專利名稱：：揮發性有機廢氣濃縮轉輪在線高溫活化的再生裝置及方法
技術領域：
：本發明屬于關于一種濃縮轉輪高溫活化的再生裝置及方法，尤其是關于一種處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化再生裝置及方法。
背景技術：
：在本發明提出之前，國際間對于環保議題及工業安全衛生日益重視，考慮工業廢氣對環境及勞工以至于一般大眾身體產生的危害，對于工業廢氣排放標準日趨嚴格，國內外法規都制定出濃度及臭味的排放標準。工業廢氣中對于揮發性有機氣體的處理，在高濃度時多采用冷凝法收集，而在低濃度且大風量時則以物理吸附方式濃縮處理后，再送往d、型焚化爐燃燒或以冷凝裝置回收較為經濟有效。以半導體業晶圓廠產生的有機廢氣成分為例，常含有如二曱基二硫醇(DimethylSulfoxide)、N-曱基吡咯酮(N-MethylPyrolidone)、乙醇銨(2-Aminoethano1)、二曱基二硫醇(DithiolethyleneGlycol)、二曱基硫醇(DimethylSulfide)、異丙醇(IsopropylAlcohol)、丙酮(Acetone)等化合物，以沸石轉輪吸附濃縮廢氣后，再以焚化爐于攝氏600~卯0度以上之溫度燃燒，分解這些揮發性有機物質以及臭氣和毒氣最有效。目前以吸附濃縮沸石轉輪處理加上燃燒焚化的方式，進行揮發性有機氣體的廢氣排放處理，已在半導體及光電業界廣為采用。工業上常以吸附濃縮沸石轉輪焚化系統處理揮發性有機廢氣，其處理效率可穩定達到符合揮發性有機廢氣(volatileorganiccompounds,VOCs)排放標準。然而，吸附濃縮沸石轉輪最大的處理問題為廢氣中含多量高沸點物質、聚合物質、脫附熱能量不足無法有效脫附出、或廢氣中混排其它粒狀污染物，所導致整體處理效率下降。光電業制程及使用的物料與半導體相近，但在含.高沸點VOCs去光阻劑的使用量上遠高于半導體業，故使得其排放廢氣組成中的高沸點VOCs較多；同時這類高沸點物質中，也同時是聚合物者占大多數。這類高沸點VOCs雖容易吸附于沸石轉輪上，但由于系統設計的安全考慮，使得脫附高沸點VOCs溫度不足，所以往往造成脫附不易，日久后高沸點VOCs將蓄積其上、占據吸附位置，影響系統整體效能，故成為部份光電業應用沸石吸附濃縮焚化系統效能不明顯的原因；而以往也有廠家欲以提高脫附溫度、以增加高沸點物質脫附效率，但這項操作措施容易造成系統跳機、形成無通風的密閉狀態，若無緊急處理程序如灑水、噴入冷卻氮氣等，如此將造成沸石吸附轉輪組合處產生悶熱狀態，嚴重也使得其局部溫度異常突升、讓沸石轉輪產生結構性的永久破壞。為防止沸石轉輪受到高沸點及(或)聚合物VOCs蓄積，占據沸石轉輪活性吸附位置導致系統效能不顯著等問題，沸石轉輪可都由高溫活化來解決上述問題。再生二種，線外活化再生例如于美國專利案4957721、日本公開特許62-282639及63-156542等所述，將其使用一段時間之沸石轉輪拆卸下來，在以更高溫度(通常為3001000°C)直接加熱或高溫氣體處理，使蓄積的.高沸點物質因受到一定程度之溫度作用而斷鍵成為小分子，而被碳化或脫除。然而，沸石轉輪之拆卸程序繁雜，雖然可將蓄積之高沸點物質有效分解脫除，但沸石轉輪拆卸過程容易造成轉輪結構損壞及吸附劑孔洞結構破壞，而失去吸附能力或因劣化粉碎而損失。在線活化再生例如日本公開昭63-232823、63-310636、英國專利案Brit.1546437及德國專利案Ger.Offen2419827等所述，其優點是可連續操作，避免繁雜之拆卸程序，但此在線連續轉動轉輪之活化再生往往無法有效將原蓄積的高沸點物質移除，而影響吸附能力。因此，為改善長期使用之沸石轉輪因高沸點、聚合'物等VOCs占據吸附'劑活性吸附微孔洞而老化不易活化再生的缺點，如何不需拆卸沸石轉輪而可直接于在線使沸石轉輪迅速且有效活化再生成為相關業者所急迫有待尋求解決的方案以及改進之處。
