径向吸附固定床VOCs吸附再生单元及系统技术方案

一种径向吸附固定床VOCs吸附再生单元及系统，该径向吸附固定床包括圆形筒体，圆形筒体的底部设置有废气进管、再生蒸汽输入管和冷却空气进管，各个管道上分别设置废气进入阀、再生蒸汽输入阀和冷却空气进阀；圆形筒体顶部设置有净化废气排出管和混合气排出管，净化废气排出管和混合气排出管上均设置控制阀；圆形筒体内设置活性炭吸附单元，活性炭吸附单元与圆筒内壁之间设置废气进入通道，活性炭吸附单元的内部设置废气排出通道；该系统包括上述径向吸附固定床、冷凝水蒸发换热器、油水分离装置和再生蒸汽冷凝冷却换热器。本发明专利技术实现废气气流截面积增加，提高废气吸附过程的总通量，提高了废气治理VOCs的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
径向吸附固定床VOCs吸附再生单元及系统
本专利技术涉及一种用于对大气污染污染物VOCs(挥发性有机物)进行吸附再生的装置，属于VOCs处理

技术介绍
环境空气中O3和雾霾是大气的主要污染因子，其产生机制和控制措施成为研究和工程实践的热点问题。生产生活中，挥发性有机物(VOCs)的排放会影响上述指标的变化，特别是VOCs与环境空气中的NOx在阳光照射下，会产生光化学烟雾、O3和二次有机颗粒物(SOA)，因此VOCs的控制是环境空气中O3控制的关键因素之一。生产生活中的VOCs产生源点位较多，行业繁杂，因此VOCs工程治理过程中的弯路和教训较多，成功案例如蓄热燃烧(RTO)、蓄热式催化燃烧(RCO)、转轮吸附-脱附等技术大多成功运用在特殊行业的特定排放源。而适应性广泛的、具有单一功能的VOCs控制措施如吸附、光催化氧化、低温等离子体氧化等技术则受工程参数、安全等因素影响，其工程应用有明显的限制。基于基本的科学原理，吸附、光催化氧化、低温等离子体氧化均为处理含VOCs废气的有效方法，但工程实践中，受工程原理、行业、生产工艺等限制，及因大部分VOCs种类可燃、爆炸等特性，上述单一功能的含VOCs废气处理技术难以达到标准要求的限值。大多状况下，VOCs在废气中浓度不高，即大风量较低VOCs浓度的废气是生产生活中较普遍含VOCs废气的排放特性。废气处理的大风量、低阻力输送特性，导致简单有效的吸附单元操作中固定床床层高度受到了严格限制，吸附剂颗粒大小或蜂窝状吸附剂过风通道截面积等也有严格限制。截面积和高度的限制造成了吸附剂总量的受限，吸附—再生周期也受到严格制约。一般状况下，工程上成功运行的大风量VOCs固定床吸附床层高度不超过1m，固定床截面积受到风量的限制，普遍尺寸较大，总体占地面积较大，也导致有些现有项目的废气VOCs改造难以展开。目前较普遍使用的圆筒形吸附固定床大多是轴向稳态均匀流动，受制于VOCs排放源现场公用设施条件，许多吸附固定床的设计参数难以符合吸附剂如活性炭、硅分子筛等材料的等温吸附和变温再生要求。工业高压吸附过程所采用的变压吸附(PSA)也因为大风量低风压而难以实现。
技术实现思路
针对现有VOCs吸附处理技术存在的不足，本专利技术提供一种使废气气流截面积增加、提高废气吸附过程总通量的径向吸附固定床VOCs吸附再生单元及系统。本专利技术的径向吸附固定床VOCs吸附再生单元，采用以下技术方案：该径向吸附固定床，包括圆形筒体，圆形筒体的底部设置有废气进管、再生蒸汽输入管和冷却空气进管，各个管道上分别设置废气进入阀、再生蒸汽输入阀和冷却空气进阀；圆形筒体顶部设置有净化废气排出管和混合气排出管，净化废气排出管上设置有净化后废气排出阀，混合气排出管上设置有吹脱混合气输出阀；圆形筒体内设置活性炭吸附单元，活性炭吸附单元与圆形筒体内壁之间设置废气进入通道，活性炭吸附单元的内部设置废气排出通道；废气沿废气进入通道运行，沿径向通过活性炭层后进入废气排出通道排出。所述圆形筒体的底部设置有再生冷凝水输出管，用于排出对活性炭吸附床进行再生的蒸汽冷却后产生的冷凝水。所述圆形筒体的外围设置有保温层。所述活性炭吸附单元的长径比小于1:10，以实现废气流截面积增加，增加倍数为2L/rm。所述废气进入通道的顶部封堵住，底部与废气进管连通；所述废气排出通道的底部封堵住，顶部与净化废气排出管和混合气排出管连通。这样，使废气沿废气进入通道运行，沿径向通过活性炭层，然后进入废气排出通道排出。本专利技术的整体吸附系统，包括上述径向吸附固定床、冷凝水蒸发换热器、油水分离装置和再生蒸汽冷凝冷却换热器；径向吸附固定床底部的再生蒸汽输入管连接冷凝水蒸发换热器，再生冷凝水输出管连接油水分离装置；顶部的混合气排出管分两个支路并行连接再生蒸汽冷凝冷却换热器，一方面通过混合气直排管连接再生蒸汽冷凝冷却换热器，混合气直排管上设置直通阀；一方面通过真空泵连接再生蒸汽冷凝冷却换热器；再生蒸汽冷凝冷却换热器连接连接油水分离装置。所述径向吸附固定床可以多个(两个以上)并联或串联使用，以提高了废气治理VOCs的灵活性。