[发明专利]一种气凝胶吸附回收处理有机废气的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机废气的回收方法，特别是涉及一种电子、印刷、涂布生产过程中挥发性有机废气的吸附回收处理装置和方法。

背景技术

在电子、印刷、涂布等行业的生产中要使用大量挥发性有机溶剂，用于溶解高分子树脂，这些有机溶剂在干燥成膜过程中会全部挥发，与空气混合后排放。据估计，全国各大水松纸印刷生产厂家每年消耗乙醇等溶剂多达上万吨，每年要向大气排放大量的有害物质，不仅造成环境污染，损害人们的身体健康，而且浪费资源。因此，工业上一般对这些有机溶剂进行回收处理，以达到减少环境污染，节约资源，提高企业经济效益，增加社会财富的目的。

目前，工业上水松纸生产中的乙醇等有机废气采用吸附法进行回收，其主要工艺过程为：含乙醇等混合废气先经过一定的前处理，再经过滤器进一步去除尾气中的杂质；然后经引风机进入吸附器，吸附了一定数量的有机溶剂的吸附剂，用饱和水蒸气进行解吸，解吸完成后将经过过滤的空气送入吸附器进行干燥，干燥好的吸附器进入下一工作程序循环吸附；解吸出的含有机物的混合蒸汽进入冷凝器中进行初级冷凝，冷凝液再经板式冷凝器冷却，经过冷凝的有机物和冷凝水进入分层槽，经重力分层，上层的有机物自动溢流至储槽，然后经输送泵送到吸附回收设备，下层的冷凝水排入废水处理系统。决定吸附法处理效率的关键是吸附器中的吸附剂。吸附剂性能的好坏，直接关系到回收率的高低、回收品的品质和运行成本。工业上对吸附剂的要求一般是具有密集的细孔结构，内比表面积大，高孔隙率，化学性质稳定，耐酸碱，耐水，耐高温高压，对空气阻力小等。在水松纸生产中，目前工业上采用颗粒活性炭或活性炭纤维作为吸附剂回收乙醇等有机溶剂。颗粒活性炭气孔均匀，除小孔外，还有0.5～5μm的大孔，比表面积一般为600～1600m²/g，被处理气体要从外向内扩散，通过距离较长，所以吸附解吸均较慢，并且吸附容易饱和，因此回收率较低(80％左右)，且使用寿命不长，运行成本高。活性炭纤维气孔较小，比表面积大，它是靠分子间相互引力发生吸附，相互不发生化学反应，是物理吸附过程，小孔直接开口向外，气体扩散距离较短，吸附解吸均较快，回收率高，可达90％以上，但是活性炭纤维价格昂贵，是活性炭的十倍以上。另外，这些活性炭基吸附材料具有一定的水吸附特性，这种特性不仅降低了吸附能力，而且在吸附剂水蒸气再生过程中，需要进行长时间的干燥过程，这样不仅费时而且成本高。另外，活性炭基吸附材料在工程应用中存在易燃的安全隐患问题。

气凝胶是一种多孔网络结构材料，孔径达1～100nm，具有高比表面积、低密度的均匀多孔材料，过去常用作保温隔热材料。由于气凝胶的丰富的微孔结构，比表面积大，孔隙率高，具有很强的吸附性能，可以吸附混合气体中的绝大多数有害气体。微孔孔径达纳米级的这种材料在光学、电学、声学、环保、冶金等领域具有特殊的性质，因而有着广泛的应用前景。

发明内容

本发明要解决的问题是将气凝胶作为一种新型吸附剂，从有机废气中吸附分离回收挥发性有机溶剂，克服现有吸附回收过程中吸附剂容易因废气中水分吸附饱和而导致对有机溶剂的吸附能力下降的问题，提高吸附回收过程的效率。

一种气凝胶吸附回收处理有机废气的装置，包括废气输送通道、蒸汽输送通道、并联设置的两个或多个吸附罐、切换阀、冷凝器、溶剂回收罐和蒸汽发生器，其特征在于：所述吸附罐设置有气凝胶吸附层。

所述的气凝胶是硅气凝胶，化学性质稳定，耐酸碱，耐水，耐高温高压。

所述的气凝胶是经过三甲基氯硅烷表面改性，具有完全疏水性质。

所述的气凝胶具有高的比表面，高的孔隙率，孔径分布均匀，且为连续的开口孔道。

典型地，所述气凝胶的比表面积≥400m²/g，孔容为1.8～3.2cm³/g，孔径为2～30nm，孔隙率为92～97％，孔道为连续开口孔道，具有优异的吸附性能。

一种气凝胶吸附回收处理有机废气的方法，包括以下步骤：

1)有机废气经废气输送通道被送入一个吸附罐，废气中所含的有机溶剂被吸附罐内的气凝胶吸附，吸附处理后的废气从吸附罐排出；

2)当一个吸附罐内的气凝胶吸附饱和后，通过切换阀将废气输送通道切换至下一个吸附罐，有机废气被送入下一个吸附罐吸附处理；

3)水蒸汽经蒸汽输送通道被送入吸附饱和的吸附罐进行脱附解吸，含有水蒸汽和脱附的有机溶剂的解吸气从吸附罐排往冷凝器进行冷凝，回收的有机溶剂进入溶剂回收罐；