CN107321125A - 一种高浓度有机溶剂废气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高浓度有机溶剂废气净化装置，一种高浓度有机溶剂废气净化装置，包括集气系统、冷凝器、羟基氧化器、抽屉式HAC吸附器和高空排气口；所述集气系统包括集气口、过滤阻火器、止回阀、风机和废气管；所述冷凝器包括中空器壁、冷凝管、导流板、冷媒循环器和冷凝液排放阀；所述羟基氧化器包括器壁、布气板、电源、UV/LED和光催化剂层；所述抽屉式HAC吸附器水平设置，所述抽屉式HAC吸附器包括布气板、器壁和抽屉式HAC吸附板；所述高空排气口包括引风机和高空排气口。本发明无需喷淋塔，简省了对后续废水处理。有效提高挥发性废气的处理效率，具有装置投资少、运行成本低、二次污染小、操作简单、运行高效等优点。
Description
技术领域
本发明属于废气回收处理设备领域，具体的说是一种高浓度有机溶剂废气回收处理设备。
背景技术
在汽车、摩托车、自行车、轮船、飞机、家用设备、机械设备、建材及家具等行业中，需要对其表面进行喷漆或烤漆处理，以达到装饰，美观和防腐等功效。涂料在施工和固化过程中，需要使用大量有机溶剂，这些挥发性的有机物在使用过程中会释放出来，并排放到大气中、大多数有机物为毒性危险的空气污染物，不但对人们的身体健康造成直接危害，对人们赖以生存的大气同样造成破坏。
喷涂废气的特点：喷烤漆行业的废气，废气量大，浓度高，含有的有机物种类多，一般烤漆行业的废气含有三苯、醇类、酮类、醚类、酯类等有机物。
废气的危害：喷烤漆行业的废气中含有的有机物种类多，其中以“三苯”含量高，危害大，苯、甲苯和二甲苯都为无色、有芳香气味的，沸点为80.1℃，是挥发性有机物，都具有易挥发、易燃的特点。
苯、甲苯和二甲苯是以蒸气状态存在于空气中，中毒作用一般是由于吸入蒸气或皮肤吸收所致。由于苯属芳香烃类，使人一时不易警觉其毒性。如果长期接触一定浓度的苯、甲苯和二甲苯会引起慢性中毒，可出现头痛、失眠、精神萎靡、记忆力减退等神经衰弱症。苯、甲苯和二甲苯对生殖功能亦有一定影响，并导致胎儿先天性缺陷(即畸形)。二甲苯对皮肤和粘膜刺激性大，对神经系统损害比苯强，长期接触还有引起膀胱癌的可能。同时，由于喷烤漆行业使用的油漆具有粘附性，如高浓度的漆雾如不加以治理，随风扩散，粘附在建筑物上，影响其美观，沉降在花草树木中，将影响植物的光合作用。
有机废气处理的方法主要有两类：一类是回收法，另一类是消除法。回收法主要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜分离技术，回收法是通过物理方法，用温度、压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离VOC的。消除法有热氧化、催化燃烧、生物氧化及集成技术；消除法主要通过化学或生化反应，用热、催化剂盒微生物将有机物转变为CO2和水。
发明专利(专利号201410489072.7)公开了一种名为：从彩涂铝生产废气中回收有机溶剂的装置的发明，该发明主要存在对含尘气体未能妥善处理其易燃烧爆炸的隐患的缺陷。
实用新型专利(专利号201120390610.9)公开了一种名为：喷漆有机溶剂废气回收装置的实用新型专利，其存在处理对象单一、受环境影响大以及处理后易造成二次污染的缺陷。
发明专利(专利号201210526425.7)公开了一种名为：一种高温有机溶剂废气处理装置的发明，该发明主要存在设备复杂，操作不便的缺点。
实用新型专利(专利号201420002034.x)公开了一种名为：一种催化氧化处理高温高浓度有机废气的组合装置的实用新型专利，其存在喷淋塔废液易造成二次污染的缺陷。
