CN108554172A - 一种合成革行业中二甲胺废气治理装置及其工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种合成革行业中二甲胺废气治理装置及其工艺。本发明包括一级捕捉塔、二级捕捉塔、干式过滤器、光电一体净化器、纳米吸收塔；一级捕捉塔的出风口通过管路与二级捕捉塔的进风口连接，二级捕捉塔的出风口通过管路与干式过滤器的进风口连接，干式过滤器的出风口与光电一体净化器的进风口连接，光电一体净化器的出风口通过管路与纳米吸收塔的进风口连接。等离子体反应段内设有放电高压电极；所述的放电高压电极采用不锈钢狼牙棒结构。相比于现有技术前处理的低效率，导致等离子体放电过程发生火花放电，同时油雾影响了放电过程的效率，增加了两级捕捉塔后，等离子体放电效率提高，生成足量高能活性物质，进而保证了二甲胺的降解。

Description

一种合成革行业中二甲胺废气治理装置及其工艺
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种基于光电催化一体化的合成革行业中二甲胺废气治理装置及其工艺。
背景技术
二甲胺工业废气主要来源于富马酸二甲酯(DMF)水溶液分离提纯过程。而DMF是重要的有机原料和优良的溶剂，广泛应用于合成革、手套、覆铜板等行业。现有技术中主要以加热精馏方式分离DMF，在加热过程中，分解的二甲胺废气是在各设备尾气排放中由不凝气带出。二甲胺废气对环境有很大的影响，对人体健康也会产生很大的危害，如果处理不当将会对周围环境及居住人群产生极大危害。目前国内对于恶臭废气治理主要有燃烧法、氧化法(如光催化、低温等离子体法)、吸收法、吸附法、生物法：
1)燃烧法
通过强氧化反应，降解可燃性恶臭物质。该方法主要适用于高浓度，小气量的可燃性恶臭物质的处理。这种方法的净化效率高，恶臭物质被彻底分解掉，但设备易腐蚀，消耗燃料，成本高，处理中可能形成二次污染物。
2)溶剂吸收法
此方法使用溶剂溶解臭气中的恶臭物质而脱臭。适用于高、中浓度的恶臭物质的处理，可处理大流量的气体，工艺最成熟，但净化效率不高，消耗吸收剂，污染物仅由气相转移到液相。
3)吸附法
利用吸附剂吸附恶臭物质除臭。该方法适用于低浓度的、高净化要求的恶臭气体的处理，净化效率很高，可处理多组分的恶臭气体，但吸附剂费用昂贵，对待处理的恶臭气体要求高，即具有较低的湿度和含尘量。
4)生物降解技术
生物脱臭法是指利用微生物的代谢活动降解恶臭物质，使之氧化为最终产物，从而达到无臭化、无害化的目的，常用的方法有生物过滤池法、生物吸收法(悬浮生长系统)、生物滴滤池法和生物制剂法。生物降解法设备简单，运行维护费用低，无二次污染等优点，尤其在处理低浓度、生物可降解性好的气态污染物时更显其经济性。体积大和停留时间长是生物法的主要问题，同时该法对成分复杂的废气或难以降解的VOCs去除效果较差。
5)光催化降解
该法主要是利用催化剂(如TiO2)的光催化性，氧化吸附在催化剂表面的恶臭气体，最终产生CO2和H2O。其利用用光照射半导体光催化剂，使半导体的电子充满的价带跃迁到空的导带，而在价带留下带正电的空穴(h+)。光致空穴具有很强的氧化性，可夺取半导体颗粒表面吸附的有机物或溶剂中的电子，使原本不吸收光而无法波光子直接氧化的物质，通过光催化剂被活化氧化。光致电子还具有很强的还原性，使得半导体表面的电子受体被还原。光催化设备简单、能耗低，操作方便，但对于成分复杂以及难降解的恶臭气体处理效果不好。
6)等离子体技术
等离子体被称为物质的第四种形态，山电子、离子、自由基和中性粒子组成，是导电性流体，总体上保持电中性。发展前景比较广阔的等离子体技术是电晕放电技术，用其处理VOCs具有效率高、能量利用率高、设备维护简单、费用低等优点。电晕放电是指在非均匀电场中，用较高的电场强度使气体产生“电子雪崩”，出现大量的自由电子，这些电子在电场力的作用下做加速运动并获得能量。当这些电子具有的能量与C-H，C＝C或C-C键的键能相同或相近时，就可以打破这些键，从而破坏有机物的结构。电晕放电可以产生以臭氧为代表的具有强氧化能力的物质，可以氧化有机物。等离子体法处理效果好，设备维护方便，适合于处理低浓度的恶臭气体及其它有机污染物。
