VOCs吸附处理装置的制作方法

本发明涉及挥发性有机物VOCs吸附处理领域，具体而言，涉及一种VOCs吸附处理装置。

背景技术：

VOCs具有毒性，对环境污染较大，能够抑制人体中枢神经系统。2010年我国工业源VOCs排放量为1335.6万吨，主要集中在石油炼制、建筑装饰、机械设备制造及印刷等行业，预测2020年我国VOCs排放量将达到1785.3万吨。因此，如何有效处理VOCs是行业内一直关注的焦点。

含低浓度VOCs混合气体通常不适用于直接燃烧，目前的处理方式主要是采用吸附剂吸附脱附方法将含低浓度VOCs的混合气体浓缩为含高浓度VOCs混合气体，然后进行集中处理。现有的应用于上述处理的装置为固定床，然而固定床吸附装置在连续运行、节能降耗方面存在一定的困难。

基于以上原因，有必要提供一种能够连续运行且较为节能的VOCs吸附处理装置

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种VOCs吸附处理装置，以解决现有技术中对于低浓度VOCs混合气的吸附处理时存在的无法连续运行、节能降耗困难的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种VOCs吸附处理装置，其包括：鼓泡流化床，鼓泡流化床上设置有低浓度VOCs混合气进口、吸附剂进口以及混合料出口；气固分离装置，气固分离装置设置有混合料进口、净化气出口及固相料出口，混合料进口与混合料出口连通；脱附装置，脱附装置上设置有待脱附料进口、流化气进口及富集气出口，待脱附料进口与固相料出口相连通。

进一步地，鼓泡流化床上还设置有细粉出口，细粉出口设置在鼓泡流化床的侧部且靠近床层上表面的位置；脱附装置上还设置有细粉进口，细粉进口与细粉出口连通。

进一步地，鼓泡流化床上还设置有大颗粒出口，大颗粒出口设置在鼓泡流化床的底部；脱附装置上还设置有大颗粒进口，大颗粒进口与大颗粒出口连通。

进一步地，装置还包括：低浓度VOCs混合气进料管道，与低浓度VOCs混合气进口连通；以及换热器，换热器设置在低浓度VOCs混合气进料管道上。

进一步地，装置还包括：燃烧器，燃烧器上设置有第一燃料气进口和流化气出口，第一燃料气进口与低浓度VOCs混合气进料管道连通，流化气出口与流化气进口连通。

进一步地，燃烧器上还设置有第二燃料气进口，第二燃料气进口与富集气出口连通。

进一步地，装置还包括吸附剂供料装置，吸附剂供料装置与吸附剂进口连通。

进一步地，脱附装置上还设置有再生吸附剂出口，鼓泡流化床上还设置有再生吸附剂进口，再生吸附剂出口与再生吸附剂进口连通。

进一步地，装置还包括：第一阀门，第一阀门设置在待脱附料进口与固相料出口之间的管路上；第二阀门，第二阀门设置在细粉进口与细粉出口之间的管路上；第三阀门，第三阀门设置在大颗粒进口与大颗粒出口之间的管路上。

进一步地，脱附装置上还设置有失活吸附剂出口。

应用本发明的技术方案，提供了一种VOCs吸附处理装置，其包括鼓泡流化床，气固分离装置和脱附装置，鼓泡流化床上设置有低浓度VOCs混合气进口、吸附剂进口以及混合料出口；气固分离装置设置有混合料进口、净化气出口及固相料出口，混合料进口与混合料出口连通；脱附装置上设置有待脱附料进口、流化气进口及富集气出口，待脱附料进口与固相料出口相连通。

利用本发明提供的装置，低浓度VOCs混合气在鼓泡流化床内与吸附剂接触并完成对VOCs的吸附。然后，吸附处理形成的气固混合物在气固分离装置中进行两相分离，得到的固相在脱附装置中完成VOCs脱附。在脱附装置中，脱附出来的VOCs在流化气的携带下形成含有高浓度VOCs的混合气，作为富集气排出至后续工艺，从而完成对低浓度VOCs混合气的富集。

