基于固定床吸附劑的可再生裝置及可再生方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于固定床吸附劑的可再生裝置及可再生方法，屬于吸附劑再生技術(shù)領(lǐng)域。包括固定床反應(yīng)器、吸附劑進料單元和袋式除塵器，在固定床反應(yīng)器內(nèi)放置一定高度的固體吸附劑，通過在固定床反應(yīng)器的底部通入氮氣，并且控制氮氣的流速大于原料氣的流速，由于氮氣從固定床反應(yīng)器的底部進入且流速過大，此時固體吸附劑顆粒會懸浮在固定床反應(yīng)器的床層上；并且，在固定床反應(yīng)器中的固體吸附劑受到擋板的作用以及顆粒之間的相互摩擦作用，吸附劑飽和外表層破碎，內(nèi)部的未飽和的表面暴露，破碎的外表面形成細小的粉末，隨著氮氣排出。本發(fā)明裝置集除塵及吸附劑再生于一體，不僅得到表面未飽和的吸附劑，還解決了吸附劑浪費嚴重的問題。
【專利說明】
基于固定床吸附劑的可再生裝置及可再生方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及固體吸附劑的可再生技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于固定床吸附劑的可再生裝置及可再生方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了對氣體混合物和液體混合物進一步分離，得到潔凈的氣體和液體，需要對混合物進行吸附。吸附劑主要分為液體吸附劑和固體吸附劑，目前主要研究的是固體吸附劑。而工業(yè)常用的固體吸附劑大都是不可再生吸附劑，隨著吸附劑的大量利用，部分吸附劑價格昂貴且浪費嚴重。因此，開發(fā)廉價吸附劑或者是對吸附劑進行再生成為目前研究的重點。廉價吸附劑主要包括一些碳基吸附劑和鈣基吸附劑。而吸附劑可再生技術(shù)中，運用最為廣泛的是熱再生法和溶劑再生法。熱再生法是指通過改變吸附劑的溫度來改變吸附平衡，使吸附質(zhì)脫附。溶劑再生法是根據(jù)吸附質(zhì)與溶劑發(fā)生的化學(xué)變化使吸附質(zhì)從吸附劑上脫附下來。但是目前的吸附劑再生還存在許多關(guān)鍵技術(shù)問題，且只能解決吸附過程中某些吸附劑的可再生情況，然而對于一些昂貴的不可再生吸附劑而言，要解決這些表面飽和的吸附劑浪費嚴重的問題，才能實現(xiàn)吸附劑的清潔利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述固體吸附劑不能再生重復(fù)利用的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于固定床吸附劑的可再生裝置及可再生方法，通過向固定床反應(yīng)器內(nèi)通入氮氣，并控制其流量與流速，使表明吸附飽和的固體吸附劑懸浮在氮氣中，相鄰的吸附劑表面通過摩擦外表面破碎，可進一步對原料氣進行吸附。
[0004]本發(fā)明的任務(wù)之一是提供一種基于固定床吸附劑的可再生裝置。
[0005]—種基于固定床吸附劑的可再生裝置，包括固定床反應(yīng)器、吸附劑進料單元和袋式除塵器，在所述固定床反應(yīng)器內(nèi)放置有一定高度的固體吸附劑；
[0006]在所述固定床反應(yīng)器的底部設(shè)置有進口一和進口二，頂部設(shè)置有出口一和出口二，在其側(cè)部設(shè)置有進口三，所述進口一通過第一管道連接有原料氣罐，所述進口二通過第二管道連接有氮氣罐，所述出口一連接有第三管道，用于將凈化后的原料氣排出，所述第三管道上設(shè)置有氣體濃度監(jiān)測儀，所述氣體濃度監(jiān)測儀用于對凈化后的原料氣進行監(jiān)測；
[0007]所述出口二連接有第四管道，所述第四管道的另一端連接至所述袋式除塵器；
[0008]所述進口三與所述吸附劑進料單元連接，所述吸附劑進料單元用于監(jiān)測所述固定床反應(yīng)器內(nèi)固體吸附劑的高度，并及時向其中補充固體吸附劑。
[0009]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上均設(shè)置有單向閥。
