挥发性有机化合物简称VOCs(Volatile organic compounds)是一大类大气污染物。在制药行业中有机溶剂的使用相当普遍,随着我国制药行业的迅速发展,有机废气的排放量日益增多,导致雾霾污染日益严重,对人类的身体健康和自然环境造成了极大的危害。而国内对VOCs回收处理起步较晚,工艺、技术相对不成熟,特别是在吸附剂的选材和吸附装置设计研究方面相对匮乏。目前,国内外对有机溶剂回收多采用固定床吸附工艺,此工艺在遇高浓度、高活性有机废气时,吸附热散失较慢,会导致床层局部温度过高,引起着火、吸附效率下降等问题。为解决此问题,本论文用冷态多层流化床对制药行业几种典型的有机溶剂废气回收进行了吸附特性研究。多层流化床不仅具有较高的传质、传热效率,而且抑制固体吸附剂的逆向返混,提高了吸附的推动力。主要研究内容和结果归纳如下:1)首先对来自全国可获取的不同厂家、不同原材料,粒径范围在0.3-0.8mm的不规则活性炭展开筛选,选用制药企业使用量较大的丁酮、甲苯、乙酸乙酯、四氯化碳做为吸附质,对吸附剂、吸附质性质与吸附量进行关联性分析。结果表明:吸附率的大小与活性炭的比表面积成正线性关系,而与孔径和孔容无明显的线性关系;分子量、密度、熔点与吸附量的线性相关系数都在0.92以上,而与沸点、饱和蒸汽压、分子动力学直径相关性极差;在同样温度下,三种活性炭中AC-1再生性能最好,AC-2次之,AC-3最差;同一吸附剂下,在170℃时再生性能最好,130℃次之,210℃最差。可见再生性能与吸附质本身关联性不大,而与外界脱附条件相关。最终选定吸附量大、磨损强度高和流态效果好的AC-1做为中试实验使用。2)设计了冷态的多层流化床结构,分为三层,每层高1200mm,并在此装置上研究了不同分布板形式及溢流管形式对AC-1吸附剂的流态化效果的影响。结果表明:分布器采用角铁孔式结构,三角形排列方式,孔间距为59mm,角铁尺寸20mm*20mm,角铁出气口高度为14mm,开孔率为0.424%。溢流管为外置气控式溢流管,实现对溢流料率的可控性。空塔气速为0.13m/s-0.15m/s时,设计和开发的构件运行状态良好,多层流化床装置能够实现连续稳定操作。这些构件的设计优化为进一步吸附实验设计和操作提供了良好的基础。3)通过对本文设计的多层流化床基本性能探究实验发现,流化床中各因素与料率和气速间的关系、流化态对空隙度的影响和锥斗埋入料层深度对溢流管料层高度的影响,为设计实际应用的多层流化床建立了良好的数据基础。由固体物料停留时间分布数学模型的建立,计算得到平均停留时间,保证了活性炭在吸附塔内的利用率,得出σ_θ~2等于0.038,推断出物料在该反应装置中的流型几乎为平推流形式,克服了床层物料的返混,有利于提高吸附效率,达到了设计目的。4)在前面的实验数据基础上,本文针对实际生产设计了一套多层流化床吸附有机溶剂的工艺流程,中试实验表明,该工艺可以实现吸附剂和吸附质的总体逆流操作,整塔吸附效率大于96%。进气口浓度不仅引起吸附质浓度沿床层的分布变化而且引起床层物料的温度变化。实验证明,本论文设计的多层流化床解决了固定床存在的传质、传热效率低的问题,达到了实验目的。