CN101199913A - 挥发性有机物废气的吸附处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种全新的挥发性有机物废气的吸附处理系统，主要克服了传统活性碳流动式吸附装置配合冷凝回收装置会产生废溶剂二次污染、能耗大等问题。其特点为将挥发性有机物(VOC)废气利用珠粒状活性碳予以流体化吸附，并采用热交换器、正压风车产生热气送入流体化脱附床进行脱附，再将脱附后的高浓度VOC利用回抽风车进入VOC氧化加热器，促该VOC因高温裂解而释放热量，再将此热量回收后提供用于前述装置。由于本发明系统中吸附及脱附所使用的活性碳是完全分离并且有氮气灭火安全机制，且利用生产排放的废气VOC可燃烧特性产生热源，而不须使用瓦斯或者重油使成本降低，环保排放标准的处理效率也相当高，足可大幅提高产业竞争优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种挥发性有机物(Volatile Organic Componds，VOCs)废气的吸附处理技术，该技术涉及一种崭新的活性碳再生并回收热量的系统。具体地说，涉及一种能将挥发性有机物废气裂解后作为燃料从而降低能耗，且不会造成二次污染的挥发性有机物废气的活性碳吸附处理系统。
背景技术
挥发性有机气体(Volatile Organic Componds，VOCs)的最大使用类别为有机溶剂，且广泛的用于各种行业，如涂装业、油漆业、化工业及半导体封装业的溶剂回收及半导体制造业、光电业的稀释及清洗。
目前国内常用的有机溶剂主要种类包括：(1)醇类-甲醇、异丙醇、丁醇及异丁醇等。(2)酮类-丙酮、丁酮、环己酮等。(3)酯类-醋酸乙酯、醋酸丁酯。(4)含氯溶剂-三氯甲烷、四氯化碳、二氯甲烷等。(5)其它-苯、甲苯、二甲苯等。而VOC于环境、安全及卫生方面的主要特性有(1)毒害性。(2)衍生性空气污染。(3)臭氧层破坏。(4)爆炸性，因此对于VOC必须有适当的处理技术，并且其受国家法条所管制。
关于VOC控制技术分为回收性与破坏性两种，前者常用活性碳吸附，再脱附冷凝回收，其存在废溶剂形成衍生污染物的问题及活性碳废弃物问题，且处理效率不佳；后者常用直接焚化及触媒焚化技术，却须使用大量燃料有耗能的缺点，且燃烧后所引发的污染问题亦难处理；故以目前所惯用的两种处理技术而言，均有其未尽理想之处。
发明内容
本发明的目的在于提供一种挥发性有机物废气的吸附处理系统，该系统是一种崭新的活性碳再生并能回收热量的系统，该系统主要是将挥发性有机物VOC废气，利用珠粒状活性碳予以流体化吸附，并采用热交换器、正压风车产生热气送入流体化脱附床进行脱附，再将脱附后的高浓度VOC利用回抽风车进入VOC氧化加热器，促该VOC因高温裂解而释放热量，再将此热量回收后提供用于前述热交换器装置；此系统的特点在于吸附与脱附完全分离，且具有氮气灭火安全机制，尤其操作成本低(利用生产排放的VOC废气可燃烧特性，以产生热源供应系统使用，而不须使用瓦斯或者重油造成二次污染)、处理效率高(回收排放热量达环保排放标准的最佳化)，更大幅提高产业竞争优势。
具体来说，本发明的一种挥发性有机物废气的吸附处理系统，其特征在于，包括：
流体化吸附床：将挥发性有机物废气由流体化吸附床底部一侧送入，经上方一连串冲孔板内均匀分布的珠粒状活性碳的吸附作用，将挥发性有机物污染物予以吸附去除，并使已除去挥发性有机物后的净化空气由该流体化吸附床上方排出，当活性碳吸附大量挥发性有机污染物后，将因比重增加掉落而由流体化吸附床底部一侧排出；
流体化脱附床：吸附有挥发性有机污染物的活性碳由该流体化脱附床上方一侧送入，且将加热后的热风由一侧输入，其内设有连串的多个冲孔板，使吸附于活性碳的挥发性有机污染物得以脱附，脱附出的挥发性有机污染物由上方输出送至回收热处理装置，至于再生的干净活性碳则由下方输出后再送回流体化吸附床内继续使用；
回收热处理装置：用以持续供应自前述流体化脱附床脱附输出的高浓度挥发性有机物当燃料，经由加热裂解挥发性有机物产生高温，并利用该挥发性有机物的燃烧特性生热，以回收此热量。
其中，该流体化吸附床包括第一活性碳输送泵；该流体化脱附床包括第二活性碳输送泵；而该回收热处理装置进一步包括正压风车、脱附塔加热器、回抽风车、挥发性有机物氧化加热器及热交换器。