相较于传统的固定床吸附处理装置，本发明中利用鼓泡流化床作为吸附装置，运行气速低，床层阻力小，能够显著降低系统运行耗能。同时，利用鼓泡流化床作为吸附装置，能够加强VOCs吸附剂的混合和磨损，并使低浓度VOCs混合气体与吸附剂更充分接触，提高了吸附剂的吸附量，更提高了VOCs附剂的吸附效率。而且，本发明上述装置还能够长期连续稳定运转，能够满足工业生产需求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一种实施例的VOCs吸附处理装置的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、鼓泡流化床；101、低浓度VOCs混合气进口；102、吸附剂进口；103、混合料出口；104、细粉出口；105、大颗粒出口；106、再生吸附剂进口；20、气固分离装置；201、混合料进口；202、净化气出口；203、固相料出口；30、脱附装置；301、待脱附料进口；302、流化气进口；303、富集气出口；304、细粉进口；305、大颗粒进口；306、再生吸附剂出口；307、失活吸附剂出口；40、换热器；50、燃烧器；501、第一燃料气进口；502、流化气出口；503、第二燃料气进口；60、吸附剂供料装置；31、第一阀门；32、第二阀门；33、第三阀门；11、第四阀门；12、第五阀门；51、第六阀门；52、第七阀门；34、第八阀门；35、第九阀门；36、第十阀门；61、第十一阀门。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

正如背景技术部分所描述的，现有技术中对于低浓度VOCs混合气的吸附处理，存在的无法连续运行、节能降耗困难的问题。

为了解决这一问题，本发明提供了一种VOCs吸附处理装置，如图1所示，该装置包括鼓泡流化床10，气固分离装置20以及脱附装置30，鼓泡流化床10上设置有低浓度VOCs混合气进口101、吸附剂进口102以及混合料出口103；气固分离装置20设置有混合料进口201、净化气出口202及固相料出口203，混合料进口201与混合料出口103连通；脱附装置30上设置有待脱附料进口301、流化气进口302及富集气出口303，待脱附料进口301与固相料出口203相连通。

利用本发明提供的装置，低浓度VOCs混合气在鼓泡流化床10内与吸附剂接触并完成对VOCs的吸附。然后，吸附处理形成的气固混合物在气固分离装置20中进行两相分离，得到的固相在脱附装置30中完成VOCs脱附。在脱附装置30中，脱附出来的VOCs在流化气的携带下形成含有高浓度VOCs的混合气，作为富集气排出至后续工艺，从而完成对低浓度VOCs混合气的富集。

相较于传统的固定床吸附处理装置，本发明中利用鼓泡流化床10作为吸附装置，运行气速低，床层阻力小，能够显著降低系统运行耗能。同时，利用鼓泡流化床10作为吸附装置，能够加强VOCs吸附剂的混合和磨损，并使低浓度VOCs混合气体与吸附剂更充分接触，提高了吸附剂的吸附量，更提高了VOCs附剂的吸附效率。而且，本发明上述装置还能够长期连续稳定运转，能够满足工业生产需求。

此外，利用鼓泡流化床10作为吸附装置，还能够满足宽筛分粒径吸附剂的使用需求。

在一种优选的实施例中，如图1所示，鼓泡流化床10上还设置有细粉出口104，细粉出口104设置在鼓泡流化床10的侧部靠近床层上表面的位置；脱附装置30上还设置有细粉进口304，细粉进口304与细粉出口104连通。这样设置后，位于鼓泡流化床10床层上表面的粒径较小(粒径小于1mm)的吸附剂在完成VOCs吸附后，能够溢流至脱附装置30中进行脱附处理，从而能够进一步提高VODs的富集效率。

在一种优选的实施例中，鼓泡流化床10上还设置有大颗粒出口105，大颗粒出口105设置在鼓泡流化床10的底部；脱附装置30上还设置有大颗粒进口305，大颗粒进口305与大颗粒出口105连通。这样设置，在鼓泡流化床10中完成VOCs吸附的粒径较大(粒径大于1mm)的大颗粒吸附剂，也能够通过大颗粒进口305进入脱附装置30中进行脱附处理，从而能够进一步提高VODs的富集效率。

