[发明专利]一种用于降低被吸附溶剂氧化程度的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可有效降低被吸附溶剂氧化程度的装置及方法，特别是涉及被吸附溶剂中含有酮类有机溶剂的回收装置与其方法。

背景技术

温室气体(CO₂)的减量与资源再利用是目前全球必须共同面对的课题，由于过去产业的快速发展与着重于削减率的环保政策，造成产业在处理挥发性有机废气(VOCs)时并未重视资源的回收及再利用，而主要的处理方法则是以燃烧为主。

然而，目前因为国际原物料不断上涨，因此采用活性碳吸脱附系统作为有机废气中溶剂回收的业者越来越普遍；但由于有机废气中含酮类溶剂气体容易导致碳床着火，故目前常用的处理方法仍为直接排放或燃烧，并未进行回收。

虽然有机废气中溶剂的回收及再利用的需求相当迫切，但受限于有机废气中酮类溶剂的高反应性质，许多含有酮类混合性VOCs都无法采用活性碳吸附或溶剂回收设备处理，否则会有较高的工业安全风险。

由于活性碳的原料相当广泛，从最常见的煤炭如褐煤、泥煤、无烟煤及烟煤等，到椰子壳、稻草、沥青、焦油等，都可制成各式各样的活性碳，但由于来源不同，导致活性碳中所含的灰份组成与比例也不相同，灰份的主要成分为碱金属和碱土金属的盐类，如碳酸盐和磷酸盐等，另外尚含有钙、镁、铁、锌、铜、铅等金属或其氧化物，这些灰份含量可经水洗或酸洗的处理而降低。

另外，在活性碳表面具有相当数量的官能基，如carboxylic、carbonyl、phenolic、lactone及anhydride等，这些含氧的官能基有些来自原料的衍生物，有些是在活化时由空气或水蒸气所产生，也会影响活性碳对溶剂的吸附能力及催化性。

由于活性碳在吸附溶剂后，在进行脱附操作时往往是以加热进行，故一般都会与该活性碳产生氧化、分解及聚合等化学催化反应，而这些氧化分解产物则会导致回收溶剂的质量下降，尤其以酮类、酯类及醇类最容易发生反应，而且当溶剂是有机卤化物时，分解所产生的酸及卤素还会腐蚀吸附槽的槽体。

公知有机废气净化装置1如图1所示，其具有风机5、蒸气产生单元10及活性碳吸脱附单元20。

净化待处理的有机废气的操作如后，且其中数个阀门31、33、35及37视需要而打开或关闭，首先，将有机废气自空气入口A经由该风机5抽送，经过该阀门31进入该活性碳吸脱附单元20，在该活性碳吸脱附单元20中进行吸附程序，即有机废气中的有机物质(包含酮类溶剂)为该活性碳吸脱附单元20中的活性碳所吸附，而净化后的干净空气则经由该阀门37而流经空气出口B所流出；当有机废气的吸附程序完成后，则进行该活性碳吸脱附单元20中被吸附有机物质的脱附程序(即为该活性碳吸脱附单元20的再生程序)，此时，从该蒸气产生单元10提供蒸气流经该阀门33而进入该活性碳吸脱附单元20，以供该活性碳吸脱附单元20进行脱附程序，将原本被吸附于该活性碳吸脱附单元20上的有机物质(包含酮类溶剂)从该活性碳吸脱附单元20脱附出来，而经脱附的有机物质(包含酮类溶剂)流经该阀门35而进入该溶剂出口C排出回收。

而由于传统产业及部分高科技相关周边产业大量使用酮类，如丙酮、MEK及环己酮等作为溶剂，常会有碳床着火的潜在危险，而大部分碳床着火事故则是由活性碳的吸附热或溶剂氧化反应产生的热量在碳床中蓄积，造成异常升温而导致自燃着火；同时，由于活性碳是多孔性结构，导热性差容易造成局部蓄热，在正常的操作条件下，吸附所产生的热量与向吸附气体的放热处于平衡状态，但当吸附的溶剂产生氧化分解时，该平衡遭到破坏便进一步的加速氧化分解反应，最终导致温度的异常上升。

因此，如何在净化有机废气时，减少碳床着火的潜在危险，即为使用该净化有机废气装置的重要课题。

发明内容

为了改善上述公知技术所面临的问题，本发明的目的在于减少碳床着火的潜在危险，即提供一种可有效减低该净化有机废气装置内部的含氧量，以降低有机废气中酮类物质的氧化反应所造成的蓄温上升，而避免碳床着火。

本发明提供一种用于降低被吸附溶剂氧化程度的装置，其包含：

至少一个以上的活性碳吸脱附单元，其用于吸脱附待处理有机废气中的有机物质；

风机，其设置在活性碳吸附单元的上游端，用于抽送该待处理有机废气至活性碳吸附单元，以进行有机废气中有机物质的吸附程序；

蒸气产生单元，其提供蒸气给活性碳吸附单元，以进行活性碳吸附单元上被吸附有机物质的脱附程序；以及；

惰性气体产生单元，其用于提供惰性气体，以降低装置内氧含量的吹除程序。