兹进一步配合附图，以说明本发明的较佳实施例，以能对本发明有更深入且具体的了解。
附图说明
图1是本发明整体装置示意图。
附图标号说明：流体化吸附床1；冲孔板10；第一活性碳输送泵11；流体化脱附床2；冲孔板20；第二活性碳输送泵21；回收热处理装置3；正压风车30；脱附塔加热器31；回抽风车32；VOC氧化加热器33；热交换器34；区隔板341；氮气35。
具体实施方式
请参阅图1所示，是本发明一较佳实施例的挥发性有机物废气的吸附处理系统，即活性碳再生回收热量的系统图，其组成至少包括：
流体化吸附床1，主要利用活性碳比表面积大的特性(100-1000m2/g)，产生大面积流动增加吸附效果达到排放干净的空气的法规标准；依图中所示，VOC废气由流体化吸附床1底部一侧送入后，经上方一连串冲孔板10内均匀分布的珠粒状活性碳的吸附作用，将VOC污染物予以吸附去除，并使净化VOC后的空气由该流体化吸附床1上方排出，当活性碳吸附大量VOC污染物后，将因比重增加掉落而由流体化吸附床1底部一侧排出；且该流体化吸附床1配设有第一活性碳输送泵11，利用空气压缩方式单独供应活性碳由流体化吸附床1一侧上方送入，一旦发生异常时，该第一活性碳输送泵11会停止输送。
流体化脱附床2，依图中所示，吸附VOC污染物的活性碳由流体化脱附床2上方一侧送入，且将加热后约240℃的热风由一侧输入，于流体化脱附床2内同样设有连串的多个冲孔板20，且外部亦配设有独立输送的第二活性碳输送泵21，利用空气压缩使活性碳达到输送目的；该流体化脱附床2利用如前述相同于流体化吸附床1的原理方式，使吸附于活性碳的VOC污染物得以脱附，脱附出的VOC污染物由上方输出送至回收热处理装置3，至于再生的干净活性碳则由下方输出后再送回流体化吸附床1内继续使用。
回收热处理装置3，持续供应自前述流体化脱附床2脱附输出的高浓度VOC当燃料，加热裂解VOC产生高温，VOC的1kg可产生平均6000kcal热量，该装置可回收这些热量。其组成如图面所示，其进一步包括：
正压风车30，当外部空气(常温约25℃)经热交换器33的回收热预热后进入正压风车30，并借由正压风车30的正压力将脱附空气送入脱附塔加热器31内；
脱附塔加热器31，利用电热加热方式控制脱附空气的脱附温度(脱附温度240℃，氧化温度800℃以上)，且仅需要少许电量便可将脱附空气立即加热至所需的脱附温度，再送入流体化脱附床2内；例如当1CMM空气流量温度从20℃加热至220℃时须要35KW/HR电量，因回收热量等于回收能源，所以经热交换器33回收热是相当省能源的作法；当500CMM空气流量VOC为异丙醇IPA 300ppm浓度燃烧时，可产生22KW/HR电量，因此利用此回收再生能源的特性将使其操作过程更加省能源；
回抽风车32，将流体化脱附床2的VOC出口回抽，经热交换器34作用，再一次回收热使VOC氧化加热器33只需要些微电量输出，以具省能效果。
VOC氧化加热器33，利用电热或燃料加热方式，加热至800℃使所有VOC可完成裂解(因目前所有VOC键结能量只要有800℃以上就可完全分解产生二氧化碳及水，且分解后的二氧化碳及水因无公害问题而可排放至大气中)；其主要使用由流体化脱附床2进行流体脱附后达到均温产生高浓度VOC当燃料，当送入该VOC氧化加热器33内加温至800℃高温已能满足该VOC裂解条件，足以产生相当热量(1kg的VOC产生平均大约6000kcal热量)，并输出至热交换器34回收此热量；
热交换器34，当VOC氧化加热器33完全裂解产生的热量经由热交换器34回收大部分热能后，能达到更省及更环保的功效；该热交换器33依图面所示为上、下联通的，虚线为区隔板341，其上、下部都是利用VOC氧化加热器33排出的温度800℃以上的热气，利用如壳管式的热交换器34，其内管为800℃高温、外管为外部空气，将外部空气预热而回收热，将减少主加热器电量输出，甚至利用完全回收热转为再生能源，而达无电量输出的完全省能功效；又热交换器33上半部亦是利用此作法将流体化脱附床2输出的脱附温度约240℃的脱附空气作为二次回收热加至500℃以上，再次减少氧化加热器33的电量输出。
依据上述组成的本发明的活性碳再生回收热系统，当其在实际实施上，大体上可分为三个过程进行，即流体化吸附、流体化脱附及回收热处理。其中：流体化吸附部分与现有技术并无差异，而特别是：
