專利名稱：氣體凈化裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體凈化裝置和方法。特別涉及目的在于回收排氣中含有的有機(jī)溶劑、除去排氣中的有害、惡臭物質(zhì)的氣體凈化裝置和凈化方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在已知將工廠排出的氣體中的有害惡臭物質(zhì)、有機(jī)溶劑等的溶劑成分使用固體吸附劑粒子吸附除去，以凈化氣體并回收溶劑成分的氣體凈化裝置(氣體處理裝置)。專利文獻(xiàn)1中公開了一種氣體處理裝置，其將固體吸附劑粒子連續(xù)供給到氣體處理裝置的被處理氣體吸附部，并使在被處理氣體吸附部中吸附了溶劑成分的吸附劑粒子借助重力向吸附劑再生部向下流動(dòng)，同時(shí)使吸附劑粒子再生，將再生得到的吸附劑粒子再次供給到被處理氣體吸附部，由此使吸附劑粒子連續(xù)循環(huán)使用。向該吸附劑再生部供給非凝結(jié)性氣體，非凝結(jié)性氣體與從吸附劑粒子脫離開的溶劑成分一起被導(dǎo)入到冷凝分離器，由此分離并回收溶劑成分。在上述那樣的在吸附劑再生部形成重力移動(dòng)層的裝置中，在吸附劑再生部的上部，被脫離開的化學(xué)物質(zhì)會(huì)在借助重力下降的吸附劑的表面上凝結(jié)，結(jié)果存在吸附劑的流動(dòng)受阻礙的問題。吸附劑的流動(dòng)不良會(huì)造成吸附劑的再生不充分，排氣中的化學(xué)物質(zhì)的除去率降低，同時(shí)使得空氣容易由外部侵入到高溫狀態(tài)的吸附劑再生部，在安全性方面也是問題。進(jìn)而吸附在吸附劑上的化學(xué)物質(zhì)、特別是乙酸乙酯等容易分解的化學(xué)物質(zhì)，如果加熱的熱歷程過長，會(huì)引起分解(水解)，存在回收得到的化學(xué)物質(zhì)中混有分解產(chǎn)物的問題。專利文獻(xiàn)1 日本特開昭52-14580號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)在的狀況，目的在于提供一種可以抑制化學(xué)物質(zhì)在借助重力下降的吸附劑的表面上凝結(jié)，使吸附劑的流動(dòng)穩(wěn)定，可以使吸附劑的再生良好進(jìn)行的氣體凈化裝置和方法。進(jìn)而，目的在于提供一種可以抑制乙酸乙酯等化學(xué)物質(zhì)的分解，可以回收高純度的化學(xué)物質(zhì)的氣體凈化裝置和方法。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)新設(shè)置了下述部分的裝置可以解決上述課題設(shè)置在使化學(xué)物質(zhì)被吸附劑吸附的吸附部與在其后面連接的脫去部之間的、使將與從脫去部穿出來的含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體接觸的吸附劑保持在預(yù)定溫度的吸附劑溫度控制部。即，本發(fā)明的氣體凈化裝置和方法如下。(1). 一種氣體凈化裝置，具有吸附部、脫去部、和位于吸附部與脫去部之間的吸附劑溫度控制部，所述吸附部通過使含有化學(xué)物質(zhì)的氣體與吸附劑接觸，來使該化學(xué)物質(zhì)被吸附劑吸附；所述脫去部通過使從該吸附部通過、一邊形成移動(dòng)層一邊下降的吸附劑與非凝結(jié)性氣體對流接觸，來使化學(xué)物質(zhì)從吸附劑脫去；所述吸附劑溫度控制部用于使下降的吸附劑保持在從脫去部穿出來的含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體的露點(diǎn) 露點(diǎn)+50°C的溫度。(2).如上述⑴所述的氣體凈化裝置，吸附劑溫度控制部用于使下降的吸附劑保持在從脫去部穿出來的含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體的露點(diǎn)+20°C 露點(diǎn)+50°C的溫度。(3).如上述(1)或2)所述的氣體凈化裝置，露點(diǎn)是基于通過NRTL式求出的活度系數(shù)計(jì)算出的。(4). 