CN106215594A - 一种用于处理有机废气的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于处理有机废气的装置，包括预处理单元、膜处理单元和除雾单元，其中，预处理单元包括废气进口、废气出口、第一填料层、第二填料层、淋洗喷头和液体；膜处理单元包括压缩机、冷凝器和膜组件；除雾单元包括气体进口、气体出口、第三填料层；预处理单元的废气出口通过管道与所述压缩机连接；膜处理单元的膜组件净化的气体通过气体进口与所述除雾单元连接；压缩机的出口通过管路与冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口通过管路与所述膜组件的进口连接。本发明提供的用于处理有机废气的装置，结构简单，操作方便，还有效地提高了挥发性有机物的净化率。

Description

一种用于处理有机废气的装置
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，尤其涉及一种用于处理有机废气的装置。
背景技术
工业生产中，多数产品或者原料都使用有机化合物，所以存在挥发性有机物(VOCs)排放问题。大多数VOCs有毒，有恶臭或刺激气味，易燃易爆，一部分VOCs有致癌性，是环境污染的重要污染源，也对人们的健康产生危害。目前针对此类污染物的治理，主要的处理方法包括：
一、催化燃烧法：是指有机废气在催化剂的催化作用下，在300～400℃的温度下燃烧。此方法多采用具有较高的耐热和抗毒的性能的铂金等贵金属的催化剂，以保证催化剂的活性，成本高；燃烧处理时还须对有机废气进行预加热处理以维持催化燃烧温度，能耗大、运行成本高；同时须严格控制燃烧温度以防止焚烧时产生其他有害物质，这不仅对焚烧炉本身的技术提出了更多的要求，而且也难以绝对保证无二次污染物质产生；焚烧时还存在爆炸的潜在危险，尤其是易挥发性可燃气体。
二、吸收法(水吸收法、酸吸收法、碱吸收法)：此类方法的原理是将有机污染物进行收集和转移，并没有对有机废气进行有效处理。此类方法须采用与有机废气有相同互溶性且具有一定的溶解度的特定有机溶剂，然而单一的有机溶剂只能针对地吸收特定的有机物，无法处理成分复杂的废气，而且待有机溶剂吸收到饱和状态时，还须及时更换有机溶剂，处理成本较高。
三、活性炭吸附法：该方法属于物理转移，其利用活性炭的多孔性，将废气中的有机物污染物吸附储存在活性炭的孔隙间，即将污染物从一个物体转移到另一个物体中或者将污染物从一个地方转移到另一个地方，其实质上是污染物转移并没有对废气进行根本性的处理。而饱和后的活性炭属于危险固体废弃物，更换频率高，消耗量极大，此类方法已经逐渐被环保行业淘汰。
四、等离子体－催化氧化法：该方法的原理是利用臭氧的强氧化作用，将废气中的有机废气物氧化分解为新的化学物质和无机物。利用臭氧的强氧化作用时，须通入过量的臭氧，而过量的臭氧会伴随尾气排放到空气中，会对人体健康产生较大的危害；而且臭氧发生器需要在强电压的作用下产生臭氧，在强电压的作用下，臭氧发生设备易产生电火花，存在消防安全隐患；而且在强氧化过程中，氧化反应的生成物具有不确定性，极易生成新的、更难处理的二次污染物。
五、生物法：生物净化实质上一种氧化分解过程：附着在多孔、潮湿介质上的活性微生物以废气中有机组分作为其生命活动的能源或养分，转化为简单的无机物或细胞组成物质；在使用生物法处理废气时，针对不同净化气量、不同浓度的废气需采用不同的生物处理装置，且所采用的生物处理装置需要定期的维护和保养，增加了生产成本。
相对以上废气处理方法，采用膜处理方法具有独特的优势，膜处理方法是基于气体中各组分透过膜的速度不同，将挥发性有机物VOCs有效的分离出来。
然而，目前市场上针对挥发性有机废气的膜处理方法上还存在一些不足，使得废气在进入膜组件时的浓度过大，造成了膜的损坏，降低了膜的使用寿命。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种用于处理有机废气的装置，不仅结构简单，操作方便，还有效地提高了挥发性有机物的净化率。
