专利名称：：一种可回收挥发性物质的装置的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种废气流所含挥发性有机物质的处理及回收装置。
背景技术：
：对于类如二氯甲烷、正己烷和丙酮等及其它具有易挥发且低沸点特性的溶剂，至目前为止尚缺乏有效的处理方法，进行有机实验时通常是将实验设备置于抽烟柜内，且利用大量空气稀释后自实验室顶楼排放；抑或是使用活性碳吸附废气流中的挥发性溶剂，相对地产生大量有害废弃物，不但增加后续的处理及处置费用，且对环境产生冲击；因此亟须发展具有高效能的处理技术，以解决上述实验室废气处理的困境。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型主要目的在于提供一种可延长活性碳的使用寿命，且操作便利的微波处理含有机物质废气流装置，其微波输出功率为无分段可调式电流控制方式，可连续处理及回收挥发性有机溶剂再利用。本实用新型的另一目的在于提供一种不须将吸附达饱和状态的活性碳由反应器内取出进行再生的回收装置，依据不同有机物质特性，每一批次进行微波热脱附程序，加热时间仅需1020分钟，能源耗用量低且因同时进行活性碳再生程序，经微波加热再生后活性碳可维持原有的吸附容量，活性碳可重复使用，不但降低搡作成本，同时可以减少废弃活性碳数量而降低对环境的冲击。本实用新型的又一目的在于提供一种可同时持续进行吸附及脱附动作而不必停机的徼波输出功率为可调式无分段电流控制装置，且经微波热脱附的气流含高浓度有机物质达十数万ppmv，连结冷凝系统可回收高纯度挥发性有机溶剂再利用。依据上述目的，本实用新型可回收挥发性物质的装置，该单元体包含有微波加热装置可利用微波连续无分段电流功率控制方式，施行连续微波处理的微波加热装置；活性碳固定床反应器可被定位置放在前述微波加热装置内部，该反应器具有中空状的内部，而得以置放活性碳于其中空内部，至于反应器的两端边又可借由管路而连通其它构件；进气管接设在前述活性碳固定床反应器入口端；进气控制阀接放在进气管适当处而能具有控制启闭多个方向的气体进入进气管与否的组件；溶剂气体导管一端接于前述进气控制阀的前端，而能适时将挥发性有机物质经由进气控制阀导入；惰性气体导管亦为一端接于前述进气控制阀的前端而能适时将惰性气体经由进气控制阀导入；出气管接设在前述活性碳固定床反应器的出口端；出气控制阀接设在出气管适当处而能控制启闭多个方向的气体排除于出气管与否；溶剂气体收集器一端接设于前述出气控制阀的前端，能适时将脱附后的挥发性有机溶剂的挥发气体，经由出气控制阀导出，再经由冷却系统冷却成液体加以收集；洁净气体回收管亦为可收集脱附后的洁净气体或将其排除。换言之，本实用新型的微波输出功率为可调式无分段电流的控制方式，可连续处理及回收挥发性有机溶剂，包含有微波加热装置；以及可被定位置放在微波加热装置内部的活性碳固定床反应器；以及相关的进气管进气控制阀；溶剂气体导管；惰性气体导管；出气管；出气控制阀；溶剂气体收集器；洁净气体回收管等相关组件。当挥发性有机溶剂的挥发气体，持续经由呈现开启状态的进气控制阀直接进入进气管，之后随即进入活性碳固定床反应器内被活性碳固定床吸附；当活性碳固定床反应器内部的活性碳吸附有机溶剂的挥发气体达到饱和状态时，必须进行脱附程序，依据有机物质的脱附特性，设定微波输出功率(300W1500W)进行微波加热活性碳固定床反应器的脱附程序。微波加热装置可利用连续无分段功率控制方式，施行连续微波加热处理，亦即其对活性碳固定床反应器持续加热升温者，当持续加热5分钟后，活性碳固定床温度至少达50(TC以上，若持续进行微波加热达8分钟时，则反应器内部的活性碳固定床温度可维持在800-100(TC之间，将被活性碳吸附的有机溶剂挥发气体完全脱附，同时借由惰性气体(例如氮气(N2)或氦气(He))冲洗活性碳固定床反应器内部的活性碳孔隙，将有机溶剂挥发气体(原先被吸附在活性碳内部孔隙表面上)带离反应器。