在每个径向吸附固定床的进出口均通过阀门连接废气管道、蒸汽加热管道和空气冷却管道。吸附操作时，只开通废气管道阀门，其它管道阀门关闭；再生操作时，开通蒸汽加热管道，其它进出口阀门关闭。固定床吸附饱和VOCs后，需蒸汽吹脱再生，蒸汽吹脱后的混合气体中，包括水蒸气、床层中的不凝气和脱附下来的VOCs。混合气体进入蒸汽冷凝冷却换热器，将水蒸气冷凝、冷却成混合液体，其余不凝气体含有一定量VOCs，则进入冷凝器放空管道，由正在吸附操作的其它径向吸附固定床吸附处理。冷却下来含VOCs的冷凝水可经分离装置分离,如精馏塔或油水分离器分层，主要回收VOCs和分离装置分离出的蒸汽冷凝水。分出的含少量VOCs废水进入再热器后气化作为蒸汽闭路循环，不产生含油废水。蒸汽热再生完成后，再用空气吹脱吸附床层降温达到环境温度，完成吸附—再生循环。降温完成后，重新开始吸附操作周期。本专利技术采用圆筒径向吸附固定床及蒸汽变温再生吸附剂工艺，废气通过径向固定床为稳态非均匀流动，将废气流动的轴向截面限制转化为径向流动的筒壁截面积，可通过提高圆筒吸附固定床的长径比，实现废气气流截面积增加，提高废气吸附过程的总通量。其次作为径向吸附固定床，改变长径比成功提高吸附床层的总体积和吸附剂量的同时，也可以将本单元并联或串联使用，提高了废气治理VOCs的灵活性。附图说明图1是本专利技术中吸附固定床及VOCs径向吸附再生的流程示意图。图中：1.圆筒径向吸附固定床，2.废气进口阀，3.再生蒸汽阀，4.再生蒸汽输入管，5.冷凝水蒸发换热器，6.油水分离装置，7.再生蒸汽冷凝冷却换热器，8.引风机，9.吹脱混合气输出阀，10.净化后废气排出阀，11.混合气排出管，12.废气进管，13.不凝气回管，14.净化废气排出管,15.活性炭吸附单元，16.废气进入通道，17.废气排出通道，18.冷却空气进管，19.冷却空气进阀，20.再生冷凝水输出管，21.再生冷凝水输出阀，22.混合气直排管，23.直通阀。具体实施方式如图1所示，本专利技术采用圆筒径向吸附固定床1，呈圆筒形。径向吸附固定床1的圆形筒体底部设置有废气进管12、再生蒸汽输入管4、再生冷凝水输出管20和冷却空气进管18，各个管道上分别设置废气进入阀2、再生蒸汽输入阀3、再生冷凝水输出阀21和冷却空气进阀19。圆形筒体顶部设置有净化废气排出管14和混合气排出管11，净化废气排出管14上设置有净化后废气排出阀10，混合气排出管11上设置有吹脱混合气输出阀9。筒体内设置活性炭吸附单元15，活性炭吸附单元15与圆筒内壁之间设置废气进入通道16，废气进入通道16的顶部封堵住，底部与废气进管12连通。活性炭吸附单元15的内部设置废气排出通道17，废气排出通道17的底部封堵住，顶部与净化废气排出管14和混合气排出管11连通。这样，使废气沿废气进入通道16运行，沿径向通过活性炭层，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种径向吸附固定床VOCs吸附再生单元，其特征是：包括圆形筒体，圆形筒体的底部设置有废气进管、再生蒸汽输入管和冷却空气进管，各个管道上分别设置废气进入阀、再生蒸汽输入阀、再生冷凝水输出阀和冷却空气进阀；圆形筒体顶部设置有净化废气排出管和混合气排出管，净化废气排出管上设置有净化后废气排出阀，混合气排出管上设置有吹脱混合气输出阀；圆形筒体内设置活性炭吸附单元，活性炭吸附单元与圆形筒体内壁之间设置废气进入通道，活性炭吸附单元的内部设置废气排出通道；废气沿废气进入通道运行，沿径向通过活性炭层后进入废气排出通道排出。/n

【技术特征摘要】
1.一种径向吸附固定床VOCs吸附再生单元，其特征是：包括圆形筒体，圆形筒体的底部设置有废气进管、再生蒸汽输入管和冷却空气进管，各个管道上分别设置废气进入阀、再生蒸汽输入阀、再生冷凝水输出阀和冷却空气进阀；圆形筒体顶部设置有净化废气排出管和混合气排出管，净化废气排出管上设置有净化后废气排出阀，混合气排出管上设置有吹脱混合气输出阀；圆形筒体内设置活性炭吸附单元，活性炭吸附单元与圆形筒体内壁之间设置废气进入通道，活性炭吸附单元的内部设置废气排出通道；废气沿废气进入通道运行，沿径向通过活性炭层后进入废气排出通道排出。


2.根据权利要求1所述的径向吸附固定床VOCs吸附再生单元，其特征是：所述圆形筒体的底部设置有再生冷凝水输出管。


3.根据权利要求1所述的径向吸附固定床VOCs吸附再生单元，其特征是：所述圆形筒体的外围设置有保温层。


4.根据权利要求1所述的径向吸附固定床VOCs吸附再生单元，其特征是：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏晓文，吴珊，高雪，苏继新，李群，张志轩，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37