CN108996588A - Voc精制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种VOC精制装置。该VOC精制装置通过在真空容器内从作为二流体喷嘴的喷雾装置雾状喷射含VOC液体而使粒径减小，增加单位流量的表面积，因此能够仅使含VOC液体中的水大量蒸发排出，从而能够对浓缩的高浓度的含VOC液体进行精制处理。

Description

VOC精制装置

技术领域

本发明涉及VOC精制装置，VOC精制装置利用废气中所含有的沸点比水高而不与水共沸的具有亲水性的挥发性化学物质VOC(挥发性有机化合物(Volatile OrganicCompounds))与水的沸点或者蒸气压之差而将挥发性化学物质VOC浓缩回收。

背景技术

在VOC处理方法中，有燃烧方式和溶剂回收方式，在燃烧方式中，有直接燃烧方式、氧化催化方式、蓄热方式、以及MGT(微型燃气轮机)燃料方式。对于哪种方式最佳，根据工厂的VOC的溶剂种类、风量、浓度、或者时间的变动等运行状况或者工厂的能量使用实际状态而大幅改变。需要生命周期成本的缜密的研究、即使将来发生运行变动也能够应对的柔性的处理装置的导入。

作为以往的去除液中的VOC分离回收方法，有使用在真空容器内雾状喷射去除液的空气流动真空蒸发法(真空蒸发法)的方式(例如，参照专利第5187861号公报)。图3是专利第5187861号公报所记载的VOC分离回收装置的概要结构图。VOC再生、回收装置1通过送液泵5压送贮存罐3内贮存的被处理去除液Ld，并从真空容器9内的喷嘴7雾状喷射。另一方面，通过真空泵11的运动而使真空容器9内减压，由此从被处理去除液Ld中真空蒸发出VOC。被处理去除液Ld通过喷射而呈雾状，因此与单纯贮存的被处理去除液相比，其表面积显著增大。雾状的被处理去除液Ld最终到达连续气泡泡沫体17a，并附着于连续气泡泡沫体17a的单元壁。附着于单元壁的被处理去除液Ld进一步增大了其表面积。被双重增大的被处理去除液Ld的表面积变得庞大。与之相结合，借助气体导入机构13的蒸发促进气体(空气)的导入提高真空蒸发的效率。即，高效地进行被处理去除液Ld的回收(向再生去除液Lc的转换)。被处理去除液Ld一边通过连续气泡泡沫体17a(下降)一边成为再生去除液Lc，通过连续气泡泡沫体17a以及支承体17b而滴下。滴下的再生去除液Lc经由排液机构15而向真空容器9外排出，用于再利用。真空蒸发了的VOC被真空泵11吸引，之后，被VOC处理机构19处理。VOC处理机构19进行回收VOC而使其能够再利用的处理。另外，若不需要VOC的再利用，则单纯对VOC进行除去处理。

已知通过该装置和方法，能够高效地分离回收含VOC液体中的VOC，并且无需进行加热以及冷却，因此能够以低运行成本对VOC进行分离回收。

发明内容

本发明的一个方式所涉及的VOC精制装置具备：真空容器；送液泵，其向所述真空容器内供给含有水的含VOC液体；喷雾装置，其配置于所述真空容器内，向所述真空容器内雾状喷射从所述送液泵供给的所述含VOC液体；真空泵，其与所述真空容器连接，对所述真空容器的内部进行减压而使所述含VOC液体所含有的水分真空蒸发；以及排液构件，其将水分蒸发处理后的VOC浓缩液从所述真空容器排出，所述喷雾装置具备：喷雾装置主体部，其具有液体流路和气体流路；内盖部，其配置于所述喷雾装置主体部的前端，覆盖所述液体流路的开口且具有平坦的内侧端部；外盖部，其配置于所述喷雾装置主体部的前端且覆盖所述内盖部，并且覆盖所述气体流路的开口且具有与所述内盖部的所述内侧端部对置的平坦的外侧端部；气液混合部，其配置于所述内盖部与所述外盖部之间，由所述内盖部的所述内侧端部与所述外盖部的所述外侧端部之间的圆板状的外形的空间构成，将在所述气体流路中流动的气体流与在所述液体流路中流动的液体流混合；液体流入口，其以贯通的方式设置于所述内盖部的所述内侧端部的周向的至少一个部位而与所述气液混合部连通，使在所述液体流路中流动的液体流流入所述气液混合部；气体流入口，其以与所述气液混合部连通的方式配置于所述内盖部与所述外盖部之间的所述气液混合部的侧部，使在所述气体流路中流动的气体流以朝向从所述液体流入口流入所述气液混合部的所述液体流的方式流入所述气液混合部；以及喷出口，其以贯通的方式设置于所述外盖部的所述外侧端部而与所述气液混合部连通，将所述气体流与所述液体流在所述气液混合部中混合并微粒化的液体喷出。

