CN110292839B - 有机尾气超重力回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机尾气超重力回收系统和方法，本发明主要采用水雾捕集法对废气有机组分进行吸附沉降。然后利用有机物和水分层作用，对有机相收集回收，废气先经过初步冷却器将温度降至常温或更低，后进入超重力回收装置内，利用低温水雾对有机组分进行拦截和补集，有机组分以油膜状附着在冰水表面，随后随水流进入到循环槽中，有机相在上层或者下层富集，随后收集，水相通过泵再次打入超重力回收装置中。气相从超重力回收装置的气体回收口排出后，经过气液分离器，滤除随气相一起带出的水，再排放或进入下段处理。本发明将超重力技术应用于废气中有机组分回收，可有效提高水雾拦截和补集有机组分的能力。

Description

有机尾气超重力回收系统及方法

技术领域

本发明属于废气回收技术领域，尤其是一种有机尾气超重力回收系统及方法。

背景技术

目前超重力工程技术在国际上被称为High Gravity Engineering andTechnology，是一种能有效强化化工传质的跨世纪的技术。超重力设备利用高速旋转的特种结构，产生巨大的离心力，并作用于沿径向流动的液体，在几百倍甚至上千倍的重力加速度下，液膜的流速可比重力场提高10倍，高速流动的液膜与强制流动的气体接触，可大大强化气液两相间的传质，其体积传质系数可比重力场条件下高1-2个数量级。在此过程中气液两相多次碰撞、凝并，液体以小的微元尺度的形态存在，气体表面被充分润湿且其表面的液体快速更新，极大地增大了气液接触面积，从而强化了气液间的混合、传质与反应过程。

超重力设备作为新一代高效传质、传热设备，兼具体积小、气体压降小、安装维修及开停车方便等一系列优点，尤其对于气-液反应的强化作用更为明显。因此，本发明基于超重力设备结构设计了一种可以有效捕捉尾气中有机成分的回收装置。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种有机尾气超重力回收装置，该回收装置可以将废气中的有机组分回收，可以有效提高水雾拦截和补集有机组分的能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种有机尾气超重力回收装置，包括底座、壳体和顶盖，壳体中安装有转轴，转轴的一端装配于底座中心，转轴的另一端与安装于顶盖上的动力电机连接，其特征在于：所述壳体中的内腔由下至上依次设有一级水雾腔、二级雾化腔和排气腔，一级水雾腔经隔板与二级雾化腔分隔，二级雾化腔上方与排气腔通过波纹片分隔，波纹片中间开有联通孔，所述转轴外套接有中空管，中空管的上端设有进水口，排气腔设有气体回收口，排气腔上方安装有进水管，进水管设有与中空管的进水口联通的进水支管，中空管下端固装于一级水雾腔底部，中空管的中段位于二级雾化腔中且该中段设有套体，套体中具有与中空管联通的水平通道，套体的外侧设有雾化叶片，雾化叶片朝向套体水平通道的一端设有安装臂，安装臂穿过水平通道后固装于转轴上，中空管的下段位于一级水雾腔中且中空管壁设有出水通孔，所述隔板上设有朝下延伸的纵向间隔分布的上挡板，位于最内侧的上挡板与中空管之间留有环形内腔，隔板中心设有导通环形内腔与二级雾化腔的导通孔，所述一级水雾腔下方还安装有下底板，下底板上设有朝上延伸的纵向间隔分布的下挡板，上下挡板错位分布，所述一级水雾腔的侧壁设有废气进气口，废气进气口位于一级水雾腔下方，底座上设有回收出口。

上述结构中，壳体内腔有一级水雾腔、二级雾化腔和排气腔构成，废气从一级水雾腔下方侧壁进入经过一级水雾腔中的水雾喷洒以及上下挡板的过滤阻挡后，经过环形内腔进入二级雾化腔，二级雾化腔中的水雾雾化效果更佳，气体与该腔内的水雾逆向接触后被大量捕捉有机相后，进入二级雾化腔上部空间，二级雾化腔端的波纹片具有可供气体逃逸的气孔，而波纹片可以有效阻隔水雾，避免逃逸气体携带水雾，从而更有效得起到捕捉有机相的作用。

