污染气体吸附解吸设备及方法与流程

本发明涉及污染气体处理技术领域，具体地涉及一种污染气体吸附解吸设备及方法。

背景技术：

在现有的vocs(挥发性有机物)吸附处理技术中，通常是采用吸附罐吸附废气中的vocs，同时为了实现吸附罐中吸附剂的重复使用，还利用吸附罐结合再生方法对吸附剂进行解吸以实现吸附剂的再生。

现有的吸附剂再生方法采用最多的是热传导再生方法，具体为通过加热惰性气体或热蒸汽方式，以热传导由外向内依次加热吸附剂。这种再生方法加热时间长，加热温度不均匀，部分吸附剂再生不彻底，而且通过热蒸汽再生会产生二次污染，导致再生吸附剂应用不广泛。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题，提供一种污染气体吸附解吸设备及方法，以实现吸附剂的均匀快速加热，利于吸附剂的彻底高效解吸。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种污染气体吸附解吸设备，所述污染气体吸附解吸设备包括壳体组件、第一微波发生器以及第二微波发生器，所述壳体组件包括环形的吸附通道以及与所述吸附通道连通的第一开口和第二开口，所述第一开口用于供待净化气体进入所述吸附通道内，所述吸附通道内填充有用于吸附所述待净化气体中的污染气体的吸附剂，所述第二开口用于供经所述吸附剂净化后的净化气体排出，所述第一微波发生器设置为能够从所述吸附通道的内侧加热所述吸附剂，所述第二微波发生器设置为能够从所述吸附通道的外侧加热所述吸附剂。

可选地，所述壳体组件包括内部限定有空腔的外壳和设置于所述空腔内的呈筒状的第一内壳和第二内壳，所述第一内壳同轴套设于所述第二内壳外，所述第一内壳与所述第二内壳之间设有密闭的环空以形成所述吸附通道，所述第一微波发生器设置为能够从所述第二内壳的内腔向所述吸附剂发射微波，所述第二微波发生器设置为能够从所述第一内壳的外部向所述吸附剂发射微波。

可选地，所述吸附剂为非极性吸附剂，所述外壳采用不透波材料制成，所述第一内壳和所述第二内壳均采用透波材料制成。

可选地，所述第一微波发生器安装在所述壳体组件上，并设置为沿所述第二内壳的轴向向所述第二内壳的内腔发射微波；所述第二微波发生器安装在所述第一内壳外，并设置为沿所述第一内壳的径向朝向所述第一内壳发射微波；和/或

所述外壳呈筒状并同轴套设于所述第一内壳外，所述第一内壳与所述外壳之间形成有密闭的环空。

可选地，所述壳体组件包括密封盖设在所述第一内壳和所述第二内壳的底端的底板，所述第一微波发生器设置在所述底板的下方，所述底板上开设有连通所述第一微波发生器的第一微波溃口与所述第二内壳的内腔的第一连通口。

可选地，所述第二微波发生器设置在所述外壳外，所述外壳的周壁上开设有连通所述第二微波发生器的第二微波溃口与所述空腔的第二连通口。

可选地，所述第一微波溃口形成为朝向所述底板延伸的直径逐渐增大的喇叭状，所述第一微波溃口的中心轴线与所述第二内壳的中心轴线重合。

可选地，所述第二微波溃口形成为朝向所述外壳的周壁延伸的直径逐渐增大的喇叭状，所述第二微波溃口的轴向垂直于所述第二内壳的轴向。

可选地，所述污染气体吸附解吸设备包括两个所述第一微波发生器和多个所述第二微波发生器，两个所述第一微波发生器分别设置于所述第二内壳的轴向两端，多个所述第二微波发生器沿所述外壳的周向和轴向分别间隔布置。

可选地，所述第一开口开设在所述第一内壳的周壁底部，所述第二开口位于所述吸附通道的顶端。

可选地，所述污染气体吸附解吸设备包括抽真空装置和吹扫装置，所述抽真空装置设置为与所述吸附通道连通以抽出吸附在所述吸附剂中的污染气体，所述吹扫装置设置为能够向所述吸附通道内通入净化气体以吹扫所述吸附剂。

可选地，所述抽真空装置设置为通过所述第一开口与所述吸附通道连通，所述吹扫装置设置为通过所述第二开口与所述吸附通道连通。

本发明另一方面提供一种污染气体吸附解吸方法，所述方法采用以上所述的污染气体吸附解吸设备，所述方法包括吸附步骤和解吸步骤，其中，

所述吸附步骤包括：向所述吸附通道内通入待净化气体，使所述待净化气体通过所述吸附剂吸附处理后排出所述吸附通道外；

所述解吸步骤包括：在所述吸附剂吸附饱和后通过所述抽真空装置抽吸吸附在所述吸附剂中的污染气体，在所述吸附通道内的压力达到预定值时，通过所述吹扫装置向所述吸附通道内通入净化气体以吹扫所述吸附剂，同时通过所述第一微波发生器和所述第二微波发生器向所述吸附剂发射微波以加热所述吸附剂。

