CN114504930A - 一体式活性动态膜VOCs废气净化系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及VOCs废气净化技术领域，公开了一体式活性动态膜VOCs废气净化系统，包括一体化净化塔，所述一体化净化塔的内部从下往上依次设置有气流均质区、活性动态膜VOCs废气净化区和活性剂回收区，所述气流均质区和活性动态膜VOCs废气净化区之间设置有气流分布器。本发明中，VOCs废气经过活性动态膜VOCs废气净化区和活性剂回收区的处理，使得VOCs废气在小液滴表面的快速传质，实现VOCs废气快速净化，喷淋装置可以有效回收残留的微小液滴并对吸收在第一填料层和第二填料层的活性药剂进行洗脱回收，实现活性药剂的有效回收利用。

Description

一体式活性动态膜VOCs废气净化系统及工艺

技术领域

本发明涉及VOCs废气净化技术领域，尤其涉及一体式活性动态膜VOCs废气净化系统。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)通常指在常温下，沸点在260℃以下的各种有机化合物，主要由烷烃类、芳烃类、烯烃类、卤代烃类、酯类、醛类、酮类和其他类有机化合物组成，在涂料生产、汽车涂装、有机合成等生产车间通常存在大量的VOCs，大多数挥发性有机物(VOCs)本身就是对人体有害的物质，有些还具有致癌性，代表性的有多环芳烃和亚硝胺等物质，有些具有诱导致癌性如卤代烃、芳香胺等物质，挥发性有机物(VOCs)是环境大气和室内空气污染的主要因素之一，因此对VOCs废气进行处理是保护环境的必要选择。

现有处理VOCs废气的方法有催化燃烧，吸附法等，催化燃烧法催化剂成本高，并且不可持续，适用于小流量的VOCs废气处理，吸附法中常用的吸附剂为固体吸附剂，固体吸收剂吸收量小，在大流量工业废气处理中需要经常更换，成本高。吸收法目前常用的是采用水溶液进行吸收，但是由于VOCs废气是有机物，通常不溶于水溶液，气体和水溶液之间的传质受到阻碍，因此采用水溶液吸收也存在吸收量小，吸收效率不高，甚至出现排放不达标的问题。

为了解决上述技术问题，本课题组研发设计了一种活性动态膜发生器，借助废气通入的动能促进带有活性药剂的水溶液形成微小液滴，即形成活性动态膜，促进气液传质，从而提高了VOCs废气的去除效率，但是上述装置适用于有废气稳定输出的工厂，但是许多工业生产中产生含有VOCs的废气是不间断的。而现有的喷淋吸收VOC系统通常是喷淋吸收装置和填料吸收装置两个装置组合起来，占地面积大，制备成本还高。为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种一体式活性动态膜VOC净化系统，该系统能够适用于废气连续处理需求或者间断处理的需求，用工灵活，也实现了占地面积小，制备成本降低。。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一体式活性动态膜VOCs净化系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一体式活性动态膜VOCs净化系统，包括一体化净化塔和活性循环液中转槽，所述净化塔底部和中转槽相连，所述净化塔的内部从下往上依次设置有气流均质区、活性动态膜VOCs净化区和活性剂回收区，所述气流均质区和活性动态膜VOCs净化区之间设置有气流分布器，所述活性动态膜VOCs净化区从下往上依次设置有两个活性动态膜发生装置和一个气液分离器，可以为多个；所述活性动态膜发生装置包括网状循环液管道，所述网状循环液管道的底部均匀固定连接有多个活性动态膜发生器，所述活性剂回收区从下往上依次设置有第二填料层、喷淋装置和第一填料层，所述第二填料层和第一填料层均包括底部的气流分布器和堆积在气流分布器的多介质填料，所述一体化净化塔的底部固定连接有活性循环液中转槽，所述活性循环液中转槽底部设置有活性剂回收液抽吸口，所述活性剂回收液抽吸口和活性剂回收液提升泵相连，所述活性剂回收液提升泵通过第二输送管和所述喷淋装置相连；在所述活性剂回收液抽吸口上方设置有活性循环液抽吸口，所述活性循环液抽吸口和活性循环液增压泵相连，所述活性循环液增压泵通过第一输送管和活性动态膜发生装置相连；所述净化塔还设置有人孔，方便人工检修。

作为上述技术方案的进一步描述：所述一体化净化塔的顶部固定连接有净化气排放筒，所述净化气排放筒的顶端设置有防雨帽。

作为上述技术方案的进一步描述：所述一体化净化塔的左侧底端设置有废气进口。

作为上述技术方案的进一步描述：所述喷淋装置包括网状循环液管道和和均匀固定在所述网状循环液管道底部的循环液分布器；所述循环液分布器为雾化喷头、螺旋喷头、扇形喷头或多层穿孔管。

