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領域。包括固定床反應器、吸附劑進料單元和袋式除塵器，在固定床反應器內放置一定高度的固體吸附劑，通過在固定床反應器的底部通入氮氣，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器的床層上；并且，在固定床反應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
技術領域
[0001]本發明涉及固體吸附劑的可再生技術領域，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】
[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，使吸附質脫附。溶劑再生法是根據吸附質與溶劑發生的化學變化使吸附質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鍵技術問題，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，才能實現吸附劑的清潔利用。
【發明內容】
[0003]針對上述固體吸附劑不能再生重復利用的技術問題，本發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，通過向固定床反應器內通入氮氣，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]本發明的任務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，包括固定床反應器、吸附劑進料單元和袋式除塵器，在所述固定床反應器內放置有一定高度的固體吸附劑；
[0006]在所述固定床反應器的底部設置有進口一和進口二，頂部設置有出口一和出口二，在其側部設置有進口三，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，所述第三管道上設置有氣體濃度監測儀，所述氣體濃度監測儀用于對凈化后的原料氣進行監測；
[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測所述固定床反應器內固體吸附劑的高度，并及時向其中補充固體吸附劑。
[0009]作為本發明的一個優選方案，所述第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上均設置有單向閥。
[0010]作為本發明的另一個優選方案，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測儀，所述吸附劑高度監測儀位于所述固定床反應器的側方，所述吸附劑高度監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]優選的，所述第二管道上還設置有用于控制氮氣流量的轉子流量計。
[0012]本發明的任務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器、吸附劑進料單元和袋式除塵器，在固定床反應器內放置一定高度的固體吸附劑，在所述固定床反應器的底部和頂部分別設置有進口一、進口二、出口一和出口二，在其側部設置有進口—*.---，
[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器的底部進入，經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測儀，經過氣體濃度監測儀對吸附后的原料氣進行監測，當監測值大于規定值時，確定固定床反應器內的吸附劑表面處于飽和狀態，此時關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器內連續通入氮氣；
[0017]c隨著氮氣的通入，位于固定床反應器內的固體吸附劑在氮氣的作用下處于懸浮狀態，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，位于固定床反應器內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，依次重復步驟b、c、d，完成對原料氣的吸附。
[0020]優選的，步驟b中，氮氣的流速為原料氣流速的1.5?3倍。
[0021]優選的，所述第一管道、第二管道、第三管道和第四管道上均設置有單向閥。
[0022]優選的，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測儀連接，吸附劑高度監測儀將監測到的數據輸送至計算機，經計算機處理后，吸附劑罐將所需吸附劑補充給固定床反應器。
[0023]本發明所帶來的有益技術效果:
[0024]本發明通過在固定床反應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器的床層上，在固定床反應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，經分離得到飽和的表面粉末以及潔凈的氮氣。
[0025]本發明固定床反應器內的固體吸附劑無需取出即可實現可再生處理，并且配合吸附劑高度監測儀可以向固定床反應器內及時供應固體吸附劑，本發明裝置適用性強，可實現對固體吸附劑的回收利用，本發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]下面結合附圖對本發明做進一步說明:
[0027]圖1為本發明可再生裝置的結構示意圖；
[0028]圖中，1、固定床反應器，2、單向閥，3、氣體濃度監測儀，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、轉子流量計，11、單向閥，12、吸附劑高度監測儀。
【具體實施方式】
[0029]本發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，為了使本發明的優點、技術方案更加清楚、明確，下面結合具體實施例對本發明做詳細說明。