可选地，所述预定值为0-20kpa。

可选地，所述吸附剂的被加热温度不超过120℃。

通过上述技术方案，本发明的污染气体吸附解吸设备不仅能够吸附废气中的污染气体，而且通过设置环形的吸附通道，并采用不同的微波发生器分别从吸附通道的内侧和外侧向吸附通道内的吸附剂发射微波，能够实现吸附剂的均匀快速加热，还能够耦合真空、吹扫等解吸方法在短时间内实现吸附剂的彻底解吸，从而显著提高吸附剂的再生效率和重复吸附污染气体的能力，有效延长吸附剂的使用寿命。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的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方式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是本发明中污染气体吸附解吸设备的一种实施方式的结构示意图。

附图标记说明

100-污染气体吸附解吸设备，110-外壳，111-顶壁，112-底壁，113-空腔，120-第一内壳，121-顶盖，130-第二内壳，131-内腔，140-吸附通道，141-第一管道，142-第二管道，143-底板，150-吸附剂，160-第一微波发生器，161-第一微波溃口，170-第二微波发生器，171-第二微波溃口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是指参照附图所示的方位。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。

本发明一方面提供一种污染气体吸附解吸设备，所述污染气体吸附解吸设备100包括壳体组件、第一微波发生器160以及第二微波发生器170，所述壳体组件包括环形的吸附通道140以及与吸附通道140连通的第一开口和第二开口，第一开口用于供待净化气体进入吸附通道140内，吸附通道140内填充有用于吸附待净化气体中的污染气体的吸附剂150，第二开口用于供经吸附剂150净化后的净化气体排出，第一微波发生器160设置为能够从吸附通道140的内侧加热吸附剂150，第二微波发生器170设置为能够从吸附通道140的外侧加热吸附剂150。

通过上述技术方案，本发明的污染气体吸附解吸设备100不仅能够吸附废气中的污染气体，而且通过设置环形的吸附通道140，并采用不同的微波发生器分别从吸附通道140的内侧和外侧向吸附通道140内的吸附剂150发射微波，能够实现吸附剂的均匀快速加热，还能够耦合真空、吹扫等解吸方法在短时间内实现吸附剂的彻底解吸，从而显著提高吸附剂的再生效率和重复吸附污染气体的能力，有效延长吸附剂的使用寿命。

其中，所述壳体组件可具有任意适当的结构，以形成吸附通道140。根据本发明的一种实施方式，如图1所示，所述壳体组件可包括内部限定有空腔113的外壳110和设置于空腔113内的呈筒状的第一内壳120和第二内壳130，第一内壳120同轴套设于第二内壳130外，第一内壳120与第二内壳130之间设有密闭的环空以形成吸附通道140。在这种情况下，第一微波发生器160设置为能够从第二内壳130的内腔131向吸附剂150发射微波，第二微波发生器170设置为能够从第一内壳120的外部向吸附剂150发射微波。

本发明中，吸附剂150可以为非极性吸附剂，也可以为非极性吸附剂和极性吸附剂的混合物。外壳110采用不透波材料制成，第一内壳120和第二内壳130均采用透波材料制成。

上述中，需要说明的是，外壳110采用不透波材料制成，是为了防止空腔113内的微波泄露，并且空腔113是密闭的。第一开口和第二开口可以设置在壳体组件的能够连通吸附通道140与外界的任意位置。待净化气体是指含有污染气体的废气，污染气体可以是vocs等具有极性的气体。非极性吸附剂可以采用活性炭，极性吸附剂可以采用硅胶、沸石等。由于吸附通道140是环形的，填充在吸附通道140内的吸附剂150也呈环形，能够增大吸附剂与待净化气体的接触面积，显著增强吸附效果。吸附通道140的径向宽度可以是10cm-150cm。外壳110可以采用不锈钢、铝等材料制成。第一内壳120和第二内壳130可以采用石英、云母或陶瓷等材料制成。第一微波发生器160和第二微波发生器170可分别与外部微波电源(未示出)连接，用于产生微波电场，以对吸附剂150进行加热。其中，外部微波电源的频率可以是例如915mhz。