进一步的，所述雾化叶片包括叶片本体，叶片本体上分布有孔径为10-20mm的水滴雾化孔，所述中空管下段的管壁的周面分布有雾化小孔，雾化小孔孔径为10-20mm。

上述结构中，雾化叶片的叶片本体呈一层一层由下至上分布，水滴雾化孔的孔径可以设置呈10-14mm，中空管下段的雾化小孔可以设置呈16-20mm，形成逐层捕捉过滤。

进一步的，所述一级水雾腔中的上挡板与上挡板之间安装有若干格栅板，上挡板上分布有微孔，下挡板上也分布有微孔，上下挡板的微孔孔径均呈大于或等于中空管下段管壁上雾化小孔的孔径结构设置。

上述结构中，一级水雾腔中除了水雾捕捉之外，还通过上下挡板对有机相进行阻挡隔离。

进一步的，所述二级雾化腔的上端内壁设有横向定位板，横向定位板具有U型开口，所述波纹片的端部插入横向定位板中且经定位螺栓固定，所述横向定位板的下端悬设有除雾喷淋头，除雾喷淋头的背面连接有除雾喷淋水管，除雾喷淋水管的进水端延伸至二级雾化腔侧壁之外，二级雾化腔的侧壁设有用于支撑除雾喷淋水管的进水端口。

上述结构中，二级雾化腔中波纹片的下端还安装有除雾喷淋头，可以对于吸附在其上的有机相进行喷淋使得有机相可以回落经底座回收口回收。

进一步的，所述除雾喷淋头包括上喷头和下喷头，上下喷头的喷嘴分别朝上和朝下设置，上下喷头呈上下叠放且经U型架固定安装于悬架底板上，上下喷头之间经横档隔离涨紧，悬架底板两侧通过悬架支板安装于所述横向定位板下端面上。

上述结构中，除雾喷淋头分别朝上和朝下设置，可以对整个二级雾化腔达到较好的喷淋效果。

进一步的，所述二级雾化腔底面呈倾斜设置，该底面由二级雾化腔侧壁朝导通孔方向倾斜延伸。

上述结构中，二级雾化腔底面的倾斜结构有利于液相回流。

进一步的，所述排气腔的上端还安装有清洗喷头，清洗喷头安装于清洗喷头水管上，所述进水管设有与清洗喷头水管联通的清洗进水支管。

上述结构中，排气腔上端安装清洗喷头可以从上至下对整个内腔进行在线清洗。

本发明的另一发明目的在于：本发明提供了一种有机尾气超重力回收系统，其特征在于：包括有机尾气超重力回收装置，还包括废气冷却器、循环槽和气液分离器，废气冷却器具有可供废气通入的废气入口端，废气冷却器的出口端与所述一级水雾腔下端的废气进气口连接，所述回收出口与循环槽的入口端连接，循环槽设有有机相回收出口和水相回收出口，有机相回收出口连接有机相回收装置，水相回收出口通过泵连接循环冷却器，循环冷却器的出口端与所述进水管的一侧进水端连接，所述排气腔的气体回收口连接气液分离器，气液分离器的出口端连接排放口或下段处理装置。

上述结构中，整个回收系统通过对废气进行降温冷却以及水相回收循环等结构设置，更有利于节约资源、循环利用，更绿色环保。

本发明的再一个发明目的在于：本发明提供了一种有机尾气超重力回收方法，其特征在于：包括以下步骤，①循环水通过进水管一侧的进水端输送进入超重力回收装置的中空管中，并且驱动转轴转动，循环水进入中空管中并在离心力作用下，水珠从超重力回收装置的一级水雾腔内腔以及二级雾化腔内腔中向外甩出，经过一级水雾腔中小孔或二级雾化腔中雾化叶片上水滴雾化孔打散后形成水雾；②废气经过废气冷却器冷却到常温或低温状态后经过废气进气口进入超重力回收装置的一级水雾腔中，③气液两相在一级水雾腔中逆向接触后，气体经过上下挡板后进入一级水雾腔的环形内腔并经过导通孔后进入二级雾化腔底部空间，④气体与二级雾化腔中的水雾逆向接触，且由下至上穿过雾化叶片上的层层水滴雾化孔后进入二级雾化腔的上部空间，⑤气体穿过波纹片上的气孔后从排气腔的气体回收口出去，⑥气体从气体回收口出去后进入气液分离器，⑦二级雾化腔中的液相经导通孔回流到一级水雾腔，并经底座上的回收出口进入循环槽中，⑧收集循环槽中富集于上层或下层的有机相，循环槽中的水相通过泵连接循环冷却器，循环冷却器的出口端连接超重力回收装置的进水管，使得经过冷却的水相进入超重力回收装置继续循环使用。

