CN202087198U

CN202087198U - 一种改进的沸石浓缩转轮在线再生装置

Info

Publication number: CN202087198U
Application number: CN2011201078931U
Authority: CN
Inventors: 张丰堂
Original assignee: JG Environmental Technology Co Ltd
Current assignee: JG Environmental Technology Co Ltd
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-04-12

Abstract

本新型提供一种转轮高温活化的再生装置及其再生方法，其中该再生装置包含转轮、驱动组件、热源及切换阀组，利用该切换阀组来切换该转轮再生气流的入流方向，使该转轮前、后两面均匀加热而再生活化，以提高该转轮的活化效能及使用寿命。

Description

一种改进的沸石浓缩转轮在线再生装置

技术领域

本新型涉及一种转轮高温活化再生装置及其再生方法，尤其涉及一种处理挥发性有机废气的浓缩转轮在线高温活化的改进的再生装置及其再生方法。

背景技术

近来，国际间对于环保议题及工业安全卫生日益重视，考虑工业废气对环境及劳工以至于一般大众身体产生的危害，对于工业废气排放标准日趋严格，国内外法规都制定出浓度及臭味的排放标准。工业废气中对于挥发性有机气体的处理，在高浓度时多采用冷凝法收集，而在低浓度且大风量时则以物理吸附方式浓缩处理后，再送往小型焚化炉燃烧或以冷凝装置回收较为经济有效。以半导体液晶圆厂产生的有机废气成分为例，常含有如二甲基二硫醇(Dimethyl Sulfoxide)、N-甲基吡咯酮(N-Methyl Pyrolidone)、乙醇铵(2-Aminoethanol)、二甲基二硫醇(Dithiolethylene Glycol)、二甲基硫醇(Dimethyl Sulfide)、异丙醇(Isopropyl Alcohol)、丙酮(Acetone)等化合物，以沸石转轮吸附浓缩废气后，再以焚化炉于摄氏600～900度以上的温度燃烧，分解这些挥发性有机物质以及臭气和毒气最有效。目前以吸附浓缩沸石转轮处理加上燃烧焚化的方式，进行挥发性有机气体的废气排放处理，已在半导体及光电业界广为采用。

工业上常以吸附浓缩沸石转轮焚化***处理挥发性有机废气，其处理效率可稳定达到符合挥发性有机废气(volatile organic compounds，VOCs)排放标准。然而，吸附浓缩沸石转轮最大的处理问题为废气中含多量高沸点物质、聚合物质、脱附热能量不足无法有效脱附出、或废气中混排其它粒状污染物，所导致的整体处理效率下降。光电业制程及使用的物料与半导体相近，但在含高沸点VOCs去光阻剂的使用量上远高于半导体业，故使得其排放废气组成上的高沸点VOCs较多；同时这类高沸点物质中，也同时是聚合物者占大多数。这类高沸点VOCs虽容易吸附于沸石转轮上，但由于***设计的安全考虑，使得脱附高沸点VOCs温度不足，所以往往造成脱附不易，日久后高沸点VOCs将蓄积其上、占据吸附位置，影响***整体效能，故成为部份光电业应用沸石吸附浓缩焚化***效能不彰之因；而以往也有厂家欲以提高脱附温度、以增加高沸点物质脱附效率，但这项操作措施容易造成***跳机、形成无通风的密闭状态，若无紧急处理程序如洒水、喷入冷却氮气等，就会造成沸石吸附转轮组合处产生闷热状态，严重时可使得其局部温度异常突升、让沸石转轮产生结构性的永久破坏。

为防止沸石转轮受到高沸点及(或)聚合物VOCs蓄积，占据沸石转轮活性吸附位置导致***效能不彰等问题，沸石转轮可借助高温活化来解决上述问题。

目前工业上一般采用的活化再生方式可分为在线活化再生或线外活化再生二种，线外活化再生例如在美国专利案4957721、日本公开特许62-282639及63-156542等专利中所述，其将使用一段时间的沸石转轮拆卸下来，再以更高温度(通常为300～1000℃)直接加热或高温气体处理，使蓄积的高沸点物质因受到一定程度的温度作用而断键成为小分子，而被碳化或脱除。然而，沸石转轮的拆卸程序繁杂，虽然可将蓄积的高沸点物质有效分解脱除，但沸石转轮拆卸过程容易造成转轮结构损坏及吸附剂孔洞结构破坏，而失去吸附能力或因劣化粉碎而损失。