作为上述技术方案的进一步描述：活性循环液管道为网状循环液管道。

作为上述技术方案的进一步描述：所述活性循环液中转槽的右侧顶端后方设置有清水补充口，所述清水补充口的外径上固定连接有连接法兰。

作为上述技术方案的进一步描述：所述气液分离器设置在活性动态膜发生装置的上方，所述气液分离器为设置有均匀通孔的塔板，且通孔上固定连接有导气管。

作为上述技术方案的进一步描述：所述气液分离器的边缘设置有活性剂回收液降液器，所述活性剂回收液降液器为气液分离器的切口，用于将活性剂回收区流下的循环液导流到塔内壁流下，防止活性剂回收区的流下的循环液干扰下方活性动态膜净化区对VOCs的净化。

作为上述技术方案的进一步描述：所述气流分布器为网筛状。

作为上述技术方案的进一步描述：所述一体化净化塔的前侧设置有多个入孔。

本发明还提供一种VOCs废气的处理工艺，采用本发明保护的系统进行处理。

本发明具有如下有益效果：

本发明中，首先VOCs废气从活性循环液中转槽下侧气流均质区左侧废气进口进入，VOCs废气依次从下往上依次经过活性动态膜VOCs净化区和活性剂回收区的处理，在活性动态膜VOCs净化区，净化区内的活性动态膜发生装置将活性循环液雾化成微小液滴，活性药剂在小液滴表面形成活性动态膜，废气中VOCs在小液滴表面的快速传质，实现VOC快速净化；带有微小液滴的气流通过气流分布器进入到活性剂回收区，活性剂回收区的填料层可以吸收大部分微小液滴，喷淋装置通过大流量循环液的喷淋，可以有效回收残留的微小液滴，也可以对吸收在填料层的活性药剂进行洗脱回收，实现活性药剂的有效回收利用，VOCs废气被净化后通过净化气排放筒排出。本发明提供的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统能够适用于废气连续处理需求或者间断处理的需求，用工灵活，也实现了占地面积小，制备成本降低，并且将VOCs的净化，活性药剂的回收实现了一体化设计，并且进一步提升了VOCs的去除效率，处理废气条件温和，安全系数高，使用范围广，并且上述装置处理废气时基本上不产生噪音，不会造成二次环境污染，设备维护简单，用于处理VOCs废气，处理工艺能耗少，具有抗风量变化冲击波动。

