活性炭纤维甲苯尾气吸附回收装置的制作方法

1.本发明涉及甲苯尾气吸附回收装置技术领域，尤其涉及活性炭纤维甲苯尾气吸附回收装置。


背景技术：

2.废气治理是大气污染操纵进程中的一个重要环节，有机挥发性气体普遍存在于工业和家庭设施中，不仅给工农业生产造成阻碍，而且对人体的健康也有极大的危害，空气中挥发性有机物(vocs)是石油、化工和一些轻工业如制药、印刷、涂料、制鞋、玩具等行业在生产中产生的最多见的污染物；一些那么是剧毒物质，如某些树脂、含氯化合物(氯乙烯等)、有机磷化合物等；更多的是毒性较小的vocs，如醛、酮、烷经、苯环系列及其衍生物等，长时暴露在这些物质污染的环境中就会引发中毒事故，严峻的致使终身伤残，乃至致死vocs的污染防治问题慢慢受到重视，引进国外治理设备存在投资大、运行本钱高的问题，国内传统工艺存在技术掉队、运行不稳固、效率低的问题，因此亟待研究开发新的治理工艺；吸附法作为处置有机废气的应用最为普遍，以其去除率高、净化完全、能耗低等特性愈来愈受到人们的关注。活性炭纤维(acf)是20世纪70年代进展起来的，以其独特、优越的性能大大增强了炭质吸附剂的功能，拓宽了炭质吸附剂的应用领域，是一种新型、高效的吸附材料，与传统的活性炭相较，acf具有优良的结构特点，它含碳量高、比表面积大，微孔丰硕、孔径散布窄，并带有必然量的表面官能团。这些特点有利于吸附和脱附，使得acf对各类有机化合物具有较大的吸附量和较快的吸脱附速度。而且，acf能够制成布、毡等各类各样的形状，这就使得它比传统的活性炭颗粒具有更优越的吸附性。最近几年来研究人员对acf对气体的吸附特性做了很多研究,如vocs、nox和so2等。本次以甲苯为研究对象，采纳acf吸附装置对甲苯废气进行吸、脱附进行研究；
3.经过检索，现有甲苯尾气吸附装置的种类有两种，分别为装置a和装置b，其基本工艺流程和配置是大致相同的且内部吸附器所采用的吸附芯均为三箱八芯实现尾气吸附，但是经过对比，得出两者的不同之处在于：
4.1.装置b中吸附器是圆罐型的，优点是承压高，不容易变形，不需要更换密封圈；但缺点是没有上挡板阀，这样脱附时蒸汽首先要充满上箱体，然后才进入吸附芯床层，相比装置a有上挡板阀的结构，蒸汽消耗会大些，上箱体压力高，上盖法兰容易泄漏，整个上盖需要保温。
5.2.装置b解吸蒸汽、罐体冷凝水、循环干燥风共用一套阀门和管路，对于四箱系统两个吸附、一个脱附一个干燥的控制逻辑是行不通的，这套共用的管路不可能既走蒸汽又走干燥风；对于三箱系统同一箱体脱附完再干燥这样是可以的。
6.3.装置a采用气缸式挡板阀，造价低，维修方便，缺点是易漏，需定期更换密封圈。装置b大口径阀门均为气动蝶阀，密封性好，承压高，但一旦阀门出现故障需要返厂维修，维修时间长、成本高；
7.针对上述不足之处提出一种活性炭纤维甲苯尾气吸附回收装置，对上述缺陷进行
解决。


技术实现要素：

8.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
9.活性炭纤维甲苯尾气吸附回收装置，其特征在于包括水封设备、acf吸附回收设备、循环干燥设备，所述水封设备和acf吸附回收设备连接，所述acf吸附回收设备和循环干燥设备；
10.优选地，所述水封设备的水封的水位可调节，当尾气压力高于水封高度时，尾气直接排放到紧急排放口，防止系统憋压；所述水封装置安装浮球液位计，控制气动补水阀自动补水；