[0030]本發明，基于固定床吸附劑的可再生裝置，如圖1所示，包括固定床反應器I，單向閥2、4、9和11，氣體濃度監測儀3，袋式除塵器5，吸附劑罐6，計算機7，氮氣瓶8，轉子流量計10及吸附劑高度監測儀12。其中，固定床反應器I底部設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，第二管道上設置轉子流量計10和單向閥9，第二管道的另一端與氮氣罐連接;在固定床反應器I的頂部設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，在第三管道上設置氣體濃度監測儀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，氣體濃度監測儀3用于監測凈化吸附后的原料氣中吸附質的濃度。原料氣經固體吸附劑吸附后，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測儀3測得，當凈化氣中吸附質濃度高于設定值時，關閉單向閥2、11，打開單向閥4、9，單向閥的結構以及其作用原理根據現有技術，通過壓力差將氣體從固定床反應器內引出或引入，并向固定床反應器中通入N2，N2流速通過轉子流量計1控制。
[0031]N2通入到固定床反應器中，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，暴露出內部的未飽和表面，粉末隨著犯被帶出固定床反應器，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，分離步驟可借助現有的技術處理，此處不做詳細說明。
[0032]N2通入一小時后，S卩可關閉單向閥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和吸附劑高度監測儀，吸附劑高度監測儀位于固定床反應器的側方，吸附劑高度監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，吸附劑高度監測儀測量到吸附劑在固定床床層內的高度，將數據反饋到計算機7中，根據設置所需的吸附劑床層高度計算出需要補充的吸附劑體積，通過控制系統將吸附劑罐6中的吸附劑添加到固定床反應器中。進料裝置根據現有的技術處理方式即可將其均勻的加入到固定床反應器中，此處亦不做詳細說明。
[0033]下面結合具體實施例對本發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器底部的進口一進入，經過固定床反應器內固體吸附劑吸附后，得到的凈化氣從固定床反應器的出口一排出，氣體濃度監測儀監測到從出口一排出的凈化氣中所需吸附的吸附質濃度大于設定值時，關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，暴露出內部的未飽和表面，粉末隨著犯帶出固定床反應器，進入袋式除塵器，混合氣體經袋式除塵器分離后，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，當吸附劑高度監測儀測量到吸附劑在固定床床層內的高度，將數據反饋到計算機7中，根據設置所需的吸附劑床層高度計算出需要補充的吸附劑體積，通過控制系統將吸附劑罐6中的吸附劑添加到固定床反應器中，具體加料方式按現有成熟技術處理。
[0039]本實施例對吸附劑進行再生，再生后的吸附劑對氣態污染物的脫除效率可達到新鮮吸附劑的85%以上，從而實現了吸附劑的再生。
[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，在本說明書的教導下本領域技術人員所做出的任何等同方式，或明顯變型方式均應在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種基于固定床吸附劑的可再生裝置，包括固定床反應器、吸附劑進料單元和袋式除塵器，在所述固定床反應器內放置有一定高度的固體吸附劑，其特征在于: 在所述固定床反應器的底部設置有進口 一和進口 二，頂部設置有出口一和出口二，在其側部設置有進口三，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，所述第三管道上設置有氣體濃度監測儀，所述氣體濃度監測儀用于對凈化后的原料氣進行監測； 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測所述固定床反應器內固體吸附劑的高度，并及時向其中補充固體吸附劑。2.根據權利要求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置有單向閥。3.根據權利要求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測儀，所述吸附劑高度監測儀位于所述固定床反應器的側方，所述吸附劑高度監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.根據權利要求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置有用于控制氮氣流量的轉子流量計。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器、吸附劑進料單元和袋式除塵器，在固定床反應器內放置一定高度的固體吸附劑，在所述固定床反應器的底部和頂部分別設置有進口一、進口二、出口一和出口二，在其側部設置有進口三； 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器的底部進入，經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測儀，經過氣體濃度監測儀對吸附后的原料氣進行監測，當監測值大于規定值時，確定固定床反應器內的吸附劑表面處于飽和狀態，此時關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器內連續通入氮氣； c隨著氮氣的通入，位于固定床反應器內的固體吸附劑在氮氣的作用下處于懸浮狀態，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，位于固定床反應器內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，依次重復步驟b、c、d，完成對原料氣的吸附。6.根據權利要求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.根據權利要求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置有單向閥。8.根據權利要求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測儀連接，吸附劑高度監測儀將監測到的數據輸送至計算機，經計算機處理后，吸附劑罐將所需吸附劑補充給固定床反應器。
【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