专利名称：换热吸附式气体吸附分离回收的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境保护及节能技术领域，特指在油气及其他化工过程气体等各种挥发性有机物(VOCs)的吸附回收过程中利用换热吸附技术促进吸附和脱附效果、有效克服吸附剂在吸附过程中产生的吸附热效应专用吸附设备代替传统吸附设备的方法及装置。
背景技术：
目前，油气等化工气体与空气的分离回收方法有吸收法、吸附法、冷凝法及膜分离法等，有些还含有压缩过程或几种方法的综合利用。各种油气回收的原理各不相同，技术经济性能也相差较大。吸附法油气回收方法是利用油气-空气混合气中各组分与吸附剂之间结合力强弱的差别，使难吸附的空气组分与易吸附的油气组分分离。目前常用活性炭及其改性物 (如活性炭纤维)来吸附油气。活性炭吸附过程可视为绝热吸附。在油气等化工气体流量大、浓度高的工况下，吸附法回收方法用来处理这种油气，吸附热非常明显。吸附热效应将带来一系列后果，如(1)油气中不饱和烃及硫等杂质易发生氧化(自催化)、炭化、焦化、聚合，填住活性炭有效微孔，降低活性炭活性吸附表面积，从而降低其有效吸附容量并影响使用寿命；(2)危及吸附操作安全。另外吸附剂吸附率较低的特点也使得吸附装置过大而放大了吸附热效应对吸附剂寿命的影响。吸附分离的一个优点是可以使尾气排放浓度控制在较低的指标内。因此，从油气及化工气体分离回收技术的发展方向及尾气排放指标日趋严格等方面来看，对于大处理量、高浓度的进料气，吸附分离回收方法被广泛应用于其它分离方法(液化手段)的低浓度油气富集和尾气排放控制。冷凝法油气回收方法，即利用制冷剂或冷凝剂通过热交换器进行间接传热冷凝， 从而直接回收到油品。该方法原理简单，而其装置操作温度及制冷温度低(如到-Il(TC) 时，才可保证回收率达到90%左右，相应地深低温制冷系统能耗较高。膜分离法油气回收技术作为一门新技术，国内也在一些固定的场所得到应用。但膜技术的研究和开发尚处于初始阶段，尤其高性能的膜材料可供选择的余地并不很广，技术垄断较为明显。目前，国内外有用有机膜来分离回收V0C，但膜使用寿命短，投资及运行费用较大。吸收法油气回收方法即通过油气——空气混合气与吸收剂接触，根据不同组分在吸收剂中的溶解度不同，即油气组分溶解于该吸收剂形成溶液(富吸收剂)，不能溶解的空气组分则保留在气相中，于是原混合气体的组分得以分离。以前国内外用煤油、轻柴油作为吸收剂，吸收回收率低(约为90% )，且在常温常压下难以解吸再生，故无法视为独立成套的回收技术。国内外均有典型的实例利用吸附法和其他液化手段(洗涤法、吸收法等)相组合的工艺制造的用以油气及其他化工气体分离回收装置。但此类装置中对于吸附热效应和吸附较低的技术缺陷，均没有得到很好的解决。根据本发明技术特点检索了国内外数据库。发现在国内外采用活性炭吸附法回收
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油气的专利和报道较多，尚未见公开发表的换热吸附技术应用于油气及其他化工气体分离回收装置的报道。目前应用于吸附法油气及化工气体分离装置的专利和报道与本发明的技术路线及机理都不相同。
发明内容
本发明目的是提供一种油气及其他化工气体吸附分离回收的方法及装置，其是在该发明的基础上，通过在油气吸附和脱附的过程中采用换热吸附技术，达到强化传质、克服吸附剂的吸附热效应，从而优化现有的吸附法油气及化工气体分离回收装置，使吸附和脱附设备优化，并开发出在油气及其他化工气体分离回收领域应用换热吸附技术的新工艺， 以适应不同领域油气及其他化工气体分离与回收。实现本发明目的的技术方案为应用吸附剂及其设备进行气体吸附和脱附再生的过程可以分为两个部分在换热吸附设备内进行气体吸附一在换热吸附设备内进行气体脱附，换热吸附技术是将两个过程同时集成于换热吸附设备内进行。具体为(1)气体在换热吸附设备内进行吸附操作，将欲富集气体吸附在吸附剂的表面，不吸附的惰性气体排放，同时设备将吸附热取出；(2)同时在换热吸附设备内进行脱附操作，将吸附在吸附剂的表面的气体分子富集到气相中，由脱附系统送出，同时吸收吸附过程中产生的吸附热；本发明所述装置包括换热吸附床层，其特征在于吸附法油气及化工气体分离回收设备的吸附脱附设备为采用换热吸附技术和结构的换热吸附床层及设备。集成换热吸附技术及设备的油气及化工气体分离回收系统，在克服了吸附热效应影响的工况下使用吸附剂，提高了吸附脱附的运行效率，延长了吸附剂的使用寿命。在油气-空气的混合气分离回收装置中，吸附剂活性炭的寿命可延长至15 20年，运行能耗约减少10%。本发明优点在于(1)本发明通过应用换热吸附技术克服吸附热效应影响，克服了因吸附热效应而影响吸附剂寿命的影响，大大延长了吸附剂的使用寿命。(2)本发明利用换热吸附技术，有效地将吸附过程中产生的吸附热传递给脱附的吸附剂，同时优化了吸附剂的吸附和脱附性能，使得吸脱附能耗降低约10%。(3)本发明利用换热吸附技术克服吸附热效应，分离回收对热安全性较敏感的油气及化工气体，使吸附法在这些领域应用和发展的可行性、安全性得到保障。(4)本发明可防止各种VOCs带来的环境污染及火灾爆炸隐患，还可回收有价值的物料，如汽油、石油轻烃组分、苯类蒸汽、甲醇等化工气体。