发明内容
针对上述专利存在的不足，本发明提供了一种高浓度有机溶剂废气回收装置。
基于上述见解，本发明是这样实现的：
一种高浓度有机溶剂废气净化装置，包括集气系统、冷凝器、羟基氧化器、抽屉式HAC吸附器和高空排气口；
所述集气系统包括集气口、过滤阻火器、止回阀、风机和废气管，所述集气口通过管道连接过滤阻火器，所述过滤阻火器通过管道连接风机，所述风机通过管道连接废气管；所述过滤阻火器与连接风机之间的管道上设有一个阀门，所述止回阀设置在所述阀门和风机之间的管道上；
所述冷凝器包括中空器壁、冷凝管、导流板、冷媒循环器和冷凝液排放阀，所述中空器壁的下部侧壁与所述废气管的出口连通；所述冷凝管、导流板、冷媒循环器均设于所述冷凝器内，所述导流板设于所述废气管的出口上方，所述冷凝管和冷媒循环器设于所述导流板的上方，所述冷凝管和冷媒循环器相连通；所述冷凝液排放阀设于所述冷凝器底部出口的管道上；
所述羟基氧化器包括器壁、布气板、电源、UV/LED和光催化剂层，所述羟基氧化器的底部入口与所述冷凝器的顶部出口通过管道连接；所述布气板、UV/LED和光催化剂层均设于所述羟基氧化器内，所述布气板设于所述羟基氧化器底部入口处；所述UV/LED和光催化剂层均设于所述布气板上方，所述光催化剂层至少为3层，所述光催化剂层水平交错设置，且在每一层所述光催化剂层下表面均设置一层UV/LED；所述电源与所述UV/LED电性连接；
所述抽屉式HAC吸附器水平设置，所述抽屉式HAC吸附器包括布气板、器壁和抽屉式HAC吸附板，所述抽屉式HAC吸附器的入口通过管道连接所述羟基氧化器的顶部出口；所述布气板和抽屉式HAC吸附板沿所述抽屉式HAC吸附器入口到出口的方向依次设置；
所述高空排气口包括引风机和高空排气口，所述高空排气口通过管道连接所述抽屉式HAC吸附器的出口，所述引风机设于所述高空排气口与所述抽屉式HAC吸附器的出口之间的管道上。
进一步，所述废气管沿所述冷凝器的切线方向进入所述冷凝器。
进一步，所述光催化剂层使用的光催化剂为纳米TiO2光触媒反应滤网。
进一步，所述冷媒为R-134a(四氟乙烷)、R-410A(二氟甲烷/五氟乙烷混合物)、R-23(三氟甲烷)、R-152a(二氟乙烷)中的一种。
进一步，所述羟基氧化器为圆形或矩形。
进一步，所述布气板上设有颗粒过滤网组。
进一步，所述颗粒过滤网组由聚丙烯滤网和HEPA高效滤网层构成。
进一步，所述抽屉式HAC吸附板分为六个抽屉，所述抽屉包括抽屉框架和抽屉式活性炭过滤装置，所述抽屉式活性炭过滤装置活动设置在抽屉框架中。
具体过程如下：
首先废气经收集进入该设备的集气口，由于考虑到喷烤漆废气中含有大量粉尘，废气本身又是具有一定高温的，因而在一定浓度下，就存在产生爆炸的风险。为了妥善地避免该隐患，于是在集气口附近加装一个过滤阻火器。为防止待处理气体回流，需在普通阀门后再加装一个止回阀。而后设置有一台风机，进行鼓风，为后续工序中的气体流动提供动力。
经过鼓风的待处理气从切向进入冷凝器，出于冷媒循环器保温的考虑，遂采用双层真空的中空器壁。气体进入冷凝器后首先通过导流板实现均匀布气，并与冷凝管内的冷媒进行非接触式的换热，要求冷凝器冷凝后废气的温度低于25℃，实现废气中的部分有机溶剂液化，在冷凝器底部储存，定期通过下端的冷凝液排放阀排出后回收利用。冷凝管内的冷媒与冷媒循环器相连接，实现冷媒的温度控制和循环使用。
经过冷凝器处理后分离的气体，再进入后续的羟基氧化器进行催化氧化。废气首先通过布气板实现均匀布气，然后与在UV/LED的作用下，光催化剂层表面产生大量的羟自由基进行反应，实现废气中有机物质的氧化与分解。UV/LED与羟基氧化器外接电源相连接，且UV/LED每层的灯管数从下至上依次减少，羟基氧化器内工作温度控制在90℃以内；器壁(即羟基氧化器)可以是圆形也可以是矩形，该装置可以有效地将甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等有毒有害气体氧化分解成无害的CO2和H2O，从而达到去除的效果。