本发明提供的一种用于处理有机废气的装置是在申请号为201510066026.0：一种挥发性有机废气的生物处理装置的基础上作的改进。
针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：本发明提供了一种用于处理有机废气的装置，包括预处理单元、膜处理单元和除雾单元；
预处理单元包括废气进口、废气出口、第一填料层、第二填料层、喷淋装置和液体；
膜处理单元包括压缩机、冷凝器和膜组件；
除雾单元包括气体进口、气体出口、第三填料层；
所述预处理单元的废气出口通过管道与压缩机连接；所述膜处理单元的膜组件净化的气体通过气体进口与除雾单元连接；
所述压缩机的出口通过管路与冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口通过管路与所述膜组件的进口连接；
所述压缩机的压力比为Φ，Φ的取值为15-20；
所述冷凝器的温度取值为0-5℃；冷凝器的冷凝温度低于0℃时，虽然提高了挥发性有机物VOCs的冷凝率，但挥发性气体中的蒸汽也会随之冷凝结冰，降低了挥发性有机物VOCs的冷凝浓度，影响了冷凝器的工作性能；
冷凝器的冷凝温度高于5℃时，挥发性有机物VOCs的冷凝率降低，进而达不到冷凝器对挥发性有机物的冷凝浓度，影响了冷凝器的工作性能；
所述膜组件包括不锈钢膜壳和中空纤维膜，所述中空纤维膜设于所述膜壳内；膜的选择性α取值为40-50；所述中空纤维膜的孔径取值为0.1-0.45μm。
优选地，所述中空纤维膜的孔径取值为0.2μm。
优选地，所述第三填料层设于所述气体进口与气体出口之间，所述第三填料层与水平方向的夹角为45度，使第三填料层的吸附面积最大，提高了除雾效率。
优选地，压缩机的压力比Φ的取值为17.5；
压缩机的压力比取值过大，会使挥发性有机废气通过压缩机进入冷凝器的废气量过大，降低了冷凝器的工作性能及对挥发性有机物的冷凝速率，进而影响对有机废气的净化；
压缩机的压力比取值过小，会使挥发性有机物通过压缩机进入冷凝器的废气量过小，冷凝器对有机物的冷凝率减小，延长了挥发性有机物的净化处理时间，进而增加了有机废气的处理成本。
优选地，中空纤维膜的选择性α的取值为45。
优选地，所述废气进口设于预处理单元的左下侧，废气出口设于预处理单元上端面的中心位置，所述预处理单元的液体设于预处理单元的最底部，所述第一填料层设于所述液体的上方，第二填料层设于第一填料层的上方，所述淋洗喷头分别设于所述第一填料层和第二填料层的上方。
优选地，所述预处理单元中的喷淋装置包括喷淋管和喷嘴，喷淋管与喷嘴螺纹连接，喷嘴的喷淋角度取值为45-135度，此角度取值范围内对第一填料层、第二填料层的喷淋覆盖面积最大，可以使液体中溶剂更为有效均匀的吸附在填料上。
优选地，所述预处理单元中的废气进口通过管道进入液体，所述管道没入液体的距离为3-8mm。
优选地，所述管道没入液体的距离为5mm。
优选地，所述管道没入液体的端部设有若干凸起，所述凸起的形状为锯齿形，所述锯齿形的角度为30度；有机废气经废气入口通过管道进入液体，管道端部的锯齿形凸起对有机废气进行切割，形成的小气泡逸出；锯齿形凸起的角度为30度，保证了切割后的有机废气均匀且体积更小，有效地增加了有机废气与液体的接触面积，大大提高了有机废气的过滤效率。
优选地，所述液体为2％氢氧化钠和3％氢氧化钙的混合液，可以更有效地溶解去除有机废气中颗粒杂质。
优选地，所述第一填料层为陶瓷拉西环，所述陶瓷拉西环的直径取值为55mm；所述第二填料层为陶瓷阶梯环，所述陶瓷阶梯环的直径取值为50mm；
采用陶瓷拉西环对有机废气进行初步吸附过滤，初步过滤后的有机废气进入以陶瓷阶梯环为填料的第二填料层，对有机废气再次吸附过滤，经两层填料层吸附过滤后，有效的去除了有机废气中的粉尘颗粒和降低了有机废气的浓度。
优选地，所述气体入口设于所述除雾单元的右下方，气体能够有效快速的进入除雾单元，所述气体出口设于所述除雾单元的左上方。
优选地，所述第三层填料为聚丙烯酸盐吸水材料或纤维素黄原酸盐吸水材料中一种或多种组成，这几种吸水材料的吸水性强，能够有效的吸附废气中的水分，使废气达到排放标准。
