VOCs吸附處理裝置的制作方法

本發明涉及揮發性有機物VOCs吸附處理領域，具體而言，涉及一種VOCs吸附處理裝置。

背景技術：

VOCs具有毒性，對環境污染較大，能夠抑制人體中樞神經系統。2010年我國工業源VOCs排放量為1335.6萬噸，主要集中在石油煉制、建筑裝飾、機械設備制造及印刷等行業，預測2020年我國VOCs排放量將達到1785.3萬噸。因此，如何有效處理VOCs是行業內一直關注的焦點。

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，然后進行集中處理。現有的應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運行、節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運行且較為節能的VOCs吸附處理裝置

技術實現要素：

本發明的主要目的在于提供一種VOCs吸附處理裝置，以解決現有技術中對于低濃度VOCs混合氣的吸附處理時存在的無法連續運行、節能降耗困難的問題。

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

進一步地，鼓泡流化床上還設置有細粉出口，細粉出口設置在鼓泡流化床的側部且靠近床層上表面的位置；脫附裝置上還設置有細粉進口，細粉進口與細粉出口連通。

進一步地，鼓泡流化床上還設置有大顆粒出口，大顆粒出口設置在鼓泡流化床的底部；脫附裝置上還設置有大顆粒進口，大顆粒進口與大顆粒出口連通。

進一步地，裝置還包括：低濃度VOCs混合氣進料管道，與低濃度VOCs混合氣進口連通；以及換熱器，換熱器設置在低濃度VOCs混合氣進料管道上。

進一步地，裝置還包括：燃燒器，燃燒器上設置有第一燃料氣進口和流化氣出口，第一燃料氣進口與低濃度VOCs混合氣進料管道連通，流化氣出口與流化氣進口連通。

進一步地，燃燒器上還設置有第二燃料氣進口，第二燃料氣進口與富集氣出口連通。

進一步地，裝置還包括吸附劑供料裝置，吸附劑供料裝置與吸附劑進口連通。

進一步地，脫附裝置上還設置有再生吸附劑出口，鼓泡流化床上還設置有再生吸附劑進口，再生吸附劑出口與再生吸附劑進口連通。

進一步地，裝置還包括：第一閥門，第一閥門設置在待脫附料進口與固相料出口之間的管路上；第二閥門，第二閥門設置在細粉進口與細粉出口之間的管路上；第三閥門，第三閥門設置在大顆粒進口與大顆粒出口之間的管路上。

進一步地，脫附裝置上還設置有失活吸附劑出口。

應用本發明的技術方案，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，鼓泡流化床上設置有低濃度VOCs混合氣進口、吸附劑進口以及混合料出口；氣固分離裝置設置有混合料進口、凈化氣出口及固相料出口，混合料進口與混合料出口連通；脫附裝置上設置有待脫附料進口、流化氣進口及富集氣出口，待脫附料進口與固相料出口相連通。

利用本發明提供的裝置，低濃度VOCs混合氣在鼓泡流化床內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工藝，從而完成對低濃度VOCs混合氣的富集。

相較于傳統的固定床吸附處理裝置，本發明中利用鼓泡流化床作為吸附裝置，運行氣速低，床層阻力小，能夠顯著降低系統運行耗能。同時，利用鼓泡流化床作為吸附裝置，能夠加強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，本發明上述裝置還能夠長期連續穩定運轉，能夠滿足工業生產需求。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了根據本發明一種實施例的VOCs吸附處理裝置的示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、鼓泡流化床；101、低濃度VOCs混合氣進口；102、吸附劑進口；103、混合料出口；104、細粉出口；105、大顆粒出口；106、再生吸附劑進口；20、氣固分離裝置；201、混合料進口；202、凈化氣出口；203、固相料出口；30、脫附裝置；301、待脫附料進口；302、流化氣進口；303、富集氣出口；304、細粉進口；305、大顆粒進口；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、第一燃料氣進口；502、流化氣出口；503、第二燃料氣進口；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。

具體實施方式

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

以下結合具體實施例對本申請作進一步詳細描述，這些實施例不能理解為限制本申請所要求保護的范圍。

正如背景技術部分所描述的，現有技術中對于低濃度VOCs混合氣的吸附處理，存在的無法連續運行、節能降耗困難的問題。

為了解決這一問題，本發明提供了一種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上設置有低濃度VOCs混合氣進口101、吸附劑進口102以及混合料出口103；氣固分離裝置20設置有混合料進口201、凈化氣出口202及固相料出口203，混合料進口201與混合料出口103連通；脫附裝置30上設置有待脫附料進口301、流化氣進口302及富集氣出口303，待脫附料進口301與固相料出口203相連通。

利用本發明提供的裝置，低濃度VOCs混合氣在鼓泡流化床10內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工藝，從而完成對低濃度VOCs混合氣的富集。

相較于傳統的固定床吸附處理裝置，本發明中利用鼓泡流化床10作為吸附裝置，運行氣速低，床層阻力小，能夠顯著降低系統運行耗能。同時，利用鼓泡流化床10作為吸附裝置，能夠加強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，本發明上述裝置還能夠長期連續穩定運轉，能夠滿足工業生產需求。

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。

在一種優選的實施例中，如圖1所示，鼓泡流化床10上還設置有細粉出口104，細粉出口104設置在鼓泡流化床10的側部靠近床層上表面的位置；脫附裝置30上還設置有細粉進口304，細粉進口304與細粉出口104連通。這樣設置后，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中進行脫附處理，從而能夠進一步提高VODs的富集效率。

