VOCs吸附解吸设备及方法与流程

本发明涉及vocs处理技术领域，具体地涉及一种vocs吸附解吸设备及方法。

背景技术：

挥发性有机物(vocs)是一类熔点低于室温、沸点低于50-260℃的有机化合物的总称。许多vocs具有神经毒性、肝脏毒性或致癌作用，容易损害人体的血液成分，引起胃肠道紊乱、内分泌系统及造血系统疾病。因此，在含有vocs的有机废气排放前，需要处理有机废气中的vocs，以达到排放要求。

现有的vocs处理方法包括吸附法、冷凝法、膜分离法、转轮吸附法等，这些方法使用大量吸附剂进行高效浓缩，富集回收各种浓度的vocs。吸附剂的解吸再生效果直接影响下一周期的吸附效果及吸附剂的长期使用效果。因此高效的吸附剂解吸再生工艺直接影响vocs处理方法的整体处理效率。

传统吸附剂的解吸再生方法普遍采用真空再生法，该方法虽然解吸时间短，但解吸不彻底，容易在吸附剂中造成残留，影响下一周期的吸附量。而其他方法，例如吹扫再生方法，再生周期长，无法满足快速解吸的要求，而且容易造成二次污染。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题，提供一种vocs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vocs吸附解吸设备，包括：

吸附罐，所述吸附罐包括内部限定有空腔的罐体和设置于所述空腔内的吸附剂床层，所述罐体上开设有与所述空腔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空腔内，所述吸附剂床层用于吸附所述待净化气体中的vocs，所述第二开口用于供经所述吸附剂床层净化后的净化气体排出；以及

至少两个微波发生器，所述至少两个微波发生器设置为能够分别从所述吸附剂床层的上方和下方向所述吸附剂床层辐射微波。

可选地，所述至少两个微波发生器设置于所述罐体外，每个所述微波发生器连接有微波天线，所述微波天线伸入所述空腔内并位于所述吸附剂床层的上方或下方。

可选地，所述vocs吸附解吸设备包括多个所述吸附剂床层和多个所述微波发生器，多个所述吸附剂床层沿竖直方向相互间隔设置，多个所述微波天线分别设置于多个所述吸附剂床层的上方和下方；

优选地，多个所述吸附剂床层和多个所述微波天线相互平行设置。

可选地，所述vocs吸附解吸设备包括温度检测器，所述温度检测器用于检测所述吸附剂床层的温度；和/或

所述vocs吸附解吸设备包括与所述第一开口连通的进气管线和与所述第二开口连通的排气管线，所述进气管线上设置有用于控制所述进气管线通断的进气控制阀，所述排气管线上设置有用于控制所述排气管线通断的排气控制阀。

可选地，所述vocs吸附解吸设备包括控制装置，所述控制装置分别与所述微波发生器和所述温度检测器电连接，所述控制装置设置为能够接收所述温度检测器检测到的温度信息并根据该温度信息控制所述微波发生器的运行。

可选地，所述vocs吸附解吸设备包括抽真空装置和vocs回收装置，所述vocs回收装置通过解吸管线与所述第一开口连通，所述抽真空装置设置在所述解吸管线上用于将所述吸附罐内吸附的vocs抽送至所述vocs回收装置，所述解吸管线上设置有用于控制所述解吸管线通断的解吸控制阀；和/或

所述vocs吸附解吸设备包括吹扫装置，所述吹扫装置通过吹扫管线与所述第二开口连通以用于向所述空腔内通入吹扫气体，所述吹扫管线上设置有用于控制所述吹扫管线通断的吹扫控制阀。

可选地，所述控制装置设置为能够分别控制所述进气控制阀、所述排气控制阀、所述解吸控制阀以及所述吹扫控制阀的开启和关闭。

可选地，所述vocs吸附解吸设备包括压力检测器，所述压力检测器用于检测所述空腔内的压力，并将检测到的压力信息传递至所述控制装置，所述控制装置设置为能够根据所述压力信息控制所述吹扫控制阀的开启和关闭。

可选地，所述第一开口位于所述罐体的底部，所述第二开口位于所述罐体的顶部。

本发明另一方面提供一种vocs吸附解吸方法，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：采用吸附剂吸附待净化气体中的vocs；

所述解吸步骤包括：对吸附有vocs的所述吸附剂进行抽真空，直至所述吸附剂的压力降低到预定值时，采用吹扫气体对所述吸附剂进行吹扫，同时向所述吸附剂辐射微波以加热所述吸附剂。