与现有技术相对比，本发明产生的有益效果是：
(1)本发明提供一种用于处理有机废气的装置，布局合理，结构简单易操作，能够高效完全的对挥发性有机废气进行处理；
(2)本发明中预处理单元包括第一填料层和第二填料层，挥发性有机废气中的粉尘颗粒及其他杂质通过两层填料层的吸附，其去除率高达97％以上，为后面的膜处理阶段打下了基础，即经预处理单元处理后的有机废气进入中空纤维膜渗透分离，减少了对中空纤维膜的损坏，延长了中空纤维膜的使用寿命；
(3)本发明中在冷凝器中未被冷凝的部分废气有机物，如VOCs，经中空纤维膜渗透后通过管道进入压缩机对其再次压缩冷凝，此过程防止了废气有机物排放到大气中，对空气造成污染；
(4)本发明中除雾单元中的第三填料层与水平方向的夹角为45度，此角度值保证了气体与填料层的接触面积最大，过滤效果最好，提高了过滤速度，能够有效的吸收废气中的水分，是废气达到排放标准。
附图说明
图1是本发明提供的一种用于处理有机废气装置的流程图；
图2是本发明中预处理单元的结构示意图；
图3是本发明中膜处理单元的结构示意图；
图4是本发明中膜组件的结构示意图；
图5是本发明中除雾单元的结构示意图；
在附图中，各个标记的含义如下：
1：预处理单元；2：膜处理单元；3：除雾单元；11：废气入口；12：废气出口；13：第一填料层；14：第二填料层；151：喷淋管；152：喷嘴；16：液体；21：压缩机；22：冷凝器；23：膜组件；231：膜壳；232：中空纤维膜；31：气体入口；32：气体出口；33：第三填料层。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明中的具体实施例做详细的阐述。
如图1-5所示，图1是本发明提供的用于处理有机废气的装置，图2是本发明中预处理单元结构示意图，图3是本发明中膜处理单元的结构示意图，图4是本发明中膜组件的结构示意图；图5是本发明中除雾单元的结构示意图；其中，本发明提供的用于处理有机废气的装置包括预处理单元1、膜处理单元2和除雾单元3；预处理单元1包括废气入口11、废气出口12、第一填料层13、第二填料层14、喷淋装置和液体16，喷淋装置包括喷淋管151和喷嘴152；膜处理单元2包括压缩机21、冷凝器22和膜组件，其中膜组件包括不锈钢膜壳231和中空纤维膜232；除雾单元3包括气体入口31、气体出口32和第三填料层33。
废气入口11设于预处理单元的左下部，液体16设于预处理单元的底部，第一填料层13设于液体16的上方，第二填料层14设于第一填料层13的上方，喷淋装置分别设于第一填料层13和第二填料层14的上方，喷嘴与喷淋管通过螺纹连接，废气出口12设于预处理单元的上面；废气入口11通过管道进入液体16；预处理单元1中的废气经废气出口12通过管路与压缩机21的入口连接，压缩机21的出口与冷凝器22的入口连接，冷凝器22的出口通过管路与膜组件23连接；经膜处理单元后的废气通过管路经气体入口31进入除雾单元3，气体入口31与气体出口32之间设有第三填料层33，气体入口31设于除雾单元的右下方，气体出口32设于除雾单元的左上方，第三填料层33与水平方向的夹角为45度。
第一填料层采用陶瓷拉西环，陶瓷拉西环的直径取值为55mm；第二填料层采用陶瓷阶梯环，陶瓷阶梯环的直径取值为50mm；管路没入液体的距离为3-8mm，管路没入液体的端部设有若干凸起，凸起的形状为锯齿形，锯齿角度为30度；液体16为2％氢氧化钠和3％氢氧化钙的混合液；喷嘴的喷嘴的喷淋角度取值为45-135度，此角度取值范围内对第一填料层、第二填料层的喷淋覆盖面积最大，可以使液体中溶剂更为有效均匀的吸附在填料上。
膜处理单元中压缩机的压力比Φ的取值为15-20，冷凝器的温度取值为0-5℃；膜组件包括不锈钢膜壳231和中空纤维膜232，中空纤维膜232设于膜壳231内，膜的选择性α取值为40-50；所述中空纤维膜的孔径取值为0.1-0.45μm。