因此，该发明将基于实际工程情况，采用低温等离子体和紫外光催化氧化法等协同技术，充分利用上述两种技术的优点。充分利用放电过程产生的高能电子及活性物质对VOCs进行降解，使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质，接着放电过程产生的高能电子及活性物质也能在光催化反应的过程中进一步氧化降解VOCs最终生成CO2和H2O，达到完全降解的过程，为工业VOCs高效、低能耗治理的发展提供技术支持。是充分结合并发挥该二项传统技术的叠加效益，即充分利用了低温等离子体设备成本及运行成本低，操作性好和节能减耗的优势又通过改变传统光催化氧化过程，提高光催化剂的使用寿命和降解能力，最终扬长避短，发挥创新技术的巨大潜力。同时，由于以往前处理的低效，等离子体设备在工业化应用上常常会出现火花放电现象，本发明针对合成革行业的特点，设计多级喷淋捕捉塔，显著的提高了前处理效率，进而保证光电设备的处理效率。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种合成革行业中二甲胺废气治理装置。
本发明装置包括一级捕捉塔、二级捕捉塔、干式过滤器、光电一体净化器、纳米吸收塔；一级捕捉塔的出风口通过管路与二级捕捉塔的进风口连接，二级捕捉塔的出风口通过管路与干式过滤器的进风口连接，干式过滤器的出风口与光电一体净化器的进风口连接，光电一体净化器的出风口通过管路与纳米吸收塔的进风口连接，光电一体净化器与纳米吸收塔间管路上设置有引风机。
一级捕捉塔、二级捕捉塔为相同设备，从下至上包括储水层、气体进入层、一级除湿层、一级喷淋层、二级除湿层、二级喷淋层、除雾层；气体进入层设有气体进口；一级除湿层、二级除湿层的填料为不锈钢、PP、聚四氟乙烯等中的一种或多种；一级喷淋层、二级喷淋层的顶部喷淋系统添加有无机酸的水溶液，用于有效的吸收二甲胺废气；除雾层用于去除处理后带出的水汽和未处理完全的固态颗粒物；除雾层的顶部设置有出风口；
所述的干式过滤器内填充多孔的过滤介质(滤料)，通过多孔的过滤介质(滤料)分离捕捉气体中的固体、液体粒子；
所述的光电一体净化器包括外壳和从进口至出口依次设置在外壳内的过滤单元、等离子体反应段、光催化反应段、吸附单元，其中等离子体反应段、光催化反应段可以为多组，具体由处理废气气量决定。
所述的过滤单元内填充过滤棉；
等离子体反应段内设有放电高压电极；所述的放电高压电极采用不锈钢狼牙棒结构。所述的棒体上齿间距为10～50mm，可根据污染物的浓度进行调节。气体流速为1～2.5m/s，电压范围为1.5～5kV。从传统的介质阻挡放电变为电晕放电，大大提高了放电面积和放电效率，从而得到更多的高能活性物质净化二甲胺废气。
光催化反应段内设有紫外灯以及二氧化钛催化剂；其中紫外灯采用低压汞灯，波长为200～280nm，优选为254nm。
吸附单元内填充活性炭填料，用于吸收产生的VOCs分子、臭氧。
本发明的另一个目的是提供合成革行业中二甲胺废气治理工艺。
(1)、二甲胺废气进入缓冲箱，保证进入后续处理设备气体流量和压力的均匀稳定，同时具有一定的气液分离的作用。
(2)经过缓冲箱处理后的二甲胺废气依次进入一级捕捉塔、二级捕捉塔，根据二甲胺易溶于水的物理特性，吸收大部分的二甲胺废气。
(3)由于湿式捕捉的能力有限，经过一级二级捕捉塔处理后仍会有部分二甲胺未被吸收，进入光电一体净化器后依次经过等离子反应段和光催化反应段，等离子体放电过程产生的高能电子及活性物质对VOCs进行降解，使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质，接着放电过程产生的高能电子及活性物质也能在光催化反应的过程中进一步氧化降解VOCs最终生成CO2和H2O，达到完全降解的过程。
(4)将光电一体净化器处理后的气体送入纳米吸收塔，将废气中水溶性的物质吸收下来，最后纳米吸收塔出来的气体通过排气筒在20米高空排放。
