專利名稱:一種用于降低被吸附溶劑氧化程度的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種可有效降低被吸附溶劑氧化程度的裝置及方法,特別是涉及被吸附溶劑中含有酮類有機溶劑的回收裝置與其方法。
背景技術(shù):
溫室氣體(CO2)的減量與資源再利用是目前全球必須共同面對的課題,由于過去產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展與著重于削減率的環(huán)保政策,造成產(chǎn)業(yè)在處理揮發(fā)性有機廢氣(VOCs)時并未重視資源的回收及再利用,而主要的處理方法則是以燃燒為主。然而,目前因為國際原物料不斷上漲,因此采用活性碳吸脫附系統(tǒng)作為有機廢氣中溶劑回收的業(yè)者越來越普遍;但由于有機廢氣中含酮類溶劑氣體容易導致碳床著火,故目前常用的處理方法仍為直接排放或燃燒,并未進行回收。雖然有機廢氣中溶劑的回收及再利用的需求相當迫切,但受限于有機廢氣中酮類溶劑的高反應(yīng)性質(zhì),許多含有酮類混合性VOCs都無法采用活性碳吸附或溶劑回收設(shè)備處理,否則會有較高的工業(yè)安全風險。由于活性碳的原料相當廣泛,從最常見的煤炭如褐煤、泥煤、無煙煤及煙煤等,到椰子殼、稻草、浙青、焦油等,都可制成各式各樣的活性碳,但由于來源不同,導致活性碳中所含的灰份組成與比例也不相同,灰份的主要成分為堿金屬和堿土金屬的鹽類,如碳酸鹽和磷酸鹽等,另外尚含有鈣、鎂、鐵、鋅、銅、鉛等金屬或其氧化物,這些灰份含量可經(jīng)水洗或酸洗的處理而降低。另外,在活性碳表面具有相當數(shù)量的官能基,如carboxy 1 ic、carbony 1,phenolic, lactone及anhydride等,這些含氧的官能基有些來自原料的衍生物,有些是在活化時由空氣或水蒸氣所產(chǎn)生,也會影響活性碳對溶劑的吸附能力及催化性。由于活性碳在吸附溶劑后,在進行脫附操作時往往是以加熱進行,故一般都會與該活性碳產(chǎn)生氧化、分解及聚合等化學催化反應(yīng),而這些氧化分解產(chǎn)物則會導致回收溶劑的質(zhì)量下降,尤其以酮類、酯類及醇類最容易發(fā)生反應(yīng),而且當溶劑是有機鹵化物時,分解所產(chǎn)生的酸及鹵素還會腐蝕吸附槽的槽體。公知有機廢氣凈化裝置1如圖1所示,其具有風機5、蒸氣產(chǎn)生單元10及活性碳吸脫附單元20。凈化待處理的有機廢氣的操作如后,且其中數(shù)個閥門31、33、35及37視需要而打開或關(guān)閉,首先,將有機廢氣自空氣入口 A經(jīng)由該風機5抽送,經(jīng)過該閥門31進入該活性碳吸脫附單元20,在該活性碳吸脫附單元20中進行吸附程序,即有機廢氣中的有機物質(zhì)(包含酮類溶劑)為該活性碳吸脫附單元20中的活性碳所吸附,而凈化后的干凈空氣則經(jīng)由該閥門37而流經(jīng)空氣出口 B所流出;當有機廢氣的吸附程序完成后,則進行該活性碳吸脫附單元20中被吸附有機物質(zhì)的脫附程序(即為該活性碳吸脫附單元20的再生程序),此時,從該蒸氣產(chǎn)生單元10提供蒸氣流經(jīng)該閥門33而進入該活性碳吸脫附單元20,以供該活性碳吸脫附單元20進行脫附程序,將原本被吸附于該活性碳吸脫附單元20上的有機物質(zhì)(包含酮類溶劑)從該活性碳吸脫附單元20脫附出來,而經(jīng)脫附的有機物質(zhì)(包含酮類溶劑)流經(jīng)該閥門35而進入該溶劑出口 C排出回收。