之前被活性碳吸附的有机溶剂挥发气体，即可完全被脱附，且在惰性气体环境下不会被氧化分解，若将此含髙浓度有机物质的气流连接至冷凝装置，可回收高纯度的有机溶剂再利用。此外，由活性碳固定床对有机物质的等温吸附数据显示，完成脱附程序之后的活性碳，其吸附容量可以维持原有的吸附能力，不会因再生次数增加而降低，甚至对某些活性碳(例如碳黑)而言，活性碳经微波反复再生后，反而提高对挥发性有机物质的吸附容量(Adsorptioncapacity)约30~70%，可改善一般使用电热炉加热或热蒸气进行活性碳再生后，活性碳的吸附容量随再生次数增加而下降，最后无法再生的活性碳必须弃置的困境。至于在进行脱附程序中，被脱附出的有机溶剂挥发气体，即可经由出气管通过出气控制阀进入溶剂气体收集器，再经由冷却系统冷却成液体状态加以收集并可完成再生利用；同时，部分未能完全收集的气体，亦可经由洁净气体回收管，再导入另一进行吸附程序的活性碳固定床进行吸附后，之后再进行微波加热脱附，且经由冷凝系统回收有机溶剂，而达到完全抑制挥发性有机物质逸散到大气中的目的。根据上述技术方案归纳如前所述的构造说明以及发明人完成的撰述以及实验等文件可知，本实用新型具有如下所述特点1、进气流相对湿度对微波加热活性碳(GAC)固定床脱附二氯甲烷(DCM)的效果影响并不显著(p-0.69)，但在活性碳吸附过程中，吸附时会随相对湿度增的效果影响并不显著&=0.69)，但在活性碳吸附过程中，吸附时会随相对湿度增加而缩短，例如进流气的相对湿度由8%提髙至60±2%时，活性碳对DCM的总吸附容量稍有降低约5%。2、以微波(585W)加热活性碳固定床反应器脱附一特定期间(时间为6分钟时)，显示其对DCM的脱附效果极佳(可高达99%以上)，且随着微波加热时间的增长，脱附效率会愈高，但考虑至经济成本及加热后等待冷却时间的问题，可以依需要而选择加热时间。3、活性碳固定床以微波加热脱附进行再生程序后，其对DCM吸附曲线的贯穿点(Breakthrough)会随着脱附次数的增加而延长，亦即是吸附DCM的容量(Capacity)不降反升。GAC固定床经多次微波加热脱附再生后的吸附容量较未经微波加热脱附者明显增加许多(九次微波加热脱附再生后的吸附容量可以增加94.3%),与现行热蒸气的再生方式比较，将可大幅减少废弃活性碳的数量。4、将本实用新型模拟应用至工厂实际处理废气情形，结果显示使用微波进行热脱附程序可延长活性碳的使用寿命且操作便利，当活性碳固定床吸附达饱和状态时，可立即进行微波加热脱附程序，而不需将吸附达饱和状态的活性碳由反应器内取出进行再生，可以解决一般传统加热再生法因置换活性碳而必须停机的困境。5、利用微波加热的方式具有以下优点(l)较高的加热速率；(2)受热物质与加热源无直接接触，可减少热传导过程中的热阻抗效应；(3)可同时对不同物质进行选择性加热；(4)微波处理设备操作简易，无需预热过程且容易控制(可随时停止加热)；(5)可缩小加热设备的体积及降低热辐射。图l为本实用新型实施例一的设备示意图；图2为本实用新型实施例二的设备示意图。附图标记说明10微波加热装置201、202第一、二微波加热装置11活性碳固定床反应器211,212第一，二活性碳固定床反应器12进气管221，222第一，二进气管13进气控制阀231，232第一，二进气控制闽14溶剂气体导管241,242第一，二溶剂气体导管15惰性气体导管251,252第一，二惰性气体导管16出气管261，262第一，二出气管17出气控制阀271，272第一，二出气控制阀18溶剂气体收集器19洁净气体回收管243溶剂气体三通闽，253惰性气体三通阀273双向阀，274控制讯号线29洁净气体回收管具体实施方式为了让本实用新型所述的目的、特征、及优点能更为所有