之后残余气体通过抽屉式HAC吸附器，使废气中残存的少量有机物质进一步被吸附，达标后的废气由引风机加压后通过高空排气口排放，本发明另外通过卧式放置解决了操作工人清洗、清理、更换位于上层的抽屉式HAC吸附板的不便。需净化的废气从进气口进入抽屉式HAC吸附器，并列安装在卧式器壁内的若干活性炭纤维抽屉对废气进行层层过滤，被净化的废气经出气口排出抽屉式HAC吸附器。由于本发明采用卧式结构，其中的活性炭抽屉呈竖直状，因而，操作工人站立在地面上即可方便地操作，更换、清洗、清理活性炭纤维。
有益效果：
(1)本发明克服了现有技术存在的处理对象单一、易受环境的影响的问题。
(2)本发明无需喷淋塔，简省了对后续废水处理。有效提高挥发性废气的处理效率，具有装置投资少、运行成本低、二次污染小、操作简单、运行高效等优点。
(3)针对涂装、喷涂、烤漆等生产过程排放出来的高浓度的含有机溶剂的废气，本发明首先采用冷凝器对废气中的甲苯、二甲苯等物质进行冷凝处理，使其变成液态后回收处理，同时使废气的温度大幅下降，减少对后续系统净化效果的影响；之后废气进入羟基氧化器，使废气中有机成分被羟自由基氧化成二氧化碳和水；最后废气中残存的少量有机污染物质和颗粒污染物被活性炭纤维(HAC)所吸附，最终净化达标的气体通过高空排放口排放。为了便于HAC的更换，本发明将其设计成抽屉式活性炭纤维吸附器；同时考虑到该气体含尘易燃烧，特意增加了过滤阻火器来预防火花等进入前端的生产装置。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为冷凝器的局部放大图；
图3为羟基氧化器的局部放大图；
图4为抽屉式HAC吸附器的局部放大图。
图中，1-集气系统、11-集气口、12-过滤阻火器、13-止回阀、14-风机、15-废气管、2-冷凝器、21-中空器壁、22-冷凝管、23-冷媒循环器、24-导流板、25-冷凝液排放阀、3-羟基氧化器、31-器壁、32-布气板、33-电源、34-UV/LED、35-光催化剂层、4-抽屉式HAC吸附器、41-布气板、42-器壁、43-抽屉式HAC吸附板、5-高空排气口、51-引风机、52-高空排气口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：
如图1～4所示，一种高浓度有机溶剂废气净化装置，包括集气系统1、冷凝器2、羟基氧化器3、抽屉式HAC吸附器4和高空排气口5；
所述集气系统1包括集气口11、过滤阻火器12、止回阀13、风机14和废气管15，所述集气口11通过管道连接过滤阻火器12，所述过滤阻火器12通过管道连接风机14，所述风机14通过管道连接废气管15；所述过滤阻火器12与连接风机14之间的管道上设有一个阀门，所述止回阀13设置在所述阀门和风机14之间的管道上；
所述冷凝器2包括中空器壁21、冷凝管22、导流板24、冷媒循环器23和冷凝液排放阀25，所述中空器壁21的下部侧壁与所述废气管15的出口连通；所述冷凝管22、导流板24、冷媒循环器23均设于所述冷凝器2内，所述导流板24设于所述废气管15的出口上方，所述冷凝管22和冷媒循环器23设于所述导流板24的上方，所述冷凝管22和冷媒循环器23相连通；所述冷凝液排放阀25设于所述冷凝器2底部出口的管道上；
