本發(fā)明屬于VOCs治理與控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種VOCs治理用吸附器。

背景技術(shù)：

汽油、苯類油品等在儲存、運輸過程中揮發(fā)的油氣對環(huán)境、健康和安全產(chǎn)生的危害越來越引起人們的重視。2015年4月，環(huán)境保護部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》（GB31570-2015）、《石油化學工業(yè)污染物排放標準》（GB31571-2015）等工業(yè)污染物排飯標準，對有機廢氣，尤其是有機特征污染物的排放限值做出了更嚴格的規(guī)定，苯、甲苯、二甲苯等VOCs成分排放限值甚至分別達到4mg/m3、15mg/m3和20mg/m3。日趨嚴格的排放指標對傳統(tǒng)的有機廢氣，尤其是VOCs治理技術(shù)及裝備提出了更高的要求。

混合氣的吸附分離技術(shù)作為比較成熟的化工分離技術(shù)，一直以來都是主要的VOCs治理技術(shù)之一。吸附過程的本質(zhì)是一種表面現(xiàn)象，多孔性固體表面的分子或原子因受力不均而具有剩余的表面能，當混合氣體中的某些組分碰撞固體表面時，受到這些不平衡力的作用就會停留并聚集在固體表面上，這就是吸附。吸附的結(jié)果是吸附質(zhì)在吸附劑上富集，使吸附劑的表面能降低。該過程實現(xiàn)了混合氣體中特定組分的分離。

在治理含烴類廢氣，尤其是VOCs時，廣泛使用了吸附技術(shù)及其裝備。吸附技術(shù)在VOCs治理過程中有如下特點：

1）采用具有特殊選擇性的吸附劑，可對氣體進行深度凈化，特別是對于低濃度廢氣的凈化，比用其他方法顯示出更大的優(yōu)勢；

2）在不使用深冷、高壓等手段下，可以有效地分離混合氣體中的特定組分。

采用吸附技術(shù)處理有機廢氣時，其流程如下：

1）預(yù)處理。在吸附中通常使用粒狀或柱狀活性炭，為保證炭層具有適宜的孔隙率，減少氣體通過的阻力，應(yīng)預(yù)先除去進氣中的固體顆粒物及液滴；

2）吸附。通常采用固定床吸附器，為保證連續(xù)處理廢氣，一般至少采用兩個吸附器并聯(lián)操作；

3）吸附劑再生。吸附劑飽和后，其吸附能力降低，甚至沒有失去吸附能力，為了保證吸附效率，對失去吸附能力的吸附劑應(yīng)進行再生。

吸附技術(shù)的核心是吸附器，吸附器多采用立式或臥式固定床。對吸附器的基本要求如下：

1）具有足夠的過氣斷面和停留時間；

2）良好的氣流分布；

3）預(yù)先除去入口氣體中污染吸附劑在雜質(zhì)；

4）能夠有效地控制和調(diào)節(jié)吸附操作溫度；

5）易于更換吸附劑。

對于有機廢氣組分起特定吸附作用的物質(zhì)是吸附劑，工業(yè)上常用的吸附劑有活性炭、硅膠、活性氧化鋁、分子篩等。其中，活性炭的使用范圍最廣，價格也更低廉。

吸附法的一個缺點是吸附床層易產(chǎn)生高溫熱點。由于吸附過程是一個放熱過程，且常規(guī)活性炭的導熱系數(shù)低（接近保溫材料），這樣產(chǎn)生的吸附熱無法及時散發(fā)，會導致熱量不斷積聚使吸附床層溫度劇烈增加。吸附熱對吸附器有如下不利的影響：

1）床層溫度增加將直接影響活性炭及其他吸附劑的吸附性能；

2）床層溫度過高達到活性炭或吸附質(zhì)的自燃點，可能引發(fā)嚴重的安全事故；

3）由于工業(yè)化吸附器直徑較大，且我國汽油高含烯烴等不飽和烴及硫等雜質(zhì)，在吸附熱不斷蓄積的過程中，極易發(fā)生氧化（催化）、炭化、焦化、聚合，出現(xiàn)部分化學吸附，填住活性炭有效微孔，造成活性炭失活，影響使用壽命。