在线活化再生例如日本公开昭63-232823、63-310636、英国专利案Brit.1546437及德国专利案Ger.Offen 2419827等所述，其优点是可连续操作，避免繁杂的拆卸程序，但此在线连续转动转轮的活化再生往往无法有效将原蓄积的高沸点物质移除，而影响吸附能力。

而台湾新型专利公告号I323183的“处理挥发性有机废气的浓缩转轮在线高温活化的再生装置及方法”，提供一种有效的转轮在线高温活化再生装置及方法；然而，在该装置及方法中，虽然可有效进行转轮的在线高温活化，但由于转轮具有一定的厚度，在进行在线高温活化时，因为该转轮厚度因素，使得高温气体流经转轮后温度降低，使得转轮在前、后两面的活化结果不同，也因为经常性的再生，反而使得转轮、后两面的使用寿命不同，而在使用一定再生次数后，虽然接触高温面的转轮仍可使用，但相对面则已无法再生，从而减少了该转轮的使用寿命。

因此，本新型提供一种改进的转轮高温活化的再生装置及其再生方法，通过调控进入该转轮再生吸附区的加热气体入流方向与气流比例，使得该转轮再生吸附区的转轮在前、后两面皆得以相同高温进行脱附再生与活化，可有效增加再生与活化的效率，也因为前、后两面的再生效果相同，不会因为该转轮的后面效果低而减损使用寿命，达到延长该转轮重复使用寿命的效果。

发明内容

为了改善上述现有技术所面临的问题，本新型提供一种沸石转轮的在线再生装置及再生方法，本新型的装置及方法可有效活化再生沸石转轮，增进吸附浓缩沸石转轮处理效率及延长该沸石转轮的使用寿命。

详而言之，本新型的目的是为提供一种沸石转轮的在线再生装置，其包含：

转轮，至少包含一吸附区及一再生脱附区，并用以净化挥发性有机废气；

驱动组件，用于控制该转轮在适当时间间隔以步进或连续方式转动；

热源，用于加热气体至活化再生温度；及

切换阀组，用以切换经加热该气体进入该浓缩转轮的再生脱附区的方向，以交替入流方向使该浓缩转轮的再生脱附区均匀加热完成再生。

本新型的再一目的为提供一种沸石转轮的在线再生方法，其用于上述的在线再生装置，其包含下列步骤：

(1)利用该驱动组件控制该转轮在适当时间间隔以步进或连续方式转动，使将要进行再生的转轮进入再生脱附区，并在该再生脱附区停留一再生时间。

(2)利用该切换阀组切换经加热该气体进入该再生脱附区的入流方向，使该再生脱附区的转轮进行前后均匀的在线高温再生；

重复上述步骤(1)及步骤(2)，直至转轮整体前后温度均匀一致完成再生。

本新型同时提供另一种沸石转轮的在线再生装置，其是在上述在线再生装置的再生脱附区进一步包含再生脱附预热区，利用该切换阀组的控制，同时将经加热该气体以前、后两种入流方式分别针对再生脱附区及再生脱附预热区进行高温再生。

本新型的另一目的是为提供一种沸石转轮的在线再生方法，其用于上述的在线再生装置，其包含下列步骤：

(1)利用该驱动组件控制该转轮在一个适当时间间隔以步进或连续方式转动，使将要进行再生的转轮进入再生脱附区及再生脱附预热区，并在该再生脱附区及再生脱附预热区停留一再生时间。