11.所述acf吸附回收设备包括acf吸附器、上三通挡板阀组、尾气挡板阀组、蒸汽球阀dn100、解吸蝶阀dn125、列管冷凝器、储槽、100l气液分离器、分层槽、不凝气风机、气动薄膜调节阀dn100，所述水封设备和acf吸附器连接，所述水封设备和acf吸附器之间连接有上三通挡板阀门，所述水封设备上安装有尾气挡板阀组，所述acf吸附器的连接管上安装有蒸汽球阀dn100，所述acf吸附器的冷却管上安装有解吸蝶阀dn125，所述acf吸附器的连接管的端部分别安装有截止阀dn100、y型过滤器dn100、汽水分离器、气动薄膜调节阀dn100，所述acf吸附器通过冷却管连接有列管冷凝器，所述列管冷凝器和分层槽连接，所述分层槽和储槽连接；所述列管冷凝器上安装有100l气液分离器，所述acf冷凝器通过吸附管道和不凝气风机连接；
12.优选的，所述acf吸附器的数量为四个，其中两个吸附器串联进行二级吸附，另两台吸附器再生，一台脱附一台干燥；所述acf吸附设备的内部设置有活性炭纤维床，尾气中的有机组分被活性炭纤维床层吸附截留，经过二级吸附的尾气再送入rto焚烧达标排放；
13.优选地，所述acf吸附设备的主体材质为sus304不锈钢,吸附芯结构材质为sus316l；
14.优选地，所述acf吸附回收设备的尾气入口安装压力变送器，当尾气压力超过设定上限时，吸附器进气挡板阀和上挡板阀全部打开，尾气通过吸附器排放泄压；
15.优选地，所述列管冷凝器为两组使其构成双重冷凝的作用；
16.优选地，所述列管冷凝器采用316l材质，换热面积为100
㎡
；
17.所述循环干燥设备包括干燥挡板阀、空冷器、0.8m3气液分离器、16-干燥风旁路挡板阀、干燥风过滤器、干燥风机、干燥风加热器，所述acf吸附器的下端连接有干燥管路，该干燥管路上安装有干燥挡板阀，所述acf吸附器的右侧安装有空冷器，所述空冷器一端和acf吸附器连接，所述空冷器的另一端通过管道和0.8m3气液分离器连接，所述0.8m3气液分离器和干燥风机连接，所述干燥风机和干燥管路连接，所述干燥风机和0.8m3之间的上安装有干燥挡板阀，所述挡板阀上安装有干燥风过滤器；
18.优选地，所述干燥挡板阀、上三通挡板阀组、尾气挡板阀组的顶盖上分别安装有三个挡块，该顶盖上安装有气缸，所述气缸的伸缩杆和铜球头连接，所述气缸的端部安装有锁母，所述锁母与铜球头之间安装有不锈钢弹簧垫，所述铜球头和连接座之间安装顶丝；
19.优选地，本发明还包括干燥挡板阀支架，所述干燥挡板阀安装于地面上，所述干燥挡板阀安装在干燥挡板阀支架上，所述干燥挡板阀的顶部安装有平台，所述平台的左侧安
装有平台爬梯；
20.优选地，本发明还包括密封圈，本发明的连接处设置有密封圈，所述密封圈采用三元乙丙材质；
21.优选地，所述acf吸附回收设备的入口设置阻火器，使acf吸附回收设备与生产设备安全隔离；尾气入口设有事故排放三通阀,当装置事故停机、或阀门故障造成尾气压力超高时，该三通阀自动切换，尾气通过排放烟囱直排，不会造成氧化塔系统的憋压。在尾气入口安装压力变送器，当尾气压力超过设定上限时，该事故三通阀动作使尾气直排泄压；
22.本发明为全自动化运行，整个工艺过程由plc程序控制，吸附回收设备自动切换，交替进行吸附、解吸和干燥工艺过程的操作；触摸屏显示设备运行状态、操作时间，显示温度和压力等参数，具有监测及异常报警功能。
23.本发明为活性炭纤维甲苯尾气吸附回收装置，其操作工艺流程如下：
24.1)尾气过滤
25.由于acf吸附材料对废气纯净度要求高，为保证吸附材料使用寿命，在吸附装置入口设计了两级过滤器，去除废气中夹带的物料、水滴及大分子物质，以保证这些杂质不被活性炭吸附，避免占用活性炭的孔隙，影响吸附效率和使用寿命；过滤后的废气再进入吸附回收系统。
26.2)尾气吸附