根据本发明的所述方式，使用作为二流体喷嘴的所述喷雾装置，在作为VOC回收装置而发挥功能的真空容器内雾状喷射含VOC液体，因此含VOC液体的粒径大幅减小，能够使水分从含VOC液体中快速真空蒸发。因此，具有水分自含VOC液体的蒸发分离加速、VOC的精制处理效率上升的效果。

附图说明

图1是本发明的实施方式的VOC精制装置的结构图。

图2A是本发明的实施方式的喷雾装置的切断部剖面图。

图2B是本发明的实施方式的喷雾装置的图2A的2B-2B线处的剖视图。

图3是以往的VOC回收分离处理装置的结构图。

具体实施方式

在对实施方式进行说明之前，对以往的问题点进行简单说明。

在使用了专利第5187861号公报中的空气流动真空蒸发法的装置中，在真空容器内雾状喷射去除液时使用一流体喷嘴，其粒径大，因此存在蒸发速度慢、VOC的精制处理能力低的课题。另外，为了提高真空蒸发的效率而从气体导入机构导入空气，该大气中含有的水分混入VOC精制装置的真空容器内，阻碍VOC的蒸发挥发分离，同样地存在VOC的精制回收处理能力无法提高的课题。

本发明解决所述课题，提供一种能够减小在处理装置内雾状喷射含VOC液体时的粒径、水分蒸发的速度快、VOC的精制处理能力高的VOC精制装置。

以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是本发明的实施方式的VOC精制装置的结构图。

在图1中，VOC精制装置103至少具备真空容器99、送液泵102、喷雾装置104、真空泵107、以及作为排液构件的一例的排液用开闭阀98。

送液泵102向真空容器99内供给含有水的含VOC液体101。

喷雾装置104是配置于真空容器99内并将从送液泵102供给的含VOC液体101向真空容器99内雾状喷射的二流体喷嘴。

真空泵107与真空容器99连接，对真空容器99的内部进行减压而使含VOC液体101所含有的水分真空蒸发。

排液用开闭阀98将水分蒸发处理后的VOC浓缩液从真空容器99排出。

应由VOC精制装置103处理的含VOC液体101，换言之为了由VOC精制装置103进行精制处理而回收的含VOC液体101保持在含VOC液体罐101T内。含VOC液体罐101T通过送液用配管97与真空容器99连接，在送液用配管97的中途配置有送液泵102和可变阀96，含VOC液体罐101T内的含VOC液体101使用送液泵102向真空容器99以恒定量送入含VOC液体。此时，含VOC液体101通过送液用配管97直接通向真空容器99内的喷雾装置104，同时从压缩机105向喷雾装置104供给压缩空气106，含VOC液体101以微粒化的状态从喷雾装置104内被向真空容器99内雾状喷射(参照箭头101a)。

另一方面，通过利用排气配管95而与真空容器99连接的真空泵107排出空气而使真空容器99内成为减压真空的状态。

从喷雾装置104雾状喷射的含VOC液体101中的VOC是沸点比水高而不与水共沸的亲水性以及挥发性化学物质，因此通过在减压状态下达到水的蒸气压，从而主要仅水分挥发，经由真空泵107向外部排出排出水分108。此时，在真空容器99与真空泵107之间的排气配管95的直接连结部位设置有作为捕雾器的一例的雾过滤器109，以便不吸入含VOC液体。含VOC液体101被该雾过滤器109捕获，从而不会通过雾过滤器109而混入排气系统。

经过上述的过程，仅将水分除去而成为被浓缩的状态的VOC浓缩液110向真空容器99的下部蓄积。在VOC浓缩液110蓄积了一定量的阶段，打开排液用开闭阀98，向VOC精制罐111VOC贮藏浓缩液110。被贮藏的VOC浓缩液110能够成为与投入真空容器99的含VOC液体101相比而被大幅浓缩的状态。