本发明中，外壳110可以具有任意适当的形状，只要其能够容纳第一内壳120和第二内壳130即可。其中，根据本发明的一种优选实施方式，外壳110呈筒状并同轴套设于第一内壳120外，第一内壳120与外壳110之间形成有密闭的环空。具体地，如图1所示的实施方式，外壳110、第一内壳120以及第二内壳130均为圆筒状，外壳110包括用于限定空腔113的顶壁111、底壁112和周壁，顶壁111和底壁112为环形，顶壁111和底壁112的外侧边分别与周壁的顶端和底端密封连接，顶壁111和底壁112的内侧边分别与第一内壳120的周壁密封连接。

另外，为了实现吸附通道140的密闭，所述壳体组件可包括密封盖设在第一内壳120和第二内壳130的底端的底板143。吸附通道140的底端通过底板143实现密封。在这种情况下，第一开口可开设在第一内壳120的周壁底部。第二内壳130具有用于限定其内腔131的顶壁，壳体组件还包括密封盖设于吸附通道140顶端的顶盖121，第二开口开设在顶盖121上。

本发明中，第一微波发生器160和第二微波发生器170可以任意设置，只要能分别从吸附通道140的内侧和外侧向吸附剂150辐射微波即可。根据本发明的一种实施方式，第一微波发生器160安装在所述壳体组件上，并设置为沿第二内壳130的轴向向第二内壳130的内腔131发射微波；第二微波发生器170安装在第一内壳120外，并设置为沿第一内壳120的径向朝向第一内壳120发射微波。其中，可以理解的是，沿第二内壳130的轴向进入第二内壳130的内腔131的微波可以沿着第二内壳130的内壁辐射并透过第二内壳130而进入吸附通道140内，其可以使吸附通道140的整个内侧受到辐射，从而进一步提高加热效果。

具体地，如图1所示，第一微波发生器160可设置在底板143的下方，底板143上开设有连通第一微波发生器160的第一微波溃口161与第二内壳130的内腔131的第一连通口；第二微波发生器170可设置在外壳110外，外壳110的周壁上开设有连通第二微波发生器170的第二微波溃口171与空腔113的第二连通口。

其中，作为优选，第一微波溃口161形成为朝向底板143延伸的直径逐渐增大的喇叭状，第一微波溃口161的中心轴线与第二内壳130的中心轴线重合；第二微波溃口171形成为朝向外壳110的周壁延伸的直径逐渐增大的喇叭状，第二微波溃口171的轴向垂直于第二内壳130的轴向。通过将第一微波溃口161和第二微波溃口171设置为喇叭状，能够扩大微波辐射范围，从而实现均匀加热。

本发明中，第一微波发生器160和第二微波发生器170的个数不受限制。为了更加均匀快速的加热吸附剂150，根据本发明的一种优选实施方式，污染气体吸附解吸设备100包括两个第一微波发生器160和多个第二微波发生器170，两个第一微波发生器160分别设置于第二内壳130的轴向两端，多个第二微波发生器170沿外壳110的周向和轴向分别间隔布置(即沿外壳110的周向成多排布置)。当然，在另一种实施方式中，污染气体吸附解吸设备100可包括一个第二微波发生器170，该第二微波发生器170具有多个第二微波溃口171，多个第二微波溃口171设置为沿外壳110的周向和轴向分别间隔排布。

本发明中，污染气体吸附解吸设备100还可包括抽真空装置和吹扫装置，所述抽真空装置设置为与吸附通道140连通以抽出吸附在吸附剂150中的污染气体，所述吹扫装置设置为能够向吸附通道140内通入净化气体以吹扫吸附剂150。这样，污染气体吸附解吸设备100能够耦合微波、真空、吹扫三种解吸方法在短时间内实现吸附剂的彻底解吸，从而显著提高吸附剂的再生效率和重复吸附污染气体的能力，有效延长吸附剂的使用寿命。

其中，为了简化设备结构，所述抽真空装置可设置为通过所述第一开口与吸附通道140连通，所述吹扫装置可设置为通过所述第二开口与吸附通道140连通。具体地，如图1所示，污染气体吸附解吸设备100可包括与所述第一开口连接的第一管道141以及与所述第二开口连接的第二管道142，第一管道141可分别与进气管线和解吸管线(未示出)连接，并可通过切换阀选择性地与进气管线或解吸管线连通，解吸管线与所述抽真空装置连接；第二管道142可分别与出气管线和吹扫管线连接，并可通过切换阀选择性地与出气管线或吹扫管线连通，吹扫管线与所述吹扫装置连接。这样可以通过所述第一开口进行进气和抽气，通过所述第二开口进行出气和进气。也就是说，在吸附剂150的吸附过程中，所述第一开口为进气口，供待净化气体进入吸附通道140，所述第二开口为出气口，供净化气体排出；在吸附剂150的解吸过程中，所述第一开口为出气口，供解吸的污染气体排出，所述第二开口为进气口，供吹扫用气体进入吸附通道140。

