[发明专利]切换阀及可切换脱附气体流向的吸脱附转轮设备及方法

说明书

本发明提供一种切换阀及具有切换阀的吸脱附转轮设备及方法，通过切换阀的第一、第二阀杆交替地封闭其所正对的第一、第二气门，使得脱附气体的正、逆流流向可被交替地切换，解决挥发性有机化合物在脱附区下游端残留、累积的问题。此外，切换阀的第一、第二流道组分布的位置横跨于切换阀结构的第二至第四层，使得第三、第四腔口开设位置的自由度提高，能够适应多种工作场合的空间配置需求。

技术领域

本发明是有关一种切换阀及应用该切换阀的转轮设备及方法，特别是关于一种可正逆流切换脱附气体流向的切换阀及转轮设备及其脱附方法。

背景技术

吸脱附转轮设备常用于将低浓度的挥发性有机气体(下称VOCs)浓缩为较高浓度的VOCs，其中低浓度的VOCs在转轮的吸附区中被吸附，并在转轮的脱附区中被热空气脱附解吸，此时脱附区内的吸附材料，例如沸石，被活化再生，恢复其吸附能力。

然而，实务上面临到的其中一项问题在于，进入吸附区的热空气在脱附VOCs的过程中逐渐降温，致使热空气到了接近脱附区出口端的时候，其温度(约30-90℃)已不足以使吸附材料完全脱附，使得高沸点VOCs在脱附区的出口端残留(如图9所示)，并可能发生聚合现象。

为了解决脱附区出口端的VOCs残留问题，现有技术的方法是通过提供更高温(约250-300℃)的高温脱附气体来进行脱附，致使高温脱附气体到了接近脱附区出口端的时候，其温度由较低温(约30-90℃)升高到较中高温(约90-150℃)，另如中国台湾发明专利I323183则进一步以步进方式增长脱附再生时间外，亦可进一步藉此再提高脱附区出口端的温度，此法虽然可以缓和高沸点VOCs在脱附区出口端残留的情形，但也衍生了几个问题：(1)需提供高温密封组件的耐温材质特性要求；(2)需改造直燃式焚化炉的热交换器；(3)若未充分冷却，可能造成转轮不当停机时，残留于转轮的高沸点DMSO还原为DMS等低燃点VOCs在转轮内闷燃；(4)需提高脱附区出口端的脱附风车结构的耐温能力及操作气体温度大幅度上升的性能需求改造；(5)脱附区出口端的温度提高到不确定的温度，除无法确认脱附出口端的脱附再生效果外，过高亦有可能损害相关组件结构之虞。再者，亦有中国台湾发明专利I410274提供一种转轮高温活化的改良再生装置及其再生方法，通过调控进入该转轮再生吸附区的加热气体入流方向与气流比例，使得该转轮再生吸附区的转轮于前、后两面皆得以相同高温进行脱附再生与活化，可有效增加再生与活化的效率，亦因为前、后两面的再生效果相同，不会因为该转轮的后面效果低而减损使用寿命，达至延长该转轮重复使用的寿命，此法虽然可以解决前后脱附再生温度不等问题，但是切换阀组与管路较复杂而有必要简化。

另一方面，目前也有采用水洗方式将转轮中残留的VOCs去除，但由于水洗过程中，转轮的湿重为干重的五倍以上，加上水洗时需通过气流吹除水气风干，而这可能导致转轮蜂巢状基材结构剥离崩坏的疑虑。早期转轮的蜂巢状基材是采用耐火陶瓷纤维基材(refractory ceramic fiber)制造而成，然近年国际癌症研究中心(The InternationalAgency for Research on Cancer,IARC)认为耐火陶瓷纤维是可能的人类致癌物质，因为它具有相对较高的人体滞留性，且在动物重复吸入耐火陶瓷纤维后发现癌症的发生，此外，美国国家环境保护局也将耐火陶瓷纤维归类为人类致癌物质。基于这些研究发现，日本于2017年起立法禁止或限制耐火陶瓷纤维的相关制造使用措施，这使得蜂巢状沸石浓缩转轮被迫采用结构较脆弱且密度较轻的玻璃纤维作为其蜂巢状基材，因而更容易在水洗过程中导致蜂巢状基材结构剥离崩坏。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种可正逆流切换脱附气体流向的转轮设备及其切换阀。

本发明的另一主要目的在于提供一种可正逆流切换脱附气体流向的转轮设备的脱附方法，以确保脱附再生安全与提高效果。