根據(jù)目前的研究，活性炭著火的原因，大部分是活性炭所吸附的有機物經(jīng)過氧化反應(yīng)而蓄積熱量導致著火。但也有報道指出，將吸附了氧氣的活性炭過熱時，即使沒有溶劑等物質(zhì)存在，在比較低的溫度下也能著火。可以肯定的是，床層溫度升高是導致活性炭著火的誘因。

在活性炭填充層中，由于層內(nèi)的氧化而加熱了的空氣上升，上部的溫度便逐漸升高。由于溫度越高氧化速度越快，因此充填層越高，其蓄熱、著火的危險性就越大。

吸附法的另一個缺點是吸附效果的實現(xiàn)是依靠吸附劑對吸附質(zhì)良好的選擇性吸附作用，也就是說吸附劑對吸附質(zhì)的吸附作用是有選擇性的，對VOCs組分而言，沒有能夠吸附任何組分的吸附劑。當混合氣體組分較為復雜時，為滿足各有機特征污染物的排放限值，需選擇多種吸附劑，傳統(tǒng)技術(shù)需采用多個吸附器。

用活性炭吸附有機化合物時，最常用的是水蒸氣脫附法使活性炭再生，主要是利用有機化合物與水的不互溶性，經(jīng)脫附、冷凝、分離后回收有機溶劑。有些有機溶劑被活性炭吸附后，用水蒸氣脫附困難，則應(yīng)采用其他方法再生。

吸附法的再一個缺點是需要對吸附劑進行再生。與吸附劑對吸附質(zhì)的選擇性吸附作用類似，吸附劑再生也許針對不同體系，進行篩選，以對吸附劑進行更徹底的再生。吸附劑的再生純度決定產(chǎn)品的純度，也影響吸附劑再次吸附能；吸附劑的再生時間決定吸附循環(huán)周期時間的長短，從而決定了吸附劑的使用量和吸附器的尺寸。選擇合適的再生方法，對吸附分離的工業(yè)化起著重要的作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于解決上述問題，提供了一種VOCs治理用吸附器，具體由以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種VOCs治理用吸附器，包括罐體、若干吸附劑裝載格柵、若干導熱格柵、進氣分布器以及水汽分布器，所述罐體縱向設(shè)置，所述吸附劑裝載格柵縱向分布于所述罐體內(nèi)部，并且吸附劑裝載格柵上鋪設(shè)有金屬篩網(wǎng)，在吸附劑裝載格柵之間形成裝填不同吸附劑的裝載空間；所述各導熱格柵分別設(shè)置于裝載空間內(nèi)并且與罐體的內(nèi)壁連接；所述水汽分布器設(shè)置于所述罐體內(nèi)部的上部，所述水汽分布器包括若干個由至少兩根直管徑向連通的同心水平設(shè)置的圓環(huán)形管道，所述圓環(huán)形管道向下的側(cè)壁設(shè)置有若干蒸汽分布孔，所述直管在所述圓環(huán)形管道的圓心位置通過管路與位于罐體頂部外側(cè)的水蒸氣接口連接；所述水汽分布器的下方設(shè)置有位于吸附劑裝載格柵上方的可拆卸的壓緊裝置，該壓緊裝置主體為水平設(shè)置的板體，所述板體上均勻設(shè)置有若干小孔，板體的邊緣設(shè)置有若干連接孔并且通過螺栓連接位于所述罐體的內(nèi)壁上的支座上；所述罐體的頂部還設(shè)置有氣體出口以及位于氣體出口一側(cè)的便于人員進出的人孔；所述罐體的底部開口，所述進氣分布器設(shè)置于所述底部開口的內(nèi)側(cè)并且通過穿過底部開口的管路與罐體的底部外側(cè)連通；罐體的底部在所述進氣分布器的周側(cè)分別設(shè)置有熱氣體進入口、排污口以及蒸汽出口。