[0010]作為本發(fā)明的另一個優(yōu)選方案，所述吸附劑進料單元包括吸附劑罐、計算機和吸附劑高度監(jiān)測儀，所述吸附劑高度監(jiān)測儀位于所述固定床反應(yīng)器的側(cè)方，所述吸附劑高度監(jiān)測儀與計算機的輸入端連接，計算機的輸出端與所述吸附劑罐連接。
[0011]優(yōu)選的，所述第二管道上還設(shè)置有用于控制氮氣流量的轉(zhuǎn)子流量計。
[0012]本發(fā)明的任務(wù)之二在于提供一種基于固定床吸附劑的可再生方法。
[0013]—種基于固定床吸附劑的可再生方法，其所采用的裝置包括固定床反應(yīng)器、吸附劑進料單元和袋式除塵器，在固定床反應(yīng)器內(nèi)放置一定高度的固體吸附劑，在所述固定床反應(yīng)器的底部和頂部分別設(shè)置有進口一、進口二、出口一和出口二，在其側(cè)部設(shè)置有進口—*.---，
[0014]所述方法依次包括以下步驟:
[0015]a在進口一處通過第一管道連接原料氣罐，進口二處通過第二管道連接氮氣罐，出口一連接第三管道，出口二連接第四管道，第四管道的另一端連接袋式除塵器；
[0016]b打開原料氣罐，并通過第一管道向進口一輸入原料氣，原料氣從固定床反應(yīng)器的底部進入，經(jīng)固體吸附劑吸附后的原料氣從出口一排出，進入第三管道，在第三管道上連接有氣體濃度監(jiān)測儀，經(jīng)過氣體濃度監(jiān)測儀對吸附后的原料氣進行監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測值大于規(guī)定值時，確定固定床反應(yīng)器內(nèi)的吸附劑表面處于飽和狀態(tài)，此時關(guān)閉原料氣罐和出口一，開啟氮氣罐和出口二，通過氮氣罐向固定床反應(yīng)器內(nèi)連續(xù)通入氮氣；
[0017]c隨著氮氣的通入，位于固定床反應(yīng)器內(nèi)的固體吸附劑在氮氣的作用下處于懸浮狀態(tài)，相鄰的固體吸附劑顆粒相互碰撞摩擦，處于飽和的固體吸附劑外表層破碎，內(nèi)部未飽和的表面暴露，破碎的外表面形成細小的粉末，隨著氮氣從出口二排出，經(jīng)過第四管道進入袋式除塵器進行凈化，待飽和的固體吸附劑破碎后，關(guān)閉氮氣罐；
[0018]d隨著飽和的固體吸附劑的破碎，位于固定床反應(yīng)器內(nèi)的固體吸附劑高度下降，此時通過與進口三連接的吸附劑進料單元向其提供固體吸附劑；
[0019]e接著開啟原料氣罐，依次重復(fù)步驟b、c、d，完成對原料氣的吸附。
[0020]優(yōu)選的，步驟b中，氮氣的流速為原料氣流速的1.5?3倍。
[0021]優(yōu)選的，所述第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上均設(shè)置有單向閥。
[0022]優(yōu)選的，所述吸附劑進料單元包括吸附劑罐、計算機和吸附劑高度監(jiān)測儀，計算機的一端與吸附劑罐連接，另一端與吸附劑高度監(jiān)測儀連接，吸附劑高度監(jiān)測儀將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)輸送至計算機，經(jīng)計算機處理后，吸附劑罐將所需吸附劑補充給固定床反應(yīng)器。
[0023]本發(fā)明所帶來的有益技術(shù)效果:
[0024]本發(fā)明通過在固定床反應(yīng)器的底部的進口二通入氮氣，并且控制氮氣的流速大于原料氣的流速，由于氮氣從固定床反應(yīng)器的底部進入且流速過大，此時固體吸附劑顆粒會懸浮在固定床反應(yīng)器的床層上，在固定床反應(yīng)器中上部擋板的作用下，大型的吸附劑顆粒不會從出口二排出；并且，在固定床反應(yīng)器中的固體吸附劑受到擋板的作用以及顆粒之間的相互摩擦作用，吸附劑飽和外表層破碎，內(nèi)部的未飽和的表面暴露，破碎的外表面形成細小的粉末，隨著氮氣從出口二排出，進入袋式除塵器進行凈化，經(jīng)分離得到飽和的表面粉末以及潔凈的氮氣。
[0025]本發(fā)明固定床反應(yīng)器內(nèi)的固體吸附劑無需取出即可實現(xiàn)可再生處理，并且配合吸附劑高度監(jiān)測儀可以向固定床反應(yīng)器內(nèi)及時供應(yīng)固體吸附劑，本發(fā)明裝置適用性強，可實現(xiàn)對固體吸附劑的回收利用，本發(fā)明裝置集除塵及吸附劑再生于一體，不僅得到表面未飽和的吸附劑，還解決了吸附劑浪費嚴重問題。
