CN101298014A - 一种废气资源化处理装置 - Google Patents

Abstract

一种废气资源化处理装置，属于废气回收利用的资源化处理和装置、及膜吸收技术领域。本发明由n个中空纤维膜接触器所构成，中空纤维膜接触器的结构为类似列管式热交换器，中空纤维采用疏水微孔材料，管程下端设废气入口，管程上端设废气出口，壳程侧面下端设吸收液进口，壳程侧面上端设吸收液出口；各级吸收液进口并联、出口并联，吸收液由恒流泵自吸收液循环槽通过吸收液进、出口管路进行循环；各级废气进出口进行串联，最末一级的废气出口为放空口；过中空纤维膜的气体为壳程中的吸收液所吸收，如此反复循环，直到吸收液中被吸收组分达到预定浓度为止，这样，废气中被吸收组分得到了回收利用，实现了资源化。

Description

一种废气资源化处理装置

技术领域

一种废气资源化处理装置，属于废气回收利用的资源化处理和装置、及膜吸收技术领域。

背景技术

目前国内外对废气的治理比较偏重于吸收(物理吸收或化学吸收)、氧化(催化)分解、生物降解或燃烧，不仅处理效率低，而且大多数处理方法都是破坏性的，不能有效地利用废气这一宝贵资源。有关对废气回收利用的资源化处理技术及相关设备的研究比较少，因此研究和开发出处理效率高、设备简单、运行费用低的废气资源化处理技术和装置势在必行。

本发明所涉及的废气资源化处理装置的核心是采用具有效率高、能耗低、无二次污染产生的膜吸收技术来实施废气的资源化处理。

膜吸收法与传统的气液接触吸收相比有诸多优点。传统的气液接触器如填料塔或除气器的体积大，耗资多，操作条件受限制，其传质面积通常在5～20m²·m^-3，流量小时有干接触面，实际有效面积小，吸收效率低，而且需要在相对稳定状态下操作，难以控制气、液流速。而膜吸收法中，气液两相是在微孔膜表面开孔处的两相界面上相互接触而进行物质吸收，气液接触面大(膜吸收器的传质面积可达10³～10⁴m²·m^-3)，因而传质快，能耗低。膜吸收过程中吸收液与气体之间不直接接触，可以对气、液流速分别控制，气液两侧压降小，不会产生液泛、雾沫夹带、沟流、鼓泡等现象。此外，膜吸收器的体积小，重量轻，结构简单，易于放大，较易实现工业化。与吹脱(汽提)技术和生化法等其它处理方法比较，膜吸收法的最大特点是：在常温、常压条件下，集高效分离和浓缩于一体，具有能耗低、无二次污染和可实现废气的资源化等。

发明内容

本发明的目的是提供一种废气资源化处理装置，核心是采用具有效率高、能耗低、无二次污染产生的膜吸收技术来实施废气的资源化处理，实现废气中有用组分的回收利用。

本发明的技术方案：一种废气资源化处理装置，由n个中空纤维膜接触器所构成，中空纤维膜接触器的结构为：中空纤维被封装在一个ABS塑料圆柱中，制成类似列管式热交换器那样的中空纤维膜接触器，中空纤维采用疏水微孔材料：聚四氟乙烯、聚丙烯或聚偏四氟乙烯，中空纤维膜接触器的径高比为0.1～0.3，装填密度为0.1～0.6，中空纤维微孔孔径为0.02～0.3μm；中空纤维膜接触器的管程下端设废气入口，中空纤维膜接触器的管程上端设废气出口，中空纤维膜接触器的壳程侧面下端设吸收液进口，中空纤维膜接触器的壳程侧面上端设吸收液出口；各级吸收液进口并联、各级吸收液出口并联，吸收液由恒流泵自吸收液循环槽通过吸收液进、出口管路进行循环；各级废气进出口进行串联，前一级的废气出口连接下一级的废气进口，最末一级的废气出口为放空口；

被处理废气被导入第1级中空纤维膜接触器的管程下端废气入口，沿中空纤维膜管腔-管程-流至上端废气出口，再依次进入第2级、......、第n级，直到尾气达标后放空；吸收液由恒流泵自吸收液循环槽同时打入第1级、第2级、......、第n级膜组件的壳程侧面下端吸收液进口，在中空纤维膜的管外-壳程-流动，从壳程侧面上端吸收液出口流回循环槽；透过中空纤维膜的气体为壳程中的吸收液所吸收，如此反复循环，直到吸收液中被吸收组分达到预定浓度为止，这样，废气中被吸收组分得到了回收利用，实现了资源化。