在一种优选的实施例中，如图1所示，上述装置还包括低浓度VOCs混合气进料管道和换热器40，低浓度VOCs混合气进料管道与低浓度VOCs混合气进口101连通；换热器40设置在低浓度VOCs混合气进料管道上。设置换热器40，使得本发明中的装置既可以应用于高温(200℃以上)的低浓度VOCs混合气体的吸附处理，也可以应用于低温(200℃以下)的低浓度VOCs混合气体的吸附处理。以下举例说明：温度为700℃的低浓度VOCs混合气体，进入换热器40后，降温至100～180℃(VOCs沸点以下)；低温混合气体以流化风的形式进入鼓泡流化床10进行VOCs吸附。或者，温度为120℃的低浓度VOCs混合气体，进入换热器40，此时关闭换热器40的换热工程，低温混合气体以流化风的形式进入鼓泡流化床10进行VOCs吸附。

在一种优选的实施例中，装置还包括燃烧器50，燃烧器50上设置有第一燃料气进口501和流化气出口502，第一燃料气进口501与低浓度VOCs混合气进料管道连通，流化气出口502与流化气进口302连通。这样设置，可以利用低浓度VOCs混合气本身作为脱附装置30中的流化风，携带脱附的VOCs形成富集气。而设置燃烧器50，可以根据所需要的流化气的温度进行燃烧工况的关闭或者开启。当低浓度VOCs混合气的温度较高时，可以将燃烧器50的燃烧工况关闭，仅利用其管路作用供低浓度VOCs混合气经过。而当低浓度VOCs混合气的温度较低时，可以将燃烧器50的燃烧工况开启，利用其燃烧低浓度VOCs混合气，达到流化气的温度要求。

在一种优选的实施例中，燃烧器50上还设置有第二燃料气进口503，第二燃料气进口503与富集气出口303连通。VOCs本身作为可燃烧的有机物，经富集后形成富集气可以作为燃烧器50的能量供源，利用其对温度较低的低浓度VOCs混合气进行加热。

在一种优选的实施例中，装置还包括吸附剂供料装置60，吸附剂供料装置60与吸附剂进口102连通。利用吸附剂供料装置60可以向鼓泡流化床10中进行吸附剂供应，以进一步提高装置的运行连续性。

在一种优选的实施例中，脱附装置30上还设置有再生吸附剂出口306，鼓泡流化床10上还设置有再生吸附剂进口106，再生吸附剂出口306与再生吸附剂进口106连通。这样可以将再生吸附剂返回鼓泡流化床10中进行下一轮吸附处理。从而能够对吸附剂进行多次利用，一方面有效利用资源，一方面节约成本。

在一种优选的实施例中，上述装置还包括：第一阀门31，第一阀门31设置在待脱附料进口301与固相料出口203之间的管路上；第二阀门32，第二阀门32设置在细粉进口304与细粉出口104之间的管路上；第三阀门33，第三阀门33设置在大颗粒进口305与大颗粒出口105之间的管路上。

利用第一阀门31的开关控制，可以对进入待脱附料进口301的吸附剂量进行控制；利用第二阀门32的开关控制，可以对鼓泡流化床10床层表面的细粉的溢流量进行控制；利用第三阀门33，可以对鼓泡流化床10底部的大颗粒吸附剂的排出量进行控制。

在一种优选的实施例中，脱附装置30上还设置有失活吸附剂出口307。经脱附装置30脱附后的再生吸附剂会返回鼓泡流化床10中进行下一轮吸附处理。长期循环后，利用失活吸附剂出口307能够将失活的吸附剂排出。

除此以外，本发明的上述装置中还设置有其他阀门，具体如下：

低浓度VOCs混合气进料管道上前后设置有第四阀门11和第五阀门12；第一燃料气进口501所在的管路上设置有第六阀门51，且第一燃料气进口501所在的管路与第四阀门11和第五阀门12之间的管路连通；第二燃料气进口503所在的管路上设置有第七阀门52，第七阀门52和富集气出口303之间的管路上设置有富集气排放支管，且富集气排放支管上设置有第八阀门34；再生吸附剂出口306与再生吸附剂进口106之间的管路上设置有第九阀门35；失活吸附剂出口307所在的管路上设置有第十阀门36；吸附剂供料装置60与吸附剂进口102之间的管路上设置有第十一阀门61。