所述的VOCs治理用吸附器，其進一步設(shè)計在于，所述各吸附劑裝載格柵的一側(cè)均設(shè)置有位于罐體側(cè)壁上的手孔。

所述的VOCs治理用吸附器，其進一步設(shè)計在于，所述各吸附劑裝載格柵的一側(cè)均設(shè)置有位于罐體側(cè)壁上的溫度傳感器接口。

所述的VOCs治理用吸附器，其進一步設(shè)計在于，所述導熱格柵包括若干金屬棒和若干金屬圓環(huán)，所述金屬棒互相垂直相交形成邊緣與所述罐體的內(nèi)壁連接的網(wǎng)格件；所述若干金屬圓環(huán)的直徑不同且同心固定設(shè)置于所述網(wǎng)格件的中部。

所述的VOCs治理用吸附器，其進一步設(shè)計在于，金屬棒橫截面可以是方形或者圓形。

所述的VOCs治理用吸附器，其進一步設(shè)計在于，所述進氣分布器呈傘蓋狀，其頂壁開設(shè)有若干小孔。

所述的VOCs治理用吸附器，其進一步設(shè)計在于，所述小孔包括第一小孔、第二小孔；進氣分布器的頂壁中部分布有若干第一小孔，所述第一小孔分布形成位于頂壁中心的正六邊形區(qū)域，該正六邊形區(qū)域占頂壁面積的六分之一；所述正六邊形區(qū)域的外圍分布有若干第二小孔，所述第二小孔的孔徑大于所述第一小孔。

本發(fā)明解決所述問題的技術(shù)方案

本發(fā)明解決所述問題的技術(shù)方案是：根據(jù)所需裝填的吸附劑種類或吸附劑粒徑，在同一個吸附器內(nèi)設(shè)置多層（與所裝填的吸附劑種類或吸附劑粒徑范圍數(shù)相同）吸附劑裝載格柵，格柵上鋪孔徑小于吸附劑粒徑且強度可以支撐吸附劑床層的篩網(wǎng)。與每一層吸附劑床層相匹配，設(shè)置有獨立的溫度監(jiān)測探頭，可以安裝溫度傳感器接口，實時監(jiān)測吸附劑床層溫度。與每一層吸附劑床層相匹配，設(shè)置有獨立的卸料手孔，可以分別獨立對特定的吸附劑進行卸料。在同一吸附器內(nèi)設(shè)置了多層導熱格柵，采用導熱系數(shù)高的材料（如鋁合金），將吸附劑床層產(chǎn)生的吸附劑及時傳導至罐壁，釋放到吸附器外。吸附器內(nèi)設(shè)置有傘狀氣體分布裝置，保證氣體在進入吸附器后分布均勻。吸附器設(shè)置有水蒸氣接口和水蒸氣分布器，可采用水蒸氣解吸，也可采用真空解吸。吸附器內(nèi)設(shè)置有吸附劑壓緊裝置，防止吸附劑流失或造成脫后氣體污染。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是水蒸氣分布器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是另一種水蒸氣分布器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4壓緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是導熱格柵結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是吸附劑裝載格柵結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是水蒸氣分布器整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是水蒸氣分布器頂壁結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-水蒸氣接口、2-氣體出口、3-人孔、4-水蒸氣分布器、5-壓緊裝置、6-手孔、7-導熱格柵、8-溫度傳感器接口、9-吸附劑裝載格柵、10-進氣分布器、11-支腿、12-蒸汽出口、13-氣體入口、14-排污口、15-熱氣體進入口。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖以及實施例對本發(fā)明進行進一步說明：

