CN109548400B - 利用气体分配板的vocs去除系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用气体分配板的VOCs去除系统，其特征在于，包括：固定状态的圆筒形吸附反应器，包括用于吸附VOCs的吸附区，以及用于对吸附于所述吸附区的VOCs进行解吸的再生区；多个微波模块，沿着所述圆筒形吸附反应器的外围以一定间隔分隔设置；旋转型上部气体分配板，具有向所述再生区供应再生空气的供应管，并配置于所述圆筒形吸附反应器的上部；以及旋转型下部气体分配板，具有排出含有由所述再生区解吸的VOCs的再生空气的排出管，并配置于所述圆筒形吸附反应器的下部，随着所述上部气体分配板及下部气体分配板的旋转而使得所述供应管及排出管位于所述再生区的上部及下部的期间，向所述再生区供应再生空气，同时，配置在所述再生区的侧面的微波模块转换为运行状态，对所述再生区进行加热。

Description

利用气体分配板的VOCS去除系统
技术领域
本发明涉及一种利用气体分配板的VOCs去除系统。更详细地，在解吸所吸附的VOCs时，同时利用旋转型气体分配板与微波模块，最大化微波效率，有效地处理大量VOCs气体的利用气体分配板的VOCs去除系统。
背景技术
挥发性有机化合物(VOCs)因具有很高的蒸气压而容易在大气中蒸发，同时，当与氮氧化物共同存在时，在阳光照射下发生光化学反应，是生成臭氧及光化学氧化物质从而引发光化学烟雾的代表物质。由于上述问题，目前在国内外执行着严格的限制，并且，是国家迫切需要解决的最优先课题。
一方面，造船厂、涂装工厂在对于挥发性有机化合物(VOCs)的排放规定方面是例外，由此，作为工厂规模大型化的方法只满足对于VOCs去除设备的法律规定，然而，随着对于环境制约的强化，要求配置有效的VOCs去除设备。现有的蓄热式热力焚化炉(RTO，Regenerative Thermal Oxidizer)因燃烧非高浓缩的空气，存在运行费用提高，以及因大型化的设备导致的空间不足的问题。
作为降低运行成本并减少设置空间的去除VOCs的方案，开发出了利用微波的技术。专利文献1涉及VOCs气体去除系统，通过向蜂巢式VOCs吸附轮以水平方向直接射出微波，使得吸附轮得到再生。此时，具有以下问题：因难以切断微波的泄漏而导致微波效率下降；运行安全性降低；以及一个吸附轮所能处理的容量具有局限而难以在造船厂、涂装工厂等大型工厂灵活利用。并且，由于吸附轮的持续驱动，还会导致运行费用提高以及再生空气在到达再生区之前发生部分分散的问题。
由此，需要开发一种VOCs去除系统，减少额外的微波切断设施负担，同时最大化能源效率。
发明内容
所要解决的技术问题
本发明的一侧面提供一种VOCs去除系统，最大化微波效率，并能够简化设备与降低运行费用，以及有效处理大容量VOCs气体。
然而，本发明要解决的技术问题并非受限于上述言及的课题，未言及的其他课题将通过下列记载由本领域普通技术人员所理解。
用于解决问题的技术方案
为实现上述目的，本发明的一侧面提供一种利用气体分配板的VOCs去除系统，其特征在于，包括：固定状态的圆筒形吸附反应器，包括用于吸附VOCs的吸附区，以及用于对吸附于所述吸附区的VOCs进行解吸的再生区；多个微波模块，沿着所述圆筒形吸附反应器的外围以一定间隔分隔设置；旋转型上部气体分配板，具有向所述再生区供应再生空气的供应管，并配置于所述圆筒形吸附反应器的上部；以及旋转型下部气体分配板，具有排出含有由所述再生区解吸的VOCs的再生空气的排出管，并配置于所述圆筒形吸附反应器的下部，随着所述上部气体分配板及下部气体分配板的旋转而使得所述供应管及排出管位于所述再生区的上部及下部的期间，向所述再生区供应再生空气，同时，配置在所述再生区的侧面的微波模块转换为运行状态，对所述再生区进行加热。
发明效果
根据本发明能够提供一种VOCs去除系统，相比吸附反应器与微波模块，将相对轻量的气体分配板以旋转的方式进行配置，从而简化设备并降低运行费用，易于控制吸附与解吸时间，在各个区域同时执行吸附与解吸过程，节约能量及设备空间，最大化微波效率，提高再生效率，有效地处理大量的VOCs气体。
附图说明
图1为显示作为根据本发明的一实施例的VOCs去除系统的部分构成，配置为微波模块包裹圆筒形吸附反应器的外部外围的构成的截面图。
图2为显示根据本发明的一实施例的当VOCs去除系统具有一个再生区时所设置的上部及下部气体分配板的概念图。
图3为显示根据本发明的一实施例的当VOCs去除系统具有两个再生区时所设置的上部及下部气体分配板的概念图。