所述羟基氧化器3包括器壁31、布气板32、电源33、UV/LED34和光催化剂层35，所述羟基氧化器3的底部入口与所述冷凝器2的顶部出口通过管道连接；所述布气板32、UV/LED34和光催化剂层35均设于所述羟基氧化器3内，所述布气板32设于所述羟基氧化器3底部入口处；所述UV/LED34和光催化剂层35均设于所述布气板32上方，所述光催化剂层35至少为3层，所述光催化剂层35水平交错设置，且在每一层所述光催化剂层35下表面均设置一层UV/LED34；所述电源33与所述UV/LED34电性连接；
所述抽屉式HAC吸附器4水平设置，所述抽屉式HAC吸附器4包括布气板41、器壁42和抽屉式HAC吸附板43，所述抽屉式HAC吸附器4的入口通过管道连接所述羟基氧化器3的顶部出口；所述布气板41和抽屉式HAC吸附板43沿所述抽屉式HAC吸附器4入口到出口的方向依次设置；
所述高空排气口5包括引风机51和高空排气口52，所述高空排气口52通过管道连接所述抽屉式HAC吸附器4的出口，所述引风机51设于所述高空排气口52与所述抽屉式HAC吸附器4的出口之间的管道上。
所述废气管15沿所述冷凝器2的切线方向进入所述冷凝器2。
所述光催化剂层35使用的光催化剂为纳米TiO2光触媒反应滤网。
所述冷媒为R-134a(四氟乙烷)、R-410A(二氟甲烷/五氟乙烷混合物)、R-23(三氟甲烷)、R-152a(二氟乙烷)中的一种，本发明优先使用R-152a(二氟乙烷)。
所述羟基氧化器3为圆形或矩形。
所述布气板32上设有颗粒过滤网组。
所述颗粒过滤网组由聚丙烯滤网和HEPA高效滤网层构成。
所述抽屉式HAC吸附板分为六个抽屉，所述抽屉包括抽屉框架和抽屉式活性炭过滤装置，所述抽屉式活性炭过滤装置活动设置在抽屉框架中。
本装置工作原理如下：
在第一处理部分，首先收集高浓度有机溶剂废气进入装置，在装置前段设有过滤阻火器12，防止高温含尘气体发生火灾、爆炸的危险发生，保证了设备的安全可靠性。再往后设置一个止回阀13，防止管中气体在设备启停阶段发生倒灌，损坏机器，提高设备整体运行的可靠性。之后就是采用风机14鼓风，给管内待处理废气提供动力，使之能在后续处理过程中保持稳定的运动。
第二处理部分，第一处理部分处理后的废气，从径向切入冷凝器2。经过导流板24导流进入冷凝管22中，通过冷热交换，达到气液分离的目的。气体从上部离开冷媒循环器23，液体从冷媒循环器23下端流出。
第三处理部分，由第二处理部分处理后气体从冷媒循环器23的上部逸出，从羟基氧化器3的下部进入。分别通过布气板32(布气板32上设有颗粒过滤网组)、羟基发生装置(由紫外灯和纳米TiO2光触媒反应滤网(光催化剂层35)组成)，最后从羟基氧化器3的上部逸出进入第四部分。其中布气板32上的过滤网组由聚丙烯滤网和HEPA高效滤网层构成，可有效过滤大部分颗粒和杂质。羟基氧化器3设置为四层，每层均有数盏紫外灯(即UV/LED34)和纳米TiO2光触媒反应滤网。待处理气体按照图1所示的运动方向进入羟基氧化器3，使过滤区域面积增大，羟基自由基的数量增多，确保过滤的有效性。
第四处理部分，最后废气进入抽屉式HAC吸附器4，分为六个抽屉，所述抽屉包括抽屉框架和抽屉式活性炭过滤装置，所述抽屉式活性炭过滤装置活动安装在抽屉框架中，也就是说，该抽屉式活性炭过滤装置可抽拉出框架，方便于清洗、清理和更换。废气分别进入每个抽屉，内有活性炭过滤装置，可将剩余的杂质，以及异味清除，达到预计的效果。到这里，整个的处理过程就已经结束了，最终产物主要是CO2。
第五部分，最终处理后气体经风机鼓风，通过高空排气管向大气环境释放。
Claims (8)
1.一种高浓度有机溶剂废气净化装置，其特征在于，包括集气系统(1)、冷凝器(2)、羟基氧化器(3)、抽屉式HAC吸附器(4)和高空排气口(5)；