技术领域：
的人士皆能充分明了，以下特举出本实用新型的较佳实施例，并配合附图，做详细说明如下实施例一请参阅图1本实用新型实施例一的设备示意图，由图可知，本实用新型所述微波输出功率为可调式无分段电流装置，可连续处理及回收挥发性有机溶剂，该单元体包含有微波加热装置10:可利用连续无分段功率施行连续微波处理的微波加热装置10;其中，所述微波加热装置10可分别利用300W至1500W的微波功率及2450MHZ或915MHZ频率的方式；利用微波加热装置IO施以连续加热脱附的方式，对活性碳固定床反应器快速加热，当持续加热5分钟后，活性碳固定床温度至少达500。C以上，若持续进行微波加热达8分钟时，则反应器内部的活性碳固定床温度可维持在800-IOO(TC之间。活性碳固定床反应器11:可被定位置放在前述微波加热装置10内部，该反应器具有中空状的内部，而得以置放活性碳于其中空内部。其中，活性碳固定床反应器11可利用石英管为反应器，且在其中空内部的底端装填有相对少量的金属氧化物(以氧化铁Fe304为佳)，然后再依序向上充填相对大量的活性碳，而成为活性碳固定床反应器11,至于反应器的两端边又可借管路而连通其它构件，其中活性碳(GAC)为任何一般商业用粒状活性碳皆可，至于活性碳(GAC)的粒度则为<D=0.1mm~0.8mm,先经烘千(105士2。C)之后再加以定量(约80.0g)置入活性碳固定床反应器11的石英管内。进气管12:接设在前述活性碳固定床反应器ll的入口端。进气控制阀13:接放在进气管12适当处，而能具有控制启闭多个方向的气体进入进气管12与否的组件；所述多个方向的气体可为具有脱附效应的惰性气体，或是具有吸附效应的挥发性有机溶剂的挥发气体。溶剂气体导管14，一端接于前述进气控制阀13前端，而能适时将挥发性有机溶剂的挥发气体(如表一所列的有机溶剂分类表，大致上为具有低沸点特性且在8(TC以下极易挥发的有机溶剂)经由进气控制阀13导入活性碳固定床反应器ll,而进行被活性碳吸附。表一<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>隋性气体导管15:亦为一端接于述进气控制阀13的前端，而能适时将惰性气体经由进气控制阀13导入活性碳固定床反应器11的组件，而进行对有机溶剂的挥发气体被活性碳吸附后的脱附作用，其中，该惰性气体可为氮气(N2)或氦气(He)。出气管16:接设在前述活性碳固定床反应器11下方出口端的组件，而可将吸附过程的洁净气流导引至排放装置入口处，或是将脱附过程中含高浓度挥发性有机溶剂的挥发气流，导引至冷凝装置入口处。出气控制阀17:接设在出气管16适当处而能具有控制启闭多个方向的气体排除与否。溶剂气体收集器18:—端接设于前述出气控制阀17前端的组件，而能适时将脱附后的挥发性有机溶剂的挥发气流，经由出气控制阀17导出，再经由冷却系统冷却成液体加以收集；洁净气体回收管19:亦可收集脱附后的洁净气流或将其排除。至于本实用新型实施例一的相关动作流程大致如下所述当挥发性有机溶剂的挥发气体，持续经由呈现开启状态的进气控制阀13直接进入进气管12，之后随即进入活性碳固定床反应器11之内被活性碳吸附；当活性碳固定床反应器11内部的活性碳吸附有机溶剂的挥发气体达到饱和状态时，必须进行脱附程序，此时进行微波无分段电流功率连续加热，亦即其对活性碳固定床反应器ll持续升温加热，持续加热5分钟后，活性碳固定床反应器ll内部的活性碳固定床温度至少达50(TC以上，若持续进行微波加热达8分钟时，则活性碳固定床温度可维持在800-IOO(TC之间，将被活性碳吸附的有机溶剂挥发气体完全脱附，同时使用惰性气体(例如N2或He)冲洗活性碳固定床反应器ll内部的活性碳，将有机溶剂挥发气体(原先被吸附在活性碳内部孔隙表面上)带离反应器。