可选地，在所述解吸步骤中，分别从不同的方向向所述吸附剂辐射微波。

可选地，所述预定值为0-20kpa，和/或所述吸附剂的被加热温度为25-100℃。

可选地，所述方法采用以上所述的vocs吸附解吸设备。

通过上述技术方案，本发明的vocs吸附解吸设备不仅能够吸附废气中的vocs，而且通过采用微波发生器分别从吸附剂床层的上方和下方向吸附剂床层辐射微波，能够实现吸附剂床层的均匀快速加热，利于vocs在吸附剂中的彻底高效解吸，从而显著提高吸附剂的再生效率和重复吸附vocs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是本发明的vocs吸附解吸设备的一种实施方式的示意图。

附图标记说明

10-吸附罐，11-吸附剂床层，12-温度检测器，20-微波发生器，21-微波天线，30-抽真空装置，40-vocs回收装置，50-吹扫装置，60-进气管线，61-进气控制阀，70-排气管线，71-排气控制阀，80-解吸管线，81-解吸控制阀，90-吹扫管线，91-吹扫控制阀。

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vocs吸附解吸设备，包括吸附罐10以及至少两个微波发生器20，其中，吸附罐10包括内部限定有空腔的罐体和设置于空腔内的吸附剂床层11，罐体上开设有与所述空腔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空腔内，吸附剂床层11用于吸附待净化气体中的vocs，第二开口用于供经吸附剂床层11净化后的净化气体排出；所述至少两个微波发生器20设置为能够分别从吸附剂床层11的上方和下方向吸附剂床层11辐射微波。

通过上述技术方案，本发明的vocs吸附解吸设备不仅能够吸附废气中的vocs，而且通过采用微波发生器20分别从吸附剂床层11的上方和下方向吸附剂床层11辐射微波，能够实现吸附剂床层11的均匀快速加热，利于vocs在吸附剂中的彻底高效解吸，从而显著提高吸附剂的再生效率和重复吸附vocs的能力，有效延长吸附剂的使用寿命。

上述中，吸附剂床层11可以由极性吸附剂(如硅胶、沸石)形成，也可以由非极性吸附剂(如活性炭)形成，还可以由极性吸附剂和非极性吸附剂混合形成。罐体采用不透波材料(例如不锈钢、铝等)制成，以防止空腔内的微波泄露。而且罐体可以具有任意形状，第一开口和第二开口可以设置在罐体的任意位置，但要保证从第一开口进入空腔内的待净化气体流经吸附剂床层11后从第二开口排出。其中，作为优选，第一开口位于罐体的底部，第二开口位于罐体的顶部。在这种情况下，吸附剂床层11最好位于所述空腔的中部。另外，本发明所述的待净化气体是指含有vocs的废气。

本发明中，在微波发生器20向吸附剂床层11辐射微波时，吸附剂在微波的辐射下快速升温，vocs分子加速振动，从而使得vocs分子从吸附剂中彻底解吸。

本发明中，如图1所示，微波发生器20可设置于所述罐体外，每个微波发生器20可连接有微波天线21，微波天线21伸入所述空腔内并位于吸附剂床层11的上方或下方。也就是说，当吸附剂床层11为一个、微波发生器20为两个时，两个微波发生器20的两个微波天线21分别位于吸附剂床层11的上方和下方。

本发明中，需要说明的是，吸附剂床层11的个数可以是一个，也可以是多个，微波发生器20的数量可根据吸附剂床层11的数量而定，最好保证每个吸附剂床层11的上方和下方均设有微波天线21，从而使每个吸附剂床层11均匀受热。

为了增大吸附罐10的吸附处理能力，根据本发明的一种优选实施方式，所述vocs吸附解吸设备包括多个吸附剂床层11和多个微波发生器20，多个吸附剂床层11沿竖直方向(如图1所示)相互间隔设置，多个微波天线21分别设置于多个吸附剂床层11的上方和下方，也就是说，多个吸附剂床层11和多个微波天线21沿竖直方向交替排布。具体地，例如所述vocs吸附解吸设备可包括三个吸附剂床层11和四个微波发生器20，四个吸附剂床层11沿竖直方向相互间隔设置，其中两个微波发生器20的两个微波天线21分别设置于三个吸附剂床层11的最上方和最下方；另外两个微波发生器20的两个微波天线21分别设置于相邻的两个吸附剂床层11之间，以对上下两个吸附剂床层11同时加热。这样能够实现对三个吸附剂床层11的快速均匀加热。