图4为显示根据本发明的一实施例的当VOCs去除系统具有一个再生区时在圆筒形吸附反应器具备上下部气体分配板的构成的概念图。
图5为显示根据本发明的一实施例的当VOCs去除系统具有两个再生区时在圆筒形吸附反应器具备上下部气体分配板的构成的概念图。
图6为显示根据本发明的一实施例的VOCs去除系统的截面图。
图7为显示根据本发明的一实施例的VOCs去除系统与周围设备结合的构成的概念图。
图8为显示根据本发明的一实施例的设置在圆筒形反应器的分割的一区域的具备槽型导波管的微波模块的构成图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的VOCs去除系统进行详细说明。
本发明涉及一种VOCs去除系统，包括固定状态的圆筒形吸附反应器110；沿着所述圆筒形吸附反应器110的外围以一定间隔分隔设置的多个微波模块120；以及分别设置在所述圆筒形吸附反应器110的上部及下部的旋转型气体分配板130a、130a’、130b、130b’。
将相比吸附反应器与微波模块相对较轻的气体分配板以旋转的方式进行配置，用于简化设备及降低运行成本。
所述圆筒形吸附反应器110中填充有用于吸附VOCs成分的活性炭或沸石等吸附剂111。并且，填充有吸附剂111的所述圆筒形吸附反应器110的内部以中心轴为准放射状地分割有区域，所分割的区域包括：用于吸附由外部供应的含有VOCs的气体中的VOCs的吸附区；以及通过高温的再生空气，将由所述吸附区吸附的VOCs解吸的再生区。并且，选择性地，能够包括在解吸所述VOCs之后进行冷却的冷却区。
所述多个微波模块120沿着所述圆筒形吸附反应器110的外围以一定间隔分隔设置。优选地，分别在所述圆筒形吸附反应器110的放射状分割的区域的侧面配置微波模块120。
所述多个微波模块120能够形成为包裹所述圆筒形吸附反应器110的侧面的形态，或者，形成为包裹所述圆筒形吸附反应器110的侧面的壳体140的一部分的形态。由此，防止微波模块120或者包括其的壳体140由所述圆筒形吸附反应器110的侧面漏出微波。所述微波模块120在所配置的区域进行再生时变为电源ON状态，从而照射微波而对再生区进行加热；在完成再生后，电源变为OFF状态停止运行。所述圆筒形吸附反应器110的侧面构成为云母板112，使得微波能够通过。
所述微波模块能够采用通过导波管向再生区照射微波的方式。此时，导波管能够是未分割的状态，即，照射微波的通道形成为一个。
或者，所述微波模块120’具备多个槽形态的导波管170，将供微波通过的通道均匀分割，比较均匀地照射所述再生区。即，各个所述多个微波模块沿着所述圆筒形吸附反应器的放射状分割的区域110的侧面外围具备包括多个槽的导波管170，通过所述多个槽均匀地照射微波。
图8为显示设置在圆筒形反应器110的分割的一区域侧面外围的具备槽型导波管170的微波模块120’的附图。如图8所示，能够设置为从导波管的一侧部照射微波的方式，也能够从导波管的中央部照射微波。
所述旋转型气体分配板分别配置于所述圆筒形吸附反应器110的上部和下部。配置于所述圆筒形吸附反应器110的上部的上部气体分配板130a、130a’具有向所述圆筒形吸附反应器110的再生区供应再生空气的供应管133a、133a’。再生空气通过再生空气注入口132a、132a’供应至供应管133a、133a’。一方面，配置于所述圆筒形吸附反应器110的下部的下部气体分配板130b、130b’具有用于排出含有由所述圆筒形吸附反应器110的再生区解吸的VOCs的再生空气的排出管133b、133b’。在所述排出管133b、133b’能够连接有再生空气排出口132b、132b’。所述上部气体分配板130a、130a’的供应管133a、133a’与所述下部气体分配板130b、130b’的排出管133b、133b’分别在所述圆筒形吸附反应器110的再生区的正上方或者正下方，位于所述圆筒形吸附反应器110的再生区所投影的部分。为方便起见，将所述圆筒形吸附反应器110的再生区投影至上部气体分配板130a、130a’的区域称为上部再生区131a、131a’，投影至下部气体分配板130b、130b’的区域称为下部再生区131b、131b’。
所述上部气体分配板130a、130a’与所述下部气体分配板130b、130b’在所述圆筒形吸附反应器110的上部及下部具有相同的旋转周期，以相同的方向周期性旋转。