發明內容為了改善上述公知技術所面臨的問題，本發明提供一種處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生裝置及方法。本發明的目的在于提供的再生裝置及方法可有效活化再生沸石轉輪增進吸附濃縮沸石轉輪處理效率及節省維修成本與時間。詳而言之，本發明的第1個目的是提供一種處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生裝置，其至少包含(1)一轉輪，其用以吸附處理揮發性有機廢氣，且至少包含一再生脫附區及一吸附區；(2)—驅動組件，其可控制該轉輪于一適當時間間隔以步進方式轉動一適當角度，并停留一適當時間；(3)—熱源，其可加熱氣體至活化再生溫度；及.(4)一風機，其可抽送該經加熱氣體至轉輪的再生脫附區進行活化再生。本發明的處理揮發性有機廢氣之濃縮轉輪在線高溫活化的再生裝置中，該熱源為循環式熱源或自源式熱源，該熱源可加熱風機所提供的氣體，且使經加熱的氣體達到轉輪的再生脫附區時的活化再生溫度約為15(TC至約450°C。此外，該循環式熱源可由焚化爐系統中的熱交換器提供，而使活化再生用氣體加熱至活化再生溫度。本發明處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生裝置中，該轉輪進一步包含一冷卻區，該冷卻區可使再生裝置的溫度下降，避免吸附劑'孔洞結構破壞，而失去吸附能力或因劣化賴、晬而損失。本發明處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生裝置中，該轉輪之厚度并無特別限制，通常依再生系統所處理的廢氣流量而定。厚度較小的轉輪雖在活化再生處理上較為快速，但其揮發性有機廢氣吸附處理面積較小，因此處理較不完全。反之，厚度較大的轉輪雖其揮發性有機廢氣吸附處理面積較大而處理較為完全，但在活化再生處理上較慢，且可能有活化再生不完全的擔憂。因此，較佳的轉輪厚度約為200mm至450mm。本發明另一目的是提供一種處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生方法，其包含下列步驟(1)提供一處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生裝置，該裝置至少包含一轉輪、一驅動組件、一熱源及一風機，而該轉輪至少包含一再生脫附區及一吸附區；(2)使用該驅動組件控制該轉輪于一適當時間間隔以步進方式轉動一適當角度，而進入再生脫附區，并停留一適當時間；(3)以該風機抽送氣體通過該熱源，氣體經該熱源加熱后送至轉輪再生脫附區時可達活化再生溫度，并進行該再生脫附區之活化再生；及(4)重復步驟(2)及(3)直至轉輪整體活化再生完成。本發明處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生方法中，該熱源為循環式熱源或自源式熱源，且該熱源可使氣體達到轉輪的再生脫附區時的活化再生溫度約為150。C至約450°C。此外，該循環式熱源可由焚化爐系統中的熱交換器提供，而使活化再生用氣體加熱至活化再生溫度。本發明在處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生方法中，該轉輪進一步包含一冷卻區，即轉輪于再生脫附區活化再生后進入冷卻區，而由風機抽送的氣體在以熱源加熱前先經過該冷卻區，因此，由再生脫附區洞結構破壞、失去吸附能力或因劣化粉碎而損失。本發明在處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生方法中，該轉輪的厚度并無特別限制，通常按系統所處理的廢氣流量而定。厚度較小的轉輪雖在活化再生處理上較為快速，但其揮發性有機廢氣處理面積較小，處理較不完全。反之，厚度較大的轉輪在揮發性有機廢氣處理面積較大而處理較為完全，但其活化再生處理較慢，且可能有活化再生不完全的擔憂。因此，較佳的轉輪厚度約為200mm至450mm。