(2)利用该切换阀组同时将经加热该气体以前、后两入流方向进入该再生脱附区及再生脱附预热区，使该转轮同时进行前后两面的在线高温再生；

重复上述步骤(1)及步骤(2)，直到该转轮整体前后温度均匀一致完成再生。

同时，在上述在线再生方法中，该转轮的高温活化再生时间为10分钟至120分钟；且该步进或连续转动间隔角度为10°至90°。

通过上述本新型的一种沸石转轮的在线再生装置及其再生方法，可有效提升该转轮的再生功效，并延长该转轮的使用寿命。

下列实验设计仅为说明，不应限制本实用新型的范畴，合理的变化，诸如对于本领域技术人员来说，为显而易见合理的，可在不脱离本新型的范畴下进行。

附图说明

图1为现有技术挥发性有机废气净化装置的示意图。

图2为现有技术处理挥发性有机废气的浓缩转轮在线高温活化的再生装置示意图。

图3为现有技术处理挥发性有机废气的浓缩转轮在线高温活化的再生方法较佳实施例示意图。

图4为本新型中沸石转轮的在线再生装置一具体实施例的示意图。

图5为本新型中沸石转轮的在线再生装置另一具体实施例的示意图。

图6为本新型中沸石转轮的在线再生装置再一具体实施例的示意图。

图7为现有技术在线高温再生装置与本新型在线再生装置再生沸石转轮的再生效能比较结果图。

【主要组件符号说明】

11 第一风机

21 第二风机

31、32 浓缩转轮

33 驱动组件

311、321 吸附区

312、322 再生脱附区

323 冷却区

324 再生脱附预热区

42 进气口

61 鼓风机

73 第一热交换器

74 第二热交换器

81 焚化炉

91 第一烟囱

92 第二烟囱

A1 第一阀门

A2 第二阀门

A3 第三阀门

A4 第四阀门具体实施方式

为使充分了解本新型的目的、特征及功效，现借由下述具体的实施例，并配合所附的图式，对本新型做一详细说明，说明如后：

图1为现有技术挥发性有机废气净化装置的示意图。如图所示，一般处理挥发性有机废气的方法如下所述，当加载上述装置后，挥发性有机废气经由第一风机11抽送至浓缩转轮31，该浓缩转轮31包括吸附区311及再生脱附区312，被导入的挥发性有机废气经由该浓缩转轮31的吸附区311中的吸附剂所吸附，而经吸附后的干净气流经由第二风机21导入第一烟囱91排放。同时，吸附挥发性有机废气的吸附剂经由驱动组件33的运转而运送至该浓缩转轮31的再生脱附区312；并且鼓风机61抽送经第一热交换器73加热至再生温度的气流通过该浓缩转轮31的再生脱附区312，此时，再生脱附区312中被吸附的挥发性有机物质受热而脱附到气流中，该气流再被导引至第二热交换器74预热，再导入一焚化炉81燃烧成水及二氧化碳为主的物质，再经由第二热交换器74及第一热交换器73后，由第二烟囱92排放至大气中。

图2则为台湾公告号I323183“处理挥发性有机废气的浓缩转轮在线高温活化的再生装置及方法”的再生装置示意图，如图所示，该装置包含转轮32、驱动组件33及第一热交换器73，其中该转轮32包含吸附区321、再生脱附区322及冷却区323。

图3则为台湾公告号I323183“处理挥发性有机废气的浓缩转轮在线高温活化的再生装置及方法”的再生方法较佳实施例示意图。参见图2及图3，再将挥发性有机废气净化自***载出后，进行高温活化再生程序，开启鼓风机61，此时干净空气会自进气口42进入，通过该转轮32的冷却区323后送至该第一热交换器73，该第一热交换器73将干净空气加热至所设定的活化再生温度并输送至再生脱附区322进行转轮的活化再生，活化再生设定时间后，驱动组件33可驱动转轮一设定角度，使转轮32已活化的部分进入冷却区323进行冷却，同时吸附区321中未活化再生的部分进入再生脱附区322进行活化再生。因此，借助驱动组件33驱动转轮32转动，使转轮32按照此步进方式在一适当时间间隔转动一适当角度，并停留一适当时间，即可完成转轮整体的活化再生。

然而，在上述在线高温活化的再生装置及方法中，虽然可有效进行转轮的在线高温活化，但由于转轮具有一定的厚度(20公分至45公分)，在进行在线高温活化时，因为该转轮厚度因素，使得高温气体流经转轮期间使得气流温度降低，进而使得该转轮在前、后两面的活化效果不同，也因为经常性的再生，反而使得转轮、后两面的使用寿命不同，而在使用一定次数的再生后，虽然接触高温面的转轮仍可使用，但相对面则已无法再生，从而减少了该转轮的使用寿命。

图4则为本新型中沸石转轮的在线再生装置的示意图。如图4所示，该装置包含转轮32、驱动组件33、第一热交换器73及切换阀组，其中该转轮32包含吸附区321、再生脱附区322及冷却区323，而该切换阀组则由第一阀门A1、第二阀门A2、第三阀门A3及第四阀门A4所组成。