随着所述上部气体分配板130a、130a’及下部气体分配板130b、130b’旋转，而使得所述上部再生区131a、131a’与所述下部再生区131b、131b’与所述圆筒形吸附反应器110的再生区位于垂直线上，即在所述供应管133a、133a’及排出管133b、133b’位于所述再生区的上部及下部的期间，通过所述供应管133a、133a’向所述圆筒形吸附反应器110的再生区上部供应再生空气。同时，配置在所述再生区的侧面的微波模块120由停止运行状态转换为运行状态，对所述再生区进行加热。由此，使得处于吸附状态的VOCs成分得到解吸。含有解吸的VOCs的再生空气通过配置于所述再生区的下部的排出管133b、133b’排出。
能够通过计时器或程序预先设定旋转周期与再生时间实现调节。即，能够通过计时器或程序提前设定所述上部及下部气体分配板130a、130a’、130b、130b’的旋转周期、再生期间的旋转静止时间，以及微波模块120的运行时间。由此，易于控制吸附与解吸时间。
或者，能够具备传感器感应所述上部再生区131a、131a’及所述下部再生区131b、131b’与圆筒形吸附反应器110的再生区位于垂直线上，从而停止上部及下部气体分配板130a、130a’、130b、130b’的旋转的同时，注入再生空气并运行微波模块120。
同时进行再生的区域能够是一个分割的再生区，或者以一定间隔放射状配置的多个再生区。图2与图4为具有一个再生区的情况，图3与图5为显示具有两个再生区时的上下部气体分配板与圆筒形反应器结合的概念图。
由此，为了在圆筒形吸附反应器110实现单一或多个再生区，所述上部气体分配板130a、130a’的供应管133a、133a’及所述下部气体分配板130b、130b’的排出管133b、133b’的数量能够是一个或以一定间隔放射状配置的多个。此时，所述多个供应管133a、133a’及排出管133b、133b’以所述上部及下部气体分配板130a、130a’、130b、130b’的旋转轴为中心以一定间隔放射状配置。
与再生区相同，吸附区也能够同时构成为多个区域。由此，能够在多个区域同时执行吸附与解吸过程，节约能源及设备空间。
如图6所示，本发明的VOCs去除系统能够具有包裹所述上部气体分配板130a、130a’、下部气体分配板130b、130b’，以及所述微波模块120的附加壳体150，还能够包括形成在所述附加壳体150的压缩空气注入口160。通过所述压缩空气注入口160注入或排出压缩空气，从而调节所述上部气体分配板130a、130a’及下部气体分配板130b、130b’与所述圆筒形吸附反应器110的密合程度。
即，所构成的方式能够是在向所述再生区供应再生空气以及所述微波模块120保持运行状态期间，所述上部气体分配板130a、130a’及下部气体分配板130b、130b’贴合于所述圆筒形吸附反应器110，当停止向所述再生区供应再生空气以及微波模块120停止运行状态时，所述上部气体分配板130a、130a’及下部气体分配板130b、130b’远离所述圆筒形吸附反应器110。由此，通过注入并抽出压缩空气，调节上下部气体分配板130b、130b’与圆筒形吸附反应器110的密合程度。通过上述构成，防止所供应的再生空气分散至邻近的吸附区或者冷却区，使得所供应的再生空气完全地运用于再生作业。
为进一步提高效果，优选地，使所述上部气体分配板130a、130a’与所述下部气体分配板130b、130b’的截面面积与所述圆筒形吸附反应器110的截面面积相同。
图7为本发明的圆筒形吸附反应器110与催化系统、热交换器相结合的构成的概念图。
所述吸附区由外部得到含有VOCs的气体并吸附所述含有VOCs的气体中的VOCs。吸附而去除VOCs的新鲜空气排出至外部。
由再生区排出的含有VOCs的再生空气随着经过催化反应器使得在再生区解吸的VOCs氧化分解为二氧化碳和水。即，在所述催化反应器中，在大约200～350℃的加温条件下将VOCs氧化为二氧化碳(CO2)及水(H2O)，在此，氧化催化剂有Pd催化剂、Pt催化剂、Ru催化剂，或者Rh催化剂等。
本发明的催化反应器还能够设置额外的微波模块作为热源进行使用。含有解吸的VOCs的热的气体流入反应器主体内部，吸收微波作为热源促进VOCs的分解从而实现去除及处理。
通过所述催化反应器的含有CO2/H2O的热的空气中的废热在热交换器中进行热交换而供应至再生空气，能够作为再生区的解吸反应的能量再次进行使用。