其中，为了进一步提高加热效果，每个吸附剂床层11的厚度优选为30-50cm，多个吸附剂床层11和多个微波天线21优选为相互平行设置。进一步地，例如图1所示，所述罐体为柱状，所述空腔的横截面为圆形，吸附剂床层11为直径与所述空腔直径相等的圆柱状，微波天线21位于所述空腔内的部分可在吸附剂床层11的整个直径上以相等距离向邻近吸附剂床层11辐射微波。

本发明中，所述vocs吸附解吸设备可包括温度检测器12，温度检测器12用于检测吸附剂床层11的温度。在吸附剂床层11有多个的情况下，温度检测器12也可以为多个，以分别检测多个吸附剂床层11的温度。通过检测吸附剂床层11的温度，可以便于控制微波发生器20的功率以将吸附剂床层11加热至利于解吸的温度范围。其中，温度检测器12可以是温度变送器。

进一步地，所述vocs吸附解吸设备可包括控制装置，所述控制装置可分别与微波发生器20和温度检测器12电连接，所述控制装置设置为能够接收温度检测器12检测到的温度信息并根据该温度信息控制微波发生器20的运行。具体的，所述控制装置可以控制微波发生器20的启动、关闭以及功率大小。需要说明的是，当微波发生器20和温度检测器12均为多个时，所述控制装置可对其分别单独控制，以根据相应的温度检测器12检测到的温度信息控制相应的微波发生器20的运行。

本发明中，如图1所示，所述vocs吸附解吸设备还可包括与所述第一开口连通的进气管线60和与所述第二开口连通的排气管线70，进气管线60上设置有用于控制进气管线60通断的进气控制阀61，排气管线70上设置有用于控制排气管线70通断的排气控制阀71。这样能够对吸附罐10的进气和排气进行灵活控制。进一步地，所述控制装置可分别与进气控制阀61和排气控制阀71电连接，所述控制装置设置为能够分别控制进气控制阀61和排气控制阀71的开启和关闭。

本发明中，为了提高吸附剂的解吸效果，所述vocs吸附解吸设备还可包括抽真空装置30和vocs回收装置40，vocs回收装置40通过解吸管线80与所述第一开口连通，抽真空装置30设置在解吸管线80上用于将吸附罐10内吸附的vocs抽送至vocs回收装置40，解吸管线80上设置有用于控制解吸管线80通断的解吸控制阀81。通过上述设置，所述vocs吸附解吸设备可以耦合微波和抽真空的解吸方式，在短时间内实现吸附剂的彻底解吸并将解吸的vocs抽送至vocs回收装置40，以对vocs进行回收再利用。另外，通过设置解吸控制阀81，能够与进气控制阀61和排气控制阀71配合使用，实现所述vocs吸附解吸设备在吸附模式与解吸模式之间的切换。其中，抽真空装置30可以是真空泵。所述控制装置可与抽真空装置30电连接以控制抽真空装置30的运行。

另外，所述vocs吸附解吸设备还可包括吹扫装置50，吹扫装置50通过吹扫管线90与所述第二开口连通以用于向所述空腔内通入吹扫气体，吹扫管线90上设置有用于控制吹扫管线90通断的吹扫控制阀91。其中，吹扫装置50可以是储存有吹扫气体的储气罐，吹扫气体可以是惰性气体或净化气体。在吹扫气体为净化气体的情况下，吹扫装置50可将经排气管线70排出的净化气体收集起来作为吹扫气体使用。本发明通过设置吹扫装置50，吹扫装置50能够辅助微波发生器20和抽真空装置30使吸附在吸附剂中的vocs彻底解吸。由此，所述vocs吸附解吸设备能够耦合微波、真空、吹扫三种解吸方法，进一步提高吸附剂的解吸效果，显著提高吸附剂的再生效率和重复吸附vocs的能力，有效延长吸附剂的使用寿命。

进一步地，所述控制装置可分别与解吸控制阀81和吹扫控制阀91电连接，所述控制装置设置为能够分别控制解吸控制阀81和吹扫控制阀91的开启和关闭。

另外，所述vocs吸附解吸设备还可包括压力检测器，所述压力检测器用于检测所述空腔内的压力，并将检测到的压力信息传递至所述控制装置，所述控制装置设置为能够根据所述压力信息控制吹扫控制阀91的开启和关闭。

