TW201408360A

TW201408360A - 空氣中有機化合物淨化系統及方法

Info

Publication number: TW201408360A
Application number: TW101130739A
Authority: TW
Inventors: feng-tang Zhang
Original assignee: Jg Environmental Tech Co Ltd; feng-tang Zhang
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2014-03-01
Also published as: TWI477312B

Abstract

本發明係有關一種空氣中有機化合物淨化系統，其包括有：一預濃縮器，連結有待淨化氣體進氣管、第一脫附氣進氣管、淨化氣排氣管及第一濃縮氣排氣管，而該待淨化氣體進氣管連結於變風速製程，俾將變風速製程空氣中之有機化合物濃縮且自該第一濃縮氣排氣管定風速排出；一流體化吸附塔，連結於該預濃縮器之第一濃縮氣排氣管另端，而由吸附材對預濃縮之有機化合物再次進行吸附作用；一流體化脫附塔，連結有第二脫附氣進氣管及第二濃縮氣排氣管，而自該第二脫附氣進氣管導入脫附氣對吸附材進行脫附作用，俾讓吸附材恢復吸附能力；一吸附材輸送單元，連結該流體化吸附塔與該流體化脫附塔，而將於該流體化吸附塔完成吸附作用之吸附材輸送至該流體化脫附塔，且將於該流體化脫附塔完成脫附作用之吸附材輸送至該流體化吸附塔；以及一終處理單元，連結於該流體化脫附塔之第二濃縮氣排氣管另端，用以將濃縮之有機化合物進行終處理。藉此，用以解決有機廢氣來源風速或/及溫度、相對濕度不穩定時難以直接利用流體化浮動床空氣淨化裝置加以淨化處理之問題，而具有彈性擴大流體化浮動床空氣淨化裝置風速與溫濕度處理範圍之功效。

Description

空氣中有機化合物淨化系統及方法

本發明係有關一種空氣中有機化合物淨化系統及方法，尤指一種利用預濃縮器將導入之變風速廢氣於濃縮後定風速排出，致使連結於預濃縮器下游之流體化浮動床空氣淨化裝置彈性擴大風速處理範圍之設計者。

按，流體化浮動床空氣淨化裝置的工作流程如「圖1」所示，流體化吸附塔10的內部以浮動多孔板11分隔成數層，含有有機化合物的廢氣送入流體化吸附塔10底部，而廢氣氣流先以底部之氣流分散板12分散後，乃與由上落下而在浮動多孔板11上方形成浮動層的吸附材30接觸，即可成為淨化氣體並從塔頂之氣流出口13排放；其中，吸附材30沿著浮動多孔板11一層一層的落下部111落下，當吸附材30與含有有機化合物的廢氣接觸時，將廢氣中的有機化合物吸附於吸附材30的孔洞內，廢氣即變成淨化氣體排放；然而，吸附飽和的吸附材30落至流體化吸附塔10底部的貯槽14後，藉吸附材輸送單元20送至後續之脫附程序，進行脫附再生工作後送回流體化吸附塔10之頂端。

次按，吸附飽和的吸附材30落至流體化吸附塔10底部的貯槽14後，乃藉吸附材輸送單元20之輸送氣源22，以所送出之空氣或氮氣形成推送力，經吸附塔出料管21、第一下輸送轉運器23、第一輸送轉運管231、第一上輸送轉接器24與脫附塔進料管25送至脫附塔40之頂端，進行脫附再生之工作；脫附再生後的吸附材30則以脫附塔出料管26、第二下輸送轉運器27、第二輸送轉運管271、第二上輸送轉接器28與吸附塔進料管29送回流體化吸附塔10的頂端。

接著，待再生之吸附材30乃在流體化脫附塔40慢慢往下流動，而經由脫附熱源41加熱，再由流體化脫附塔40下方之脫附氣進氣管42吹入脫附氣與吸附材30接觸，將吸附材30中的有機化合物脫附；脫附後的吸附材30經流體化脫附塔40底部冷卻後，由前述之輸送過程送回吸附塔10上端，再度吸收有機化合物；而脫附出來的高濃度廢氣，則隨脫附氣經濃縮氣排氣管43攜帶至終處理單元50(諸如冷凝器或是焚化爐；圖示為冷凝器，冷凝液體由回收槽51回收，氣體則自氣體出口52排出)進行終處理。

