[发明专利]氮气吹扫辅助的吸附树脂变压吸附回收有机废气的方法

说明书

本发明公开了一种氮气吹扫辅助的吸附树脂变压吸附回收有机废气的方法，包括以下步骤：(1)吸附：含挥发性有机物(VOCs)的废气经过气体收集系统进入装有大孔吸附树脂的吸附器进行吸附；(2)脱附：吸附器内吸附树脂经抽真空并辅助氮气吹扫，被吸附的VOCs从吸附树脂上被解吸下来得到脱附气体；(3)回收：脱附气体通过冷凝或吸收处理回收VOCs。本发明采用的吸附剂为大孔吸附树脂，表面无催化性能，具有容易再生、机械强度高、体积吸附容量大等特点；采用真空辅助常温氮气吹扫的脱附工艺，脱附效率高，对易氧化、易水解、或水溶性大的VOCs气体有很好的回收效果。

技术领域

本发明涉及吸附树脂处理回收废气的方法，具体涉及使用一种高分子聚合物-吸附树脂回收利用化工、喷涂等行业在生产过程中产生的有机废气的方法。

背景技术

有机溶剂在工业生产上普遍使用，如酮、酯、醇、醚、卤代烷烃等在化工、农药、制药等行业被广泛作为有机溶剂使用，生产过程中由于挥发会直接排出有机废气。挥发性有机化合物(VOCs)的直接排放不仅会造成资源的浪费，还会引起健康、环境和安全等一系列问题。因此回收VOCs的工作，具有重大的社会意义。

吸附法是工业有机废气治理的主流技术之一，广泛采用的是水蒸气脱附的变温吸附工艺，即VOCs吸附在常温下进行，而脱附采用高温的水蒸气；水蒸气脱附出的VOCs气体经冷凝变为液体，再经静置分层或精馏处理可回收VOCs。水蒸气作为脱附介质有相变热高，脱附完全、易冷凝等优点，但缺点也较明显。水蒸气脱附时可回收成分VOCs与水混合在一起，分离时会产生含VOCs的有机废水，需要进一步处理；当处理对象是卤代烃或易水解的物质如酯类时，在高温蒸汽作用下产生的酸性物质极易腐蚀设备，而且回收产品中杂质多；对于与水互溶或者水中溶解度大的一些酮类、酯类、醚类和醇类物质，必须通过经一步的精馏处理才可回收到纯度较高的VOCs，延长了工艺流程，增加了处理费用。

针对水蒸气脱附的变温吸附工艺所存在的技术问题，中国专利ZL200810114892.2和公开专利CN102614738A公开了分别采用活性炭纤维和活性炭为吸附剂、90-100℃或110-160℃的热氮气作为脱附介质的处理工艺；中国专利ZL201110090661.4则公开了使用活性炭作为吸附剂，采用真空脱附、60-80℃的热氮气依次解吸的再生工艺。用热氮气作为脱附介质不产生有机废水，回收与水互溶或者水中溶解度大的一些酮类、酯类、醚类和醇类等物质时，不需进一步的精馏处理等优点，但是活性炭和活性炭纤维表面含有的金属杂原子使其具有一定的催化性能，吸附化学性质较活泼的酮类、酯类等物质时易发生化学反应；热氮气作为脱附介质反而会加重床层内局部过热，易产生着火等安全事故；吸附卤代烃或易水解的物质如酯类时，热氮气也会促进其脱卤或水解产生酸性物质，腐蚀设备；而且，活性炭和活性炭纤维的孔主要分布在微孔区，微孔强吸附作用力致使脱附效率低、再生不完全，在使用过程中吸附能力表现较明显的下降趋势。因而，在实际使用中，为提高再生效率，一般需采用热氮气等对脱附进行强化。此外，活性炭的机械强度低、容易破碎、吸湿强等特性也限制了其应用；活性炭纤维是一种改性的炭质吸附材料，但由于堆积密度低，因而具有设备体积大、单位体积吸附容量低等缺点。

吸附树脂是一种人工合成的高分子化合物，表面无金属杂原子和羧基、酚羟基、羰基等基团，因而不具有催化性能，安全性高，而且机械强度好，这些性能都是活性炭和活性炭纤维所不具备的(参考文献：J.Air&Waste Manage.Assoc.2001,51:1617-1627；EPATechnical Bulletin,456/F-99-004,1999.5；Journal of Hazardous Materials,2012,203-204:251-256)。其中，超高交联吸附树脂对VOCs有很好的吸附能力，但是它是一种微孔吸附材料，与活性炭/活性炭纤维相似，其孔主要分布在微孔区，由于微孔壁吸附势场的相互叠加，对有机物有强的吸附作用力，因而会导致采用真空或氮气再生时效率较低。