如圖1所示，該VOCs治理用吸附器，包括罐體、若干吸附劑裝載格柵9、若干導熱格柵7、進氣分布器10以及水汽分布器4，罐體縱向設(shè)置，其底部設(shè)置有支腿11，吸附劑裝載格柵縱向分布于罐體內(nèi)部，在吸附劑裝載格柵之間形成裝填不同吸附劑的裝載空間；各導熱格柵分別設(shè)置于裝載空間內(nèi)并且與罐體的內(nèi)壁連接；水汽分布器設(shè)置于罐體內(nèi)部的上部，水汽分布器4包括若干個由至少兩根直管徑向連通的同心水平設(shè)置的圓環(huán)形管道，圓環(huán)形管道向下的側(cè)壁設(shè)置有若干蒸汽分布孔，直管在圓環(huán)形管道的圓心位置通過管路與位于罐體頂部外側(cè)的水蒸氣接口1連接；水汽分布器的下方設(shè)置有位于吸附劑裝載格柵上方的可拆卸的壓緊裝置5，該壓緊裝置主體為水平設(shè)置的板體，板體上均勻設(shè)置有若干小孔，板體的邊緣設(shè)置有若干連接孔并且通過螺栓連接位于罐體的內(nèi)壁上的支座上；罐體的頂部還設(shè)置有氣體出口2以及位于氣體出口一側(cè)的便于人員進出的人孔3；罐體的底部開口，進氣分布器設(shè)置于底部開口的內(nèi)側(cè)并且通過穿過底部開口的管路與罐體的底部外側(cè)的氣體入口13連通；罐體的底部在進氣分布器的周側(cè)分別設(shè)置有熱氣體進入口15、排污口14以及蒸汽出口12。

各吸附劑裝載格柵的一側(cè)均設(shè)置有位于罐體側(cè)壁上的手孔6。各吸附劑裝載格柵的一側(cè)均設(shè)置有位于罐體側(cè)壁上的溫度傳感器接口8。

水蒸氣接口和水蒸氣分布器位于吸附器內(nèi)頂部，水蒸氣接口用于吸附器解吸時進行水蒸氣解吸，水蒸氣分布器與水蒸氣接口相連接，用于使水蒸氣在吸附器內(nèi)徑向均布。水蒸氣分布器材質(zhì)與水蒸氣接口相同，一般為金屬材質(zhì)，整體為兩層或多層圓環(huán)形管道組成，圓環(huán)形管道下部均布有蒸汽分布孔，圓環(huán)管道的層數(shù)根據(jù)吸附器尺寸大小確定，圓環(huán)形管道之間由十字交叉的管道連接，水蒸氣接入口與圓環(huán)形管道的圓心（十字交叉管道交叉點）連接，分布器各管道之間整體連通。與水蒸氣接口相配套，在吸附器底部設(shè)有水蒸氣出口。與水蒸氣解吸相配套，在吸附器底部設(shè)有熱氣體通入口。

水蒸氣分布器如圖2所示。水蒸氣分布器整體由兩層圓環(huán)狀管道41和42構(gòu)成，圓環(huán)下部均勻的開有一系列小孔43，圓環(huán)管道41和圓環(huán)管道42由垂直相交的直管道44和直管道45連接，直管道44和直管道5的交叉點（即圓環(huán)的圓心）有開口46與水蒸氣進入口相連接。根據(jù)吸附器尺寸，直管道44和管道45可以不開孔，也可以如圖3所示均勻的開孔。

壓緊裝置如圖4所示。壓緊裝置主體由金屬或非金屬薄板51組成，薄板51上均勻地、密集地開口小孔52，薄板51邊緣均布安裝孔，通過連接裝置53（螺栓和螺母）安裝在吸附器頂部支座上。為便于安裝和拆卸，薄板51兩側(cè)設(shè)置有手柄54。