而由于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)及部分高科技相關(guān)周邊產(chǎn)業(yè)大量使用酮類,如丙酮、MEK及環(huán)己酮等作為溶劑,常會有碳床著火的潛在危險,而大部分碳床著火事故則是由活性碳的吸附熱或溶劑氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量在碳床中蓄積,造成異常升溫而導致自燃著火;同時,由于活性碳是多孔性結(jié)構(gòu),導熱性差容易造成局部蓄熱,在正常的操作條件下,吸附所產(chǎn)生的熱量與向吸附氣體的放熱處于平衡狀態(tài),但當吸附的溶劑產(chǎn)生氧化分解時,該平衡遭到破壞便進一步的加速氧化分解反應(yīng),最終導致溫度的異常上升。因此,如何在凈化有機廢氣時,減少碳床著火的潛在危險,即為使用該凈化有機廢
氣裝置的重要課題。
發(fā)明內(nèi)容
為了改善上述公知技術(shù)所面臨的問題,本發(fā)明的目的在于減少碳床著火的潛在危險,即提供一種可有效減低該凈化有機廢氣裝置內(nèi)部的含氧量,以降低有機廢氣中酮類物質(zhì)的氧化反應(yīng)所造成的蓄溫上升,而避免碳床著火。本發(fā)明提供一種用于降低被吸附溶劑氧化程度的裝置,其包含至少一個以上的活性碳吸脫附單元,其用于吸脫附待處理有機廢氣中的有機物質(zhì);風機,其設(shè)置在活性碳吸附單元的上游端,用于抽送該待處理有機廢氣至活性碳吸附單元,以進行有機廢氣中有機物質(zhì)的吸附程序;蒸氣產(chǎn)生單元,其提供蒸氣給活性碳吸附單元,以進行活性碳吸附單元上被吸附有機物質(zhì)的脫附程序;以及;惰性氣體產(chǎn)生單元,其用于提供惰性氣體,以降低裝置內(nèi)氧含量的吹除程序。如上所述的裝置,其中當活性碳吸脫附單元為兩個以上時,這些活性碳吸脫附單元可為并聯(lián)或/及串聯(lián)設(shè)置。如上所述的裝置,這些活性碳吸脫附單元可為同時進行吸附程序、脫附程序及吹除程序。如上所述的裝置,這些活性碳吸脫附單元可為批次進行吸附程序、脫附程序及吹除程序。如上所述的裝置,其中該活性碳吸脫附單元的型式可為固定床式、轉(zhuǎn)輪式、轉(zhuǎn)塔式或、浮動床式或流體化床式。如上所述的裝置,其中該活性碳的型式可為圓柱狀、真球狀、纖維狀或蜂巢狀。本發(fā)明同時提供一種用于降低被吸附溶劑氧化程度的方法,其使用如上所述的裝置,該方法包含下列步驟(1)、吸附程序經(jīng)由風機將待處理有機廢氣導入上述裝置,開啟或/及關(guān)閉相關(guān)閥組,使活性碳吸脫附單元進行吸附程序,以吸附待處理有機廢氣中的有機溶劑,同時排出凈化后的干凈氣體;(2)、脫附程序開啟及/或關(guān)閉相關(guān)閥組,將已進行吸附程序的活性碳吸脫附單元導入該蒸氣產(chǎn)生單元產(chǎn)生的蒸氣,以進行被活性碳吸附物質(zhì)的脫附程序。
(3)、吹除程序開啟或/及關(guān)閉相關(guān)閥組,將已進行脫附程序的活性碳吸脫附單元導入該惰性氣體產(chǎn)生單元產(chǎn)生的惰性氣體,以進行吹除程序。如上所述的方法,其在脫附程序前進一步包含一步驟(4)、前吹除程序開啟及/或關(guān)閉相關(guān)閥組,將進行脫附程序的活性碳吸脫附單元導入該惰性氣體單元產(chǎn)生的惰性氣體,以進行前吹除程序。上述的用于降低被吸附溶劑氧化程度的裝置及方法,其借由惰性氣體產(chǎn)生單元, 以提供惰性氣體來降低裝置內(nèi)的氧含量,以減少被吸附有機物質(zhì)的氧化反應(yīng),以減少該活性碳吸脫附單元的蓄熱產(chǎn)生,可有效避免碳床著火,以減少潛在的公共安全危險。下列實施例是為說明,不應(yīng)限制本發(fā)明的范疇,合理的變化,諸如對于熟知此項技術(shù)者顯而易見為合理的變化,可在不脫離本發(fā)明的范疇下進行。
圖1為公知有機廢氣凈化裝置的示意圖。圖2為本發(fā)明中用于降低被吸附名_劑氧化程度裝置的一具體實施例。圖3為本發(fā)明中用于降低被吸附名_劑氧化程度裝置的另一具體實施例。圖ζ〖為本發(fā)明中用于降低被吸附名_劑氧化程度裝置的再一具體實施例。主要組件符號說明5風機10蒸氣產(chǎn)生單元15惰性氣體產(chǎn)生單元20活性碳吸脫附單元22活性碳吸脫附單元31 ‘-40閥門A空氣入口B空氣出口C溶劑出口