使用图2A对本实施方式的喷雾装置104进行说明。图2A是示出本发明的实施方式的喷雾装置104的切断剖面图。

喷雾装置104至少具备喷雾装置主体部104a、内盖部114、外盖部115、气液混合部116、液体流入口119、气体流入口120、以及喷出口117a。

由内盖部114和外盖部115构成气液混合部116。喷雾装置104还具备喷雾装置盖固定部118。

喷雾装置主体部104a分别形成有在圆柱状构件的中心部沿轴向配置的液体流路112、在液体流路112的周围隔开间隔并沿轴向配置的圆筒状的气体流路113。液体流路112和气体流路113由作为喷雾装置主体部104a的一部分并位于中央部的圆筒部104b分隔。液体流路112仅图示了前端侧，后端的未图示的液体供给口经由送液用配管97而与送液泵102连接。气体流路113也仅图示了前端侧，后端的未图示的气体供给口与压缩机105连接，被供给压缩空气106。

圆筒部104b的前端比圆筒部104b以外的喷雾装置主体部104a向前端侧略微突出，在其前端固定有内盖部114。

内盖部114配置于喷雾装置主体部104a的前端，呈覆盖液体流路112的开口且具有平坦的内侧端部114a的剖面大致C字形状。在圆筒部104b的端面与内盖部114的内侧端部114a的内表面之间形成有圆板状的外形的第一间隙121。在内盖部114的内侧端部114a的外周部的一个部位形成有沿轴向贯通内侧端部114a的液体流入口119。即，液体流入口119位于气液混合部116的外周壁面附近的上游侧平坦面即内盖部114的内侧端部114a，将液体流路112与气液混合部116连通。

外盖部115配置于喷雾装置主体部104a的前端，覆盖内盖部114，并且外盖部115覆盖气体流路113的开口且具有与内盖部114的内侧端部114a对置的平坦的外侧端部115a、以及相当于圆筒侧面的外盖部侧面115c，且外盖部115的剖面呈大致Ω形状。外盖部115以如下方式夹持并固定在喷雾装置主体部104a的端面与喷雾装置盖固定部118之间，所述方式为：在与内盖部114之间的侧部，隔开规定间隔的圆筒状的外形的第二间隙122而进行覆盖，并且在与内盖部114之间的端部，而将规定间隔的圆板状的外形的空间的气液混合部116形成为间隙并且覆盖内盖部114。需要说明的是，也可以取消喷雾装置盖固定部118，将外盖部115直接固定于喷雾装置主体部104a的端面。

在外盖部115与内盖部114之间可靠地形成有规定间隔的圆板状的外形的气液混合部116，因此能够在外盖部115的外侧端部115a的内表面形成有圆环状的凸部123，在外盖部115的外侧端部115a的内表面与内盖部114的内侧端部114a的外表面之间强制地配置形成有气液混合部116作为间隙。圆环状的凸部123也可以代替设置于外盖部115的外侧端部115a的内表面，而设置于内盖部114的内侧端部114a的外表面。这样构成的气液混合部116是用于将在气体流路113中流动的气体流与在液体流路112中流动的液体流混合的构件。

另外，在气液混合部116的侧部，通过将圆环状的凸部123的一部分沿径向切除而形成有使气体流路113与气液混合部116连通的气体流入口120。气体流入口120配置为，从气体流入口120流入的气体流的流入方向与从液体流入口119流入的液体流的流入方向交叉。气体流入口120位于相对于喷雾装置主体部104a的中心(中心轴124)而相位与液体流入口119偏差180度的与液体流入口119对置的位置。并且，在外盖部115的外侧端部115a的外表面的中央突出固定有圆筒部，形成具有沿轴向贯通外侧端部115a以及圆筒部的喷出口117a的喷出部117。喷出口117a配置于与液体流路112相同的中心轴124上。相对于此，液体流入口119位于偏离该中心轴124的位置。

由此，气液混合部116通过被圆环状的凸部123、内盖部114以及外盖部115包围而形成，与沿轴向贯通内盖部114的液体流入口119、沿与轴向交叉的方向对圆环状的凸部123进行切除而成的气体流入口120、以及沿轴向贯通外盖部115的喷出口117a连通。

在这种结构中，供给至喷雾装置104的液体相对于喷雾装置主体部104a从未图示的液体供给口向装置前端侧在液体流路112中流动而成为液体流，该液体流通过第一间隙121和液体流入口119而被供给至气液混合部116。另外，被供给至喷雾装置104的气体相对于喷雾装置主体部104a从未图示的气体供给口向装置前端侧在气体流路113中流动而成为气体流，该气体流通过第二间隙122和气体流入口120而被供给至气液混合部116。

当对气液混合部116供给气体流和液体流时，在气液混合部116内相互混合而使液体微粒化后，从设置于外盖部115的喷出部117的喷出口117a将被混合并微粒化的液体向外侧喷出。

以下，参照图2B对气液混合部116中的微粒化的机构进行说明。

在液体流路112中流动的液体流通过第一间隙121，并通过设置于内盖部114的液体流入口119，如图2B所示，从气液混合部116的圆环状的凸部123的附近向喷出部117的方向供给液体流。