27.经过过滤的尾气通过气动挡板阀进入acf(活性炭纤维)吸附装置，其中两个吸附器串联进行二级吸附，另两台吸附器再生，一台脱附一台干燥。尾气中的有机组分被活性炭纤维床层吸附截留，经过二级吸附的尾气再送入rto焚烧达标排放。
28.3)解吸再生
29.装置采用水蒸汽为解吸剂，解吸蒸汽由吸附器顶部进入，穿透活性炭纤维，通过加热、置换和吹扫将被吸附的有机物解吸出来并带入冷凝器。
30.本工艺在蒸汽管线上设置了压力变送器和蒸汽调节阀，通过对解吸蒸汽的压力的调节控制，保证在解吸过程中蒸汽的流量和压力稳定，减少解吸时蒸汽对吸附材料床层的冲击破坏。
31.4)冷凝回收
32.解吸出来的甲苯及蒸汽混合气体经过一级冷凝器冷凝成液态，再与箱体冷凝液汇合后进入二级冷却器冷却后进入分层槽，由于甲苯不溶于水，水和甲苯通过分层槽的重力沉降分离，达到回收甲苯的目的。分离出来的甲苯自动流入溶剂储槽，分离后的水排放至厂方污水系统集中处理后排放。气液分离器分离的不凝气经高压风机送入二级吸附管路再次进行吸附，防止了不凝气逸散造成的浪费和周围环境的气味。
33.5)循环干燥降温
34.解吸结束后进入干燥过程，干燥过程兼有降温和干燥的作用。首先通过干燥风机—加热器—吸附器碳床—干燥风冷却器—气液分离器这样一个闭路循环系统，将吸附器和碳床中的含有较高浓度vocs的残留蒸汽带出，经冷却器冷凝降温，并进一步回收残留蒸汽中的有机物；加热的作用是利用水在不同温度下的饱和蒸汽压不同，热风更容易将床层中的水分带出起到烘干作用。
35.本发明的有益效果为：
36.本发明为活性炭纤维甲苯尾气吸附回收装置：
37.1.活性炭纤维吸附路径短，吸附、解吸时间短，吸附回收效率高，蒸汽消耗低；采用颗粒活性炭对低浓度尾气进一步吸附净化；
38.2.acf吸附装置主体材质为sus304不锈钢,吸附芯结构材质为sus316l,采用德国festo气缸，安全可靠，使用寿命可达10年以上；
39.3.特殊的吸附－脱附单元设计，以及本技术设置的蒸汽流量控制系统，大幅降低设备运行的蒸汽耗量，为企业节省运行费用；
40.4.本装置可全自动运行，无人值守；工艺流程通过plc控制进行自动化操作，各工艺步骤严格按照时序控制，温度、压力、阀位的工况在人机界面实时显示，故障及时报警并显示位置，使得吸附塔的吸附、解吸连续稳定地循环运行；
41.5.气液分离器分离出的不凝气不是直接排放或再通过活性炭吸附罐吸附，而是通过风机送入吸附装置前尾气总管再次进行吸附，防止了不凝气逸散造成的浪费和周围环境的气味，同时简化了工艺流程；
42.6.装置安全设计，有机物火灾危险为甲类，整个装置严格按国家规范进行设备、仪表选型和静电接地；
43.7.根据化工装置制造要求，控制箱采用正压防爆，全套装置按diibt4防爆要求进行设计、选型、制作和安装，装置安全可靠；
44.8.自动控制安全设计，吸附塔设有温度传感器检测活性炭床层温度，当温度超过设定的温度值时报警；当温度超高时吸附塔立即停止吸附，同时通入蒸汽进行解吸，有效防止活性炭自燃的发生；并立即开启放空阀、关闭入口阀使之与车间设备隔离；当发生紧急情况须停机时，按紧急停止按钮，系统立即停止并报警；
45.9.本发明将传统的三箱八芯结构改进为四箱12芯，使得吸附层的数量增加，对尾气的处理量更大，吸附效果更好；
46.1、10.本发明通过设置循环干燥设备，脱附、干燥的方式与以往不一样，采用了鼓风机吹扫，循环降温，整体取代了传统将吹出的干燥风直接送去rto，防止干燥风风量大，温度和湿度高，而且是间歇排放，会使rto的运行不稳定的情况发生，无需额外增加后续处理设备(rto)的处理风量，同时避免了干燥时夹带大量水分的干燥风进入rto；
47.11.将密封圈设置为三元乙丙材质，更耐甲苯，提高了装置的密封性能。
