[發明專利]一種吸附-脫附回收揮發性有機氣體的裝置及工藝

有效

• 申請號: 201310755539.3
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103736359A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 盧晗鋒;周瑛;鄒松林;陳銀飛;楚建堂;黃海鳳;劉華彥;龐海斌;方敏杰
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04;B01D5/00;B01J20/34
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;王曉普

（一）技術領域

本發明涉及大氣污染控制技術領域，特別涉及一種活性炭纖維吸附塔的吸附、脫附工藝，以及在工業有機廢氣（VOCS）吸附－脫附回收中的應用。

（二）背景技術

活性炭纖維具備高比表面積和大孔體積特性，相比較于活性炭和沸石，在吸附容量上具有明顯的優勢，因此在有機廢氣吸附-脫附回收工藝中是首選的吸附劑。但活性炭纖維的吸附孔道90%以上都處于微孔（≤2nm）范圍，吸附的有機分子較難在活性炭纖維表面脫附，影響了活性炭纖維的再生和壽命，同時也導致其吸附-脫附回收有機廢氣系統復雜、能耗高和危險性大。

有機廢氣吸附劑的再生方法有（石油學報（石油加工），2010,26（3）：486-492）：水蒸氣再生、熱氣流再生、微波再生和電熱再生等技術，其中水蒸氣再生技術是活性炭纖維商業應用最廣泛的再生方法（發明專利ZL200310101839.6，ZL200610037129.5）。但水蒸氣再生技術存在如下幾個不可避免的問題：（1）水蒸氣熱量從外傳遞到吸附劑孔道內，而吸附劑熱導系數小，熱傳遞速率慢，脫附時間長；（2）干燥、冷卻時間長、能耗大，影響下一次吸附；（3）冷凝水造成二次污染；（4）回收有機物含水率高，增加后續工藝分離成本；（5）設備腐蝕嚴重。

為克服水蒸氣再生的缺陷，新的再生工藝不斷被研發。熱氣流再生技術是利用熱氮氣作為熱媒介（發明專利ZL200810114892.2），使活性炭纖維內的有機分子在高溫下脫附，雖然熱氮氣避免了水汽引入，但脫附溫度較高，容易使吸附分子發生結構變化，甚至結焦。另外，氮氣為不凝性氣體，脫附的高濃度有機氣體冷凝回收率低，能耗高。微波再生技術是近年的熱點(Microporous?and?Mesoporous?Materials,2012,152:78-83；化工學報，2011,62(1):111-118)，利用活性炭纖維對微波強吸收能力，可以使活性炭纖維瞬間加熱到高溫，脫附速率快。但微波再生技術存在加熱不均勻性，容易在活性炭纖維表面形成熱點，造成燃燒的危險性。另外，微波加熱過程中水分子和炭分子會發生水煤氣反應，造成活性炭纖維重量損失。這些技術缺陷導致目前微波再生技術一直沒有大的產業化應用。

電熱脫附再生技術憑借能耗小、加熱均勻和工藝簡單的特點，逐漸得到人們的重視（Environmental?Science&Technology,2012,46,11305-11312，發明專利200910063446.8）。它利用活性炭纖維自身的電阻，通過電流產生焦耳熱，從而使活性炭纖維自身溫度上升脫附有機廢氣，通過簡單地調變電壓和電流，即可調控活性炭纖維的溫度。但目前研究工藝中普遍采用氮氣為保護氣，溫度要加熱到150℃以上，才能有效脫附，對高沸點有機分子脫附速率較慢，并且高溫下導致一些吸附活潑有機分子產生化學變化，并發生結焦和聚合，導致活性炭纖維中毒失活。

因此針對活性炭纖維特性，迫切需要一種新的吸附-脫附再生工藝技術，不僅使用安全、高效，而且脫附速率快、能耗低，回收能得到高純度的有機物。

（三）發明內容

針對現有有機廢氣活性炭纖維吸附劑再生過程中水蒸汽消耗大、脫附時間長、容易造成二次污染的缺點，本發明提出了一種快速、完全和環境友好的活性炭纖維再生工藝，本技術方案通過電熱協同真空技術，可以使活性炭纖維孔道內的有機分子迅速脫附，并冷凝成液體，同時有效保持活性炭纖維的高吸附能力。

本發明的目的是提供一種活性炭纖維吸附-脫附快速回收有機廢氣的技術，可提高脫附速率，降低能耗，實現有機廢氣的完全回收，工藝不僅消除了有機廢氣的污染，而且實現有機化合物資源的綜合利用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：