所述的废气资源化处理装置，是由n为1～5个中空纤维膜接触器所构成。

膜吸收技术处理、回收废气的原理可用如图1来说明。

疏水微孔膜把废气A(或废气中含某种气体A)和吸收液(B)分隔于两侧。该膜的特征是疏水性和微孔性，膜的疏水性使得吸收液在膜的右侧流动而不会渗入膜微孔，膜的微孔性使得进入膜微孔中的气体与吸收溶液之间有着很大的接触面积。由于膜两侧间存在着一个气体的浓度差，在这一浓度差的推动下，废气沿膜微孔向吸收液侧扩散，A在吸收液-微孔膜界面上为吸收液(B)所吸收，并迅速反应生成不挥发的物质(C)而被回收。由于A与B的反应非常快，因此在吸收液中的气体的浓度始终为零，即膜两侧始终存在着气体的浓度差。只要吸收液有足够浓度，废气就会源源不断的向吸收液中转移，直到废气的浓度降至接近零(或预定浓度)。与此同时，吸收液中物质(C)的浓度不断升高。当C的浓度达到一定时，就可浓缩回收，从而实现了废气处理的资源化。

在实用上，中空纤维被封装在一个ABS塑料圆柱中，制成类似列管式热交换器那样的中空纤维膜接触器，见图2。疏水微孔膜的材料可为聚四氟乙烯、聚丙烯或聚偏四氟乙烯等。膜接触器的径高比为0.1～0.3，装填密度为0.1～0.6，膜微孔孔径为0.02～0.3μm。

废气资源化处理装置的示意图如图3。工艺流程说明：废气(浓度为100～15000mg/L)被导入第1级中空纤维膜接触器的下端，沿中空纤维膜管腔流至上端(管程)，再依次进入第2级、......、第n(1～5)级，直到尾气达标后放空。吸收液由恒流泵自吸收液循环槽同时打入第1级、第2级、......、第n级膜组件侧面下端，在中空纤维膜的管外流动(壳程)，从侧面上端流回循环槽。透过膜的气体为膜管外的吸收液所吸收。如此反复循环，直到吸收液中C达到预定浓度为止。这样，废气得到了回收利用，实现了资源化。

若废气的浓度较低(≤100mg/L)，则处理装置可简化为图4。

用上述装置处理废气过程中，废气的流量为50～1000mL/min，吸收液流量为50～700mL/min。

本发明的有益效果：

1、本发明巧妙的把传统的化学吸收处理方法和高效的膜分离技术相结合，使废气处理的效率高。

2、本发明既能处理无机废气，也能处理有机废气；既能处理高浓度的废气，也能处理低浓度的废气。因而应用范围广。

3、本发明所提出的废气处理装置结构简单，在常温、常压条件下操作，因而能耗低，实用性强。

4、本发明最大的特点是可针对不同类型或不同性质的气体(A)，通过选择适当的吸收液(B)，获得可充分利用的产品(C)。从而实现废气处理的资源化。

附图说明

图1膜吸收技术处理废气原理。

图2中空纤维膜接触器结构示意图。

图3废气的资源化处理装置示意图(一)。

图4废气的资源化处理装置示意图(二)。

具体实施方式

实施例1：按图3的处理装置，采用三级聚丙烯膜接触器，其径高比为0.22，装填密度为0.18，膜微孔孔径为0.2μm。含NH₃废气(入口浓度为10000mg/L，流量为300mL/min)经吸收液(浓度为3％的H₂SO₄，流量为150mL/min)处理后，出口尾气中NH₃浓度为4.8mg/L，去除率为99.95％。

实施例2：按图4的处理装置，含NH₃废气(入口浓度为100mg/L，流量为80mL/min)经吸收液(浓度为1％的H₂SO₄，流量为50mL/min)处理后，出口尾气中NH₃浓度为1.2mg/L，去除率为98.8％。

Claims (2)

1、一种废气资源化处理装置，其特征是由n个中空纤维膜接触器所构成，中空纤维膜接触器的结构为：中空纤维被封装在一个ABS塑料圆柱中，制成类似列管式热交换器那样的中空纤维膜接触器，中空纤维采用疏水微孔材料：聚四氟乙烯、聚丙烯或聚偏四氟乙烯，中空纤维膜接触器的径高比为0.1～0.3，装填密度为0.1～0.6，中空纤维微孔孔径为0.02～0.3μm；中空纤维膜接触器的管程下端设废气入口，中空纤维膜接触器的管程上端设废气出口，中空纤维膜接触器的壳程侧面下端设吸收液进口，中空纤维膜接触器的壳程侧面上端设吸收液出口；各级吸收液进口并联、各级吸收液出口并联，吸收液由恒流泵自吸收液循环槽通过吸收液进、出口管路进行循环；各级废气进出口进行串联，前一级的废气出口连接下一级的废气进口，最末一级的废气出口为放空口；

被处理废气被导入第1级中空纤维膜接触器的管程下端废气入口，沿中空纤维膜管腔-管程-流至上端废气出口，再依次进入第2级、......、第n级，直到尾气达标后放空；吸收液由恒流泵自吸收液循环槽同时打入第1级、第2级、......、第n级膜组件的壳程侧面下端吸收液进口，在中空纤维膜的管外-壳程-流动，从壳程侧面上端吸收液出口流回循环槽；透过中空纤维膜的气体为壳程中的吸收液所吸收，如此反复循环，直到吸收液中被吸收组分达到预定浓度为止，这样，废气中被吸收组分得到了回收利用，实现了资源化。

2、根据权利要求1所述的一种废气资源化处理装置，其特征是由n为1～5个中空纤维膜接触器所构成。

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