另一方面，相对于从液体流入口119供给至气液混合部116的液体流，通过位于与液体流入口119对置的位置的气体流入口120而供给至气液混合部116的气体在气液混合部116内与液体碰撞。通过像这样碰撞，液体被推向圆环状的凸部123，成为薄膜状而沿圆环状的凸部123的周向流动，从而由薄膜状进一步向细小的液滴变化。并且，通过使含有该液滴的气液混合流沿着气液混合部116的圆环状的凸部123转动以及搅拌，从而能够使液滴进一步微粒化，能够从喷出口117a雾状喷射粒径更小的液体。

更具体而言，喷雾装置104为如下的喷雾装置，气液混合部116的直径为8.0mm，高度为2.0mm，喷出部117的喷出口117a的直径为1.5mm，长度为2.0mm，液体流入口119的直径为0.7mm，气体流入口120呈矩形，且宽度为1.0mm，高度为1.0mm。

对于该喷雾装置，作为气体的例子以0.2MPa(表压)的压力供给压缩空气，作为液体的例子以0.15MPa(表压)的压力供给水。通过激光衍射法对在该条件下微粒化的水的索特平均粒径进行评价。激光衍射法的测定距离为距喷雾装置的前端300mm的位置，索特平均粒径为10.0μm。

根据所述实施方式所涉及的喷雾装置104，在设置于内盖部114与外盖部115之间的气液混合部116中，从液体流入口119流入的液体与从气体流入口120流入的气体碰撞，并且沿着圆环状的凸部123转动以及搅拌而将液体微粒化，从而能够从喷出部117喷出微粒化的液体。其结果是，能够提供可雾状喷射气化快且不会感到润湿等的粒径小的液体的喷雾装置104。更具体而言，能够提供二流体喷嘴型式的喷雾装置104，该喷雾装置104能够雾状喷射10μm以下的粒径的液体作为蒸发气化快的小粒径的例子。

在以往的VOC精制处理方法中，如图3所示，仅对含VOC液体进行加压，使用一流体的雾状喷射喷嘴，向VOC精制装置内导入去除液，因此雾状喷射后的含VOC液体的粒径大，仅将水分蒸发分离的比例不足。但是，在本发明的实施方式中，使用由压缩机105形成的压缩空气106，从作为二流体喷嘴的喷雾装置104雾状喷射含VOC液体101，从而能够将含VOC液体101的粒径大幅细微化，由此单位流量的表面积增加，因此能够仅将含VOC液体中的水大量蒸发并排出。由此，能够大量地对被浓缩的高浓度的含VOC液体进行精制处理。

在所述实施方式中，在通过喷雾装置104雾状喷射含VOC液体101时，通过压缩机105而使用压缩空气106，但该压缩空气的露点比大气低，因此水分的含量非常小。由此，在以往例中，吹扫混入大气并故意引起流动，由此大量的水分也被导入真空容器，认为难以进行真空容器99内的减压维持。相对于此，在本实施方式中，通过使用上述那样的压缩空气，从而解决了以往例的课题，从含VOC液体中仅使水分高效地蒸发，从而能够进行浓缩处理。另外，在含VOC液体发生氧化的情况下，通过代替来自压缩机105的压缩空气106，而使用氮、氩、或者氦等非活性气体，能够发挥同样的作用。

能够进行这种浓缩处理的VOC为沸点比水高而不与水共沸的亲水性、挥发性化学物质，为从由NMP(N-甲基吡咯烷酮)、EG(乙二醇)、DEG(二乙二醇)、TEG(三乙二醇)、PGME(丙二醇单乙醚)、PG(丙二醇)、DMF(N，N-二甲基甲酰胺)、DMAC(N，N-二甲基乙酰胺)、DMSO(二甲基亚砜)、1，4-BD(1，4-丁二醇)、MEA(单乙醇胺)以及DGME(二乙二醇单甲醚)构成的组中选出的一个或者多个溶剂类即可。

根据所述实施方式，使用作为二流体喷嘴的喷雾装置104，在作为VOC回收装置而发挥功能的真空容器99内雾状喷射含VOC液体101，因此含VOC液体101的粒径大幅减小，能够使水分从含VOC液体101中快速真空蒸发。因此，具有水分自含VOC液体101的蒸发分离加速、VOC的精制处理效率上升的效果。另外，若使用压缩机105的压缩空气，则从作为蒸发促进气体而导入的空气混入的水分能够显著减少。