本发明的有益效果：
相比于现有技术前处理的低效率，导致等离子体放电过程发生火花放电，同时油雾影响了放电过程的效率，增加了两级捕捉塔后，等离子体放电效率提高，生成足量高能活性物质，进而保证了二甲胺的降解。同时，通过结合高效光催化剂，通过等离子体放电产生的高能活性物质协同紫外灯激活光催化剂，从而进一步协同降解二甲胺，从而高效的去除二甲胺。
1)除臭效率高
本工艺能高效去除挥发性有机物(VOCs)、无机物、氨气、有机胺类等主要污染物，以及各种恶臭味，脱臭效率可达90％以上，脱臭效果大大超过《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)和《大气污染物综合排放标准》(GB 16297-1996)的排放标准。
2)适应性强
可适应中低浓度，大气量，不同恶臭气体物质的脱臭净化处理，可每天24小时连续工作，运行稳定可靠。
3)运行成本低
本设备无任何机械动作，无噪音，无需专人管理和日常维护，只需作定期检查，本设备能耗低，设备阻力低，可节约排风动力能耗。
4)等离子体设备采用狼牙棒放电高压电极，降低了放电间距，提高了放电效率，减少了无效放热现象，进而避免产生火花放电现象。
总之，本系统设备可彻底分解恶臭气体中有毒有害物质，并能达到完美的脱臭效果，经分解后的恶臭气体，可完全达到无害化排放，不会产生二次污染，同时达到高效消毒杀菌的作用。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图；
图2为本发明工艺流程图；
图3为本发明的光电一体净化器结构示意图。
图中：一级捕捉塔1、二级捕捉塔2、干式过滤器3、光电一体净化器4、引风机5、纳米吸收塔6、储水层7、气体进入层8、一级除湿层9、一级喷淋层10、二级除湿层11、二级喷淋层12、除雾层13、过滤单元14、放电高压电极15、紫外灯16、二氧化钛催化剂17、吸附单元18。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的分析。
如图1所示，合成革行业中二甲胺废气治理装置包括一级捕捉塔1、二级捕捉塔2、干式过滤器3、光电一体净化器4、纳米吸收塔6；一级捕捉塔的出风口通过管路与二级捕捉塔的进风口连接，二级捕捉塔的出风口通过管路与干式过滤器的进风口连接，干式过滤器的出风口与光电一体净化器的进风口连接，光电一体净化器的出风口通过管路与纳米吸收塔的进风口连接，光电一体净化器与纳米吸收塔间管路上设置有引风机5。
一级捕捉塔、二级捕捉塔为相同设备，从下至上包括储水层7、气体进入层8、一级除湿层9、一级喷淋层10、二级除湿层11、二级喷淋层12、除雾层13；气体进入层设有气体进口；一级除湿层、二级除湿层的填料为不锈钢、PP、聚四氟乙烯等中的一种或多种；一级喷淋层、二级喷淋层的顶部喷淋系统添加有无机酸的水溶液，用于有效的吸收二甲胺废气；除雾层用于去除处理后带出的水汽和未处理完全的固态颗粒物；除雾层的顶部设置有出风口；
所述的干式过滤器内填充多孔的过滤介质(滤料)，通过多孔的过滤介质(滤料)分离捕捉气体中的固体、液体粒子；
如图3所示，所述的光电一体净化器包括外壳和从进口至出口依次设置在外壳内的过滤单元14、等离子体反应段、光催化反应段、吸附单元18，其中等离子体反应段、光催化反应段可以为多组，具体由处理废气气量决定。
所述的过滤单元内填充过滤棉；
等离子体反应段内设有放电高压电极15；所述的放电高压电极采用不锈钢狼牙棒结构。所述的棒体上齿间距为10～50mm，可根据污染物的浓度进行调节。气体流速为1～2.5m/s，电压范围为1.5～5kV。从传统的介质阻挡放电变为电晕放电，大大提高了放电面积和放电效率，从而得到更多的高能活性物质净化二甲胺废气。
光催化反应段内设有紫外灯16以及二氧化钛催化剂17；其中紫外灯采用低压汞灯，波长为200～280nm，优选为254nm。
吸附单元内填充活性炭填料，用于吸收产生的VOCs分子、臭氧。
如图2所示，上述合成革行业中二甲胺废气治理工艺，具体是：
