CN116036805A - 吸收-再生一体的VOCs废气处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸收‑再生一体的VOCs废气处理设备，属于废气处理技术领域，包括自上至下依次设有气液结合区、脱附再生区和冷却区的塔体，气液结合区上方设有与吸收液输送组件相连的喷淋管，通过将吸收液喷至气液结合区，喷淋管与气液结合区之间侧壁上设有废气进口，塔体顶部设有气液分离装置，分离并排出净化后气体；脱附再生区上下两侧均设筛板，脱附再生区底部设排气口；污染气体经废气进口进入气液结合区与吸收液结合，吸收废气的吸收液在脱附再生区再生后进入冷却区降温。本发明同时具有吸收和脱附再生的功能，集成度高，设备占用空间小，能够即时将吸收液进行再生处理，实现吸收液的重复利用，提高吸收液再利用率。

Description

吸收-再生一体的VOCs废气处理设备
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，尤其涉及一种吸收-再生一体的VOCs废气处理设备。
背景技术
采用液体吸收气体中污染物的方法因其技术发展成熟，适用范围广，所以常用于对污染气体中的VOCs进行处理。由于吸收液在吸收VOCs后需进行脱附再生，常用的再生方法为热脱附法，利用直接或间接的加热方式将吸收液加热至污染物沸点以上，使吸收于吸收液中的有机污染物挥发进入气相，从而使得吸收液与目标污染物气体得以分离，以达到对吸收液进行二次利用的效果。
目前，现阶段常用的吸收塔仅能完成吸收过程，无法在吸收结束后及时对吸收液进行再生处理，这不仅提高了再生的时间和经济成本，也使得长时间使用后的吸收剂再生性能差，从而只能变为废水被排出，造成资源浪费和二次污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸收-再生一体的VOCs废气处理设备，旨在解决上述现有技术中吸收塔无法及时对吸收液进行再生，作为废水排出造成资源浪费和二次污染的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种吸收-再生一体的VOCs废气处理设备，包括塔体，所述塔体内自上至下依次设有气液结合区、脱附再生区和冷却区，所述气液结合区的上方设有布满喷头的喷淋管，所述喷淋管与吸收液输送组件相连，用于将吸收液输送至喷淋管并通过若干个喷头喷洒至气液结合区，所述塔体的底部设有吸收液排放口；所述喷淋管与气液结合区之间的塔体侧壁上设有废气进口，所述塔体的顶部设有气液分离装置，用于分离净化后气体并经出气口排出；所述脱附再生区的上下两侧均设有供液体通过的筛板，所述脱附再生区的底部侧壁上设有排气口；污染气体经废气进口进入气液结合区与吸收液结合，吸收废气的吸收液在脱附再生区再生后进入冷却区降温。
优选的，所述脱附再生区的顶部设有多个与微波发生器相连的磁控管、底部设有紫外灯管、侧壁设有温度检测元件，所述紫外灯管、微波发生器与温度检测元件均与控制器相连，用于将脱附再生区的温度控制在100℃。
优选的，所述排气口通过抽气管与废气进口相连，所述抽气管上设有抽风机，用于将脱附再生过程中产生的气体排出混入废气中循环处理；所述废气进口及回流口分别设有第一阀门和第二阀门；所述抽气管上设有气体冷凝区，用于对抽出的气体进行降温。
优选的，所述塔体的顶部设有气体检测装置，用于检测排出的气体是否达标；所述抽气管的下部设有二氧化碳收集装置，所述二氧化碳收集装置设置于气体冷凝区的下方。
优选的，所述塔体的底部设有用于容纳吸收液的吸收液收集罐，所述吸收液收集罐的底部出口通过第三阀门与吸收液输送组件相连，所述吸收液输送组件包括输送泵和输送管，所述输送泵设置于输送管的进口端，所述输送管的另一端与喷淋管相连。
优选的，所述吸收液收集罐的侧壁上设有观察窗，所述观察窗的上方侧壁上设有吸收液进口，所述吸收液排放口设置于吸收液收集罐的底部，所述吸收液进口与吸收液排放口分别设有第四阀门和第五阀门。
优选的，所述筛板为保温金属板，所述筛板上布满供液体通过的小孔，所述小孔直径为2.5mm。
