[发明专利]换热吸附式气体吸附分离回收的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护及节能技术领域，特指在油气及其他化工过程气体等各种挥发性有机物(VOCs)的吸附回收过程中利用换热吸附技术促进吸附和脱附效果、有效克服吸附剂在吸附过程中产生的吸附热效应专用吸附设备代替传统吸附设备的方法及装置。 

背景技术

目前，油气等化工气体与空气的分离回收方法有吸收法、吸附法、冷凝法及膜分离法等，有些还含有压缩过程或几种方法的综合利用。各种油气回收的原理各不相同，技术经济性能也相差较大。 

吸附法油气回收方法是利用油气-空气混合气中各组分与吸附剂之间结合力强弱的差别，使难吸附的空气组分与易吸附的油气组分分离。目前常用活性炭及其改性物(如活性炭纤维)来吸附油气。活性炭吸附过程可视为绝热吸附。在油气等化工气体流量大、浓度高的工况下，吸附法回收方法用来处理这种油气，吸附热非常明显。吸附热效应将带来一系列后果，如：(1)油气中不饱和烃及硫等杂质易发生氧化(自催化)、炭化、焦化、聚合，填住活性炭有效微孔，降低活性炭活性吸附表面积，从而降低其有效吸附容量并影响使用寿命；(2)危及吸附操作安全。另外吸附剂吸附率较低的特点也使得吸附装置过大而放大了吸附热效应对吸附剂寿命的影响。吸附分离的一个优点是可以使尾气排放浓度控制在较低的指标内。因此，从油气及化工气体分离回收技术的发展方向及尾气排放指标日趋严格等方面来看，对于大处理量、高浓度的进料气，吸附分离回收方法被广泛应用于其它分离方法(液化手段)的低浓度油气富集和尾气排放控制。 

冷凝法油气回收方法，即利用制冷剂或冷凝剂通过热交换器进行间接传热冷凝，从而直接回收到油品。该方法原理简单，而其装置操作温度及制冷温度低(如到-110℃)时，才可保证回收率达到90％左右，相应地深低温制冷系统能耗较高。 

膜分离法油气回收技术作为一门新技术，国内也在一些固定的场所得到应用。但膜技术的研究和开发尚处于初始阶段，尤其高性能的膜材料可供选择的余地并不很广，技术垄断较为明显。目前，国内外有用有机膜来分离回收VOC，但膜使用寿命短，投资及运行费用较大。 

吸收法油气回收方法即通过油气——空气混合气与吸收剂接触，根据不同组分在吸收剂中的溶解度不同，即油气组分溶解于该吸收剂形成溶液(富吸收剂)，不能溶解的空气组分则保留在气相中，于是原混合气体的组分得以分离。以前国内外用煤油、轻柴油作为吸收剂，吸收回收率低 (约为90％)，且在常温常压下难以解吸再生，故无法视为独立成套的回收技术。 

国内外均有典型的实例利用吸附法和其他液化手段(洗涤法、吸收法等)相组合的工艺制造的用以油气及其他化工气体分离回收装置。但此类装置中对于吸附热效应和吸附较低的技术缺陷，均没有得到很好的解决。 

根据本发明技术特点检索了国内外数据库。发现在国内外采用活性炭吸附法回收油气的专利和报道较多，尚未见公开发表的换热吸附技术应用于油气及其他化工气体分离回收装置的报道。目前应用于吸附法油气及化工气体分离装置的专利和报道与本发明的技术路线及机理都不相同。 

发明内容

本发明目的是提供一种油气及其他化工气体吸附分离回收的方法及装置，其是在该发明的基础上，通过在油气吸附和脱附的过程中采用换热吸附技术，达到强化传质、克服吸附剂的吸附热效应，从而优化现有的吸附法油气及化工气体分离回收装置，使吸附和脱附设备优化，并开发出在油气及其他化工气体分离回收领域应用换热吸附技术的新工艺，以适应不同领域油气及其他化工气体分离与回收。 

实现本发明目的的技术方案为： 

应用吸附剂及其设备进行气体吸附和脱附再生的过程可以分为两个部分：在换热吸附设备内进行气体吸附→在换热吸附设备内进行气体脱附，换热吸附技术是将两个过程同时集成于换热吸附设备内进行。具体为： 

(1)气体在换热吸附设备内进行吸附操作，将欲富集气体吸附在吸附剂的表面，不吸附的惰性气体排放，同时设备将吸附热取出； 

(2)同时在换热吸附设备内进行脱附操作，将吸附在吸附剂的表面的气体分子富集到气相中，由脱附系统送出，同时吸收吸附过程中产生的吸附热； 

本发明所述装置包括：换热吸附床层，其特征在于：吸附法油气及化工气体分离回收设备的吸附脱附设备为采用换热吸附技术和结构的换热吸附床层及设备。