附图说明
48.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。
49.附图中：
50.图1为本发明整体结构示意图；
51.图2为本发明正视图；
52.图3为本发明俯视图；
53.图4为本发明侧视图；
54.图5为图1中a处放大图；
55.图6为本发明的工艺流程图。
56.如图，1-水封设备、2-解吸蝶阀dn125、4-干燥挡板阀、5-截止阀dn25、9-列管冷凝器、10-空冷器、12-上三通挡板阀组、13-0.8m3气液分离器、15-尾气挡板阀组、16-干燥风旁路挡板阀、17-不凝气风机、21-截止阀dn100、22-y型过滤器dn100、23-汽水分离器、24-气动薄膜调节阀dn100、25-储槽、26-100l气液分离器、27-分层槽、28-干燥风过滤器、31-干燥风机、32-干燥风加热器、33-蒸汽球阀dn100、34-平台、35-平台爬梯、36-acf吸附器、37-气缸、38-气缸锁母、39-铜球头、40-不锈钢弹簧垫、41-顶丝。
具体实施方式
57.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
58.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
59.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
60.活性炭纤维甲苯尾气吸附回收装置，其特征在于包括水封设备、acf吸附回收设备、循环干燥设备，水封设备和acf吸附回收设备连接，acf吸附回收设备和循环干燥设备；
61.优选地，水封设备的水封的水位可调节，当尾气压力高于水封高度时，尾气直接排放到紧急排放口，防止系统憋压；水封装置安装浮球液位计，控制气动补水阀自动补水；
62.acf吸附回收设备包括acf吸附器、上三通挡板阀组、尾气挡板阀组、蒸汽球阀dn100、解吸蝶阀dn125、列管冷凝器、储槽、100l气液分离器、分层槽、不凝气风机、气动薄膜调节阀dn100，水封设备和acf吸附器连接，水封设备和acf吸附器之间连接有上三通挡板阀门，水封设备上安装有尾气挡板阀组，acf吸附器的连接管上安装有蒸汽球阀dn100，acf吸附器的冷却管上安装有解吸蝶阀dn125，acf吸附器的连接管的端部分别安装有截止阀dn100、y型过滤器dn100、汽水分离器、气动薄膜调节阀dn100，acf吸附器通过冷却管连接有列管冷凝器，列管冷凝器和分层槽连接，分层槽和储槽连接；列管冷凝器上安装有100l气液分离器，acf冷凝器通过吸附管道和不凝气风机连接；
63.优选的，acf吸附器的数量为四个，其中两个吸附器串联进行二级吸附，另两台吸附器再生，一台脱附一台干燥；acf吸附设备的内部设置有活性炭纤维床，尾气中的有机组分被活性炭纤维床层吸附截留，经过二级吸附的尾气再送入rto焚烧达标排放；
64.优选地，acf吸附设备的主体材质为sus304不锈钢,吸附芯结构材质为sus316l；
65.优选地，acf吸附回收设备的尾气入口安装压力变送器，当尾气压力超过设定上限时，吸附器进气挡板阀和上挡板阀全部打开，尾气通过吸附器排放泄压；
66.优选地，列管冷凝器为两组使其构成双重冷凝的作用；
67.优选地，列管冷凝器采用316l材质，换热面积为100
㎡
；
68.循环干燥设备包括干燥挡板阀、空冷器、0.8m3气液分离器、16-干燥风旁路挡板阀、干燥风过滤器、干燥风机、干燥风加热器，acf吸附器的下端连接有干燥管路，该干燥管路上安装有干燥挡板阀，acf吸附器的右侧安装有空冷器，空冷器一端和acf吸附器连接，空冷器的另一端通过管道和0.8m3气液分离器连接，0.8m3气液分离器和干燥风机连接，干燥风机和干燥管路连接，干燥风机和0.8m3之间的上安装有干燥挡板阀，挡板阀上安装有干燥风过滤器；