附图说明

图1为本发明提出的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统的结构示意图；

图2为本发明提出的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统的俯视图；

图3为本发明提出的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统的循环液分布器示意图；

图4为本发明提出的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统的循环液分布器布置图；

图5为本发明提出的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统的气液分离器示意图；

图6为本发明提出的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统的气液分离器布置图；

图7为本发明提出的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统的活性动态膜发生器示意图；

图8为本发明提出的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统的活性动态膜发生器布置图；

图9为本发明提出的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统的气流分布器示意图。

图例说明：

1、活性循环液中转槽；2、一体化净化塔；3、活性循环液增压泵；4、活性循环液抽吸口；5、活性循环液管道；6、活性剂回收液提升泵；7、活性剂回收液抽吸口；8、网状循环液管道；9、清水补充口；10、人孔；11、气流分布器；12、活性动态膜发生器；13、气液分离器；14、活性剂回收液降液器；15、第一填料层；16、循环液分布器；17、净化气排放筒；18、防雨帽；19、气流均质区；20、活性动态膜VOCs废气净化区；21、活性剂回收区；22、第二填料层；23、活性动态膜发生装置；24、喷淋装置；25、废气进口；26、第一输送管；27、第二输送管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1-9，本发明提供的一种实施例：一体式活性动态膜VOCs废气净化系统，包括一体化净化塔2，一体化净化塔2的内部从下往上依次设置有气流均质区19、活性动态膜VOCs净化区20和活性剂回收区21，VOCs废气在气流均质区19实现均匀分散，气流均质区19和活性动态膜VOCs净化区20之间设置有气流分布器11，活性动态膜VOCs净化区20从下往上依次设置有两个活性动态膜发生装置23和一个气液分离器13，活性动态膜发生装置23包括活性循环液管道5，活性循环液管道5的底部均匀固定连接有多个活性动态膜发生器12，活性动态膜发生装置23将活性循环液雾化成微小液滴，活性药剂在液滴表面形成活性动态膜，废气经过气流均质区19后与微小液滴接触，微小液滴表面上的活性动态膜有效地吸收废气的中VOCs，两个活性动态膜发生装置23可以进一步提高VOCs的去除效率，活性剂回收区21从下往上依次设置有第二填料层22、喷淋装置24和第一填料层15，第二填料层22和第一填料层15均包括底部的气流分布器11和堆积在气流分布器11的多介质填料，第二填料层22和第一填料层15可以有效吸收气流中带有活性剂的微小液滴，喷淋装置24喷淋的循环液可以有效地回收残留的微小液滴，并且可以将第二填料层22和第一填料层15吸收的活性剂也洗脱带回到循环液中，另外一方面，第二填料层22和第一填料层15和喷淋装置24可以进一步的净化废气中残留的VOCs，一体化净化塔2的底部固定连接有活性循环液中转槽1，活性循环液中转槽1右侧底端设置有活性剂回收液抽吸口7，活性剂回收液抽吸口7的右侧固定连接在活性剂回收液提升泵6的左侧，活性剂回收液提升泵6的右侧固定连接有第二输送管27，第二输送管27远离活性剂回收液提升泵6的一端固定连接有活性循环液管道8活性循环液中转槽1右侧位于活性剂回收液抽吸口7上方设置有活性循环液抽吸口4，活性循环液抽吸口4的右侧固定连接在活性循环液增压泵3的左侧，活性循环液增压泵3的右侧固定连接有第一输送管26，活性循环液增压泵3将活性循环液中转槽1中的活性循环液输送到活性动态膜发生装置23进行雾化成微小液滴，实现对废气中VOCs净化，微小液滴一部分进行在一体化净化塔2中沉降，回流到活性循环液中转槽1，另外一部分进入到活性剂回收区21，活性剂回收液提升泵6将活性循环液中转槽1中的活性剂循环液输送到喷淋装置24对吸收有活性药剂的第一填料层15和第二填料层22以及进入活性剂回收区21的微小液滴进行回收，溶液最后也是回流到活性循环液中转槽1，VOCs废气从活性循环液中转槽1下侧气流均质区19左侧废气进口25进入，在气流均质区19内被气流均质区19和在活性动态膜VOCs净化区20之间的气流分布器11均匀分散进入到活性动态膜VOCs净化区20，活性动态膜VOCs净化区20内的活性动态膜发生装置23将活性循环液雾化成微小液滴，活性药剂在小液滴表面形成活性动态膜，VOCs在小液滴表面的快速传质，实现VOCs废气快速净化，带有微小液滴的气流通过气流分布器11进入到活性剂回收区21，活性剂回收区21的第一填料层15和第二填料层22可以吸收大部分微小液滴，喷淋装置24通过大流量循环液的喷淋，可以有效回收残留的微小液滴，也可以对吸收在第一填料层15和第二填料层22上的活性药剂进行洗脱回收，实现活性药剂的有效回收利用，经过活性动态膜VOCs净化区20和活性剂回收区21的废气中的VOCs绝大部分被去除，通过净化气排放筒17外排到空气中。

一体化净化塔2的顶部固定连接有净化气排放筒17，净化气排放筒17的顶端设置有防雨帽18，防止雨水进入到一体化净化塔2内，一体化净化塔2的左侧底端设置有废气进口25，喷淋装置24包括活性循环液管道8和循环液分布器16，活性循环液管道8的底部均匀设置有多个循环液分布器16，且活性循环液管道8为网状循环液管道，活性循环液管道5的右端均固定连接在第一输送管26的左侧，且活性循环液管道5为网状循环液管道，活性循环液中转槽1的右侧顶端后方设置有清水补充口9，清水补充口9的外径上固定连接有连接法兰，气液分离器13设置在活性动态膜发生装置23的上方，气液分离器13为设置有均匀通孔的塔板，且通孔上固定连接有导气管，导气管可以防止活性剂回收区21流下的循环液堵塞通孔，使经过活性动态膜VOCs净化区20净化的气体通入到活性剂回收区21，气液分离器13的边缘设置有活性剂回收液降液器14，活性剂回收液降液器14设置为气液分离器13的切口，活性剂回收液降液器14用于将活性剂回收区21流下的循环液导流到塔内壁流下，防止活性剂回收区21的流下的循环液干扰下方活性动态膜VOCs净化区20对VOCs的净化，另一方面，气液分离器13的塔板设置，可以增加气流在活性动态膜VOCs净化区20的停留时间，也可以使得活性动态膜VOCs净化区20产生的小液滴均匀分散，提高活性动态膜VOCs净化区20中VOCs的去除效率，气流分布器11为网筛状，便于气体和液体的通过，气流分布器11可选为雾化喷头、螺旋喷头、扇形喷头、多层穿孔管等的一种，一体化净化塔2的前侧设置有多个入孔10，方便人工检修。

