè)置有大顆粒進(jìn)口305，大顆粒進(jìn)口305與大顆粒出口105連通。這樣設(shè)置，在鼓泡流化床10中完成VOCs吸附的粒徑較大(粒徑大于1mm)的大顆粒吸附劑，也能夠通過大顆粒進(jìn)口305進(jìn)入脫附裝置30中進(jìn)行脫附處理，從而能夠進(jìn)一步提高VODs的富集效率。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，上述裝置還包括低濃度VOCs混合氣進(jìn)料管道和換熱器40，低濃度VOCs混合氣進(jìn)料管道與低濃度VOCs混合氣進(jìn)口101連通；換熱器40設(shè)置在低濃度VOCs混合氣進(jìn)料管道上。設(shè)置換熱器40，使得本發(fā)明中的裝置既可以應(yīng)用于高溫(200℃以上)的低濃度VOCs混合氣體的吸附處理，也可以應(yīng)用于低溫(200℃以下)的低濃度VOCs混合氣體的吸附處理。以下舉例說明：溫度為700℃的低濃度VOCs混合氣體，進(jìn)入換熱器40后，降溫至100～180℃(VOCs沸點(diǎn)以下)；低溫混合氣體以流化風(fēng)的形式進(jìn)入鼓泡流化床10進(jìn)行VOCs吸附。或者，溫度為120℃的低濃度VOCs混合氣體，進(jìn)入換熱器40，此時(shí)關(guān)閉換熱器40的換熱工程，低溫混合氣體以流化風(fēng)的形式進(jìn)入鼓泡流化床10進(jìn)行VOCs吸附。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，裝置還包括燃燒器50，燃燒器50上設(shè)置有第一燃料氣進(jìn)口501和流化氣出口502，第一燃料氣進(jìn)口501與低濃度VOCs混合氣進(jìn)料管道連通，流化氣出口502與流化氣進(jìn)口302連通。這樣設(shè)置，可以利用低濃度VOCs混合氣本身作為脫附裝置30中的流化風(fēng)，攜帶脫附的VOCs形成富集氣。而設(shè)置燃燒器50，可以根據(jù)所需要的流化氣的溫度進(jìn)行燃燒工況的關(guān)閉或者開啟。當(dāng)?shù)蜐舛萔OCs混合氣的溫度較高時(shí)，可以將燃燒器50的燃燒工況關(guān)閉，僅利用其管路作用供低濃度VOCs混合氣經(jīng)過。而當(dāng)?shù)蜐舛萔OCs混合氣的溫度較低時(shí)，可以將燃燒器50的燃燒工況開啟，利用其燃燒低濃度VOCs混合氣，達(dá)到流化氣的溫度要求。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，燃燒器50上還設(shè)置有第二燃料氣進(jìn)口503，第二燃料氣進(jìn)口503與富集氣出口303連通。VOCs本身作為可燃燒的有機(jī)物，經(jīng)富集后形成富集氣可以作為燃燒器50的能量供源，利用其對溫度較低的低濃度VOCs混合氣進(jìn)行加熱。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，裝置還包括吸附劑供料裝置60，吸附劑供料裝置60與吸附劑進(jìn)口102連通。利用吸附劑供料裝置60可以向鼓泡流化床10中進(jìn)行吸附劑供應(yīng)，以進(jìn)一步提高裝置的運(yùn)行連續(xù)性。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，脫附裝置30上還設(shè)置有再生吸附劑出口306，鼓泡流化床10上還設(shè)置有再生吸附劑進(jìn)口106，再生吸附劑出口306與再生吸附劑進(jìn)口106連通。這樣可以將再生吸附劑返回鼓泡流化床10中進(jìn)行下一輪吸附處理。從而能夠?qū)ξ絼┻M(jìn)行多次利用，一方面有效利用資源，一方面節(jié)約成本。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述裝置還包括：第一閥門31，第一閥門31設(shè)置在待脫附料進(jìn)口301與固相料出口203之間的管路上；第二閥門32，第二閥門32設(shè)置在細(xì)粉進(jìn)口304與細(xì)粉出口104之間的管路上；第三閥門33，第三閥門33設(shè)置在大顆粒進(jìn)口305與大顆粒出口105之間的管路上。

利用第一閥門31的開關(guān)控制，可以對進(jìn)入待脫附料進(jìn)口301的吸附劑量進(jìn)行控制；利用第二閥門32的開關(guān)控制，可以對鼓泡流化床10床層表面的細(xì)粉的溢流量進(jìn)行控制；利用第三閥門33，可以對鼓泡流化床10底部的大顆粒吸附劑的排出量進(jìn)行控制。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，脫附裝置30上還設(shè)置有失活吸附劑出口307。經(jīng)脫附裝置30脫附后的再生吸附劑會返回鼓泡流化床10中進(jìn)行下一輪吸附處理。長期循環(huán)后，利用失活吸附劑出口307能夠?qū)⑹Щ畹奈絼┡懦觥?/p>

除此以外，本發(fā)明的上述裝置中還設(shè)置有其他閥門，具體如下：

低濃度VOCs混合氣進(jìn)料管道上前后設(shè)置有第四閥門11和第五閥門12；第一燃料氣進(jìn)口501所在的管路上設(shè)置有第六閥門51，且第一燃料氣進(jìn)口501所在的管路與第四閥門11和第五閥門12之間的管路連通；第二燃料氣進(jìn)口503所在的管路上設(shè)置有第七閥門52，第七閥門52和富集氣出口303之間的管路上設(shè)置有富集氣排放支管，且富集氣排放支管上設(shè)置有第八閥門34；再生吸附劑出口306與再生吸附劑進(jìn)口106之間的管路上設(shè)置有第九閥門35；失活吸附劑出口307所在的管路上設(shè)置有第十閥門36；吸附劑供料裝置60與吸附劑進(jìn)口102之間的管路上設(shè)置有第十一閥門61。

