CN103007684B - 提升回收品质的有机溶剂回收装置、方法及用途 - Google Patents
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Abstract
一种提升回收品质的有机溶剂回收装置、方法及用途，其回收方法包括有：一吸附程序，利用吸附材将有机废气予以吸附；一脱附程序，利用脱附气流将吸附材所吸附的有机废气予以脱附出来；一含氧量控制程序，令脱附过程或脱附后气流的含氧量维持在1.5％以下，更佳为0.5％以下；以及一冷凝回收程序，将脱附后气流中所含的高浓度有机气体予以冷凝回收。本发明具有控制脱附过程的含氧量而提升溶剂回收品质的功效。
Description
技术领域
本发明涉及一种于低含氧量的条件下进行有机溶剂的脱附程序，进而大幅降低氧化反应对于有机溶剂劣化程度的设计，特别涉及一种提升回收品质的有机溶剂回收装置、方法及用途。
背景技术
利用高孔隙率、高比表面积的吸附材，借由吸附作用去除挥发性有机气体(Volatile Organic Compounds，VOCs)的吸附净化技术，如图1所示的流体化浮动床净化***，为一种常见的有机废气净化***，其以废气风机14自有机废气入口13送入吸附塔10的底部，而有机废气借气流分散板12分散后，与由上落下的吸附材30接触，即可成为净化气体并从塔顶的净化气体出口15排放；其中，吸附塔10的内部以多孔板¨分隔成数层，吸附材30由吸附塔10的顶端落下，而在多孔板11的上方形成浮动层，并沿着多孔板11一层一层的开口侧落下，当吸附材30与含有有机废气接触时，将废气中的有机气体吸附于吸附材30的孔洞内，废气即变成净化气体排放；然而，吸附饱和的吸附材30落至吸附塔10底部的贮槽16后，借输送单元20送至后续的脱附塔40顶端，进行脱附再生工作后送回吸附塔10的顶端。
然后，待再生的吸附材30在脱附塔40慢慢往下流动，该脱附塔40包括有：溢流部41、脱附加热部43、冷却部44以及一贮槽部45；于是，自顶端落下的吸附材30经溢流部41再落至脱附加热部43，而令一脱附气源60自底部输入脱附气体(通常为氮气)与吸附材30接触，将吸附材30中所吸附的有机气体脱附，脱附出来的高浓度有机气体被导引至冷凝塔50冷凝回收，脱附后的吸附材30则于冷却部44冷却后落至贮槽部45；再者，尚可能于该溢流部41与该脱附加热部43之间设置有脱附气体纯化部42，而导引冷凝后的低温脱附气体于此纯化(吸附残余的有机气体)后，再循环回到该脱附塔40底部。
再者，丁酮(MEK)转化成丁二酮(BDO)为一热力学的有利反应，也就是说在空气及一定温度条件下丁酮将会有极微量转化成丁二酮，根据分子生成热的计算可以得到其反应热为-10.6kcal/mol，将这一反应热视为ΔG，再依据方程式
MEK+O2--＞2，3-BDO+H2O
例如：ΔG＝-RTl nK计算在110℃(373K)平均脱附温度条件下的平衡常数K＝1.103，再带入K＝[2，3-BDO]*[H2O]/([MEK]*[O2])方程式中([H2O]＝1、[MEK]＝4000ppm、[O2]＝21％)解出[2，3-BDO]＝0.093％。因此，从热力学观点来看减少2，3-BDO生成的方向，可降低***氧含量或降低MEK残存量及降低脱附温度，但后两者似乎有所冲突。