采用本发明提供是用于处理有机废气的装置进行有机废气处理的过程如下：将含有大颗粒的粉尘等杂质、质量较大的挥发性有机废气经废气入口11通过管路进入液体16，管路没入液体16端部的锯齿形凸起对废气进行切割碎解，形成的小气泡逸出，增加了有机废气与液体的接触面积，提高了过滤效率，降低了有机废气的质量，从而使有机废气自下而上的流动穿过第一填料层13，同时喷淋装置中的喷淋管中的液体经喷嘴均匀喷洒到第一填料层13，增大了有机废气与液体的接触面积，经第一填料层中拉西环对粉尘颗粒的初步过滤吸附，有效地降低了有机废气中粉尘颗粒的含量，减轻了有机废气的质量；经一次过滤除尘后的有机废气自下而上继续流动穿过第二填料层14，同时喷淋装置中喷淋管中的液体经喷嘴均匀喷洒到第二填料层14，增大了有机废气与液体的接触面积，经第二填料层中陶瓷阶梯环对有机废气的二次吸附过滤，很大程度的去除了有机废气中粉尘颗粒的含量，其去除率高达97％以上，大大减轻了有机废气的质量；质量较轻的有机废气经废气出口通过管路进入压缩机，经压缩机21增加，有机废气通过管路进入冷凝器，冷凝的部分废气有机物存储在冷凝器22中，未被冷凝的废气有机物通过管路进入膜组件23，经膜组件中的中空纤维膜渗透，废气有机物经中空纤维膜渗透后通过管道进入压缩机，再次进行膜处理程序，其他的无害气体经中空纤维膜232渗透后通过管道经气体入口31进入除雾单元，气体自下而上穿过第三填料层33，第三填料层33中的填料对气体中水分进行吸附，吸附去水后的气体经气体出口32排出。
上文所述的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并不是用以限制本发明的保护范围，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于处理有机废气的装置，包括预处理单元、膜处理单元和除雾单元，其特征在于，
所述预处理单元包括废气进口、废气出口、第一填料层、第二填料层、淋洗装置和液体；
所述膜处理单元包括压缩机、冷凝器和膜组件；
所述除雾单元包括气体进口、气体出口、第三填料层；
所述预处理单元的废气出口通过管道与所述压缩机连接；所述膜处理单元的膜组件净化的气体通过气体进口与所述除雾单元连接；
所述压缩机的出口通过管路与冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口通过管路与所述膜组件的进口连接。
2.如权利要求1所述的用于处理有机废气的装置，其特征在于，所述压缩机的压力比为Φ，Φ的取值为15-20；所述冷凝器的温度取值为0-5℃。
3.如权利要求1所述的用于处理有机废气的装置，其特征在于，所述膜组件包括不锈钢膜壳和中空纤维膜，所述中空纤维膜设于所述膜壳内；膜的选择性取值α为45。
4.如权利要求1所述的用于处理有机废气的装置，其特征在于，所述第三填料层设于所述气体进口与气体出口之间，所述第三填料层与水平方向的夹角为45度。
5.如权利要求1所述的用于处理有机废气的装置，其特征在于，所述废气进口设于预处理单元的左下侧，废气出口设于预处理单元上端面的中心位置，所述液体设于预处理单元的最底部，所述第一填料层设于所述液体的上方，第二填料层设于第一填料层的上方，所述淋洗喷头分别设于所述第一填料层和第二填料层的上方。
6.如权利要求1所述的用于处理有机废气的装置，其特征在于，所述预处理单元中的废气进口通过管道进入液体，所述管道没入液体的距离为3-8mm。
7.如权利要求6所述的用于处理有机废气的装置，其特征在于，所述管道没入液体的端部设有若干凸起，所述凸起的形状为锯齿形，所述锯齿形的角度为30度；
所述液体为2％氢氧化钠和3％氢氧化钙的混合液。
8.如权利要求1所述的用于处理有机废气的装置，其特征在于，所述第一填料层为陶瓷拉西环，所述陶瓷拉西环的直径取值为55mm；所述第二填料层为陶瓷阶梯环，所述陶瓷阶梯环的直径取值为50mm。
9.如权利要求1所述的用于处理有机废气的装置，其特征在于，所述气体入口设于所述除雾单元的右下方，所述气体出口设于所述除雾单元的左上方。
10.如权利要求4所述的用于处理有机废气的装置，其特征在于，所述第三层填料为聚丙烯酸盐吸水材料或纤维素黄原酸盐吸水材料中一种或多种组成。
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