具體實施例方式為使充分了解本發(fā)明的目的、特征及功效,現(xiàn)借由下述具體的實施例,并配合所附圖形,對本發(fā)明做詳細說明,說明如后實施例1請參見圖2,其為本發(fā)明中一種用于降低被吸附溶劑氧化程度裝置的一具體實施例,其包含風機5、蒸氣產(chǎn)生單元10、惰性氣體產(chǎn)生單元及活性碳吸脫附單元20。本發(fā)明凈化待處理有機廢氣的操作如下,本裝置中的復數(shù)個閥門31、33、35、37及 39視需要而打開或關(guān)閉,首先,將有機廢氣從空氣入口 A經(jīng)由該風機5抽送,經(jīng)過該閥門31 進入該活性碳吸脫附單元20,在該活性碳吸脫附單元20中進行吸附程序,即有機廢氣中的有機物質(zhì)(包含酮類溶劑)為該活性碳吸脫附單元20中的活性碳所吸收,而凈化后的干凈空氣則經(jīng)由該閥門37而流經(jīng)空氣出口 B所流出;當吸附程序完成后,則進行該活性碳吸脫附單元20中被吸附有機物質(zhì)的脫附程序(即為該活性碳吸脫附單元20的再生程序),此時,從該蒸氣產(chǎn)生單元10提供蒸氣流經(jīng)該閥門33而進入該活性碳吸脫附單元20,以供該活性碳吸脫附單元20進行脫附程序,將原本被吸附在該活性碳吸脫附單元20上的有機物質(zhì) (包含酮類溶劑)從該活性碳脫吸脫附單元20脫附出來,而經(jīng)脫附的有機物質(zhì)(包含酮類溶劑)流經(jīng)該閥門35而進入該溶劑出口 C排出回收;在完成脫附程序之后,進行吹除程序, 即利用該惰性氣體產(chǎn)生單元15所產(chǎn)生的惰性氣體,流經(jīng)該閥門39而進入該活性碳吸脫附單元20之中,以該惰性氣體置換殘存在該活性碳吸脫附單元20中的空氣,以將整個凈化裝置內(nèi)的空氣,流經(jīng)該閥門37而自該空氣出口 B排出。此外,也可以在進行脫附程序之前,執(zhí)行前吹除程序,即先以該惰性氣體產(chǎn)生單元 15所產(chǎn)生的惰性氣體,流經(jīng)該閥門39而進入該活性碳吸脫附單元20之中,用該惰性氣體置換在該活性碳吸脫附單元20中的空氣,以將整個凈化裝置內(nèi)的空氣,流經(jīng)該閥門37而從該空氣出口 B排出。實施例2請參見圖3,其為本發(fā)明中一種用于降低被吸附溶劑氧化程度裝置的另一具體實施例,其包含風機5、蒸氣產(chǎn)生單元10、惰性氣體產(chǎn)生單元及兩個活性碳吸脫附單元20、 22 (且這些活性碳吸脫附單元以串聯(lián)方式連結(jié))。本發(fā)明凈化待處理有機廢氣的操作如下,本裝置中的復數(shù)個閥門31、33、35、37及 39視需要而打開或關(guān)閉,首先,將有機廢氣從空氣入口 A經(jīng)由該風機5抽送,經(jīng)過該閥門31 進入這些活性碳吸脫附單元20、22,在這些活性碳吸脫附單元20、22中進行吸附程序,即有機廢氣中的有機物質(zhì)(包含酮類溶劑)為該活性碳吸脫附單元20、22中的活性碳所吸收, 而凈化后的干凈空氣則經(jīng)由該閥門37而流經(jīng)空氣出口 B所流出;當吸附程序完成后,則進行這些活性碳吸脫附單元20、22中被吸附有機物質(zhì)的脫附程序(即為這些活性碳吸脫附單元20、22的再生程序),此時,從該蒸氣產(chǎn)生單元10提供蒸氣流經(jīng)該閥門33而進入這些活性碳吸脫附單元20、22,以供這些活性碳吸脫附單元20、22進行脫附程序,將原本被吸附在這些活性碳吸脫附單元20、22上的有機物質(zhì)(包含酮類溶劑)從這些活性碳吸脫附單元 20、22脫附出來,而經(jīng)脫附的有機物質(zhì)(包含酮類溶劑)流經(jīng)該閥門35而進入該溶劑出口 C排出回收;在完成脫附程序之后,再進行吹除程序,即利用該惰性氣體產(chǎn)生單元15所產(chǎn)生的惰性氣體,流經(jīng)該閥門39而進入這些活性碳吸脫附單元20、22之中,用該惰性氣體置換殘存在這些活性碳吸脫附單元20、22中的空氣,以將整個凈化裝置內(nèi)的空氣,流經(jīng)該閥門 37而從該空氣出口 B排出。