优选的，所述塔体为圆柱体，所述气液结合区及脱附再生区内均设有填料，所述填料由多层不锈钢网铺设组成。
优选的，所述脱附再生区的填料外设保护套筒，所述保护套筒为既能反射微波又能隔热的金属孔板。
优选的，所述冷却区内水平布设多根冷却管，所述冷却管的材质为石英或不锈钢；所述冷却管的一端设有冷凝剂进口、另一端设有冷凝剂出口。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过将脱附再生与吸收功能集成在塔体内，能够即时将吸收液进行再生处理，实现吸收液的重复利用，提高吸收液的再利用率。本发明同时具有吸收和脱附再生的功能，集成度高，能够更好的节约设备占用空间，减小了吸附液长期不处理导致变质从而大大降低甚至失去再生性的风险。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例提供的一种吸收-再生一体的VOCs废气处理设备的结构示意图；
图中：1-废气进口，2-出气口，3-吸收液进口，4-吸收液排放口，5-观察窗，6-微波发生器，7-紫外灯管，8-气液分离装置，9-冷凝剂进口，10-冷凝剂出口，11-喷淋管，12-筛板，13-脱附再生区，14-输送泵，15-输送管，16-冷却区，17-第一阀门，18-第二阀门，19-第三阀门，20-第四阀门，21-第五阀门，22-抽风机，23-温度检测元件，24-气体冷凝区，25-二氧化碳收集装置，26-气体检测装置，27-气液结合区，28-抽气管，29-吸收液收集罐。
具体实施方式
下面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的一部分实施例，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。
请参照图1，本发明实施例提供的一种吸收-再生一体的VOCs废气处理设备包括塔体，所述塔体内自上至下依次设有气液结合区27、脱附再生区13和冷却区16，所述气液结合区27的上方设有布满喷头的喷淋管11，所述喷淋管11与吸收液输送组件相连，用于将吸收液输送至喷淋管11并通过若干个喷头喷洒至气液结合区27，所述塔体的底部设有吸收液排放口4；所述喷淋管11与气液结合区27之间的塔体侧壁上设有废气进口1，所述塔体的顶部设有气液分离装置8，用于分离净化后气体并经顶部出气口2排出；所述脱附再生区13的上下两侧均设有供液体通过的筛板12，所述脱附再生区13的底部侧壁上设有排气口；污染气体经废气进口1进入气液结合区27与吸收液结合，吸收废气的吸收液在脱附再生区13再生后进入冷却区16降温。
具体应用时，污染气体经废气进口水平进入塔体内，喷淋管喷洒下来的吸收液与污染气体在气液结合区充分结合，吸收液可将污染气体中的VOCs进行物理吸附或化学吸附；吸附VOCs的吸收液在重力作用下经脱附再生区实现再生处理。
在本发明的一个具体实施例中，如图1所述，所述脱附再生区13的顶部设有多个与微波发生器6相连的磁控管(图中未画出)、底部设有紫外灯管7、侧壁设有温度检测元件23，所述紫外灯管7、微波发生器6与温度检测元件23均与控制器相连，用于将脱附再生区13的温度控制在100℃。利用微波加热吸收液的同时，还可以利用紫外线辐射的UV波消解脱附出来的VOCs，实现污染气体的二次处理。
目前，现阶段常用的吸收液主要为有机溶剂和表面活性剂，两者的特征是不同的。有机溶剂的主要种类包括废机油、润滑油和柴油等。常用于吸收VOCs的表面活性剂包括β-环糊精、阴离子型十二烷基硫酸钠、非离子型聚氧乙烯辛基苯酚醚、阳离子型十六烷基三甲基溴化铵、生物表面活性剂鼠李糖脂和脂肽等。鉴于这两种吸收液的沸点均高于绝大多数VOCs从溶液中的分离出的温度，在吸收工作完成后，若限制温度在100℃可使得有机污染物从溶液中散逸出来且不会使得吸收液挥发造成损失，以此可完成对吸收液的再生处理。