【附圖說明】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明:
[0027]圖1為本發(fā)明可再生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖中，1、固定床反應(yīng)器，2、單向閥，3、氣體濃度監(jiān)測儀，4、單向閥，5、袋式除塵器，
6、吸附劑罐，7、計算機，8、氮氣瓶，9、單向閥，1、轉(zhuǎn)子流量計，11、單向閥，12、吸附劑高度監(jiān)測儀。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明提出了一種基于固定床吸附劑的可再生裝置及可再生方法，為了使本發(fā)明的優(yōu)點、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做詳細說明。
[0030]本發(fā)明，基于固定床吸附劑的可再生裝置，如圖1所示，包括固定床反應(yīng)器I，單向閥2、4、9和11，氣體濃度監(jiān)測儀3，袋式除塵器5，吸附劑罐6，計算機7，氮氣瓶8，轉(zhuǎn)子流量計10及吸附劑高度監(jiān)測儀12。其中，固定床反應(yīng)器I底部設(shè)置有進口一和進口二，進口一用于進原料氣，進口二用于進氮氣，進口一處連接第一管道，第一管道上設(shè)置單向閥11，第一管道的另一端與原料氣罐連接，進口二處連接第二管道，第二管道上設(shè)置轉(zhuǎn)子流量計10和單向閥9，第二管道的另一端與氮氣罐連接;在固定床反應(yīng)器I的頂部設(shè)置有出口一和出口二，出口一用于將吸附后的原料氣排出，出口一連接第三管道，在第三管道上設(shè)置氣體濃度監(jiān)測儀3和單向閥2，出口二用于排出夾帶有吸附劑粉末的氮氣，出口二連接第四管道，在第四管道上設(shè)置單向閥4，第四管道的另一端與袋式除塵器5連接，氣體濃度監(jiān)測儀3用于監(jiān)測凈化吸附后的原料氣中吸附質(zhì)的濃度。原料氣經(jīng)固體吸附劑吸附后，從出口一排出，此時凈化吸附后的原料氣濃度由氣體濃度監(jiān)測儀3測得，當(dāng)凈化氣中吸附質(zhì)濃度高于設(shè)定值時，關(guān)閉單向閥2、11，打開單向閥4、9，單向閥的結(jié)構(gòu)以及其作用原理根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，通過壓力差將氣體從固定床反應(yīng)器內(nèi)引出或引入，并向固定床反應(yīng)器中通入N2，N2流速通過轉(zhuǎn)子流量計1控制。
[0031]N2通入到固定床反應(yīng)器中，由于其流速大于固定床臨界流速，固定床床層中的吸附劑懸浮在他中。由于其流速小于流化床臨界流速，床層中的吸附劑不會被N2帶出固定床反應(yīng)器中，床層中懸浮的固體可以在N2作用下相互之間會進行摩擦，使固體吸附劑的飽和外表面破碎，形成粉末，暴露出內(nèi)部的未飽和表面，粉末隨著犯被帶出固定床反應(yīng)器，進入袋式除塵器5，袋式除塵器5的作用是為了將犯中的飽和吸附粉末與他氣體分離，分離步驟可借助現(xiàn)有的技術(shù)處理，此處不做詳細說明。
[0032]N2通入一小時后，S卩可關(guān)閉單向閥4、9。此時由于吸附劑外表面破碎，吸附劑體積減小，固定床床層中的吸附劑體積也會隨之減小，為了能夠使吸附正常進行，需要添加額外的吸附劑。即通過吸附劑進料單元提供固體吸附劑，吸附劑進料單元包括吸附劑罐6、計算機7和吸附劑高度監(jiān)測儀，吸附劑高度監(jiān)測儀位于固定床反應(yīng)器的側(cè)方，吸附劑高度監(jiān)測儀與計算機的輸入端連接，計算機的輸出端與吸附劑罐連接，吸附劑高度監(jiān)測儀測量到吸附劑在固定床床層內(nèi)的高度，將數(shù)據(jù)反饋到計算機7中，根據(jù)設(shè)置所需的吸附劑床層高度計算出需要補充的吸附劑體積，通過控制系統(tǒng)將吸附劑罐6中的吸附劑添加到固定床反應(yīng)器中。進料裝置根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)處理方式即可將其均勻的加入到固定床反應(yīng)器中，此處亦不做詳細說明。