流体化脱附及回收热量处理两部分为技术特征的所在。换言之，流体化脱附床2于活性碳脱附过程中包括：对外部空气输入经热交换器34做预热作用，而减低之后脱附塔加热器31对其加热至脱附温度；供应VOC氧化加热器33的主加热器欲将VOC加热至800℃所需的部分能源，以减低其电量输出；以及热交换器33上半部将流体化脱附床2输出的脱附温度约240℃的脱附空气，做二次回收热的加温过程到500℃以上，以减少氧化加热器33的电量输出。
上述包括流体化脱附床2、脱附塔加热器31、VOC氧化加热器33、热交换器34等装置所需的能源或热量，部分或全部可由回收热处理装置3的回收热直接提供，如此，达到省能又合乎经济的实质效益。
此外，在高温脱附时如有异常温度大于450度时，如大量VOC进入流体化脱附床内产生高温，此时利用惰性气体氮气35来减少空气含氧量，而达到低氧灭火的功效。
由于本发明活性碳再生回收热系统，克服了传统活性碳流动式吸附配合冷凝回收所产生废溶剂二次污染，及冷凝所须消耗大量的电量，且不会衍生其它污染物。并且克服了传统沸石转轮所须大量的燃料及衍生氮氧化物二次污染，及沸石转轮有涂布(coating)高沸点的VOC产生燃烧的安全问题更加不会衍生其它污染物，因为本发明系统中吸附及脱附所使用的活性碳是完全分离并且有氮气灭火安全机制，且利用生产排放的废气VOC可燃烧特性产生热源，而不须使用瓦斯或者重油造成二次污染，操作成本降低，及环保排放标准的处理效率相当高，足可大幅提高产业竞争优势。
需说明的是，以上所述乃是本发明的较佳实施例，如依本发明的构想所作的改变，其产生的功能、作用仍未超出说明书与附图所涵盖的精神时，一切应属本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种挥发性有机物废气的吸附处理系统，其特征在于，包括：
流体化吸附床：将挥发性有机物废气由流体化吸附床底部一侧送入，经上方一连串冲孔板内均匀分布的珠粒状活性碳的吸附作用，将挥发性有机物污染物予以吸附去除，并使已除去挥发性有机物后的净化空气由该流体化吸附床上方排出，当活性碳吸附大量挥发性有机污染物后，将因比重增加掉落而由流体化吸附床底部一侧排出；
流体化脱附床：吸附有挥发性有机污染物的活性碳由该流体化脱附床上方一侧送入，且将加热后的热风由一侧输入，其内设有连串的多个冲孔板，使吸附于活性碳的挥发性有机污染物得以脱附，脱附出的挥发性有机污染物由上方输出送至回收热处理装置，至于再生的干净活性碳则由下方输出后再送回流体化吸附床内继续使用；
回收热处理装置：用以持续供应自前述流体化脱附床脱附输出的高浓度挥发性有机物当燃料，经由加热裂解挥发性有机物产生高温，并利用该挥发性有机物的燃烧特性生热，以回收此热量。
2.如权利要求1所述的挥发性有机物废气的吸附处理系统，其中流体吸附床设有独立的第一活性碳输送泵。
3.如权利要求1所述的挥发性有机物废气的吸附处理系统，其特征在于，流体化脱附床设有独立的第二活性碳输送泵。
4.如权利要求1所述的挥发性有机物废气的吸附处理系统，其特征在于，该回收热处理装置进一步包括正压风车、脱附塔加热器、回抽风车、挥发性有机物氧化加热器及热交换器。
5.如权利要求4所述的挥发性有机物废气的吸附处理系统，其特征在于，正压风车是用于将外部空气经热交换器的回收热预热后送入脱附塔加热器内。
6.如权利要求4所述的挥发性有机物废气的吸附处理系统，其特征在于，脱附塔加热器是利用电热加热方式控制脱附空气的脱附温度，并将脱附空气加热至所需脱附温度，再送入流体化脱附床内。
7.如权利要求4所述的挥发性有机物废气的吸附处理系统，其特征在于，回抽风车是将挥发性有机物由流体化脱附床出口处回抽，并经热交换器做预热作用。
8.如权利要求4所述的挥发性有机物废气的吸附处理系统，其特征在于，挥发性有机物氧化加热器是利用电热或燃料加热方式，加热至挥发性有机物可完成裂解。
9.如权利要求4所述的挥发性有机物废气的吸附处理系统，其特征在于，热交换器用以将氧化加热器完全裂解挥发性有机物所产生的热量回收。
10.如权利要求9所述的挥发性有机物废气的吸附处理系统，其特征在于，热交换器为壳管式热交换器，内管处于挥发性有机物裂解后的高温、外管为外部空气，由此预热该空气而回收热。
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