然而，流體化浮動床空氣淨化裝置設計時，一般均以固定範圍之面風速設計(例如直徑0.6mm、比重0.6g/cc的球狀活性碳吸附材的最佳流體化浮動面風速介於0.75~1.25m/s之間)，以避免部份吸附材不浮動而直接掉落、流體化浮動不佳或是過速吹出吸附塔；因此，單獨的流體化浮動床空氣淨化裝置無法直接處理來源風速(風量)不穩定的有機廢氣，而一旦所處理的風速不穩定時，則難有穩定的淨化品質。再者，目前習知流體化浮動床空氣淨化裝置所採用的吸附材均為壢青基球狀活性碳(例如:日本吳羽化工製造之GBAC)為主，該吸附材之吸附性能將受入流氣體的溫濕度而大幅影響，是故均必須耗用大量能源預控溫控濕處理至溫度25至35℃之間較佳，以確保吸附性能與減少吸附塔內吸附連鎖放熱問題(例如: 酮類觸媒反應放熱)及溫度過低而使脫附塔內活性碳表面結露凝結結塊阻塞問題；以及相對濕度60%RH以下，以確保吸脫附性能與減少吸脫附溶劑而水解變質(例如: 乙酸乙酯)及回收溶劑含水率過高問題。

本發明之主要目的，係欲解決空氣中含有揮發性有機物的待淨化氣體來源風速、溫度或/及相對濕度不穩定時，難以直接利用流體化浮動床空氣淨化裝置加以淨化處理之問題，而具有彈性擴大流體化浮動床空氣淨化裝置風速處理範圍之功效。

本發明之另一目的，則具有彈性擴大流體化浮動床空氣淨化裝置溫度或/及相對濕度處理範圍之功效。

本發明之又一目的，乃具有降低設備及運轉成本及降低溶劑水解變質與回收溶劑含水率之功效。

為達上述功效，本發明之空氣中有機化合物淨化系統之結構特徵，係包括有：一預濃縮器，連結有待淨化氣體進氣管、第一脫附氣進氣管、淨化氣排氣管及第一濃縮氣排氣管，而該待淨化氣體進氣管連結於變風速(風量)製程(其中來源氣體之溫濕度亦或為變動者)，俾將變風速製程空氣中之有機化合物濃縮且自該第一濃縮氣排氣管定風速排出；一流體化吸附塔，連結於該預濃縮器之第一濃縮氣排氣管另端，而由吸附材對預濃縮之有機化合物再次進行吸附作用；一流體化脫附塔，連結有第二脫附氣進氣管及第二濃縮氣排氣管，而自該第二脫附氣進氣管導入脫附氣對吸附材進行脫附作用，俾讓吸附材恢復吸附能力；一吸附材輸送單元，連結該流體化吸附塔與該流體化脫附塔，而將於該流體化吸附塔完成吸附作用之吸附材輸送至該流體化脫附塔，且將於該流體化脫附塔完成脫附作用之吸附材輸送至該流體化吸附塔；以及一終處理單元，連結於該流體化脫附塔之第二濃縮氣排氣管另端，用以將濃縮之有機化合物進行終處理。【00010】此外，進一步於該待淨化氣體進氣管或/及該第一濃縮氣排氣管設置有溫度或/及濕度控制單元，俾以確保該預濃縮器或/及該流體化吸附塔吸附材之吸附能力維持在高檔。再者，進一步令該預濃縮器之吸附材為疏水性吸附材，以確保該預濃縮器的性能不受該進氣相對濕度之影響，並進一步大幅降低預濃縮器濃縮後第一濃縮氣排氣管內氣體的含水率。另，該預濃縮器為轉輪式濃縮器、轉環式濃縮器或固定床式濃縮器。又，該終處理單元為冷凝器或焚化爐。【00011】另者，本發明之空氣中有機化合物淨化方法，係先將變風速、溫度或/及相對濕度製程空氣中之有機化合物予以預濃縮且定風速排出，再以流體化浮動床空氣淨化裝置對預濃縮之有機化合物進行淨化處理者。其中，利用轉輪式濃縮器、轉環式濃縮器或固定床式濃縮器將變風速製程空氣中之有機化合物予以預濃縮且定風速排出。再者，採用疏水性吸附材作為預濃縮之吸附材，以確保該預濃縮器的性能不受該進氣相對濕度之影響，並進一步大幅降低預濃縮器濃縮後第一濃縮氣排氣管內氣體的含水率，而採用高矽鋁比ZSM-5沸石或Y型沸石或其任意組合作為疏水性吸附材。