采用上述方案，本发明主要采用冷却和水雾捕集对废气有机组分进行吸附沉降，然后利用有机物和水分层作用，对有机相收集回收，对水相循环利用。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

附图说明

附图1为本发明具体实施例超重力回收装置结构示意图；

附图2为本发明具体实施例附图1中局部A的放大图；

附图3为本发明具体实施例回收系统中冷却器的结构示意图；

附图4为本发明具体实施例回收系统中循环冷却器的结构示意图；

附图5为本发明具体实施例回收系统中气液分离器的结构示意图；

附图6为本发明具体实施例回收系统的结构框图；

废气冷却器1、循环槽3、泵4、循环冷却器5、气液分离器6、有机尾气超重力回收装置2、底座211、壳体212、顶盖213、转轴221、动力电机222、一级水雾腔231、二级雾化腔232、排气腔233、波纹片24、联通孔241、气体回收口233a、中空管223、进水口223a、清洗喷头25、清洗喷头水管251、废气进气口231a、套体224、水平通道224a、雾化叶片26、安装臂261、隔板27a、上挡板271、环形内腔272、导通孔273、下底板27b、下挡板274、格栅板275、横向定位板242、除雾喷淋头28、除雾喷淋水管283、上喷头281、下喷头282、U型架284、悬架底板285a、横档286、悬架支板285b。

具体实施方式

本发明的具体实施例如图1-6所示是有机尾气超重力回收系统，其包括有机尾气超重力回收装置2，还包括废气冷却器1、循环槽3和气液分离器6，废气冷却器1具有可供废气通入的废气入口端，废气冷却器1的出口端与有机尾气超重力回收装置2的废气进气口231a连接，机尾气超重力回收装置的回收出口与循环槽3的入口端连接，循环槽3设有有机相回收出口和水相回收出口，有机相回收出口连接有机相回收装置，水相回收出口通过泵4连接循环冷却器5，循环冷却器5的出口端与机尾气超重力回收装置的进水管一侧进水端连接，机尾气超重力回收装置的的气体回收口233a连接气液分离器6，气液分离器6的出口端连接排放口或下段处理装置。

具体的，如图1所示，有机尾气超重力回收装置2包括底座211、壳体212和顶盖213，壳体212中的内腔由下至上依次设有一级水雾腔231、二级雾化腔232和排气腔233，一级水雾腔231经隔板27a与二级雾化腔232分隔，二级雾化腔232上方与排气腔233通过波纹片24分隔，波纹片24中间开有联通孔241。

壳体212中安装有转轴221，转轴221的一端装配于底座211中心，转轴221的另一端与安装于顶盖213上的动力电机222连接，转轴221外套接有中空管223。

排气腔233设有气体回收口233a，排气腔233上方安装有进水管，进水管设有与中空管223的进水口223a联通的进水支管，排气腔233的上端还安装有清洗喷头25，清洗喷头25安装于清洗喷头水管251上，进水管设有与清洗喷头水管251联通的清洗进水支管。排气腔233上端安装清洗喷头25可以从上至下对整个内腔进行在线清洗。

