一种吸附脱附小试实验装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废气物理吸附净化、热力脱附及气体环境监测领域，尤其涉及一种吸附脱附小试实验装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]低浓度工业废气通常使用吸附工艺作为净化手段或前级处理工序，以使待处理废气中污染物分离或浓缩后由氧化分解法彻底去除。由于理论不足、理论与实际偏差过大，往往工程实际中由纯理论计算、推导所获得的工艺选择适用性、工艺控制参数确定、处理效果预估预判不准，使得工程中吸附脱附处理设备无法实现理想的废气净化效果。
[0003]通常，为了保证出气口污染物排放浓度达标，吸附装置将安全系数、处理能力提高，如增加吸附剂用量、延长气体停留时间等，或者采用多级联合、多工艺耦合处理，一方面使得设备体积庞大，占地面积较多，投资成本增加，另一方面也使得设备利用率降低，造成了资源和能源的浪费。更有甚者，由于工艺适用性欠佳，根本无法实现废气的有效处理，只能沦为摆设。
[0004]中国发明专利，公布号:CN 103791507 A，公开日:2014.05.14，公开了一种含苯系物废气的催化燃烧处理方法及装置系统。一种含苯系物废气的催化燃烧处理方法，将含苯系物废气和氧气同时通入含有催化剂的反应柱内催化燃烧处理，处理后的废气经气象色谱检测后进行吸附处理，最后排出；该发明还提供上述处理工艺的装置，由气体缓冲罐、氧气钢瓶、预热炉、加热炉、气相色谱仪和尾气收集处理装置组成。该发明工艺氧化活性强，能够迅速催化氧化苯系物废气，装置具有能耗低、结构简单、操作方便等特点，能够改进普通催化燃烧装置高能耗、处理效率不高和反应时间长等缺点，大大缩短了反应时间，提高了处理效率和处理能力，降低了能耗。其不足之处在于:该发明装置与工艺只适用催化，无法模拟工程吸附与脱附废气处理工艺，气源组分浓度无法实现实时调控，预热与加热过程无法避免气流温度分布不均问题，工程化差距较大。
【发明内容】
[0005]1.发明要解决的技术问题
[0006]针对现有技术的吸附装置中存在无法实现废气的有效处理的问题，本发明提供了一种吸附脱附小试实验装置及其使用方法。它为吸附脱附工艺选择、方案设计与验证、设备调试与运行等过程提供数据支撑。
[0007]2.技术方案
[0008]为解决上述问题，本发明提供的技术方案为:
[0009]一种吸附脱附小试实验装置，包括缓冲罐、尾气处理装置、加热器、气相色谱仪、空压机、吸附器和废气发生装置，其中，空压机出口分两路，一路与加热器的入口相连，另一路与废气发生装置入口相连，废气发生装置的出口与缓冲罐的入口相连，缓冲罐出口与吸附器的入口相连；加热器出口也与吸附器入口相连；吸附器出口与尾气处理装置相连，气相色谱仪分别采样吸附器进、出口气体。
[0010]本发明结构原理简单、制作成本低、易于实现，可以对各种废气进行在线监测和线下检测，可有效检出废气中污染物组分与浓度，确保源强数据可靠，为工程设计、环保监测提供数据支持，其中，源强是指废气来源及污染物浓度。
[0011 ] 优选地，在空压机的出口上设有压力表，该出口与加热器的入口连接的管道上设有流量计。
[0012]优选地，空压机的出口与废气发生装置的入口连接的管道上设有流量计。
[0013]优选地，缓冲罐出口与吸附器的入口连接的管道上分别设有压力表和流量计。
[0014]优选地，吸附器的出口与尾气处理装置连接的管道上分别设有压力表、温度计和流量计。
[0015]优选地，加热器中装填有高传热性能的填料，比如高导热石墨粉，加热器的温度可调，能够有效避免脱附气体加热过程中层流温度分布不均问题，同时也增大了气体传热面积，温升更快。
[0016]优选地，将吸附器内的吸附剂更换为金属或金属氧化物催化剂。本发明除了可以完成吸附与脱附实验操作外，由于加热器温度可调，将吸附剂更换为金属或金属氧化物催化剂，还可以进行催化工艺实验，实现一套装置多工艺使用。
[0017]优选地，气相色谱仪与电脑连接，用于显示和处理不同气体组分和浓度的数据，对于自带微机处理运算功能的气相色谱仪，则不需要连接电脑，自身即可实现数据显示和处理的功能。
[0018]—种吸附脱附小试实验装置的使用方法，根据以上所述的一种吸附脱附小试实验装置，包括以下步骤:
[0019]A、空气从空压机的入口进入，空压机将空气压缩，压缩空气由空压机出口经压力表、流量计监测压力和流量后，进入废气发生装置；
[0020]B、废气发生装置中装有特定浓度的单一溶剂或溶剂混合物，压缩空气作为载气进入废气发生装置中，将溶剂组分带出，携带污染物组分的压缩空气成为混合废气进入缓冲罐混合均匀；