所述集气系统(1)包括集气口(11)、过滤阻火器(12)、止回阀(13)、风机(14)和废气管(15)，所述集气口(11)通过管道连接过滤阻火器(12)，所述过滤阻火器(12)通过管道连接风机(14)，所述风机(14)通过管道连接废气管(15)；所述过滤阻火器(12)与连接风机(14)之间的管道上设有一个阀门，所述止回阀(13)设置在所述阀门和风机(14)之间的管道上；
所述冷凝器(2)包括中空器壁(21)、冷凝管(22)、导流板(24)、冷媒循环器(23)和冷凝液排放阀(25)，所述中空器壁(21)的下部侧壁与所述废气管(15)的出口连通；所述冷凝管(22)、导流板(24)、冷媒循环器(23)均设于所述冷凝器(2)内，所述导流板(24)设于所述废气管(15)的出口上方，所述冷凝管(22)和冷媒循环器(23)设于所述导流板(24)的上方，所述冷凝管(22)和冷媒循环器(23)相连通；所述冷凝液排放阀(25)设于所述冷凝器(2)底部出口的管道上；
所述羟基氧化器(3)包括器壁(31)、布气板(32)、电源(33)、UV/LED(34)和光催化剂层(35)，所述羟基氧化器(3)的底部入口与所述冷凝器(2)的顶部出口通过管道连接；所述布气板(32)、UV/LED(34)和光催化剂层(35)均设于所述羟基氧化器(3)内，所述布气板(32)设于所述羟基氧化器(3)底部入口处；所述UV/LED(34)和光催化剂层(35)均设于所述布气板(32)上方，所述光催化剂层(35)至少为3层，所述光催化剂层(35)水平交错设置，且在每一层所述光催化剂层(35)下表面均设置一层UV/LED(34)；所述电源(33)与所述UV/LED(34)电性连接；
所述抽屉式HAC吸附器(4)水平设置，所述抽屉式HAC吸附器(4)包括布气板(41)、器壁(42)和抽屉式HAC吸附板(43)，所述抽屉式HAC吸附器(4)的入口通过管道连接所述羟基氧化器(3)的顶部出口；所述布气板(41)和抽屉式HAC吸附板(43)沿所述抽屉式HAC吸附器(4)入口到出口的方向依次设置；
所述高空排气口(5)包括引风机(51)和高空排气口(52)，所述高空排气口(52)通过管道连接所述抽屉式HAC吸附器(4)的出口，所述引风机(51)设于所述高空排气口(52)与所述抽屉式HAC吸附器(4)的出口之间的管道上。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度有机溶剂废气净化装置，其特征在于，所述废气管(15)沿所述冷凝器(2)的切线方向进入所述冷凝器(2)。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度有机溶剂废气净化装置，其特征在于，所述光催化剂层(35)使用的光催化剂为纳米TiO2光触媒反应滤网。
4.根据权利要求1所述的一种高浓度有机溶剂废气净化装置，其特征在于，所述冷媒为R-134a、R-410A、R-23、R-152a中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种高浓度有机溶剂废气净化装置，其特征在于，所述羟基氧化器(3)为圆形或矩形。
6.根据权利要求1所述的一种高浓度有机溶剂废气净化装置，其特征在于，所述布气板(32)上设有颗粒过滤网组。
7.根据权利要求6所述的一种高浓度有机溶剂废气净化装置，其特征在于，所述颗粒过滤网组由聚丙烯滤网和HEPA高效滤网层构成。
8.根据权利要求1所述的一种高浓度有机溶剂废气净化装置，其特征在于，所述抽屉式HAC吸附板分为六个抽屉，所述抽屉包括抽屉框架和抽屉式活性炭过滤装置，所述抽屉式活性炭过滤装置活动设置在抽屉框架中。
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