当本发明的吸附反应器包括冷却区时，在所述冷却区对在完成所述VOCs的解吸后，由于微波的作用表面温度提高的吸附反应器进行冷却，此时，向冷却区供应冷却空气从而冷却至常温。所述注入的冷却空气随着通过冷却区转换为约50～100℃的热风，与通过催化反应器的含有CO2/H2O的热的空气类似，通过所述冷却区的热的空气的废热也在热交换器中得到热交换从而供应至所述再生空气作为实现再生区的解吸反应的能源再次得到利用。
一方面，随着通过热交换器，冷却的空气与CO2/H2O排出至外部。综上，在本发明中，将在VOCs去除系统中占据大的体积和重量的吸附反应器与微波模块进行固定，并将相对较轻的气体分配板以旋转的方式进行配置，从而简化设备并节约运行成本，易于控制吸附及解吸时间，同时在多个区域执行吸附与解吸过程，能够通过一个吸附反应器获得多台吸附反应器的效果。并且，在结构上，微波模块贴合而固定于吸附反应器，防止微波由吸附反应器的侧面发生泄漏，进一步地，上下部气体分配板130b、130b’在微波照射期间贴合于吸附反应器，由此切断由吸附反应器的上下区域发生微波泄漏的问题，最大化微波效率，防止再生气体分散至邻近的吸附区或冷却区，提高再生效率。

Claims (11)

1.一种利用气体分配板的VOCs去除系统，其特征在于，包括：
圆筒形吸附反应器，具有以放射状分割的多个分割区域；
气体分配板，可旋转地配置于所述圆筒形吸附反应器，并向所述多个分割区域中至少一部分分割区域供应再生空气，并且，所述气体分配板被配置为将所述多个分割区域作为供应所述再生空气并排出VOCs的再生区和不供应所述再生空气并吸附VOCs的吸附区中的任一区域选择性地运行；以及
多个微波模块，沿着所述圆筒形吸附反应器的外围以分别与所述多个分割区域对应的方式设置；
所述气体分配板包括：
旋转型上部气体分配板，具有向所述再生区供应再生空气的供应管，并配置于所述圆筒形吸附反应器的上部；以及
旋转型下部气体分配板，具有排出含有由所述再生区解吸的VOCs的再生空气的排出管，并配置于所述圆筒形吸附反应器的下部；
当对应的分割区域作为所述再生区运行时，所述多个微波模块向所述再生区照射微波，以加热所述再生区的运行状态运行，当对应的分割区域作为所述吸附区运行时，所述多个微波模块以停止照射微波的停止运行状态运行。
2.根据权利要求1所述的利用气体分配板的VOCs去除系统，其特征在于，
所述圆筒形吸附反应器的截面面积与所述上部气体分配板及下部气体分配板的截面面积相同。
3.根据权利要求1所述的利用气体分配板的VOCs去除系统，其特征在于，
所述上部气体分配板及下部气体分配板周期性地按照同一方向旋转，并且具有相同的旋转周期。
4.根据权利要求1所述的利用气体分配板的VOCs去除系统，其特征在于，
在向所述再生区供应再生空气，并且所述微波模块处于运行状态期间，所述上部气体分配板及下部气体分配板紧密贴合于所述圆筒形吸附反应器；
在停止向所述再生区供应再生空气，并且微波模块停止运行状态时，所述上部气体分配板及下部气体分配板远离所述圆筒形吸附反应器。
5.根据权利要求1所述的利用气体分配板的VOCs去除系统，其特征在于，
所述多个微波模块形成为包裹所述圆筒形吸附反应器的侧面的壳体的一部分。
6.根据权利要求1所述的利用气体分配板的VOCs去除系统，其特征在于，还包括：
包裹所述上部气体分配板及下部气体分配板，以及所述微波模块的附加壳体；以及
设置在所述附加壳体的压缩空气注入口，
通过所述压缩空气注入口注入或排出压缩空气，从而调节所述上部气体分配板及下部气体分配板与所述圆筒形吸附反应器的贴合程度。
7.根据权利要求1所述的利用气体分配板的VOCs去除系统，其特征在于，
以所述上部及下部气体分配板的旋转轴为中心以一定间隔放射状地设置多个供应管及排出管，从而在所述圆筒形吸附反应器实现多个再生区。
8.根据权利要求1所述的利用气体分配板的VOCs去除系统，其特征在于，还包括：
催化反应器，用于对在所述再生区解吸的VOCs进行氧化。
9.根据权利要求8所述的利用气体分配板的VOCs去除系统，其特征在于，还包括：
热交换器，对在所述催化反应器生成的废热进行热交换，从而供应至所述再生空气。
10.根据权利要求1所述的利用气体分配板的VOCs去除系统，其特征在于，
各个所述多个微波模块具有沿着所述圆筒形吸附反应器的外围的包括多个槽的导波管，并且通过所述多个槽均匀地照射微波。
11.根据权利要求1所述的利用气体分配板的VOCs去除系统，其特征在于，
当所述多个分割区域为所述吸附区时，吸附VOCs，当所述多个分割区域为所述再生区时，对吸附于所述吸附区的VOCs进行解吸。
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