吸附劑壓緊裝置位于吸附劑床層頂部，一般為金屬材質(zhì)，其目的是防止吸附劑流失或造成脫后氣體污染。壓緊裝置主體為具有一定厚度的金屬薄板，薄板上密集的開有小孔，保證吸附器內(nèi)氣體流通，金屬薄板邊緣通過螺栓螺母與吸附器壁上的支座連接，保證薄板牢固固定。薄板尺寸比吸附器直徑稍小，以剛好能將薄板放入吸附器為準，薄板下部配置金屬篩網(wǎng)，金屬篩網(wǎng)的孔徑以滿足下部吸附劑不能透過篩網(wǎng)為準。為便于壓緊裝置的安裝和拆卸，在薄板上層邊緣設(shè)置手柄。

導熱格柵如圖5所示。導熱格柵由導熱性能良好的金屬棒（如鋁、鋁合金、鑄鐵等）組成，金屬棒橫截面可以是方形的，也可以是圓形的。如圖所示，金屬棒相互垂直交差，構(gòu)成網(wǎng)格狀，邊緣組合成圓形與吸附器罐壁相連，與吸附器罐壁的連接方式可以采用焊接、也可以采用支座和螺栓連接。為增大導熱格柵與吸附劑床層的接觸面積，金屬棒的數(shù)量可根據(jù)吸附器尺寸相應(yīng)增加。為進一步增強接觸面積，并增強網(wǎng)狀格柵機械強度，設(shè)置同心金屬圓環(huán)與網(wǎng)狀格柵相連，金屬圓環(huán)材質(zhì)與金屬棒材質(zhì)相同，金屬圓環(huán)圓心與吸附器罐壁切面圓心同心。

吸附劑裝載格柵9由若干縱橫交錯的槽鋼或角鋼焊接組成，材質(zhì)為碳鋼或不銹鋼，其網(wǎng)格密度以能承受吸附劑床層重量為準。格柵上層鋪設(shè)金屬篩網(wǎng)，篩網(wǎng)孔徑的選擇以能保證篩網(wǎng)上部吸附劑不會通過篩網(wǎng)孔洞泄露，也能保證篩網(wǎng)下部吸附劑不會因氣流夾帶通過篩網(wǎng)孔洞進入上層吸附劑床層為準。格柵和篩網(wǎng)的組合，能滿足活性炭、硅膠、分子篩、氧化鋁等各種吸附劑裝載。如圖6所示。裝載格柵由支撐性能良好的金屬槽鋼或角鋼組成。如圖一系列橫向金屬構(gòu)件與一系列豎向金屬構(gòu)件相互垂直交差，構(gòu)成網(wǎng)格狀，邊緣組合成圓形與吸附器罐壁相連，與吸附器罐壁的連接方式可以采用焊接、也可以采用支座和螺栓連接。

每設(shè)置一層吸附劑裝載格柵，即在此格柵相對應(yīng)的吸附劑床層設(shè)置溫度傳感器接口，以便于時時監(jiān)測每層吸附劑床層的溫度。每設(shè)置一層吸附劑裝載格柵，即在相對應(yīng)的吸附劑床層下邊緣設(shè)置手孔，手孔主要用于該層吸附劑的卸載。

吸附器進氣傘狀氣體分布裝置位于吸附器內(nèi)底部，與吸附器氣體進入口相連接，傘蓋形式，材質(zhì)與進氣管道材質(zhì)相同，一般為金屬材質(zhì)。沿傘蓋弧形邊緣密集開孔，開孔根據(jù)傘蓋面積和處理氣量，分若干不同孔徑，氣體保證在吸附器徑向截面的上升速度基本一致。進氣分布器如圖7、圖8所示，進氣分布器整體傘蓋狀，傘蓋弧邊密集地開口小孔，本圖所示開口兩種尺寸的小孔，分別為第一小孔、第二小孔；根據(jù)氣體流量與吸附器直徑確定。小孔分布情況如所示，傘蓋中心處布置較小孔徑的第一小孔101，布置形式總體呈六邊形，占傘蓋總面積約六分之一，傘蓋除中心布置的較小孔徑小孔外，其余面積布置較大孔徑的第二小孔102。小孔與小孔之間等距、均勻分布。