被活性碳吸附的有机溶剂挥发气体可完全被脱附，而且完成脱附程序之后的活性碳，可以维持一段很长的时间反复再生而且具有更佳的吸附能力，可改善一般使用电热炉加热或热蒸气进行活性碳再生后，活性碳的吸附容量随再生次数增加而下降，最后无法再生的活性碳必须弃置的困境。至于完成脱附程序被脱附出的有机溶剂挥发气体，即可经由出气管16通过出气控制阀17进入溶剂气体收集器18，再经由冷却系统冷却成液体加以收集并可完成再生利用；同时，部分未能完全收集的挥发性有机溶剂气体，也可经由洁净气体回收管19，再导入另一进行吸附程序的活性碳固定床进行吸附后，之后再进行微波加热脱附，且经由冷凝系统回收有机溶剂，而达到完全抑制挥发性有机物质逸散到大气中的目的。被活性碳吸附的有机溶剂挥发气体可完全被脱附，而且由活性碳固定床反应器ll对有机物质的等温吸附数据显示，完成脱附程序之后的活性碳，其吸附容量可以维持原有的吸附能力，不会因再生次数增加而降低；至于完成脱附程序被脱附出的有机溶剂挥发气体，即可经由出气管16通过出气控制阀17进入溶剂气体收集器18,再经由冷却系统冷却成液体加以收集并可完成再生利用；同时，部分未能完全收集的洁净气体也可经由洁净气体回收管19收集脱附后或是将其排除。实施例二同理，请再参阅图2本实用新型实施例二的设备示意图所示，由图可知，本实用新型实施例二所述的可调式无分段电流控制的连续微波处理及回收挥发性有机物质装置，其中，回收装置可由二组可调式无分段电流控制的单元模块所组成，依此方式而设置的本实用新型可同时持续进行吸附程序以及脱附程序的动作而不必停机，且该组成的回收装置大致上包含有第一、第二微波加热装置201、202:可利用连续无分段功率控制方式，施行连续微波加热进行脱附程序的装置；第一、第二活性碳固定床反应器211、212:可被定位置放在前述微波加热置201，202内部，该第一、第二活性碳固定床反应器211,212具有中空状的内部，而得以置放活性碳于其中空内部，至于第一、第二活性碳固定床反应器211，212的两端边又可借由管路而连通其它构件；第一、第二进气管221、222:概可区分为第一进气管221以及第二进气管222,分别接设在第一及第二活性碳固定床反应器211,212的入口端；第一、第二进气控制阀231、232:概可区分为第一进气控制闽231及第二进气控制阀232,分别接设在第一进气管221以及第二进气管222适当处，而能具有控制启闭多个方向的气体进入第一进气管221以及第二进气管222与否的组件；第一、第二溶剂气体导管241、242，概可区分为第一溶剂气体导管241及第二溶剂气体导管242，其一端各分别接于前述第一进气控制阀231及第二进气控制阀232的前端，而能适时将挥发性有机溶剂的挥发气体经由第一进气控制阀231及第二进气控制阀232导入；一溶剂气体三通阀243,其位于第一溶剂气体导管241及第二溶剂气体导管242之间而可分别接通于进气控制阀，借此溶剂气体三通闽243的启闭，而可选择挥发气体同时或分别经由第一、二进气控制阀231、232进入第一或第二活性碳固定床反应器211、212内部；第一、第二惰性气体导管251、252:概可区分为第一惰性气体导管251及第二惰性气体导管252,其一端分别接于前述第一进气控制阀231及第二进气控制阀232的前端，而能适时将惰性气体经由第一进气控制闽231及第二进气控