中空管223的上端设有进水口223a，中空管223下端固装于一级水雾腔231底部，中空管223的中段位于二级雾化腔232中且该中段设有套体224，套体224中具有与中空管223联通的水平通道224a。套体224的外侧设有雾化叶片26，雾化叶片26包括叶片本体，叶片本体上分布有水滴雾化孔，叶片本体呈一层一层由下至上分布，水滴雾化孔的孔径可以设置呈10-14mm，雾化叶片26朝向套体224水平通道224a的一端设有安装臂261，安装臂261穿过水平通道224a后固装于转轴221上，中空管223的下段位于一级水雾腔231中且中空管223壁下段的管壁的周面分布有雾化小孔，雾化小孔可以设置呈16-20mm。

一级水雾腔231中的隔板27a上设有朝下延伸的纵向间隔分布的上挡板271，位于最内侧的上挡板271与中空管223之间留有环形内腔272，隔板27a中心设有导通环形内腔272与二级雾化腔232的导通孔273，一级水雾腔231下方还安装有下底板27b，下底板27b上设有朝上延伸的纵向间隔分布的下挡板274，上下挡板274错位分布，上挡板271与上挡板271之间安装有若干格栅板275，上挡板271上分布有微孔，下挡板274上也分布有微孔，上下挡板274的微孔孔径均呈大于或等于中空管223下段管壁上雾化小孔的孔径结构设置，使得一级水雾腔231中除了水雾捕捉之外，还通过上下挡板274对有机相进行阻挡隔离。一级水雾腔231的侧壁设有废气进气口231a，废气进气口231a位于一级水雾腔231下方，底座211上设有回收出口用于回收捕捉了有机成分的液相。

二级雾化腔232的上端内壁设有横向定位板242，横向定位板242具有U型开口，波纹片24的端部插入横向定位板242中且经定位螺栓固定，横向定位板242的下端悬设有除雾喷淋头28，除雾喷淋头28的背面连接有除雾喷淋水管283，除雾喷淋头28包括上喷头281和下喷头282，上下喷头282的喷嘴分别朝上和朝下设置，上下喷头282呈上下叠放且经U型架284固定安装于悬架底板285a上，上下喷头282之间经横档286隔离涨紧，悬架底板285a两侧通过悬架支板285b安装于横向定位板242下端面上。除雾喷淋头28分别朝上和朝下设置，可以对整个二级雾化腔232达到较好的喷淋效果。除雾喷淋水管283的进水端延伸至二级雾化腔232侧壁之外，二级雾化腔232的侧壁设有用于支撑除雾喷淋水管283的进水端口。二级雾化腔232底面呈倾斜设置，该底面由二级雾化腔232侧壁朝导通孔273方向倾斜延伸，该倾斜结构有利于液相回流。

本发明的回收装置，其壳体212内腔有一级水雾腔231、二级雾化腔232和排气腔233构成，废气从一级水雾腔231下方侧壁进入经过一级水雾腔231中的水雾喷洒以及上下挡板274的过滤阻挡后，经过环形内腔272进入二级雾化腔232，二级雾化腔232中的水雾雾化效果更佳，气体与该腔内的水雾逆向接触后被大量捕捉有机相后，进入二级雾化腔232上部空间，二级雾化腔232端的波纹片24具有可供气体逃逸的气孔，而波纹片24可以有效阻隔水雾，避免逃逸气体携带水雾，从而更有效得起到捕捉有机相的作用。

具体的，有机尾气尤其是非可溶性有机尾气的超重力回收方法，包括以下步骤，①循环水通过进水管一侧的进水端输送进入超重力回收装置的中空管223中，并且驱动转轴221转动，循环水进入中空管223中并在离心力作用下，水珠从超重力回收装置的一级水雾腔231内腔以及二级雾化腔232内腔中向外甩出，经过一级水雾腔231中小孔或二级雾化腔232中雾化叶片26上水滴雾化孔打散后形成水雾；②废气经过废气冷却器1冷却到常温或低温状态后经过废气进气口231a进入超重力回收装置的一级水雾腔231中，③气液两相在一级水雾腔231中逆向接触后，气体经过上下挡板274后进入一级水雾腔231的环形内腔272并经过导通孔273后进入二级雾化腔232底部空间，④气体与二级雾化腔232中的水雾逆向接触，且由下至上穿过雾化叶片26上的层层水滴雾化孔后进入二级雾化腔232的上部空间，⑤气体穿过波纹片24上的气孔后从排气腔233的气体回收口233a出去，⑥气体从气体回收口233a出去后进入气液分离器6，⑦二级雾化腔232中的液相经导通孔273回流到一级水雾腔231，并经底座211上的回收出口进入循环槽3中，⑧收集循环槽3中富集于上层或下层的有机相，循环槽3中的水相通过泵4连接循环冷却器5，循环冷却器5的出口端连接超重力回收装置的进水管，使得经过冷却的水相进入超重力回收装置继续循环使用。