本发明上述装置在具体应用过程中，VOCs吸附剂为固体颗粒，粒径优选为0.08～6mm。鼓泡流化床10的运行温度优选小于250℃。脱附装置30优选采用鼓泡床方式运行。脱附装置30运行温度优选为300～500℃。

以下通过具体实施例说明本发明装置的运行方式：

实施例1

本发明的浓缩VOCs的吸附处理装置，固体吸附剂对高温含低浓度VOCs混合气体吸附、脱附和富集的工作原理如下：

如图1所示，打开第十一阀门61，吸附剂供料装置60内的吸附剂(粒径0.5～4mm)进入鼓泡流化床10。打开第四阀门11，温度为700℃的含低浓度VOCs混合气体进入装置。打开第五阀门12，高温混合气体进入换热器40降温至100～180℃(VOCs沸点以下).低温混合气体以流化风的形式进入鼓泡流化床10，以鼓泡流态化状态使得VOCs固体吸附剂与混合气体充分混合，吸附剂对VOCs进行吸附。打开第六阀门51，关闭第七阀门52，打开第八阀门34，燃烧器50的燃烧过程不启动，高温混合气体进入脱附装置30作为流化气。鼓泡流化床10的床层表面较细的吸附剂从细粉出口104和第二阀门32进入脱附装置30；床底部较大的吸附剂从床底部的大颗粒出口105和第三阀门33进入脱附装置30。被净化后的混合气体携带部分吸附剂进入气固分离装置20，分离下来的吸附剂经第一阀门31进入脱附装置30。脱附装置30的运行温度设置为300℃，吸附剂脱附出VOCs气体，与流化气形成高浓度的混合气体。打开第八阀门34，高浓度混合气体经富集气排放支管排出。脱附装置30内失活的吸附剂经第十阀门36排出。

实施例2

本发明的浓缩VOCs的吸附处理装置，固体吸附剂对低温含低浓度VOCs混合气体吸附、脱附和富集的工作原理如下：

如图1所示，打开第十一阀门61，吸附剂供料装置60内的吸附剂(粒径0.5-4mm)进入鼓泡流化床10。打开第四阀门11，温度为120℃的含低浓度VOCs混合气体，进入装置。打开第五阀门12，关闭换热器40的换热工程，低温混合气体经过换热器40以流化风的形式进入鼓泡流化床10，以鼓泡流态化状态使得VOCs固体吸附剂与混合气体充分混合，吸附剂对VOCs进行吸附。打开第六阀门51、第七阀门52，启动燃烧器50，一部分高浓度VOCs混合气体经过第七阀门52进入燃烧器50燃烧，与经过第六阀门51的低温混合气体混合后形成高温混合气体，以流化风形式进入脱附装置30作为流化气。鼓泡流化床10的床层表面较细的吸附剂从细粉出口104和第二阀门32进入脱附装置30；床底部较大的吸附剂从床底部的大颗粒出口105和第三阀门33进入脱附装置30。被净化后的混合气体携带部分吸附剂进入气固分离装置20，分离下来的吸附剂经第一阀门31进入脱附装置30。脱附装置30的运行温度设置为300℃，吸附剂脱附出VOCs气体，与流化气形成高浓度的混合气体。打开第八阀门34，大部分高浓度混合气体经富集气排放支管排出。脱附装置30内失活的吸附剂经第十阀门36排出。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明中利用鼓泡流化床作为吸附装置，运行气速低，床层阻力小，能够显著降低系统运行耗能。同时，利用鼓泡流化床作为吸附装置，能够加强VOCs吸附剂的混合和磨损，并使低浓度VOCs混合气体与吸附剂更充分接触，提高了吸附剂的吸附量，更提高了VOCs附剂的吸附效率。而且，本发明上述装置还能够长期连续稳定运转，能够满足工业生产需求。此外，利用鼓泡流化床作为吸附装置，还能够满足宽筛分粒径吸附剂的使用需求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。