工作原理：VOCs废气从活性循环液中转槽1下侧气流均质区19左侧废气进口25进入，在气流均质区19内被气流均质区19和在活性动态膜VOCs净化区20之间的气流分布器11均匀分散进入到活性动态膜VOCs净化区20，活性动态膜VOCs净化区20内的活性动态膜发生装置23将活性循环液雾化成微小液滴，活性药剂在小液滴表面形成活性动态膜，VOCs在小液滴表面的快速传质，实现VOCs快速净化，带有微小液滴的气流通过气流分布器11进入到活性剂回收区21，活性剂回收区21的第一填料层15和第二填料层22可以吸收大部分微小液滴，喷淋装置24通过大流量循环液的喷淋，可以有效回收残留的微小液滴，也可以对吸收在第一填料层15和第二填料层22上的活性药剂进行洗脱回收，实现活性药剂的有效回收利用，经过活性动态膜VOCs净化区20和活性剂回收区21的废气中的VOCs绝大部分被去除，通过净化气排放筒17外排到空气中即可。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一体式活性动态膜VOCs废气净化系统，包括一体化净化塔(2)和活性循环液中转槽(1)，所述净化塔(2)底部和中转槽(1)相连，其特征在于：所述一体化净化塔(2)的内部从下往上依次设置有气流均质区(19)、活性动态膜VOCs废气净化区(20)和活性剂回收区(21)；所述气流均质区(19)下端侧壁设有废气进口(25)，气流均质区(19)和活性动态膜VOCs废气净化区(20)之间设置有气流分布器(11)；所述活性动态膜VOCs废气净化区(20)从下往上依次设置活性动态膜发生装置(23)和气液分离器(13)，所述活性动态膜发生装置(23)包括活性循环液管道(5)和均匀固定在所述活性循环液管道(5)底部的多个活性动态膜发生器(12)；所述活性剂回收区(21)从下往上依次设置有第二填料层(22)、喷淋装置(24)和第一填料层(15)，所述第二填料层(22)和第一填料层(15)均包括底部的气流分布器(11)和堆积在气流分布器(11)的多介质填料；所述一体化净化塔(2)的底部固定连接有活性循环液中转槽(1)，所述活性循环液中转槽(1)底部设置有活性剂回收液抽吸口(7)，所述活性剂回收液抽吸口(7)和活性剂回收液提升泵(6)相连，所述活性剂回收液提升泵(6)通过第二输送管(27)和所述喷淋装置(24)相连；在所述活性剂回收液抽吸口(7)上方设置有活性循环液抽吸口(4)，所述活性循环液抽吸口和活性循环液增压泵(3)相连，所述活性循环液增压泵(3)通过第一输送管(26)和活性动态膜发生装置(23)相连。

2.根据权利要求1所述的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统，其特征在于：所述一体化净化塔(2)的顶部和净化气排放筒(17)相连，所述净化气排放筒(17)的顶端设置有防雨帽(18)。

3.根据权利要求1所述的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统，其特征在于：所述喷淋装置(24)包括网状循环液管道(8)和和均匀固定在所述网状循环液管道底部的循环液分布器(16)；所述循环液分布器(16)为雾化喷头、螺旋喷头、扇形喷头或多层穿孔管。

4.根据权利要求1所述的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统，其特征在于：所述活性循环液中转槽(1)的右侧顶端后方设置有清水补充口(9)，所述清水补充口(9)的外径上固定连接有连接法兰。

5.根据权利要求1所述的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统，其特征在于：所述气液分离器(13)设置在活性动态膜发生装置(23)的上方，所述气液分离器(13)为有均匀通孔的塔板，且通孔上固定连接有导气管。

6.根据权利要求1-5任一所述的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统，其特征在于：所述气液分离器(13)的边缘设置有活性剂回收液降液器(14)，所述活性剂回收液降液器(14)为气液分离器(13)的切口，用于将活性剂回收区流下的循环液导流到塔内壁流下，防止活性剂回收区的流下的循环液干扰下方活性动态膜净化区对VOCs废气的净化。

7.根据权利要求1-5任一所述的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统，其特征在于：所述活性动态膜发生器(12)为空化喷头，风琴管喷头或微纳米气泡喷头。

8.根据权利要求5所述的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统，其特征在于：所述导气管上方设置伞帽，导气管可以防止活性剂回收区流下的循环液堵塞通孔。

9.根据权利要求1-5任一所述的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统，其特征在于，所述活性动态膜发生装置为两套以上。

10.一种VOCs废气的处理工艺，其特征在于，采用权利要求1-9任一所述的一体式活性动态膜VOCs废气净化系统进行净化处理。

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