然而，该脱附气源60输入该脱附塔40的脱附气体，除了用以将吸附材30中所吸附的有机气体脱附出来的外，亦可降低该脱附塔40内部的含氧量，以确保该脱附塔40的操作安全性，而此关于安全性的含氧量通常控制在2.5～5％左右；但是，若所脱附出来的有机气体具有回收成溶剂再使用的利益，在以安全性的含氧量为考虑的状态下所回收的溶剂可能会变质(例如：丁酮(MEK)会氧化与酸化，乙酸乙酯(EAC)会水解与酸化)，因而降低回收溶剂的纯度、PH值及再利用价值，并进一步造成回收溶剂纯化的困难度与成本。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种提升回收品质的有机溶剂回收装置、方法及用途，其具有控制脱附过程的含氧量而提升溶剂回收品质的功效。
本发明提升回收品质的有机溶剂回收装置是：
本发明回收装置的结构特征，包括有：一吸附塔，底部设置有机废气入口，顶部设置有净化气体出口，内部以数个多孔板分隔成数层且于底部形成有贮槽，让由顶端落下的吸附材在各该多孔板上方形成浮动层，并沿着各该多孔板一层一层的开口侧落至该贮槽，而将废气中的有机气体吸附于吸附材的孔洞内；一脱附塔，内部由上至下至少区分有溢流部、脱附加热部、冷却部及贮槽部，而让自顶端落下的吸附材经该溢流部再落至该脱附加热部，而令一连结于脱附气源的脱附气流输入管自底部输入脱附气体与吸附材接触，将吸附材中所吸附的有机气体脱附，脱附后的吸附材则于该冷却部冷却后落至该贮槽部；一输送单元，将落至该吸附塔贮槽的吸附材输送至该脱附塔顶端，且将落至该脱附塔贮槽部的吸附材输送至该吸附塔顶端；一冷凝塔，以一脱附后气流导引管与该脱附塔连结，而将脱附后气流中所含的高浓度有机气体予以冷凝回收，另以一冷凝后气流导引管与该脱附气流输入管连结；以及一含氧量控制单元，以一侦测器侦测脱附后气流的含氧量，且以一控制器连接该侦测器及该脱附气源，而令脱附过程或脱附后气流的含氧量维持在1.5％以下，更佳为0.5％以下。
此外，进一步于该有机废气入口处设置有控湿单元。又，进一步于该溢流部与该脱附加热部之间设置有脱附后气体纯化部，且令该冷凝后气流导引管分段成导回段及引回段，该导回段连结该脱附后气体纯化部下缘及该冷凝器，该引回段连结该脱附后气体纯化部上缘及该脱附气流输入管。另，该侦测器设置于该脱附后气流导引管或该冷凝后气流导引管的引回段。再者，该脱附气源提供99.9％的氮气。
另者，本发明的回收方法，包括有：一吸附程序，利用吸附材将有机废气予以吸附；一脱附程序，利用脱附气流将吸附材所吸附的有机废气予以脱附出来；一含氧量控制程序，令脱附过程或脱附后气流的含氧量维持在1.5％以下，更佳为0.5％以下；以及一冷凝回收程序，将脱附后气流中所含的高浓度有机气体予以冷凝回收。其中，该含氧量控置程序提供99.9％的氮气做为脱附气流。
又一，本发明使用提升回收品质的有机溶剂回收装置进行回收丁酮的用途，是利用吸附材将有机废气中所含的丁酮予以吸附，再利用脱附气流将吸附材所吸附的丁酮予以脱附出来，且令脱附过程或脱附后气流的含氧量维持在1.5％以下，更佳为0.5％以下，避免丁酮因含氧量高而进行氧化为丁二酮与发生酸化现象，将脱附后气流中所含的高浓度丁酮予以冷凝回收。
再一，本发明使用提升回收品质的有机溶剂回收装置进行回收乙酸乙酯的用途，是利用吸附材将有机废气中所含的乙酸乙酯予以吸附，再利用脱附气流将吸附材所吸附的乙酸乙酯予以脱附出来，且令脱附过程或脱附后气流的含氧量维持在1.5％以下，更佳为0.5％以下，避免乙酸乙酯因氧化所衍生的水气而致使乙酸乙酯水解反应为乙酸与发生酸化现象，将脱附后气流中所含的高浓度乙酸乙酯予以冷凝回收。其中，于进行有机废气中所含乙酸乙酯的吸附程序前，先将待处理的有机废气予以控湿，而将有机废气的相对湿度控制于60％RH以下，更佳为45％RH以下。