在使用时，所述控制装置可根据吸附剂处于吸附模式还是解吸模式，相应控制各个控制阀的开启和关闭，并根据温度检测器12和压力检测器检测到的温度、压力信息来控制微波发生器20以及相应控制阀的开启和关闭时间，以及微波发生器20的功率。

本发明中，所述vocs吸附解吸设备可包括一个或多个吸附罐10。在实际使用时，当一个吸附罐10的吸附能力达不到要求时可以通过多个吸附罐10串接的方式来提高吸附能力。在串接时，可将第一个吸附罐10的进气管线60连接废气源，第二个吸附罐10的进气管线60连接第一个吸附罐10的排气管线70，依次类推进行串接。

本发明另一方面提供一种vocs吸附解吸方法，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：采用吸附剂吸附待净化气体中的vocs；

所述解吸步骤包括：对吸附有vocs的所述吸附剂进行抽真空，直至所述吸附剂的压力降低到预定值时，采用吹扫气体对所述吸附剂进行吹扫，同时向所述吸附剂辐射微波以加热所述吸附剂。

其中，在所述解吸步骤中，分别从不同的方向向所述吸附剂辐射微波。这样能够提高吸附剂加热的均匀性和高效性。

其中，所述预定值优选为0-20kpa(绝对压力)，进一步优选为7.5kpa。所述吸附剂的被加热温度优选为25-100℃，进一步优选为65℃，该温度范围可以使吸附剂吸收效果减小、解吸效果增大，同时不会对吸附剂产生损害或不良影响，对吸附剂的下个周期的吸附也不会产生不利影响，而且该温度范围远低于各种vocs的燃点，能够保证解吸过程的安全高效。

本发明的vocs吸附解吸方法可以采用以上所述的vocs吸附解吸设备实施。

下面结合图1详细介绍本发明的vocs吸附解吸方法，所述方法包括：

通过控制装置控制进气控制阀61和排气控制阀71打开、解吸控制阀81和吹扫控制阀91关闭，由进气管线60经所述第一开口向吸附罐10内通入待净化气体，待净化气体进入吸附罐10内后向上流动，依次流经三层吸附剂床层11经吸附剂床层11吸附vocs后，从所述第二开口由排气管线70排至外界；在吸附剂床层11吸附一段时间后，吸附剂内的vocs含量较高，吸附能力下降，这时，通过控制装置控制进气控制阀61和排气控制阀71关闭、解吸控制阀81打开，并控制抽真空装置30开启，使吸附于吸附剂的vocs从吸附剂的缝隙中脱附并被抽送至vocs回收装置40；当所述压力检测器检测到吸附罐10内的压力降至5kpa时，通过控制装置控制吹扫控制阀91打开，通过吹扫装置50经吹扫管线90、第二开口向吸附罐10内通入惰性气体，进入吸附罐10内的惰性气体向下流动并对吸附剂进行吹扫，以辅助真空解吸；在开启吹扫控制阀91的同时，通过控制装置启动微波发生器20，以通过微波天线21向吸附剂床层11辐射微波，对吸附剂孔隙内的难以解吸的vocs分子进行加热，使vocs分子剧烈震动，并在惰性气体的吹扫作用下加快从吸附剂的孔隙内脱附，进而被抽送至vocs回收装置40。由此，通过耦合微波、真空、吹扫三种解吸方式完成吸附剂的彻底高效解吸，实现吸附剂的彻底再生，从而实现吸附剂的循环使用。

上述中，可根据吸附剂床层11的数量和抽真空装置30的功率设定吹扫装置50的运行时间。如果吸附剂床层11的数量较多或者抽真空装置30的功率较小，则吹扫装置50可以运行较长时间；如果吸附剂床层11的数量较少或者抽真空装置30的功率较大，则可以缩短吹扫装置50的运行时间。

本发明的vocs吸附解吸装置不仅能够吸附处理vocs，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vocs的能力，有效延长吸附剂的使用寿命。所述vocs吸附解吸装置通过采用微波辐射进行加热，不仅升温速度快，而且加热均匀。另外，vocs吸附解吸装置的结构简单，操作方便，生产制造成本低，且vocs治理效率及吸附剂解吸再生效率高。此外，本发明的vocs吸附解吸方法通过耦合真空、吹扫、微波三种解吸方法，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vocs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。