其中，根据本发明的另一种实施方式，第二管道142可以不与吹扫管线连接，而是在第二管道142上设置控制第二管道142通断的控制阀，在吸附剂150的吸附过程中，通过控制阀使第二管道142与出气管线完全连通，以供净化气体排出；在吸附剂150的解吸过程中，通过控制阀使第二管道142与出气管线完全断开，当需要对吸附剂150吹扫时，可通过控制阀使第二管道142与出气管线部分连通，以使出气管线中的净化气体作为吹扫气体返回吸附通道140内对吸附剂150进行吹扫。也就是说，在这种实施方式中，所述吹扫装置通过第二管道142、出气管线以及控制阀相互配合实现。

本发明另一方面提供一种污染气体吸附解吸方法，所述方法采用污染气体吸附解吸设备100，所述方法包括吸附步骤和解吸步骤，其中，

所述吸附步骤包括：向吸附通道140内通入待净化气体，使待净化气体通过吸附剂150吸附处理后排出吸附通道140外；

所述解吸步骤包括：在吸附剂150吸附饱和后通过所述抽真空装置抽吸吸附在吸附剂150中的污染气体，在吸附通道140内的压力达到预定值时，通过所述吹扫装置向吸附通道140内通入净化气体以吹扫吸附剂150，同时通过第一微波发生器160和第二微波发生器170向吸附剂150发射微波以加热吸附剂150。

其中，所述预定值优选为0-20kpa(绝对压力)，优选为0-10kpa，进一步优选为7.5kpa。吸附剂150的被加热温度不超过120℃，优选为65℃，也就是说，第一微波发生器160和第二微波发生器170产生的微波电场的加热温度不超过120℃。

下面结合图1，以污染气体是vocs为例，详细介绍本发明的污染气体吸附解吸方法，所述方法包括：

操作切换阀使进气管线与第一开口连通，使由进气管线输送的待净化气体经第一开口进入吸附通道140内，并从下往上经过吸附通道140内的吸附剂150，由吸附剂150吸附待净化气体中的vocs进行净化处理后，产生的净化气体经第二开口排出；在吸附剂150吸附饱和后，通过操作切换阀使解吸管线与第一开口连通，并通过控制阀使第二管道142与出气管线完全断开，启动抽真空装置，使吸附于吸附剂150的vocs从吸附剂150的缝隙中脱附，直至吸附通道140内的压力达到5kpa时，通过控制阀使第二管道142与出气管线部分连通，从出气管线中引入一定量的净化气以吹扫吸附剂150，进行吹扫辅助解吸，在吹扫辅助解吸的同时，启动外部微波电源，使第一微波发生器160和第二微波发生器170向吸附剂150辐射微波，对吸附剂150孔隙内的难以解吸的vocs分子进行加热，以使vocs分子剧烈震动，并在吹扫气体的作用下，加快从吸附剂的孔隙内脱附，从而实现吸附剂的彻底解吸。由此，完成vocs处理，并实现吸附剂150的彻底再生，从而实现吸附剂的循环使用。

上述中，具体地，在对吸附剂150进行加热时，以吸附剂升温速率为15℃/min，加热时间为2.3min，吸附剂温度由30℃加热至65℃，并维持该温度加热60min，使吸附剂进行解吸。吸附剂150的再生率(脱附vocs质量占吸附vocs质量百分比)可达90％以上，cov值为0.3。新鲜比表面积为1200m²/g的吸附剂150解吸50次后，比表面积为1195m²/g。

其中，

ti是吸附通道140内任一处吸附剂的温度值；ta是吸附通道140内吸附剂的平均温度值；t0是吸附通道140内吸附剂的初始平均温度；n是所测区域内吸附剂的测量次数，cov值代表吸附通道140内吸附剂温度的均匀性，cov值越小，代表温度均匀性越高。

本发明的污染气体吸附解吸装置100不仅能够吸附处理污染气体，还能够耦合真空、吹扫、微波的解吸方法使吸附剂在较短时间内实现彻底再生，显著提高了吸附剂的再生效率，并能够有效保证吸附剂重复吸收污染气体的能力，有效延长吸附剂的使用寿命。污染气体吸附解吸装置100通过采用微波电场辐射进行加热，不仅升温速度快，而且加热均匀。另外，污染气体吸附解吸装置100结构简单，操作方便，生产制造成本低，且污染气体治理效率及吸附剂解吸再生效率高。此外，本发明的污染气体吸附解吸方法通过耦合真空、吹扫、微波的解吸方法，能够彻底解吸吸附剂，增强了吸附剂的再生循环使用寿命，增强了吸附剂的循环吸附效果，且大大提高了治理污染气体的效率，显著增强了治理效果。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。