(1)、二甲胺废气进入缓冲箱，保证进入后续处理设备气体流量和压力的均匀稳定，同时具有一定的气液分离的作用。
(2)经过缓冲箱处理后的二甲胺废气依次进入一级捕捉塔、二级捕捉塔，根据二甲胺易溶于水的物理特性，吸收大部分的二甲胺废气。
(3)由于湿式捕捉的能力有限，经过一级二级捕捉塔处理后仍会有部分二甲胺未被吸收，进入光电一体净化器后依次经过等离子反应段和光催化反应段，等离子体放电过程产生的高能电子及活性物质对VOCs进行降解，使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质，接着放电过程产生的高能电子及活性物质也能在光催化反应的过程中进一步氧化降解VOCs最终生成CO2和H2O，达到完全降解的过程。
(4)将光电一体净化器处理后的气体送入纳米吸收塔，将废气中水溶性的物质吸收下来，最后纳米吸收塔出来的气体通过排气筒在20米高空排放。
以福建华夏合成革有限公司二甲胺废气治理的治理案例来看，本工程处理风量按10000m3/h，二甲胺废气浓度约200－300mg/m3，总VOCs约300ppm。经过这一套设备处理后，在连续运行过程中，二甲胺降解率可以达到90％以上，臭气浓度达到≤2000(无量纲)，最终满足环保要求。

Claims (6)

1.一种合成革行业中二甲胺废气治理装置，其特征在于包括一级捕捉塔、二级捕捉塔、干式过滤器、光电一体净化器、纳米吸收塔；一级捕捉塔的出风口通过管路与二级捕捉塔的进风口连接，二级捕捉塔的出风口通过管路与干式过滤器的进风口连接，干式过滤器的出风口与光电一体净化器的进风口连接，光电一体净化器的出风口通过管路与纳米吸收塔的进风口连接；
一级捕捉塔、二级捕捉塔为相同设备，从下至上包括储水层、气体进入层、一级除湿层、一级喷淋层、二级除湿层、二级喷淋层、除雾层；气体进入层设有气体进口；一级喷淋层、二级喷淋层用于吸收二甲胺废气；除雾层用于去除处理后带出的水汽和未处理完全的固态颗粒物；除雾层的顶部设置有出风口；
所述的光电一体净化器包括外壳和从进口至出口依次设置在外壳内的过滤单元、等离子体反应段、光催化反应段、吸附单元；
等离子体反应段内设有放电高压电极；所述的放电高压电极采用不锈钢狼牙棒结构；所述的棒体上齿间距为10～50mm，可根据污染物的浓度进行调节；气体流速为1～2.5m/s，电压范围为1.5～5kV；
光催化反应段内设有紫外灯以及二氧化钛催化剂；
吸附单元用于吸收产生的VOCs分子、臭氧。
2.如权利要求1所述的一种合成革行业中二甲胺废气治理装置，其特征在于等离子体反应段、光催化反应段可以为多组，具体由处理废气气量决定。
3.如权利要求1所述的一种合成革行业中二甲胺废气治理装置，其特征在于所述的过滤单元内填充过滤棉。
4.如权利要求1所述的一种合成革行业中二甲胺废气治理装置，其特征在于所述的紫外灯采用低压汞灯，波长为200～280nm。
5.如权利要求4所述的一种合成革行业中二甲胺废气治理装置，其特征在于所述的紫外灯波长为254nm。
6.一种合成革行业中二甲胺废气治理工艺，其特征在于具体是：
(1)、二甲胺废气进入缓冲箱，保证进入后续处理设备气体流量和压力的均匀稳定，同时具有一定的气液分离的作用；
(2)经过缓冲箱处理后的二甲胺废气依次进入一级捕捉塔、二级捕捉塔，根据二甲胺易溶于水的物理特性，吸收大部分的二甲胺废气；
(3)由于湿式捕捉的能力有限，经过一级二级捕捉塔处理后仍会有部分二甲胺未被吸收，进入光电一体净化器后依次经过等离子反应段和光催化反应段，等离子体放电过程产生的高能电子及活性物质对VOCs进行降解，使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质，接着放电过程产生的高能电子及活性物质也能在光催化反应的过程中进一步氧化降解VOCs最终生成CO2和H2O，达到完全降解的过程；
(4)将光电一体净化器处理后的气体送入纳米吸收塔，将废气中水溶性的物质吸收下来，最后纳米吸收塔出来的气体高空排放。
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