本發(fā)明上述裝置在具體應(yīng)用過程中，VOCs吸附劑為固體顆粒，粒徑優(yōu)選為0.08～6mm。鼓泡流化床10的運(yùn)行溫度優(yōu)選小于250℃。脫附裝置30優(yōu)選采用鼓泡床方式運(yùn)行。脫附裝置30運(yùn)行溫度優(yōu)選為300～500℃。

以下通過具體實(shí)施例說明本發(fā)明裝置的運(yùn)行方式：

實(shí)施例1

本發(fā)明的濃縮VOCs的吸附處理裝置，固體吸附劑對高溫含低濃度VOCs混合氣體吸附、脫附和富集的工作原理如下：

如圖1所示，打開第十一閥門61，吸附劑供料裝置60內(nèi)的吸附劑(粒徑0.5～4mm)進(jìn)入鼓泡流化床10。打開第四閥門11，溫度為700℃的含低濃度VOCs混合氣體進(jìn)入裝置。打開第五閥門12，高溫混合氣體進(jìn)入換熱器40降溫至100～180℃(VOCs沸點(diǎn)以下).低溫混合氣體以流化風(fēng)的形式進(jìn)入鼓泡流化床10，以鼓泡流態(tài)化狀態(tài)使得VOCs固體吸附劑與混合氣體充分混合，吸附劑對VOCs進(jìn)行吸附。打開第六閥門51，關(guān)閉第七閥門52，打開第八閥門34，燃燒器50的燃燒過程不啟動，高溫混合氣體進(jìn)入脫附裝置30作為流化氣。鼓泡流化床10的床層表面較細(xì)的吸附劑從細(xì)粉出口104和第二閥門32進(jìn)入脫附裝置30；床底部較大的吸附劑從床底部的大顆粒出口105和第三閥門33進(jìn)入脫附裝置30。被凈化后的混合氣體攜帶部分吸附劑進(jìn)入氣固分離裝置20，分離下來的吸附劑經(jīng)第一閥門31進(jìn)入脫附裝置30。脫附裝置30的運(yùn)行溫度設(shè)置為300℃，吸附劑脫附出VOCs氣體，與流化氣形成高濃度的混合氣體。打開第八閥門34，高濃度混合氣體經(jīng)富集氣排放支管排出。脫附裝置30內(nèi)失活的吸附劑經(jīng)第十閥門36排出。

實(shí)施例2

本發(fā)明的濃縮VOCs的吸附處理裝置，固體吸附劑對低溫含低濃度VOCs混合氣體吸附、脫附和富集的工作原理如下：

如圖1所示，打開第十一閥門61，吸附劑供料裝置60內(nèi)的吸附劑(粒徑0.5-4mm)進(jìn)入鼓泡流化床10。打開第四閥門11，溫度為120℃的含低濃度VOCs混合氣體，進(jìn)入裝置。打開第五閥門12，關(guān)閉換熱器40的換熱工程，低溫混合氣體經(jīng)過換熱器40以流化風(fēng)的形式進(jìn)入鼓泡流化床10，以鼓泡流態(tài)化狀態(tài)使得VOCs固體吸附劑與混合氣體充分混合，吸附劑對VOCs進(jìn)行吸附。打開第六閥門51、第七閥門52，啟動燃燒器50，一部分高濃度VOCs混合氣體經(jīng)過第七閥門52進(jìn)入燃燒器50燃燒，與經(jīng)過第六閥門51的低溫混合氣體混合后形成高溫混合氣體，以流化風(fēng)形式進(jìn)入脫附裝置30作為流化氣。鼓泡流化床10的床層表面較細(xì)的吸附劑從細(xì)粉出口104和第二閥門32進(jìn)入脫附裝置30；床底部較大的吸附劑從床底部的大顆粒出口105和第三閥門33進(jìn)入脫附裝置30。被凈化后的混合氣體攜帶部分吸附劑進(jìn)入氣固分離裝置20，分離下來的吸附劑經(jīng)第一閥門31進(jìn)入脫附裝置30。脫附裝置30的運(yùn)行溫度設(shè)置為300℃，吸附劑脫附出VOCs氣體，與流化氣形成高濃度的混合氣體。打開第八閥門34，大部分高濃度混合氣體經(jīng)富集氣排放支管排出。脫附裝置30內(nèi)失活的吸附劑經(jīng)第十閥門36排出。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：本發(fā)明中利用鼓泡流化床作為吸附裝置，運(yùn)行氣速低，床層阻力小，能夠顯著降低系統(tǒng)運(yùn)行耗能。同時(shí)，利用鼓泡流化床作為吸附裝置，能夠加強(qiáng)VOCs吸附劑的混合和磨損，并使低濃度VOCs混合氣體與吸附劑更充分接觸，提高了吸附劑的吸附量，更提高了VOCs附劑的吸附效率。而且，本發(fā)明上述裝置還能夠長期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。此外，利用鼓泡流化床作為吸附裝置，還能夠滿足寬篩分粒徑吸附劑的使用需求。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。