含有机组分废气先经过初步冷却后，进入到超重力回收装置内下部气相进口，吸附用低温循环从超重力回收装置上部进水管进入，液相在转子内被离心力打成高密度水雾，并由内向外扩散，气相受压差影响由外向转子内圈流动，如图3所示。

本发明主要针对含烃类，卤代烃类，苯类，酯类等不溶于水的有机溶剂的废气处理。经实际运行测试，在冷却水为5℃时，尾气中有机物（以沸点60-80℃烃类计算）在10000mg/m³时，尾气出口有机物浓度＜200mg/m³，脱除率≥98%；尾气中有机物浓度在1000mg/m³时，尾气出口浓度＜50mg/m³，脱除率≥95%。

具体验证试验如下所示：

一.某印刷厂采用乙酸乙酯作为印刷油墨稀释剂，在印刷品烘干过程中有大量含乙酸乙酯废气产生，原采用活性炭吸附法，即利用活性炭吸附废气中乙酸乙酯，当吸附饱和时，采用蒸汽吹脱，重新活化活性炭后继续使用。

在使用过程中有以下缺陷：1活性炭寿命短，在吹脱活化后，活性炭吸附能力会降低，多次活化后活性炭逐渐失去吸附功能，需要更换活性炭，旧活性炭需要当固废处理。

2新更换活性炭或刚活化活性炭吸附能力较好，废气可以达到排放标准（＜50mg/m³），但吸附部分乙酸乙酯后，活性炭吸附能力下降，废气不能达到排放标准。

3活性炭吹脱活化需耗费大量时间和蒸汽热源。

在改用超重力回收装置后，仅需定期补加水，尾气就能持续达标排放，乙酸乙酯回收后能直接作为油墨稀释剂回用。

二.某药厂某车间反应釜工作时产生含均三甲苯废气，废气经风机引到废气处理工段，原采用RTO设备进行焚烧处理，焚烧过程中消耗燃料油，且有明火，危险性较高，均三甲苯价值较高。改用超重力回收装置吸附后，无需消耗燃料，且无明火，均三甲苯收集后，经过简单蒸馏可直接回用，能产生巨大效益。

本发明不局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种有机尾气超重力回收系统，其特征在于：包括有机尾气超重力回收装置，还包括废气冷却器、循环槽和气液分离器，所述有机尾气超重力回收装置，包括底座、壳体和顶盖，壳体中安装有转轴，转轴的一端装配于底座中心，转轴的另一端与安装于顶盖上的动力电机连接，所述壳体中的内腔由下至上依次设有一级水雾腔、二级雾化腔和排气腔，一级水雾腔经隔板与二级雾化腔分隔，二级雾化腔上方与排气腔通过波纹片分隔，波纹片中间开有联通孔，所述转轴外套接有中空管，中空管的上端设有进水口，排气腔设有气体回收口，排气腔上方安装有进水管，进水管设有与中空管的进水口联通的进水支管，中空管下端固装于一级水雾腔底部，中空管的中段位于二级雾化腔中且该中段设有套体，套体中具有与中空管联通的水平通道，套体的外侧设有雾化叶片，雾化叶片朝向套体水平通道的一端设有安装臂，安装臂穿过水平通道后固装于转轴上，中空管的下段位于一级水雾腔中且中空管壁设有出水通孔，所述隔板上设有朝下延伸的纵向间隔分布的上挡板，位于最内侧的上挡板与中空管之间留有环形内腔，隔板中心设有导通环形内腔与二级雾化腔的导通孔，所述一级水雾腔下方还安装有下底板，下底板上设有朝上延伸的纵向间隔分布的下挡板，上下挡板错位分布，所述一级水雾腔的侧壁设有废气进气口，废气进气口位于一级水雾腔下方，底座上设有回收出口，废气冷却器具有可供废气通入的废气入口端，废气冷却器的出口端与所述一级水雾腔下端的废气进气口连接，所述回收出口与循环槽的入口端连接，循环槽设有有机相回收出口和水相回收出口，水相回收出口通过泵连接循环冷却器，循环冷却器的出口端与所述进水管的一侧进水端连接，所述排气腔的气体回收口连接气液分离器。