【00012】首先，請參閱「圖2」所示，本發明之第一實施例係包括有：一預濃縮器60，連結有待淨化氣體進氣管61、第一脫附氣進氣管62、淨化氣排氣管63及第一濃縮氣排氣管64，而該待淨化氣體進氣管61連結於變風速製程(諸如包裝印刷業通常會安裝有複數並聯之製程機台，而各該製程機台啟動與停機數量因製程安排隨時變動，風速乃隨時變動)，俾將變風速製程空氣中有機化合物之濃度濃縮而風量變小且自該第一濃縮氣排氣管64定風速排出，該預濃縮器60可為轉輪式濃縮器、轉環式濃縮器或固定床式濃縮器(例如採用轉輪式濃縮器或轉環式濃縮器之濃縮倍率一般為5至30倍之間)；一流體化吸附塔10，連結於該預濃縮器60之第一濃縮氣排氣管64另端，而由吸附材30對預濃縮之有機化合物再次進行吸附作用；一流體化脫附塔40，連結有第二脫附氣進氣管42a及第二濃縮氣排氣管43a，而自該第二脫附氣進氣管42a導入脫附氣對吸附材30進行脫附作用，俾讓吸附材30恢復吸附能力；一吸附材輸送單元20，連結該流體化吸附塔10與該流體化脫附塔40，而將於該流體化吸附塔10完成吸附作用之吸附材30輸送至該流體化脫附塔40，且將於該流體化脫附塔40完成脫附作用之吸附材30輸送至該流體化吸附塔10；以及一諸如冷凝器或焚化爐之終處理單元50，連結於該流體化脫附塔40之第二濃縮氣排氣管43a另端，用以將濃縮之有機化合物進行冷凝或焚化之終處理。【00013】接著，請再參閱「圖3」所示，本發明之第二實施例與第一實施例之不同處在於：為了因應溫度或相對濕度亦會因各製程環境而產生變動，乃進一步於該待淨化氣體進氣管61或/及該第一濃縮氣排氣管64設置有溫度或/及濕度控制單元70，俾以確保該預濃縮器60或/及該流體化吸附塔10吸附材之吸附能力維持在高檔；再者，尚可進一步令該預濃縮器60之吸附材為疏水性吸附材(例如高矽鋁比的ZSM-5或Y型疏水性沸石: UOP Hisiv 5000或4000或3000)，以確保該預濃縮器的性能不受該進氣相對濕度之影響，並進一步大幅降低該預濃縮器60濃縮後第一濃縮氣排氣管64內氣體的含水率，如此可以降低該流體化吸附塔10吸附材之吸附能力維持在高檔，並可進一步避免該該流體化吸附塔10與該流體化脫附塔40內進行吸脫附作用之吸附材30(例如:日本吳羽化工製造之壢青基球狀活性碳，GBAC)，因吸附有溶劑(例如:乙酸乙酯)及水氣而產生水解酸化反應而變質。【00014】基於如是之構成，本發明利用轉輪式濃縮器、轉環式濃縮器或固定床式濃縮器等濃縮倍率較低之濃縮器做為預濃縮器60，一方面可將所處理空氣中之有機化合物預先濃縮，再一方面可將導入之變風速廢氣於濃縮後定風速排出；藉此，連結於該預濃縮器60下游端之流體化浮動床空氣淨化裝置(包括流體化吸附塔10、吸附材輸送單元20及流體化脫附塔40)，因所處理之有機化合物廢氣已被預先濃縮，故其設備規格可大幅縮小，另因所處理之有機化合物廢氣為定風速，致使其淨化品質極為穩定。【00015】是以，本發明可因該預濃縮器60之設置而讓流體化浮動床空氣淨化裝置所能處理之風速(風量)彈性增大(廢氣原始來源風量若未經預濃縮前對應的流體化浮動床風速0.1～30m/s均適用)，具有彈性擴大流體化浮動床空氣淨化裝置風速處理範圍之功效；再者，本發明除了讓流體化浮動床空氣淨化裝置設備規格可大幅縮小(因所處理之有機化合物廢氣已被預先濃縮)之外，尚因該濕度控制單元70之設置或是採用疏水性吸附材，確保吸附材之吸附能力不會因廢氣原始來源之溫濕度變化而降低，具有降低設備及運轉成本及預防脫附塔內活性碳表面結露凝結結塊阻塞及降低溶劑水解變質與回收溶劑含水率之功效。【00016】綜上所述，本發明所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」及「可供產業利用」等發明專利要件，祈請鈞局惠賜專利，以勵發明，無任德感。【00017】惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。

10．．．流體化吸附塔

11．．．浮動多孔板

111．．．落下部

12．．．氣流分散板

13．．．氣流出口

14．．．貯槽

20．．．吸附材輸送單元

21．．．吸附塔出料管

22．．．輸送氣源

23．．．第一下輸送轉運器

231．．．第一輸送轉運管

24．．．第一上輸送轉接器

25．．．脫附塔進料管

26．．．脫附塔出料管

27．．．第二下輸送轉運器

271．．．第二輸送轉運管

28．．．第二上輸送轉接器

29．．．吸附塔進料管

30．．．吸附材

40．．．脫附塔

41．．．脫附熱源

42．．．脫附氣進氣管

42a．．．第二脫附氣進氣管

43．．．濃縮氣排氣管

43a．．．第二濃縮氣排氣管

50．．．終處理單元

51．．．回收槽

52．．．氣體出囗

60．．．預濃縮器

61．．．待淨化氣體進氣管

62．．．第一脫附氣進氣管

63．．．淨化氣排氣管

64．．．第一濃縮氣排氣管

70．．．溫度或/及濕度控制單元

【00018】圖1係一般流體化浮動床空氣淨化裝置之結構示意圖；圖2係本發明第一實施例之結構示意圖；圖3係本發明第二實施例之結構示意圖。