一種氣體凈化方法，包括下述吸附工序、脫去工序和在吸附工序和脫去工序之間進(jìn)行的吸附劑溫度控制工序，吸附工序通過使含有化學(xué)物質(zhì)的氣體與吸附劑接觸，來使該化學(xué)物質(zhì)被吸附劑吸附，脫去工序通過使從該吸附工序通過、一邊形成移動(dòng)層一邊下降的吸附劑與非凝結(jié)性氣體對流接觸，來使化學(xué)物質(zhì)從吸附劑脫去，吸附劑溫度控制工序使下降的吸附劑保持在從脫去工序穿出來的含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體的露點(diǎn) 露點(diǎn)+50°C的溫度。(5).如上述(4)所述的氣體凈化方法，所述吸附劑溫度控制工序使下降的吸附劑保持在從脫去工序穿出來的含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體的露點(diǎn)+20°C 露點(diǎn)+50°C的溫度。(6).如上述(4)或(5)所述的氣體凈化方法，露點(diǎn)是基于通過NRTL式求出的活度系數(shù)計(jì)算出的。本說明書包括作為本申請的優(yōu)先權(quán)基礎(chǔ)的日本專利申請2008-258542號(hào)的說明書和/或附圖中記載的內(nèi)容。本發(fā)明通過具有使將與從脫去部穿出來的含有化學(xué)物質(zhì)的氣體接觸的吸附劑的溫度按照氣體的性狀保持在預(yù)定溫度的吸附劑溫度控制部，可以抑制化學(xué)物質(zhì)在吸附劑表面凝結(jié)，使吸附劑的流動(dòng)穩(wěn)定，從而充分進(jìn)行吸附劑的再生，保持較高的化學(xué)物質(zhì)的除去率。進(jìn)而，即使是乙酸乙酯等容易分解的化學(xué)物質(zhì)，也可以抑制熱分解，以高純度分離回收化學(xué)物質(zhì)。因此，在過去的例如使用3座蒸留塔對回收溶劑純化的工序中，例如在乙酸乙酯的情況中，可以省略雜質(zhì)乙酸的分離塔，僅用脫水蒸留塔和乙酸乙酯純化塔這兩塔即可進(jìn)行。


圖1示出了本發(fā)明的氣體凈化裝置的一實(shí)施形態(tài)。附圖標(biāo)記說明1氣體凈化裝置2氣流傳送管3多孔板5殼管式熱交換器6冷凝器7加熱器
A吸附部
B連接部
C吸附劑溫度控制部
D脫去部
E連接部
G廢氣
Ga非凝結(jié)性氣體
Gb傳送氣體
H水蒸氣
K吸附劑
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施方式來詳細(xì)說明本發(fā)明。圖1示出了本發(fā)明的氣體凈化裝置的一實(shí)施形態(tài)。該氣體凈化裝置1包括使廢氣中的化學(xué)物質(zhì)被吸附劑吸附的吸附部A，連接部B，通過使吸附劑與非凝結(jié)性氣體對流接觸來使化學(xué)物質(zhì)脫去的脫去部D，連接部E，以及位于吸附部A和脫去部D之間的使向下流動(dòng)的吸附劑保持在預(yù)定溫度的吸附劑溫度控制部C。這里，非凝結(jié)性氣體是指在0°C、1氣壓下為氣體的物質(zhì)，作為實(shí)例可以列舉出氮?dú)?、氧氣、氯化氫、空氣等。在塔體的中心設(shè)置有氣流傳送管2，吸附劑K借助傳送氣體Gb被從塔體的下部傳送到上部的吸附部A，由此形成吸附劑K的循環(huán)路徑。該氣流傳送管2不必一定設(shè)置在塔體內(nèi)。吸附部A中具有多段的多孔板3，吸附劑K在多孔板3上形成高15 20mm的流動(dòng)層，在各段上一邊流動(dòng)一邊依次向下段下落。含有溶劑成分等的化學(xué)物質(zhì)的廢氣G被從吸附部A的下方導(dǎo)入到塔體內(nèi)，一邊與向下流動(dòng)的吸附劑K均勻接觸一邊上升。在這過程中， 廢氣G中的化學(xué)物質(zhì)被吸附劑K吸附，凈化后的廢氣G被從塔體上部放入到大氣中。作為這種吸附劑，可以使用活性炭等各種吸附劑，特別是粒徑較小、圓球性和硬度高的球狀活性炭粒子由于流動(dòng)性優(yōu)異，而且吸附速度快，所以優(yōu)選。作為實(shí)例可以列舉出株式會(huì)社々 > 〃社制的球狀活性炭“G-BAC”。吸附了化學(xué)物質(zhì)的吸附劑K被導(dǎo)入到連接部B，穿過吸附劑溫度控制部C向下方的脫去部D移動(dòng)。