于在线高温再生该转轮时，当第一阀门A1及第二阀门A2打开，而第三阀门A3及第四阀门A4关闭时，经该第一热交换器73加热至活化高温的气体，经由鼓风机61的抽送而往该鼓风机61方向流经该转轮32的再生脱附区322，而经过一段适当时间后，则将第一阀门A1及第二阀门A2关闭，而将第三阀门A3、第四阀门A4打开，此时，经该第一热交换器73加热至活化高温的气体，经由该鼓风机61的抽送而往与该鼓风机61相反方向流经该转轮32的再生脱附区322，如此交替操作该切换阀组，以使该转轮32的再生脱附区332中吸附剂得以前、后两面均匀高温脱附或/及活化，进而完成有效脱附与再生。按照此方法操作，前、后两面均可接受达至设定温度的高温气流进行在线高温再生活化，可使该转轮前、后两面均以设定温度达至脱附与再生活化，可同时提升该转轮的再生寿命。

再者，图5为本新型中沸石转轮的改良在线再生装置另一实施例的示意图。如图5所示，该装置包含转轮32、驱动组件33、第一热交换器73及一切换阀组，其中该转轮32包含吸附区321、再生脱附区322、冷却区323及再生脱附预热区324，而该切换阀组则由第一阀门A1及第二阀门A2所组成。

于在线高温再生该转轮时，将该第一阀门A1及第二阀门A2都打开，此时，经第一热交换器73加热至活化高温的气体经由鼓风机61的抽送，同时经由该第一阀门A1及第二阀门A2而分别流向再生脱附区322及再生脱附预热区324，经过该驱动组件33的反复驱动该转轮32，使该转轮32中吸附剂得以前、后两面均匀高温脱附或/及活化，进而完成再生。在此具体实施例中，借助该转轮的区段差别，同时进行前、后两面的活化再生，可达成前、后两面的均匀脱附再生，从而延长该转轮的重复再生的使用寿命。

另外，再参照图6，为本新型改进的沸石转轮在线再生装置再一实施例的示意图。如图6所示，该装置包含转轮32、驱动组件33、第一热交换器73及一切换阀组，其中该转轮32包含一吸附区321、再生脱附区322、冷却区323及再生脱附预热区324，而该切换阀组则由第一阀门A1、第二阀门A2及第三阀门A3所组成；在此实施例中，将图5的实施例中流经该再生脱附预热区324的高温气流，通过增设的第三阀门A3再导入该第一热交换器73的中，可有效重复利用该高温气流，进一步节省提高气流温度所需的电力成本。

为检测本新型中再生装置及方法的活化再生效果，进行失活的蜂巢状沸石转轮高温活化再生效能实验。将现有在线高温再生装置与本新型的改进的在线高温再生装置比较，将二者再生后的沸石转轮样品与新沸石转轮样本比对吸附异丙醇(IPA)(在100ppmv)的饱和吸附量。使用热天平以热重量分析法(Thermogravimetric Analysis；TGA)分析及使用示差热分析装置以示差热分析法(Differential Thermal Analysis；DTA)分析，其结果显示于图6。

由图7可知，以200、300及400℃的活化再生温度活化1小时后的再生能力，本新型中的再生效果皆明显高于现有的在线高温活化装置的效果，尤其于200～300℃高温活化时，本新型的在线再生装置对于沸石的再生效能相较于现有在线高温活性装置有将近20％以上的提升，且本新型的装置以180℃进行1小时的在线高温活化也可达至60％以上的活化效能，此结果也不是现有技术在线高温活化装置在200℃进行再生所能达到的，因此本新型的再生装置及方法可达到良好的活化再生效果并可节省活化再生时间，相较于现有技术在线高温活化装置可提供更好的再生活化的功效及结果。

Claims

1.一种沸石转轮的在线再生装置，其特征在于，其包含：

热源，用于加热一气体至一活化再生温度；及

切换阀组，用以切换经加热该气体进入该浓缩转轮的再生脱附区的方

向，以交替入流方向使该浓缩转轮的再生脱附区均匀加热完成再生。

2.如权利要求1所述的在线再生装置，其特征在于，该转轮的再生脱附区进一步包含再生脱附预热区，利用该切换阀组的控制，同时将经加热该气体以前、后两种入流方式分别针对再生脱附区及再生脱附预热区进行高温再生。