69.优选地，干燥挡板阀、上三通挡板阀组、尾气挡板阀组的顶盖上分别安装有三个挡块，该顶盖上安装有气缸，气缸的伸缩杆和铜球头连接，气缸的端部安装有锁母，锁母与铜球头之间安装有不锈钢弹簧垫，铜球头和连接座之间安装顶丝；
70.优选地，本发明还包括干燥挡板阀支架，干燥挡板阀安装于地面上，干燥挡板阀安装在干燥挡板阀支架上，干燥挡板阀的顶部安装有平台，平台的左侧安装有平台爬梯；
71.优选地，本发明还包括密封圈，本发明的连接处设置有密封圈，密封圈采用三元乙丙材质；
72.优选地，acf吸附回收设备的入口设置阻火器，使acf吸附回收设备与生产设备安全隔离；尾气入口设有事故排放三通阀,当装置事故停机、或阀门故障造成尾气压力超高时，该三通阀自动切换，尾气通过排放烟囱直排，不会造成氧化塔系统的憋压。在尾气入口安装压力变送器，当尾气压力超过设定上限时，该事故三通阀动作使尾气直排泄压；
73.本发明为全自动化运行，整个工艺过程由plc程序控制，吸附回收设备自动切换，交替进行吸附、解吸和干燥工艺过程的操作；触摸屏显示设备运行状态、操作时间，显示温度和压力等参数，具有监测及异常报警功能。
74.本发明为活性炭纤维甲苯尾气吸附回收装置，其操作工艺流程如下：
75.1)尾气过滤
76.由于acf吸附材料对废气纯净度要求高，为保证吸附材料使用寿命，在吸附装置入口设计了两级过滤器，去除废气中夹带的物料、水滴及大分子物质，以保证这些杂质不被活性炭吸附，避免占用活性炭的孔隙，影响吸附效率和使用寿命；过滤后的废气再进入吸附回收系统。
77.2)尾气吸附
78.经过过滤的尾气通过气动挡板阀进入acf(活性炭纤维)吸附装置，其中两个吸附器串联进行二级吸附，另两台吸附器再生，一台脱附一台干燥。尾气中的有机组分被活性炭纤维床层吸附截留，经过二级吸附的尾气再送入rto焚烧达标排放。
79.3)解吸再生
80.装置采用水蒸汽为解吸剂，解吸蒸汽由吸附器顶部进入，穿透活性炭纤维，通过加热、置换和吹扫将被吸附的有机物解吸出来并带入冷凝器。
81.本工艺在蒸汽管线上设置了压力变送器和蒸汽调节阀，通过对解吸蒸汽的压力的调节控制，保证在解吸过程中蒸汽的流量和压力稳定，减少解吸时蒸汽对吸附材料床层的
冲击破坏。
82.4)冷凝回收
83.解吸出来的甲苯及蒸汽混合气体经过一级冷凝器冷凝成液态，再与箱体冷凝液汇合后进入二级冷却器冷却后进入分层槽，由于甲苯不溶于水，水和甲苯通过分层槽的重力沉降分离，达到回收甲苯的目的。分离出来的甲苯自动流入溶剂储槽，分离后的水排放至厂方污水系统集中处理后排放。气液分离器分离的不凝气经高压风机送入二级吸附管路再次进行吸附，防止了不凝气逸散造成的浪费和周围环境的气味。
84.5)循环干燥降温
85.解吸结束后进入干燥过程，干燥过程兼有降温和干燥的作用。首先通过干燥风机—加热器—吸附器碳床—干燥风冷却器—气液分离器这样一个闭路循环系统，将吸附器和碳床中的含有较高浓度vocs的残留蒸汽带出，经冷却器冷凝降温，并进一步回收残留蒸汽中的有机物；加热的作用是利用水在不同温度下的饱和蒸汽压不同，热风更容易将床层中的水分带出起到烘干作用。
86.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明提到的各个部件为现有领域常见技术，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。