脫去部D例如，由殼管式熱交換器5構(gòu)成，吸附劑K在管內(nèi)借助重力一邊形成移動(dòng)層一邊向下流動(dòng)，借助水蒸氣H等從殼側(cè)被間接加熱。向下流動(dòng)的吸附劑K與從脫去部D的下部導(dǎo)入的氮?dú)?、空氣等非凝結(jié)性氣體Ga對流接觸，由此使吸附的化學(xué)物質(zhì)脫去。非凝結(jié)性氣體Ga與被脫離開的化學(xué)物質(zhì)一起從脫去部D穿出來，導(dǎo)入到冷凝器6， 在這里化學(xué)物質(zhì)被冷卻液化并回收。此外，化學(xué)物質(zhì)被回收走的非凝結(jié)性氣體Ga再次被在反應(yīng)體系內(nèi)循環(huán)使用?；瘜W(xué)物質(zhì)被脫去了的吸附劑K在氣流傳送管2內(nèi)借助傳送氣體Gb向塔體上部傳送，再次被供給到吸附部A。本發(fā)明的特征在于，為了防止在脫去部D被脫離開的化學(xué)物質(zhì)在從連接部B通過的吸附劑K的表面上凝結(jié)，在吸附部A與脫去部D之間具有吸附劑溫度控制部C。吸附劑溫
5度控制部C例如，由以使向下流到脫去部D的上部的吸附劑K保持在預(yù)定溫度的方式配置的加熱器7、和可以測定向下流到脫去部D的上部的吸附劑的溫度的溫度檢測器(圖中未示出)構(gòu)成。加熱器7以使向下流到脫去部D的上部的吸附劑K保持在從脫去部D上升來的含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體Ga的露點(diǎn) 露點(diǎn)+50°C的范圍的方式設(shè)定。優(yōu)選以保持在露點(diǎn) +20°C 露點(diǎn)+50°C的范圍的方式設(shè)定。例如，在含有7摩爾％乙酸乙酯、75摩爾％的水的氮?dú)獾那闆r中，露點(diǎn)為92°C，所以露點(diǎn) 露點(diǎn)+50°C的范圍是92 142°C。在吸附劑的溫度低于含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體Ga的露點(diǎn)時(shí)，化學(xué)物質(zhì)會(huì)在吸附劑K的表面凝結(jié)，結(jié)果會(huì)阻礙吸附劑的流動(dòng)，所以不合適。此外，在高于露點(diǎn)+50°C時(shí)， 有時(shí)化學(xué)物質(zhì)會(huì)分解，可能會(huì)使液化·回收得到的化學(xué)物質(zhì)的純度降低，并且冷凝器6用于冷卻非凝結(jié)性氣體Ga的能耗增大，所以不優(yōu)選。含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體Ga的露點(diǎn)會(huì)根據(jù)該氣體的濕度、和化學(xué)物質(zhì)的濃度而變化。在氣體凈化裝置中可以適當(dāng)設(shè)定用于測定上述非凝結(jié)性氣體Ga的濕度和化學(xué)物質(zhì)濃度的測定部，測定出含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體Ga的組成，求出其露點(diǎn)。根據(jù)求出的露點(diǎn)來設(shè)定向下流動(dòng)的吸附劑溫度的控制目標(biāo)值。露點(diǎn)可通過氣液平衡的試驗(yàn)來求出，也可以通過計(jì)算得到。計(jì)算方法是，相對于含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體Ga的氣相的組成，使用液相的活度系數(shù)根據(jù)氣液平衡式π Yi = Pi Y iXi (1)式中π 氣相的總壓Yi 氣相中i成分的摩爾分率Pi 1成分單獨(dú)存在時(shí)的露點(diǎn)下的蒸氣壓Yi 1成分的液相活度系數(shù)Xi 液相中i成分的摩爾分率在設(shè)定露點(diǎn)的基礎(chǔ)上求出Xi，調(diào)查是否滿足式2。Σ Xi = 1 (2)在式⑵成立時(shí)，設(shè)定正確(即假設(shè)的露點(diǎn)是該氣相的露點(diǎn))，在式(2)不成立時(shí)， 重新設(shè)定露點(diǎn)，再次重新開始計(jì)算。需說明的是，活度系數(shù)優(yōu)選使用Renon和Prausnits提出的NRTL式(下述式(3)) 求出，該式還適合形成兩液相的溶液。