图1为换热吸附法油气及化工气体分离回收实施例示意图。图中1换热吸附式吸附设备，2进料线，3脱附出料线，4尾气排出线，5脱附用真空泵，VV-IA程真空阀，VV-2B 程真空阀，VF-IA程进料阀，VV-2B程进料阀，VE-IA程排出阀，VE-2B程排出阀图2所示为关键设备-换热吸附设备的实施例结构。图中1B程上口，2A程上口，3A程床层，4B程床层，5换热壁，6A程下口，7支撑腿，8B程下口。
具体实施例方式如图1所示，本发明实施例包括依次相连的进料管线2、A/B程进料切换阀VF-I/ VF-2、换热吸附式吸附设备1、A/B程真空切换阀VV-1/VV-2、真空脱附出料管线3、A/B程排出切换阀VE-1/VE-2、吸附尾气排出管线。本发明中换热吸附式吸附设备1为关键设备。拟吸附的低浓度化工气体混合物在A、B两程的流道内切换流动。在A程吸附过程中产生的吸附热，通过换热壁热传导至B程；在B程同时进行脱附操作，脱附时需要吸收的热量由换热壁供给。吸附部分由于吸附热有效导出，从而在较低温度下吸附，使得可以高效吸附；脱附部分由于吸附热的供给而提高了脱附温度，使得脱附彻底。具体应用时，换热吸附设备的各口与系统连接描述如下(1)低浓度油气的进气为图1中的2线，通过切换阀门分别与图2中的A、B程下口相连；(2)真空脱附设备(以干式真空泵为例)的入口通过切换阀门分别与图2中的A、B程下口相连；(3)真空脱附设备的高浓度油气排放口即图1中的3线，与系统液化单元(吸收或冷凝)进气口相连；(4)系统尾气线通过切换阀门分别与图2中的A、B程上口相连。参看图1，换热吸附设备的操作步骤为(1)状态1 :VV-1A程真空阀打开，VV-2B程真空阀关闭，VF-IA程进料阀关闭， W-2B程进料阀打开，VE-IA程排出阀关闭，VE-2B程排出阀打开，真空泵5开启。此状态为 A程脱附、B程吸附流程。(2)状态2 :VV-1A程真空阀关闭，VV-2B程真空阀打开，VF-1A程进料阀打开， W-2B程进料阀关闭，VE-IA程排出阀打开，VE-2B程排出阀关闭，真空泵5开启。此状态为 A程吸附、B程脱附流程。(3)操作自状态1或状态2开始，待吸附床层吸附饱和后，进行状态1和状态2的切换。如此循环，达到连续操作。
权利要求
1.一种“换热吸附”化工气体回收处理方法发明，整个化工气体吸附分离的过程包括 化工气体混合其进入换热吸附设备，化工气体在吸附床层吸附；同时在换热吸附设备内部进行脱附操作，达到洁净尾气的排放、高浓度化工气体富集。其特征在于换热吸附设备采用换热吸附方法。其特征是(1)吸附床层吸附部分产生的吸附热，通过换热吸附设备换热至吸附床层脱附部分，以提高脱附介质温度和饱和蒸汽压，使得脱附部分在较高温度下完成高效脱附。(2)吸附床层脱附部分通过热传导吸收吸附部分产生的吸附热，降低吸附部分温度，以降低吸附介质温度和饱和蒸汽压，使得吸附部分在较低温度下完成高效吸附。(3)换热吸附设备提供有效的热传导机制和结构，使吸附床层的吸附部分和脱附部分有效换热。
2.实现权利要求1所述的方法的设备，其包括依次相连的换热吸附设备、干式真空泵、阀门。
3.实现权利要求1所述的方法的工艺，其包括利用换热吸附的发明所制作的所有设备，其特征是吸附时产生吸附热通过热传递手段传递至脱附床层的设备。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征是在吸附床层和脱附床层间进行有效换热。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征是通过传导、对流、辐射等热传递方式达到吸附热有效传导至脱附床层的设备。
6.根据权利要求3所述的设备，其特征是通过设置直接换热和通过其他介质间接换热的设备完成吸附热传递至脱附床层的一个或多个设备的组合。
全文摘要
本发明涉及环境保护技术领域，特指化工气体利用换热吸附技术的方法及装置。实现发明目的的技术方案为将在各种化工液体、气体物料储运过程中产生的各种化工气体和空气的混合气体、经过其他流程处理过的低浓度气体，经进气管路进入换热吸附系统进行吸附处理；脱附后的高浓度化工气体经由真空泵输送到液化单元，将其液化；处理洁净的尾气排放气经排空管进入大气。
文档编号B01D53/02GK102463017SQ201010535810
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者刘海 申请人:江苏中川通大环保设备制造有限公司