[0033]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明基于固定床吸附劑的可再生方法做詳細說明。
[0034]實施例1:
[0035]本發(fā)明，基于固定床吸附劑的可再生方法，具體包括以下步驟:
[0036]步驟1、原料氣從固定床反應(yīng)器底部的進口一進入，經(jīng)過固定床反應(yīng)器內(nèi)固體吸附劑吸附后，得到的凈化氣從固定床反應(yīng)器的出口一排出，氣體濃度監(jiān)測儀監(jiān)測到從出口一排出的凈化氣中所需吸附的吸附質(zhì)濃度大于設(shè)定值時，關(guān)閉原料氣罐和出口一，打開氮氣罐和出口二；
[0037]步驟2、N2的流速通過第二管道上的轉(zhuǎn)子流量計進行控制，N2流速為原料氣氣體流速的3倍，N2通入到固定床反應(yīng)器后，由于其流速大于固定床臨界流速，固定床床層中的吸附劑懸浮在他中，床層中懸浮的吸附劑在N2作用下相互之間會進行摩擦，使吸附劑的飽和外表面破碎，形成粉末，暴露出內(nèi)部的未飽和表面，粉末隨著犯帶出固定床反應(yīng)器，進入袋式除塵器，混合氣體經(jīng)袋式除塵器分離后，潔凈的他、固體粉末貯存在下部定期清理；
[0038]步驟3、N2通入2小時后，即可關(guān)閉單向閥9，此時由于吸附劑外表面破碎，吸附劑體積減小，固定床床層中的吸附劑體積也會隨之減小，為了能夠使吸附正常進行，需要添加額外的吸附劑，當(dāng)吸附劑高度監(jiān)測儀測量到吸附劑在固定床床層內(nèi)的高度，將數(shù)據(jù)反饋到計算機7中，根據(jù)設(shè)置所需的吸附劑床層高度計算出需要補充的吸附劑體積，通過控制系統(tǒng)將吸附劑罐6中的吸附劑添加到固定床反應(yīng)器中，具體加料方式按現(xiàn)有成熟技術(shù)處理。
[0039]本實施例對吸附劑進行再生，再生后的吸附劑對氣態(tài)污染物的脫除效率可達到新鮮吸附劑的85%以上，從而實現(xiàn)了吸附劑的再生。
[0040]實施例2:
[0041 ]與實施例1不同之處在于:步驟2中犯通入流速為原始流速的2倍;步驟3中犯通入時間為2.5個小時。
[0042]本實施例得到的再生后的吸附劑對氣態(tài)污染物的脫除效率可達到新鮮吸附劑的90%以上。
[0043]實施例3:
[0044]與實施例1不同之處在于:步驟2中N2通入流速為原始流速的1.5倍;步驟3中N2通入時間為3個小時。
[0045]本實施例得到的再生后的吸附劑對氣態(tài)污染物的脫除效率可達到新鮮吸附劑的90%以上。
[0046]需要說明的是，在本說明書的教導(dǎo)下本領(lǐng)域技術(shù)人員所做出的任何等同方式，或明顯變型方式均應(yīng)在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于固定床吸附劑的可再生裝置，包括固定床反應(yīng)器、吸附劑進料單元和袋式除塵器，在所述固定床反應(yīng)器內(nèi)放置有一定高度的固體吸附劑，其特征在于: 在所述固定床反應(yīng)器的底部設(shè)置有進口 一和進口 二，頂部設(shè)置有出口一和出口二，在其側(cè)部設(shè)置有進口三，所述進口 一通過第一管道連接有原料氣罐，所述進口 二通過第二管道連接有氮氣罐，所述出口 一連接有第三管道，用于將凈化后的原料氣排出，所述第三管道上設(shè)置有氣體濃度監(jiān)測儀，所述氣體濃度監(jiān)測儀用于對凈化后的原料氣進行監(jiān)測； 所述出口二連接有第四管道，所述第四管道的另一端連接至所述袋式除塵器； 所述進口三與所述吸附劑進料單元連接，所述吸附劑進料單元用于監(jiān)測所述固定床反應(yīng)器內(nèi)固體吸附劑的高度，并及時向其中補充固體吸附劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固定床吸附劑的可再生裝置，其特征在于:所述第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上均設(shè)置有單向閥。