此外,也可以在進行脫附程序之前,再執(zhí)行前吹除程序,即先用該惰性氣體產(chǎn)生單元15所產(chǎn)生的惰性氣體,流經(jīng)該閥門39而進入這些活性碳吸脫附單元20、22之中,以該惰性氣體置換在這些活性碳吸脫附單元20、22中的空氣,以將整個凈化裝置內(nèi)的空氣,流經(jīng)該閥門37而從該空氣出口 B排出。實施例3請參見圖4,其為本發(fā)明中一種用于降低被吸附溶劑氧化程度裝置的再一具體實施例,其包含風機5、蒸氣產(chǎn)生單元10、惰性氣體產(chǎn)生單元及兩個活性碳吸脫附單元20、 22 (且這些活性碳吸脫附單元是以并聯(lián)方式連結(jié))。本發(fā)明凈化待處理有機廢氣的操作如下,本裝置中的復數(shù)個閥門31、32、33、34、 35、36、37、38、39及40視需要而打開或關(guān)閉,首先,將有機廢氣從空氣入口 A經(jīng)由該風機5抽送,經(jīng)過該閥門31、32進入這些活性碳吸脫附單元20、22,在這些活性碳吸脫附單元20、 22中進行吸附程序,即有機廢氣中的有機物質(zhì)(包含酮類溶劑)被這些活性碳吸脫附單元 20、22中的活性碳所吸收,而凈化后的干凈空氣則經(jīng)由該閥門37、38而流經(jīng)空氣出口 B所流出;當吸附程序完成后,則進行這些活性碳吸脫附單元20、22中被吸附有機物質(zhì)的脫附程序(即為這些活性碳吸脫附單元20、22的再生程序),此時,從該蒸氣產(chǎn)生單元10提供蒸氣流經(jīng)該閥門33、34而進入這些活性碳吸脫附單元20、22,以供這些活性碳吸脫附單元20、 22進行脫附程序,將原本被吸附在這些活性碳吸脫附單元20、22上的有機物質(zhì)(包含酮類溶劑)從這些活性碳脫吸脫附單元20、22脫附出來,而經(jīng)脫附的有機物質(zhì)(包含酮類溶劑) 流經(jīng)該閥門35、36而進入該溶劑出口 C排出回收;在完成脫附程序之后,再進行吹除程序, 即利用該惰性氣體產(chǎn)生單元15所產(chǎn)生的惰性氣體,流經(jīng)該閥門39、40而進入這些活性碳吸脫附單元20、22之中,以該惰性氣體置換殘存在這些活性碳吸脫附單元20、22中的空氣,以將整個凈化裝置內(nèi)的空氣,流經(jīng)該閥門37、38而從該空氣出口 B排出。此外,也可以在進行脫附程序之前,再執(zhí)行前吹除程序,即先以該惰性氣體產(chǎn)生單元15所產(chǎn)生的惰性氣體,流經(jīng)該閥門39、40而進入這些活性碳吸脫附單元20、22之中,用該惰性氣體置換在這些活性碳吸脫附單元20、22中的空氣,以將整個凈化裝置內(nèi)的空氣, 流經(jīng)該閥門37、38而自該空氣出口 B排出。再者,由于這些活性碳吸脫附單元20、22為并聯(lián)連結(jié),故可借由這些閥門31 40 的調(diào)控開關(guān),而使這些活性碳吸脫附單元20、22進行同步的吸附程序、吹除程序及脫附程序;亦或批次進行吸附程序、吹除程序及脫附程序。而上述的三個具體實施例中,該活性碳吸脫附單元的型式可為固定床式、轉(zhuǎn)輪式、 轉(zhuǎn)塔式或、浮動床式或流體化床式;如上所述的裝置,其中該活性碳的型式可為圓柱狀、真球狀、纖維狀或蜂巢狀;且該惰性氣體產(chǎn)生單元所產(chǎn)生的惰性氣體較佳為氮氣。而本發(fā)明依上述具體實施例進行測試,以四種不同活性碳作為該活性碳吸脫附單元,并進行含甲基乙基酮(MEK)的有機廢氣凈化作業(yè),并以空氣、氮氣作為吹除程序的吹除氣體,同時,一組數(shù)據(jù)包含前吹除程序,其結(jié)果如下表所示