本發明在處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生方法及'裝置中，轉輪持續高溫加熱之活化再生時間并無特別限制，其據系統中所使用的轉輪厚度而變化，通常約為IO分鐘至約120分鐘，較佳約為30分鐘，更佳約為60分鐘。本發明在處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生方法中，該轉輪的步進轉動間隔角度并無特別限制，通常按系統結構、轉輪厚度、活化再生的氣流溫度及流速等因素而定，較佳約為10°至約90°。本發明與公知技術相比較，充分顯示了其卓越的優越性，在高溫活化再生前及高溫活化再生后的轉輪樣品與新轉輪樣品比較下，使用過之蜂巢狀沸石轉輪樣品于高溫活化再生后之比表面積(BET)可達到約86%,因此本發明的再生裝置及方法可達到良好之再生活化再生效果。同時，提供的再生裝置及方法可有效活化再生沸石轉輪增進吸附濃縮沸石轉輪處理效率及節省維修成本與時間。附圖1為公知揮發性有機廢氣凈化裝置的示意圖。附圖2為本發明處理揮發性有機廢氣之濃縮轉輪在線高溫活化之再生裝置示意圖。附圖3為本發明處理揮發性有機廢氣之濃縮轉輪在線高溫活化之再生方法較佳實施例示意圖。附圖4為本發明的再生裝置及方法于蜂巢狀沸石轉輪之活化再生效果。在上述附圖中的圖號11第一風機、21第二風機、211變頻器、31、32濃縮轉輪、33驅動組件、311、321吸附區、312、322再生脫附區、323冷卻區、41旁通風管、42進氣口、54自動風門、61、62鼓風機、73第一熱交換器、74第二熱交換器、75熱源、76、7781、8291、93、93熱交換器、焚化爐、煙自具體實施方式本發明以下列實施例進一步說明，唯該實施例不應限制本發明之范疇，熟悉此項技術者于不背離本發明的范疇及精神下進行合理的變化。.實施例1附圖1為公知揮發性有機廢氣凈化裝置的示意圖。如圖所示，一般處理揮發性有機廢氣的方法如下所述，當加載上述裝置后，揮發性有機廢氣經由第一風機11抽送至濃縮轉輪31，其包括有一吸附區311以及一再生脫附區312,導入的揮發性有機廢氣經由該吸附區311中的吸附劑吸附，則經吸附后的干凈氣流可經由第二風機21導入煙囪91排放。已吸附揮發性有機廢氣的吸附劑會被送至再生脫附區312。鼓風機61抽送經第一熱交換器73所加熱至再生溫度的氣流通過該再生脫附區312。因此，被吸附的揮發性有機物質受熱脫附到氣流中，該氣流再被導引至第二熱交換器'74預熱，之后導入'一焚化爐81燃燒成水及二氧化碳為主的物質，再經由第二熱交換器74及第一熱交換器73后，由煙自92排放。附圖2為本發明處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生裝置示意圖。如圖所示，該裝置包含一轉輪32、一驅動組件33及一熱源75，其中該轉輪32包含一吸附區321、一再生脫附區322及一冷卻區323。附圖3為本發明處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生方法較佳實施例示意圖。配合圖2、3，在將揮發性有機廢氣凈化系統載出后，進行活化再生程序，即開啟鼓風機62，此時干凈空氣會由進氣口42進入，通過轉輪32的冷卻區323后送至熱交換器76,熱交換器76將干凈空'氣加熱至所設定的活化再生溫度并輸送至再生脫附區322進行轉輪的活化再生，活化再生一設定時間后，驅動組件33可驅動轉輪一設定角度，使轉輪32已活化的部分進入冷卻區323進行冷卻，同時吸附區321中未活化再生的部分進入再生脫附區322進行活化再生。因此，它由驅動組件33驅動轉輪32轉動，使轉輪32以此步進方式于一適當時間間隔轉動一適當角度，并停留一適當時間，即可完成轉輪整體的活化再生。實施例2為檢測本發明的再生裝置及方法的活化再生效果，進行失活蜂巢狀沸石轉輪高溫活化再生效能實驗。以活化再生前后的沸石轉輪樣品進行BET微孔比表面積測試與新沸石轉輪樣本作比較。新轉輪樣品來源為日本西部技研公司，使用過的轉輪樣品來自某第五代TFT-LCD制造廠。本研究以MicromeriticASAP2400分析儀于液態氮溫度下，進行N2不同分壓之吸脫附分率，而以BET吸附方程式進行計算而測得，其結果顯示于表l。