[发明专利]加热与真空解吸相结合的吸附器及吸附解吸方法及应用

说明书

本发明属于吸附器领域，具体涉及一种加热与真空解吸相结合的吸附器及吸附解吸方法及应用。所述吸附器采用立式径向流吸附器结构，换热管以竖直方式布置，可充分利用高度空间减少占地面积、增强换热效率与均匀度、提升与抽真空解吸方式的操作匹配性。所述吸附器可实现吸附材料的再生，再生方式是间接加热和真空解吸相结合。本发明的吸附器易于实现快速升温负压再生功能，具有换热效率高，占地小，吸附材料再生时长短，流场均匀度高等优点。

技术领域

本发明属于吸附器领域，具体涉及一种加热与真空解吸相结合的吸附器及吸附解吸方法及应用；所述吸附器可实现吸附材料吸附后以列管式间接加热与真空解吸相结合。

背景技术

以吸附法为基础的固定床吸附器在气体分离中有着广泛的应用。吸附过程中，混合组分经过吸附材料床层，轻组分气体不被或少被吸附而较早穿透固定床层，重组分气体被主要吸附直至吸附材料饱和，吸附材料再生过程中可回收重组分气体，从而实现轻、重组分气体的分离。基于上述过程，诸多工业尾气中含有较高资源化价值的气体均可通过回收再生过程中的解吸气而实现富集提浓，如钢铁炉窑烟气中的大量SO₂与NO_X气体、化工厂废气中的有机气体等。

加热与抽真空是吸附材料再生的常见手段。对于加热再生，常采用直接加热方式，即将高温氮气或蒸气通入吸附器对吸附材料进行加热，但这种方式会稀释解吸气而不利于对重组份富集回收，此外还存在水溶性有机废气溶于水蒸汽凝液而形成有机废水、需新增处理净化设备等问题。对于抽真空再生，通过真空泵对吸附器床层密闭空间抽气形成负压，可实现吸附材料快速解吸，且没有杂质气体引入，利于解吸气中重组份的富集提纯；但该法对极性气体分子的解吸力度不够，使吸附材料不能充分再生，这时往往需要对吸附材料进行一定程度加热予以辅助，但直接加热又会带来真空度降低与解吸气稀释等问题。

以上问题均说明了吸附材料再生阶段，间接加热方式的重要性与迫切性，其不仅可杜绝引入杂质气体，还能将加热与抽真空两种解吸方法结合，实现吸附材料再生时长的缩短、再生能耗的降低以及解吸气的富集提浓。

列管式固定床吸附器通过多根吸附管并联，在管内填装有固定床吸附材料进行气体吸附分离。吸附材料再生时，热介质通入吸附器，流过吸附管对其进行间接加热；加热结束后，通入冷介质对吸附管进行间接冷却，全程换热介质与吸附管内空间隔绝。为了保证换热效率，列管式固定床吸附器需要较大的换热面积，因此对于传统轴向流布置的吸附器而言，列管式固定床吸附器较普通固定床吸附器的需要更大的占地面积。列管换热的均匀性关系到吸附材料解吸效果，这很大程度取决于间接换热过程中换热介质分布均匀度，因此如何保证管间充分均匀换热，是列管式固定床吸附器的关键技术问题。此外，如需与抽真空解吸方式结合，间接加热过程中还需保证吸附管外换热空间与吸附管内床层空间的隔绝，避免在长期温度和/或压力交变环境中可能出现的吸附器材质变形、密闭性失效等问题。

总而言之，现有的列管式固定床吸附器主要以轴向吸附器为主，存在如下缺点：

(1)水平换热面积大、占地面积大；

(2)列管布置不均匀，不充分，且不同列管内的介质流速不同，存在换热不均匀的问题；

(3)与抽真空解吸方式结合时，存在吸附器材质变形、列管密闭性失效等问题；

(4)与抽真空解吸方式结合时，与吸附管内床层相通的非床层空间内的原料气体会被同时抽出，不利于解吸气的富集提浓。

综上，针对以上缺点，需要提供一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种加热与真空解吸相结合的吸附器及吸附解吸方法及应用；所述吸附器采用立式径向流吸附器结构，换热管以竖直方式布置，可充分利用高度空间减少占地面积、增强换热效率与均匀度、提升与抽真空解吸方式的操作匹配性。所述吸附器可实现吸附材料的再生，再生方式是间接加热和真空解吸相结合。