權(quán)利要求
1.一種用于降低被吸附溶劑氧化程度的裝置,其特征在于,其包含至少一個以上的活性碳吸脫附單元,其是用于吸脫附待處理有機廢氣中的有機物質(zhì);風機,其設(shè)置在活性碳吸附單元的上游端,用于抽送該待處理有機廢氣至活性碳吸附單元,以進行有機廢氣中有機物質(zhì)的吸附程序;蒸氣產(chǎn)生單元,其提供蒸氣給活性碳吸附單元,以進行活性碳吸附單元上被吸附有機物質(zhì)的脫附程序;以及;惰性氣體產(chǎn)生單元,其用于提供惰性氣體,以降低裝置內(nèi)氧含量的吹除程序。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于,其中當活性碳吸脫附單元為兩個以上時,這些活性碳吸脫附單元可為并聯(lián)或/及串聯(lián)設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置,其特征在于,這些活性碳吸脫附單元可為同時進行吸附程序、脫附程序及吹除程序。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置,其特征在于,這些活性碳吸脫附單元可為批次進行吸附程序、脫附程序及吹除程序。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于,其中該活性碳吸脫附單元的型式可為固定床式、轉(zhuǎn)輪式、轉(zhuǎn)塔式或、浮動床式或流體化床式。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于,其中該活性碳的型式可為圓柱狀、真球狀、 纖維狀或蜂巢狀。
7.一種用于降低被吸附溶劑氧化程度的方法,其特征在于,其使用如權(quán)利要求1至6所述的裝置,該方法包含下列步驟(1)、吸附程序經(jīng)由風機將待處理有機廢氣導入上述裝置,開啟或/及關(guān)閉相關(guān)閥組, 使活性碳吸脫附單元進行吸附程序,以吸附待處理有機廢氣中的有機溶劑,同時排出凈化后的干凈氣體;(2)、脫附程序開啟及/或關(guān)閉相關(guān)閥組,將已進行吸附程序的活性碳吸脫附單元導入該蒸氣產(chǎn)生單元產(chǎn)生的蒸氣,以進行被活性碳吸附材料的脫附程序。(3)、吹除程序開啟或/及關(guān)閉相關(guān)閥組,將已進行脫附程序的活性碳吸脫附單元導入該惰性氣體產(chǎn)生單元產(chǎn)生的惰性氣體,以進行吹除程序。
8.如權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,其在脫附程序前進一步包含一步驟(4)、前吹除程序開啟及/或關(guān)閉相關(guān)閥組,將進行脫附程序的活性碳吸脫附單元導入該惰性氣體單元產(chǎn)生的惰性氣體,以進行前吹除程序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于降低被吸附溶劑氧化程度的裝置,該裝置包含至少一個活性碳吸脫附單元,其可并聯(lián)及/或串聯(lián)設(shè)置;風機,設(shè)置在活性碳吸附單元的上游端,用于抽送欲處理的空氣至該吸附單元;蒸氣產(chǎn)生單元,其提供蒸氣進行活性碳脫附程序;及惰性氣體單元,其提供惰性氣體以進行吹除程序,以降低系統(tǒng)中的氧含量。本發(fā)明同時提供一種用于降低被吸附溶劑氧化程度的方法。
文檔編號B01D53/02GK102218253SQ20101015103
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者張豐堂 申請人:張豐堂, 杰智環(huán)境科技股份有限公司