制阀232导入；惰性气体三通阀253位于第一惰性气体导管251及第二惰性气体导管252之间而可分别接通于进气控制闽，借此惰性气体三通闽253的启闭，而可选择惰性气体同时或分别经由第一、二进气控制闽231、232进入第一、第二活性碳固定床反应器211、212内部；第一、第二出气管261、262:概可区分为第一出气管261及第二出气管262，其一端各分别接于前述第一或第二活性碳固定床反应器211、212的出口端；第一、第二出气控制阀271，272:概可区分为第一出气控制闽271及第二出气控制阀272，其分别接设在第一出气管261及第二出气管262适当处而能具有控制启闭多个方向的气体排除于出气管与否；一双向阀273;其位于前述第一出气控制阀271及第二出气控制阀272之间的管路上；控制讯号线274;其可借以自动控制前述的第一进气控制阀231及第二进气控制阀232，溶剂气体三通阀243,惰性气体三通阀253，第一出气控制阀271及第二出气控制阀272，双向阀273等组件；溶剂气体收集器28:—端接设于前述第一、第二出气控制阀271、272的前端，而能适时将脱附后的挥发性有机溶剂的挥发气体，经由第一、第二出气控制阀271,272导出，再经由冷却系统冷却成液体加以收集；洁净气体回收管29:亦可收集脱附后的洁净气体或将其排除。至于本实用新型实施例二的相关动作流程大致上同于实施例一，关于两个不同实施例的差异性，主要在于实施例二必须增设溶剂气体三通阀243，惰性气体三通阀253，双向阀273，控制讯号线274等组件及设计，借以依据需要而能控制多组同时动作的规律性，依此方式而设置的本实用新型实施例二，可同时持续进行吸附程序以及脱附程序的动作而不必停机。有关本实用新型在实务上可以应用的
技术领域：
，以及可以证明本实用新型确定可以实施，且可达成产业利用性的相关论文以及实验报告，已经由发明人完成此等文献的撰写如附件所示。该些附件完全为关于使用粒状活性碳(GAC)固定床进行二氯甲烷(DCM)吸附，再以微波加热装置(CMWR)处理系统借着连绩式加热的方式进行脱附程序的
技术领域：
。权利要求1、一种可回收挥发性物质的装置，其特征在于，该单元体包含有微波加热装置可利用微波连续无分段电流功率控制方式，施行连续微波处理的微波加热装置；活性碳固定床反应器可被定位置放在前述微波加热装置内部，该反应器具有中空状的内部，而得以置放活性碳于其中空内部，至于反应器的两端边又可借由管路而连通其它构件；进气管接设在前述活性碳固定床反应器入口端；进气控制阀接放在进气管适当处而能具有控制启闭多个方向的气体进入进气管与否的组件；溶剂气体导管一端接于前述进气控制阀的前端，而能适时将挥发性有机物质经由进气控制阀导入；惰性气体导管亦为一端接于前述进气控制阀的前端而能适时将惰性气体经由进气控制阀导入；出气管接设在前述活性碳固定床反应器的出口端；出气控制阀接设在出气管适当处而能控制启闭多个方向的气体排除于出气管与否；溶剂气体收集器一端接设于前述出气控制阀的前端，能适时将脱附后的挥发性有机溶剂的挥发气体，经由出气控制阀导出，再经由冷却系统冷却成液体加以收集；洁净气体回收管亦为可收集脱附后的洁净气体或将其排除。