[0021]C、缓冲罐内的混合废气经压力表、流量计，监测压力和流量后，进入吸附器，混合废气中的污染物组分被吸附器中装填的高性能吸附剂吸附，废气得到净化，吸附器输出洁净空气；
[0022]D、洁净空气由吸附器出口经尾气处理装置后排空，这是吸附过程；
[0023]E、空气从空压机的入口进入，空压机将空气压缩，压缩空气由空压机出口经压力表、流量计，监测流量和压力后，进入加热器；
[0024]F、利用加热器内的高传热性能的填料，加热器将压缩空气升温至脱附温度，升温至脱附温度的空气从加热器出口，经温度计监测温度后，进入吸附器；
[0025]G、吸附器内的吸附剂材因吸附污染物组分而饱和，升温至脱附温度的空气对吸附器内饱和的吸附剂材料进行热力脱附，脱附掉的污染物组分和空气混合成为尾气，经压力表和温度计，监测压力、温度与流量后，进入尾气处理装置；
[0026]H、尾气处理装置对脱附后的尾气进行处理，净化尾气后排空，不会造成室内空气污染，这是脱附过程。
[0027]本发明可以模拟吸附剂脱附再生工艺，可以获得工程条件下脱附温度、脱附时间、脱附风量等一手数据，为工艺调试确定最优操作条件。
[0028]优选地，步骤D和步骤G中吸附器两端进出口气体的组成与浓度由气相色谱仪在线监测。本发明所获得的可靠数据，可以为工艺调控、方案设计、设备设计、配管设计、风机选型等提供有力支持，有效降低设计、制造、施工、运行成本费用。
[0029]优选地，加热器将空气加热至脱附温度范围，根据需要脱附的气体组分不同，脱附温度为50?200 °C。
[0030]3.有益效果
[0031]采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0032](1)本发明可以对各种废气进行在线监测和线下检测，可有效检出废气中污染物组分与浓度，确保源强数据可靠，为工程设计、环保监测提供数据支持；
[0033](2)本发明可以通过实验平台搭建，全程模拟各种废气吸附净化处理过程，可以为吸附剂选择、工况下吸附剂吸附容量确定、穿透时间确定、床层厚度(吸附剂用量)计算提供真实有效的数据来源；
[0034](3)本发明可以模拟吸附剂脱附再生工艺，可以获得工程条件下脱附温度、脱附时间、脱附风量等一手数据，为工艺调试确定最优操作条件；
[0035](4)本发明脱附过程中的尾气由尾气处理装置处理后，直接排放，不会造成室内空气污染；
[0036](5)本发明所获得的可靠数据，可以为工艺调控、方案设计、设备设计、配管设计、风机选型等提供有力支持，有效降低设计、制造、施工、运行成本费用；
[0037](6)本发明除了可以完成吸附与脱附实验操作外，由于加热器温度可调，将吸附剂更换为金属或金属氧化物催化剂，还可以进行催化工艺实验，实现一套装置多工艺使用；
[0038](7)本发明的结构原理简单、制作成本低、易于实现。
【附图说明】
[0039]图1是本发明吸附脱附小试实验装置的结构示意图。
[0040]不意图中的标号说明:
[0041]1、空压机；2、废气发生装置；3、缓冲罐；4、吸附器；5、尾气处理装置；6、加热器；
7、气相色谱仪。
【具体实施方式】
[0042]为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
[0043]实施例1
[0044]结合图1，一种吸附脱附小试实验装置，包括缓冲罐3、尾气处理装置5、加热器6、气相色谱仪7、空压机1、吸附器4和废气发生装置2，其中，空压机1出口分两路，一路与加热器6的入口相连，在空压机1的出口上设有压力表，该出口与加热器6的入口连接的管道上设有流量计，加热器6中装填有高传热性能的填料，比如高导热石墨粉，加热器6的温度可调，能够有效避免脱附气体加热过程中层流温度分布不均问题，同时也增大了气体传热面积，温升更快。
[0045]另一路与废气发生装置2入口相连，空压机1的出口与废气发生装置2的入口连接的管道上设有流量计；废气发生装置2的出口与缓冲罐3的入口相连，缓冲罐3出口与吸附器4的入口相连，缓冲罐3出口与吸附器4的入口连接的管道上分别设有压力表和流量计；加热器6出口也与吸附器4入口相连；吸附器4出口与尾气处理装置5相连，吸附器4的出口与尾气处理装置5连接的管道上分别设有压力表、温度计和流量计；气相色谱仪7分别采样吸附器4进、出口气体，气相色谱仪7与电脑连接，用于显示和处理不同气体组分和浓度的数据，对于自带微机处理运算功能的气相色谱仪7，则不需要连接电脑，自身即可实现数据显示和处理的功能。
[0046]将吸附器4内的吸附剂更换为