在一種優選的實施例中，鼓泡流化床10上還設置有大顆粒出口105，大顆粒出口105設置在鼓泡流化床10的底部；脫附裝置30上還設置有大顆粒進口305，大顆粒進口305與大顆粒出口105連通。這樣設置，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口305進入脫附裝置30中進行脫附處理，從而能夠進一步提高VODs的富集效率。

在一種優選的實施例中，如圖1所示，上述裝置還包括低濃度VOCs混合氣進料管道和換熱器40，低濃度VOCs混合氣進料管道與低濃度VOCs混合氣進口101連通；換熱器40設置在低濃度VOCs混合氣進料管道上。設置換熱器40，使得本發明中的裝置既可以應用于高溫(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，進入換熱器40后，降溫至100～180℃(VOCs沸點以下)；低溫混合氣體以流化風的形式進入鼓泡流化床10進行VOCs吸附。或者，溫度為120℃的低濃度VOCs混合氣體，進入換熱器40，此時關閉換熱器40的換熱工程，低溫混合氣體以流化風的形式進入鼓泡流化床10進行VOCs吸附。

在一種優選的實施例中，裝置還包括燃燒器50，燃燒器50上設置有第一燃料氣進口501和流化氣出口502，第一燃料氣進口501與低濃度VOCs混合氣進料管道連通，流化氣出口502與流化氣進口302連通。這樣設置，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，攜帶脫附的VOCs形成富集氣。而設置燃燒器50，可以根據所需要的流化氣的溫度進行燃燒工況的關閉或者開啟。當低濃度VOCs混合氣的溫度較高時，可以將燃燒器50的燃燒工況關閉，僅利用其管路作用供低濃度VOCs混合氣經過。而當低濃度VOCs混合氣的溫度較低時，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，達到流化氣的溫度要求。

在一種優選的實施例中，燃燒器50上還設置有第二燃料氣進口503，第二燃料氣進口503與富集氣出口303連通。VOCs本身作為可燃燒的有機物，經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混合氣進行加熱。

在一種優選的實施例中，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中進行吸附劑供應，以進一步提高裝置的運行連續性。

在一種優選的實施例中，脫附裝置30上還設置有再生吸附劑出口306，鼓泡流化床10上還設置有再生吸附劑進口106，再生吸附劑出口306與再生吸附劑進口106連通。這樣可以將再生吸附劑返回鼓泡流化床10中進行下一輪吸附處理。從而能夠對吸附劑進行多次利用，一方面有效利用資源，一方面節約成本。

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

利用第一閥門31的開關控制，可以對進入待脫附料進口301的吸附劑量進行控制；利用第二閥門32的開關控制，可以對鼓泡流化床10床層表面的細粉的溢流量進行控制；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行控制。

在一種優選的實施例中，脫附裝置30上還設置有失活吸附劑出口307。經脫附裝置30脫附后的再生吸附劑會返回鼓泡流化床10中進行下一輪吸附處理。長期循環后，利用失活吸附劑出口307能夠將失活的吸附劑排出。

除此以外，本發明的上述裝置中還設置有其他閥門，具體如下：

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

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

以下通過具體實施例說明本發明裝置的運行方式：

實施例1

本發明的濃縮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內的吸附劑(粒徑0.5～4mm)進入鼓泡流化床10。打開第四閥門11，溫度為700℃的含低濃度VOCs混合氣體進入裝置。打開第五閥門12，高溫混合氣體進入換熱器40降溫至100～180℃(VOCs沸點以下).低溫混合氣體以流化風的形式進入鼓泡流化床10，以鼓泡流態化狀態使得VOCs固體吸附劑與混合氣體充分混合，吸附劑對VOCs進行吸附。打開第六閥門51，關閉第七閥門52，打開第八閥門34，燃燒器50的燃燒過程不啟動，高溫混合氣體進入脫附裝置30作為流化氣。鼓泡流化床10的床層表面較細的吸附劑從細粉出口104和第二閥門32進入脫附裝置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進入脫附裝置30。被凈化后的混合氣體攜帶部分吸附劑進入氣固分離裝置20，分離下來的吸附劑經第一閥門31進入脫附裝置30。脫附裝置30的運行溫度設置為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，高濃度混合氣體經富集氣排放支管排出。脫附裝置30內失活的吸附劑經第十閥門36排出。

實施例2

本發明的濃縮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內的吸附劑(粒徑0.5-4mm)進入鼓泡流化床10。打開第四閥門11，溫度為120℃的含低濃度VOCs混合氣體，進入裝置。打開第五閥門12，關閉換熱器40的換熱工程，低溫混合氣體經過換熱器40以流化風的形式進入鼓泡流化床10，以鼓泡流態化狀態使得VOCs固體吸附劑與混合氣體充分混合，吸附劑對VOCs進行吸附。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混合氣體經過第七閥門52進入燃燒器50燃燒，與經過第六閥門51的低溫混合氣體混合后形成高溫混合氣體，以流化風形式進入脫附裝置30作為流化氣。鼓泡流化床10的床層表面較細的吸附劑從細粉出口104和第二閥門32進入脫附裝置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進入脫附裝置30。被凈化后的混合氣體攜帶部分吸附劑進入氣固分離裝置20，分離下來的吸附劑經第一閥門31進入脫附裝置30。脫附裝置30的運行溫度設置為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富集氣排放支管排出。脫附裝置30內失活的吸附劑經第十閥門36排出。

從以上的描述中，可以看出，本發明上述的實施例實現了如下技術效果：本發明中利用鼓泡流化床作為吸附裝置，運行氣速低，床層阻力小，能夠顯著降低系統運行耗能。同時，利用鼓泡流化床作為吸附裝置，能夠加強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，本發明上述裝置還能夠長期連續穩定運轉，能夠滿足工業生產需求。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。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。