2、根据权利要求l所述的可回收挥发性物质的装置，其特征在于，该回收装置可由二组输出功率可调式无分段电流连续微波处理及回收挥发性有机溶剂的装置的单元所组成，且该组成的回收装置上包含有二微波加热装置包含有利用多段功率施行连续微波处理的微波加热装置;二活性碳固定床反应器被定位置放在前述第一及第二微波加热装置内部，该反应器具有中空状的内部，而得以置放活性碳于其中空内部，至于反应器的两端边又可借管路而连通其它构件；二进气管区分为第一进气管以及第二进气管，分别接设在第一及第二活性碳固定床反应器的入口端；二进气控制阀区分为第一进气控制阀及第二进气控制阀，分别接设在第一进气管以及第二进气管适当处，而能具有控制启闭多个方向的气体进入第一进气管以及第二进气管与否的组件；二溶剂气体导管区分为第一溶剂气体导管及第二溶剂气体导管，其一端各分别接于前述第一进气控制闽及第二进气控制阀的前端，而能将挥发性有机溶剂的挥发气体经由第一进气控制阀及第二进气控制阀导入；一溶剂气体三通阀位于第一溶剂气体导管及第二溶剂气体导管之间而可分别接通于进气控制阀，借此溶剂气体三通闽的启闭，而可选择挥发气体同时或分别经由第一或第二进气控制阀进入第一或第二活性碳固定床反应器内部；二惰性气体导管区分为第一惰性气体导管及第二惰性气体导管，其一端各分别接于前述第一进气控制阀及第二进气控制阀的前端，而能适时将惰性气体经由第一进气控制闽及第二进气控制阀导入；惰性气体三通阀其位于第一惰性气体导管及第二惰性气体导管之间而可分别接通于第一及第二进气控制阀，借此溶剂气体三通阀的启闭，而可选择惰性气体同时或分别经由第一及第二进气控制闽进入第一或第二活性碳固定床反应器内部；二出气管区分为第一出气管及第二出气管，其一端各别接于前述第一或第二活性碳固定床反应器的出口端；二出气控制阀区分为第一出气控制阀及第二出气控制阀，其分别接设在第一出气管及第二出气管而能具有控制启闭多个方向的气体排除于出气管与否；一双向阀；其位于前述第一出气控制阀及第二出气控制阀之间的管路上；控制讯号线借以自动控制前述的第一进气控制阀及第二进气控制阀，溶剂气体三通阀，惰性气体三通阀，第一出气控制阀及第二出气控制阀，双向阀组件；溶剂气体收集器一端接设于前述出气控制阀的前端，而能将脱附后的挥发性有机溶剂的挥发气体，经由出气控制阀导出，再经由冷却系统冷却成液体加以收集；洁净气体回收管收集脱附后的洁净气体或将其排除。3、根据权利要求l或2所述的可回收挥发性物质的装置，其特征在于，所述微波加热装置可利用300W至1500W的微波功率及2450MHZ或915MHZ两种频率的方式，对活性碳固定床反应器加热。4、根据权利要求1或2所述的可回收挥发性物质的装置，其特征在于，该活性碳固定床反应器的活性碳粒直径范围为O.lmm至0.8mm皆可。5、根据权利要求1或2所述的可回收挥发性物质的装置，其特征在于，该活性碳固定床反应器可以石英管为反应器，且在反应器中空内部的底端装填有相对少量的金属氧化物，然后再依序向上充填相对大量的活性碳，而成为活性碳固定床反应器。6、根据权利要求5所述的可回收挥发性物质的装置，其特征在于，所述金属氧化物为四氧化三铁(Fe304)。7、根据权利要求l所述的可回收挥发性物质的装置，其特征在于，该微波加热装置以及活性碳固定床反应器设置三组或三组以上。8、根据权利要求l所述的可回收挥发性物质的装置，其特征在于，该挥发性有机物质为气体。9、根据权利要求l所述的可回收挥发性物质的装置，其特征在于，该挥发性有机物质为溶剂。专利摘要一种可回收挥发性物质的装置，包含有微波加热装置；可被定位置放在微波加热装置内部的活性炭固定床反应器；进气管进气控制阀；溶剂气体导管；惰性气体导管；出气管；出气控制阀；溶剂气体收集器；洁净气体回收管等相关组件。借此而能使用活性炭固定床反应器，将挥发性有机溶剂的挥发气体吸附后，再以微波加热装置处理系统经由连续式加热方式进行脱附程序，此时热脱附气流含挥发溶剂气体浓度可高达十万ppmv以上，将其冷凝后可回收高纯度的有机溶剂。文档编号B01D5/00GK201061729SQ20072014826公开日2008年5月21日申请日期2007年5月15日优先权日2007年5月15日发明者李炳楠,杨庆成,黄德年申请人:李炳楠;黄德年;杨庆成