本发明的有益效果是，其具有控制脱附过程的含氧量而提升溶剂回收品质的功效。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有有机溶剂回收装置的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图中标号说明：
10吸附塔
11多孔板
12气流分散板
13有机废气入口
14废气风机
15净化气体出口
16贮槽
20输送装置
30吸附材
40脱附塔
41溢流部
42脱附气体纯化部
43脱附加热部
44冷却部
45贮槽部
50冷凝塔
51脱附后气流导引管
52冷凝后气流导引管
521导回段
522引回段
60脱附气源
61脱附气流输入管
70含氧量控制单元
71侦测器
72控制器
80控湿单元
具体实施方式
首先，请参阅图2所示，本发明的回收装置包括有：
一吸附塔10，底部设置有机废气入口13，该有机废气入口13可进一步设置有控湿单元80(用以将进入吸附塔10的废气的相对湿度控制于60％RH以下，更佳为45％RH以下)，顶部设置有净化气体出口15，内部以多孔板11分隔成数层且于底部形成有贮槽16，其以废气风机14自有机废气入口13送入吸附塔10的底部，而有机废气借气流分散板12分散后，让由顶端落下的吸附材30在各该多孔板11上方形成浮动层，并沿着各该多孔板11层一层的开口侧落至该贮槽16，而将废气中的有机气体吸附于吸附材30的孔洞内。
一脱附塔40，内部由上至下至少区分有溢流部41、脱附加热部43、冷却部44及贮槽部45，并可进一步于该溢流部41与该脱附加热部43之间设置有脱附后气体纯化部42；而让自顶端落下的吸附材30经溢流部41再落至脱附加热部43，而令一连结于提供99.9％氮气的脱附气源60的脱附气流输入管61自底部输入脱附气体与吸附材30接触，将吸附材30中所吸附的有机气体脱附，脱附后的吸附材30则于冷却部44冷却后落至贮槽部45。
一输送单元20，将落至该吸附塔10贮槽16的吸附材30输送至该脱附塔40顶端，且将落至该脱附塔40贮槽部45的吸附材30输送至该吸附塔10顶端。
一冷凝塔50，以一脱附后气流导引管51与该脱附塔40连结，而将脱附后气流中所含的高浓度有机气体予以冷凝回收，另以一冷凝后气流导引管52与该脱附气流输入管61连结；且令该冷凝后气流导引管52分段成导回段521及引回段522，该导回段521连结该脱附后气体纯化部42下缘及该冷凝器50，该引回段522连结该脱附后气体纯化部42上缘及该脱附气流输入管61，而导引冷凝后气流经该脱附后气体纯化部42纯化(吸附残余的有机气体)后，再回到该脱附气流输入管61循环脱附。
一含氧量控制单元70，以一侦测器71侦测脱附后气流的含氧量，该侦测器71可设置于该脱附后气流导引管51或该冷凝后气流导引管52的引回段522，且以一控制器72连接该侦测器71及该脱附气源60，而令脱附后气流的含氧量维持在1.5％以下，更佳为0.5％以下。
基于上述构成，本发明利用该含氧量控制单元70令脱附后气流的含氧量维持在1.5％以下，更佳为0.5％以下，于低含氧量的条件下进行有机溶剂的脱附程序，大幅降低氧化反应对于有机溶剂劣化的程度，例如应用于PU合成皮制造业的干式涂布制程，可避免丁酮(MEK)因含氧量高而进行氧化为丁二酮(BDO)与发生酸化现象，或是可避免乙酸乙酯(EAC)因氧化反应所衍生的水气，伴随吸附材内吸附的水气，而致使乙酸乙酯产生水解反应为乙酸与发生酸化现象；是以，具有控制脱附过程的含氧量而提升溶剂回收品质的功效。
本发明实施比较例<一>：来源风量300NCMM&废气成份甲苯(1000ppmv)、丁酮(2000ppmv)