需要说明的是，通过适当组合上述各种实施方式或变形例中的任意实施方式或变形例，能够实现它们各自具有的效果。另外，能够将实施方式彼此组合或者将实施例彼此组合或者将实施方式与实施例组合，并且也能够将不同的实施方式或者实施例中的特征彼此组合。

本发明的所述方式所涉及的VOC精制装置与以往的VOC精制处理方法相比，具有VOC的精制处理效率大幅上升的效果，精制所需的成本能够削减至例如1/2以下，从而在制造现场等制造对VOC进行精制并进行再利用方面具有较大的贡献。这种VOC精制装置能够在全球面向电池或者半导体等制造业界用于大规模设备销售事业。

Claims (8)

1.一种VOC精制装置，具备：

真空容器；

送液泵，其向所述真空容器内供给含有水的含VOC液体；

喷雾装置，其配置于所述真空容器内，向所述真空容器内雾状喷射从所述送液泵供给的所述含VOC液体；

真空泵，其与所述真空容器连接，对所述真空容器的内部进行减压而使所述含VOC液体所含有的水分真空蒸发；以及

排液构件，其将水分蒸发处理后的VOC浓缩液从所述真空容器排出，

所述喷雾装置具备：

喷雾装置主体部，其具有液体流路和气体流路；

内盖部，其配置于所述喷雾装置主体部的前端，覆盖所述液体流路的开口且具有平坦的内侧端部；

外盖部，其配置于所述喷雾装置主体部的前端且覆盖所述内盖部，并且覆盖所述气体流路的开口且具有与所述内盖部的所述内侧端部对置的平坦的外侧端部；

气液混合部，其配置于所述内盖部与所述外盖部之间，由所述内盖部的所述内侧端部与所述外盖部的所述外侧端部之间的圆板状的外形的空间构成，将在所述气体流路中流动的气体流与在所述液体流路中流动的液体流混合；

液体流入口，其以贯通的方式设置于所述内盖部的所述内侧端部的周向的至少一个部位而与所述气液混合部连通，使在所述液体流路中流动的液体流流入所述气液混合部；

气体流入口，其以与所述气液混合部连通的方式配置于所述内盖部与所述外盖部之间的所述气液混合部的侧部，使在所述气体流路中流动的气体流以朝向从所述液体流入口流入所述气液混合部的所述液体流的方式流入所述气液混合部；以及

喷出口，其以贯通的方式设置于所述外盖部的所述外侧端部而与所述气液混合部连通，将所述气体流与所述液体流在所述气液混合部中混合并微粒化的液体喷出。

2.根据权利要求1所述的VOC精制装置，其中，

通过所述喷雾装置主体部的所述气体流路向所述真空容器内供给氮、氩、或者氦这样的非活性气体。

3.根据权利要求1所述的VOC精制装置，其中，

在从所述真空容器通向所述真空泵的排气配管的所述真空容器内的连接部位，配置有捕获被雾状喷射的所述含VOC液体的捕雾器。

4.根据权利要求2所述的VOC精制装置，其中，

在从所述真空容器通向所述真空泵的排气配管的所述真空容器内的连接部位，配置有捕获被雾状喷射的所述含VOC液体的捕雾器。

5.根据权利要求1所述的VOC精制装置，其中，

所述含VOC液体所含有的VOC为沸点比水高而不与水共沸的亲水性且挥发性化学物质，为从由N-甲基吡咯烷酮、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇单乙醚、丙二醇、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、1，4-丁二醇、单乙醇胺以及二乙二醇单甲醚构成的组中选出的溶剂类。

6.根据权利要求2所述的VOC精制装置，其中，

所述含VOC液体所含有的VOC为沸点比水高而不与水共沸的亲水性且挥发性化学物质，为从由N-甲基吡咯烷酮、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇单乙醚、丙二醇、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、1，4-丁二醇、单乙醇胺以及二乙二醇单甲醚构成的组中选出的溶剂类。

7.根据权利要求3所述的VOC精制装置，其中，

所述含VOC液体所含有的VOC为沸点比水高而不与水共沸的亲水性且挥发性化学物质，为从由N-甲基吡咯烷酮、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇单乙醚、丙二醇、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、1，4-丁二醇、单乙醇胺以及二乙二醇单甲醚构成的组中选出的溶剂类。

8.根据权利要求4所述的VOC精制装置，其中，

所述含VOC液体所含有的VOC为沸点比水高而不与水共沸的亲水性且挥发性化学物质，为从由N-甲基吡咯烷酮、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇单乙醚、丙二醇、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、1，4-丁二醇、单乙醇胺以及二乙二醇单甲醚构成的组中选出的溶剂类。