2.根据权利要求1所述的有机尾气超重力回收系统，其特征在于：所述雾化叶片包括叶片本体，叶片本体上分布有孔径为10-20mm的水滴雾化孔，所述中空管下段的管壁的周面分布有雾化小孔，雾化小孔孔径为10-20mm。

3.根据权利要求2所述的有机尾气超重力回收系统，其特征在于：所述一级水雾腔中的上挡板与上挡板之间安装有若干格栅板，上挡板上分布有微孔，下挡板上也分布有微孔，上下挡板的微孔孔径均呈大于或等于中空管下段管壁上雾化小孔的孔径结构设置。

4.根据权利要求1或2或3所述的有机尾气超重力回收系统，其特征在于：所述二级雾化腔的上端内壁设有横向定位板，横向定位板具有U型开口，所述波纹片的端部插入横向定位板中且经定位螺栓固定，所述横向定位板的下端悬设有除雾喷淋头，除雾喷淋头的背面连接有除雾喷淋水管，除雾喷淋水管的进水端延伸至二级雾化腔侧壁之外，二级雾化腔的侧壁设有用于支撑除雾喷淋水管的进水端口。

5.根据权利要求4所述的有机尾气超重力回收系统，其特征在于：所述除雾喷淋头包括上喷头和下喷头，上下喷头的喷嘴分别朝上和朝下设置，上下喷头呈上下叠放且经U型架固定安装于悬架底板上，上下喷头之间经横档隔离涨紧，悬架底板两侧通过悬架支板安装于所述横向定位板下端面上。

6.根据权利要求5所述的有机尾气超重力回收系统，其特征在于：所述二级雾化腔底面呈倾斜设置，该底面由二级雾化腔侧壁朝导通孔方向倾斜延伸。

7.根据权利要求1或2或3所述的有机尾气超重力回收系统，其特征在于：所述排气腔的上端还安装有清洗喷头，清洗喷头安装于清洗喷头水管上，所述进水管设有与清洗喷头水管联通的清洗进水支管。

8.一种采用如权利要求1-3任意一项所述的有机尾气超重力回收系统的有机尾气超重力回收方法，其特征在于：包括以下步骤，①循环水通过进水管一侧的进水端输送进入超重力回收装置的中空管中，并且驱动转轴转动，循环水进入中空管中并在离心力作用下，水珠从超重力回收装置的一级水雾腔内腔以及二级雾化腔内腔中向外甩出，经过一级水雾腔中小孔或二级雾化腔中雾化叶片上水滴雾化孔打散后形成水雾；②废气经过废气冷却器冷却到常温或低温状态后经过废气进气口进入超重力回收装置的一级水雾腔中，③气液两相在一级水雾腔中逆向接触后，气体经过上下挡板后进入一级水雾腔的环形内腔并经过导通孔后进入二级雾化腔底部空间，④气体与二级雾化腔中的水雾逆向接触，且由下至上穿过雾化叶片上的层层水滴雾化孔后进入二级雾化腔的上部空间，⑤气体穿过波纹片上的气孔后从排气腔的气体回收口出去，⑥气体从气体回收口出去后进入气液分离器，⑦二级雾化腔中的液相经导通孔回流到一级水雾腔，并经底座上的回收出口进入循环槽中，⑧收集循环槽中富集于上层或下层的有机相，循环槽中的水相通过泵连接循环冷却器，循环冷却器的出口端连接超重力回收装置的进水管，使得经过冷却的水相进入超重力回收装置继续循环使用。

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