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固定床吸附劑的可再生裝置，其特征在于:所述吸附劑進料單元包括吸附劑罐、計算機和吸附劑高度監(jiān)測儀，所述吸附劑高度監(jiān)測儀位于所述固定床反應(yīng)器的側(cè)方，所述吸附劑高度監(jiān)測儀與計算機的輸入端連接，計算機的輸出端與所述吸附劑罐連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固定床吸附劑的可再生裝置，其特征在于:所述第二管道上還設(shè)置有用于控制氮氣流量的轉(zhuǎn)子流量計。5.—種基于固定床吸附劑的可再生方法，其特征在于，其所采用的裝置包括固定床反應(yīng)器、吸附劑進料單元和袋式除塵器，在固定床反應(yīng)器內(nèi)放置一定高度的固體吸附劑，在所述固定床反應(yīng)器的底部和頂部分別設(shè)置有進口一、進口二、出口一和出口二，在其側(cè)部設(shè)置有進口三； 所述方法依次包括以下步驟: a在進口 一處通過第一管道連接原料氣罐，進口 二處通過第二管道連接氮氣罐，出口一連接第三管道，出口二連接第四管道，第四管道的另一端連接袋式除塵器； b打開原料氣罐，并通過第一管道向進口一輸入原料氣，原料氣從固定床反應(yīng)器的底部進入，經(jīng)固體吸附劑吸附后的原料氣從出口一排出，進入第三管道，在第三管道上連接有氣體濃度監(jiān)測儀，經(jīng)過氣體濃度監(jiān)測儀對吸附后的原料氣進行監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測值大于規(guī)定值時，確定固定床反應(yīng)器內(nèi)的吸附劑表面處于飽和狀態(tài)，此時關(guān)閉原料氣罐和出口一，開啟氮氣罐和出口二，通過氮氣罐向固定床反應(yīng)器內(nèi)連續(xù)通入氮氣； c隨著氮氣的通入，位于固定床反應(yīng)器內(nèi)的固體吸附劑在氮氣的作用下處于懸浮狀態(tài)，相鄰的固體吸附劑顆粒相互碰撞摩擦，處于飽和的固體吸附劑外表層破碎，內(nèi)部未飽和的表面暴露，破碎的外表面形成細小的粉末，隨著氮氣從出口二排出，經(jīng)過第四管道進入袋式除塵器進行凈化，待飽和的固體吸附劑破碎后，關(guān)閉氮氣罐； d隨著飽和的固體吸附劑的破碎，位于固定床反應(yīng)器內(nèi)的固體吸附劑高度下降，此時通過與進口三連接的吸附劑進料單元向其提供固體吸附劑； e接著開啟原料氣罐，依次重復(fù)步驟b、c、d，完成對原料氣的吸附。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于固定床吸附劑的可再生方法，其特征在于:步驟b中，氮氣的流速為原料氣流速的1.5?3倍。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于固定床吸附劑的可再生方法，其特征在于:所述第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上均設(shè)置有單向閥。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于固定床吸附劑的可再生方法，其特征在于:所述吸附劑進料單元包括吸附劑罐、計算機和吸附劑高度監(jiān)測儀，計算機的一端與吸附劑罐連接，另一端與吸附劑高度監(jiān)測儀連接，吸附劑高度監(jiān)測儀將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)輸送至計算機，經(jīng)計算機處理后，吸附劑罐將所需吸附劑補充給固定床反應(yīng)器。
【文檔編號】B01J20/34GK105854856SQ201610330205
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】張華偉, 牛慶欣, 孫華敏, 梁鵬, 武加峰, 田原宇
【申請人】山東科技大學(xué)