權(quán)利要求
1.一種氣體凈化裝置，具有吸附部、脫去部、和位于吸附部與脫去部之間的吸附劑溫度控制部，所述吸附部通過使含有化學(xué)物質(zhì)的氣體與吸附劑接觸，來使該化學(xué)物質(zhì)被吸附劑吸附；所述脫去部通過使從該吸附部通過、一邊形成移動(dòng)層一邊下降的吸附劑與非凝結(jié)性氣體對流接觸，來使化學(xué)物質(zhì)從吸附劑脫去；所述吸附劑溫度控制部用于使下降的吸附劑保持在從脫去部穿出來的含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體的露點(diǎn) 露點(diǎn)+50°C的溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體凈化裝置，吸附劑溫度控制部用于使下降的吸附劑保持在從脫去部穿出來的含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體的露點(diǎn)+20°C 露點(diǎn)+50°C的溫度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的氣體凈化裝置，露點(diǎn)是基于通過NRTL式求出的活度系數(shù)計(jì)算出的。
4.一種氣體凈化方法，包括下述吸附工序、脫去工序和在吸附工序和脫去工序之間進(jìn)行的吸附劑溫度控制工序，吸附工序通過使含有化學(xué)物質(zhì)的氣體與吸附劑接觸，來使該化學(xué)物質(zhì)被吸附劑吸附，脫去工序通過使從該吸附工序通過、一邊形成移動(dòng)層一邊下降的吸附劑與非凝結(jié)性氣體對流接觸，來使化學(xué)物質(zhì)從吸附劑脫去，吸附劑溫度控制工序使下降的吸附劑保持在從脫去工序穿出來的含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體的露點(diǎn) 露點(diǎn)+50°C的溫度。
5.如權(quán)利要求4所述的氣體凈化方法，所述吸附劑溫度控制工序使下降的吸附劑保持在從脫去工序穿出來的含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體的露點(diǎn)+20°C 露點(diǎn)+50°C的溫度。
6.如權(quán)利要求4或5所述的氣體凈化方法，露點(diǎn)是基于通過NRTL式求出的活度系數(shù)計(jì)算出的。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供一種可以抑制化學(xué)物質(zhì)在借助重力下降的吸附劑的表面上凝結(jié)，使吸附劑的流動(dòng)穩(wěn)定，可以使吸附劑的再生良好進(jìn)行的氣體凈化裝置和方法。進(jìn)而，目的在于提供一種可以抑制乙酸乙酯等化學(xué)物質(zhì)的分解，可以回收高純度的化學(xué)物質(zhì)的氣體凈化裝置和方法。一種氣體凈化裝置1，具有吸附部A、脫去部D、和位于吸附部A與脫去部D之間的吸附劑溫度控制部C，所述吸附部A通過使含有化學(xué)物質(zhì)的氣體G與吸附劑K接觸，來使該化學(xué)物質(zhì)被吸附劑K吸附；所述脫去部D通過使從該吸附部A通過、一邊形成移動(dòng)層一邊下降的吸附劑K與非凝結(jié)性氣體Ga對流接觸，來使化學(xué)物質(zhì)從吸附劑K脫去；所述吸附劑溫度控制部C用于使下降的吸附劑K保持在從脫去部穿出來的含有化學(xué)物質(zhì)的非凝結(jié)性氣體Ga的露點(diǎn)～露點(diǎn)+50℃的溫度。
文檔編號(hào)B01D53/08GK102170956SQ200980138870
公開日2011年8月31日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月3日
發(fā)明者佐藤克史, 坂口雅也, 大山宏樹, 渡邊幸夫, 蛭田一雄 申請人:株式會(huì)社吳羽工程