本发明实施比较例<二>：来源风量300NCMM&废气成份甲苯(1000ppmv)、丁酮(2000ppmv)、乙酸乙酯(500ppmv)
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。
Claims (2)
1.一种使用提升回收品质的有机溶剂回收装置进行回收丁酮的用途，所述装置包括：
一吸附塔，底部设置有机废气入口，顶部设置有净化气体出口，内部以数个多孔板分隔成数层且于底部形成有贮槽，让由顶端落下的吸附材在各该多孔板上方形成浮动层，并沿着各该多孔板一层一层的开口侧落至该贮槽，而将废气中的有机气体吸附于吸附材的孔洞内；
一控湿单元，设置于该有机废气入口处，而将有机废气的相对湿度控制于60％RH以下；
一脱附塔，内部由上至下至少区分有溢流部、脱附加热部、冷却部及贮槽部，而让自顶端落下的吸附材经该溢流部再落至该脱附加热部，而令一连结于脱附气源的脱附气流输入管自底部输入脱附气体与吸附材接触，将吸附材中所吸附的有机气体脱附，脱附后的吸附材则于该冷却部冷却后落至该贮槽部；
一输送单元，将落至该吸附塔贮槽的吸附材输送至该脱附塔顶端，且将落至该脱附塔贮槽部的吸附材输送至该吸附塔顶端；
一冷凝塔，以一脱附后气流导引管与该脱附塔连结，而将脱附后气流中所含的高浓度有机气体予以冷凝回收，另以一冷凝后气流导引管与该脱附气流输入管连结；
一含氧量控制单元，以一侦测器侦测脱附后气流的含氧量，且以一控制器连接该侦测器及该脱附气源，而令脱附过程或脱附后气流的含氧量维持在0.5％以下，其特征在于，
将有机废气的相对湿度控制于45％RH以下，而利用吸附材将有机废气中所含的丁酮予以吸附，再利用脱附气流将吸附材所吸附的丁酮予以脱附出来，且令脱附过程或脱附后气流的含氧量维持在0.5％以下，避免丁酮因含氧量高而进行氧化为丁二酮与发生酸化现象，将脱附后气流中所含的高浓度丁酮予以冷凝回收。
2.一种使用提升回收品质的有机溶剂回收装置进行回收乙酸乙酯的用途，所述装置包括：
一吸附塔，底部设置有机废气入口，顶部设置有净化气体出口，内部以数个多孔板分隔成数层且于底部形成有贮槽，让由顶端落下的吸附材在各该多孔板上方形成浮动层，并沿着各该多孔板一层一层的开口侧落至该贮槽，而将废气中的有机气体吸附于吸附材的孔洞内；
一控湿单元，设置于该有机废气入口处，而将有机废气的相对湿度控制于60％RH以下；
一脱附塔，内部由上至下至少区分有溢流部、脱附加热部、冷却部及贮槽部，而让自顶端落下的吸附材经该溢流部再落至该脱附加热部，而令一连结于脱附气源的脱附气流输入管自底部输入脱附气体与吸附材接触，将吸附材中所吸附的有机气体脱附，脱附后的吸附材则于该冷却部冷却后落至该贮槽部；
一输送单元，将落至该吸附塔贮槽的吸附材输送至该脱附塔顶端，且将落至该脱附塔贮槽部的吸附材输送至该吸附塔顶端；
一冷凝塔，以一脱附后气流导引管与该脱附塔连结，而将脱附后气流中所含的高浓度有机气体予以冷凝回收，另以一冷凝后气流导引管与该脱附气流输入管连结；
一含氧量控制单元，以一侦测器侦测脱附后气流的含氧量，且以一控制器连接该侦测器及该脱附气源，而令脱附过程或脱附后气流的含氧量维持在0.5％以下，其特征在于，
将有机废气的相对湿度控制于45％RH以下，而利用吸附材将有机废气中所含的乙酸乙酯予以吸附，再利用脱附气流将吸附材所吸附的乙酸乙酯予以脱附出来，且令脱附过程或脱附后气流的含氧量维持在0.5％以下，避免乙酸乙酯因氧化所衍生的水气而致使乙酸乙酯水解反应为乙酸与发生酸化现象，将脱附后气流中所含的高浓度乙酸乙酯予以冷凝回收。
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