下表1為沸石轉輪高溫活化再生效果比較。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>新樣品217.4腦*與新樣品(100%)比較由表1可知，在高溫活化再生前及高溫活化再生后的轉輪樣品與新轉輪樣品比較下，使用過之蜂巢狀沸石轉輪樣品于高溫活化再生后之比表面積(BET)可達到約86%,因此本發明的再生裝置及方法可達到良好之再生,活化再生效果。實施例3為檢測本發明的再生裝置及方法的活化再生效果，進行失活蜂巢狀沸石轉輪高溫活化再生效能實驗。以實施例2之某第五代TFT-LCD制造廠之活化再生后沸石轉輪樣品與新沸石轉輪樣本(日本西部技研公司)比較其吸附異丙醇(IPA)(于lOOppmv)的飽和吸附量。使用熱天平以熱重量分析法(ThermogravimetricAnalysis;TGA)分析及使用示差熱分析裝置以示差熱分析法(DifferentialThermalAnalysis;DTA)分析，其結果顯示于附圖4。由附圖4可知，以200、300及400。C之活化再生溫度活化1小時后與新沸石轉輪樣本作比較，經由400。C活化1小時之蜂巢狀沸石轉輪可恢復至約83%的吸附能力，因此本發明的再生裝置及方法可達到良好之活化再生效果，且不會破壞吸附劑孔洞結構而失去吸附能力或因劣化粉碎而損。權利要求1.一種處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生裝置，其至少包含(1)-轉輪，其用以吸附處理揮發性有機廢氣，且至少包含一再生脫附區及一吸附區；(2)-驅動組件，其可控制該轉輪于一適當時間間隔以步進方式轉動一適當角度，并停止轉動使轉輪停留一適當時間；(3)-熱源，其可加熱氣體至活化再生溫度；及(4)-風機，其可抽送該經加熱氣體至轉輪的再生脫附區進行活化再生。2.如權利要求1所述的再生裝置，其中該轉輪進一步包含一冷卻區。3.如權利要求1所述的再生裝置，其中該轉輪厚度為200mm至450mm。4.如權利要求1所述的再生裝置，其中該熱源為循環式熱源或自源式熱源。5.如權利要求1所述的再生裝置，其中該循環式熱源為焚化爐系統中的熱交換器。6.如權利要求1所述的再生裝置，其中活化再生溫度約為15(TC至約45(TC。7.如權利要求1所述的再生裝置，其中活化再生溫度約為400°C。8.—種處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生方法，其包含下列步驟(1)該裝置至少包含一轉輪、一驅動組件、一熱源及一風機，而該轉輪至少包含一再生脫附區及一吸附區；(2)使用該驅動組件控制該轉輪于一適當時間間隔以步進方式轉動一適當角度，而進入再生脫附區，并停止轉動使轉輪停留一適當時間；(3)以該風機抽送氣體通過該熱源，氣體經該熱源加熱后送至轉輪再生脫附區時可達活化再生溫度，并進行該再生脫附區的活化再生；及(4)重復步驟(2)及(3)直至轉輪整體活化再生完成。9.如權利要求8所述的再生方法，其中轉輪停止轉動轉輪持續高溫活化再生時間約為IO分鐘至約120分鐘;其中又以停留30分鐘至約60分鐘為佳。10.如權利要求8所述的再生方法，其中步進轉動間隔角度約為10°至約90°。全文摘要揮發性有機廢氣濃縮轉輪在線高溫活化的再生裝置及方法，本發明屬于一種處理揮發性有機廢氣的濃縮轉輪在線高溫活化的再生裝置及方法，其中該再生裝置至少包含一轉輪、一驅動組件、一熱源及一風機。而該方法系提供上述包含一轉輪、一驅動組件、一熱源及一風機的再生裝置，使用該驅動組件控制該轉輪于一適當時間間隔以步進方式轉動一適當角度，并停留一適當時間，以經該熱源加熱后的氣體進行轉輪的活化再生，并以此步進方式轉動轉輪直至該轉輪整體活化再生完成。文檔編號B01D53/04GK101264410SQ200710088690公開日2008年9月17日申請日期2007年3月16日優先權日2007年3月16日發明者王秉才申請人:杰智環境科技股份有限公司;華智智財技術服務有限公司