作为一种优选方案，所述排气口通过抽气管28与废气进口1相连，所述抽气管28上设有抽风机22，用于将脱附再生过程中产生的气体排出混入废气中循环处理；所述废气进口1及回流口分别设有第一阀门17和第二阀门18；所述抽气管28上设有气体冷凝区24，用于对抽出的气体进行降温。其中，气体冷凝区24采用的冷凝剂为水或硅油，可使用常见的冷凝剂对气体进行降温。脱附再生区底部的紫外灯管7在微波诱导作用下可辐射UV波，并对脱附出来的VOCs进行消解处理，产生没有危害的CO2和H2O；二次处理后的气体在抽风机22的抽送下经气体冷凝区24降温后再进入废气中，以便将其中混杂的污染气体进行再处理。
为了进一步降低废气处理量，在抽气管28的下部设有二氧化碳收集装置25，所述二氧化碳收集装置25设置于气体冷凝区24的下方。利用二氧化碳收集装置将其中的二氧化碳收集起来以作他用，其余经气体冷凝区24降温后混入污染气体中再处理。同时在塔体的顶部设有气体检测装置26，用于检测排出的气体是否达标。根据实际情况对污染气体进行多次循环处理，直至气体检测装置26检测到排出的气体达标，即可启动气液分离装置进行排放。
在本发明的一个具体实施例中，如图1所述，所述塔体的底部设有用于容纳吸收液的吸收液收集罐29，所述吸收液收集罐29的底部出口通过第三阀门21与吸收液输送组件相连，所述吸收液输送组件包括输送泵14和输送管15，所述输送泵14设置于输送管15的进口端，所述输送管15的另一端与喷淋管11相连。再生处理并降温后的吸收液汇流至塔体底部的吸收液收集罐内，再利用输送泵将其输送至喷淋管内，实现吸收液的循环利用。
进一步优化上述技术方案，如图1所示，所述吸收液收集罐29的侧壁上设有观察窗5，所述观察窗5的上方侧壁上设有吸收液进口3，所述吸收液排放口4设置于吸收液收集罐29的底部，所述吸收液进口3与吸收液排放口4分别设有第四阀门19和第五阀门20。采用该结构分别控制吸收液收集罐内的吸收液能够满足处理污染气体的需要。
具体制作时，所述冷却区16内水平布设多根冷却管，所述冷却管的材质为石英或不锈钢；所述冷却管的一端设有冷凝剂进口9、另一端设有冷凝剂出口10。在正式工作开始前，先关闭冷凝剂出口10，打开冷凝剂入口9，并向其中加入常见的液体冷凝剂，待其充满所有冷凝管后随即关闭冷凝剂入口9，同时开启第四阀门19和第三阀门21，关闭第一阀门17、第二阀门18和第五阀门20，吸附液从吸收液进口3进入吸收液收集罐29的腔体，通入足够体积后的吸附液经输送泵14传至喷淋管11处，此时可开启喷淋管上的喷头，期间可通过观察窗5对吸收液收集罐29内的吸收液体积进行观察，以准确把控加液量。
作为一种优选结构，所述气液结合区27及脱附再生区13内均设有填料，所述填料由多层不锈钢网铺设组成，形成填料网。不锈钢填料网可反射微波同时并不会被液体腐蚀，使用寿命长。在气液结合区利用填料网来延长吸收液与污染气体的接触时间，确保吸收液充分吸收污染气体中的VOCs；在脱附再生区利用填料网增加待再生吸收液在脱附腔体中的再生时间，从而提高吸收液的最终再生效果。
同时，在脱附再生区13的填料外设保护套筒，所述保护套筒为既能反射微波又能隔热的金属孔板，来保证脱附再生区的隔热能力。其中，金属孔板由铝合金复合板制作而成
具体制作时，所述塔体为圆柱体，保证塔体体积为相对最大的状态，提高制作材料的利用率；且其壳体及整体框架使用的材料均为不锈钢。另外，筛板12为保温金属板，可选用不锈钢板制作，所述筛板12上布满供液体通过的小孔，所述小孔直径为2.5mm，确保液体可经过筛板顺利下渗。
另外，所述气液分离装置8可采用纯镍丝、纯铝丝和不锈钢丝等材料，也可以结合实际安装气液分离器。
本发明的具体应用过程如下：
污染气体将通过废气进口1流入塔体，而后与喷淋管喷洒出来的吸收液液珠相结合并一同落入布满填料网的气液结合区27中，吸收液在填料网中对VOCs进行物理吸附或化学吸附，从而达到将VOCs和气体有效分离的目的；被净化的气体经过气液分离装置8的分离从上端出气口2流出。
吸收完成后的液体由于重力作用落入表面布满小孔且保温性较好的筛板12表面，并通过小孔落入与气液结合区27环境相同的脱附再生区13中，在此腔体中，吸收液中的VOCs可与液体发生有效分离，同时无极紫外灯管7在微波诱导作用下可辐射UV波，并对VOCs进行消解处理，产生没有危害的CO2和H2O，经二次处理后的气体进入气体冷凝区6降温。
经过脱附再生的有机液体进入冷却区16，高温液体在冷却区中充分和低温冷凝管接触，其温度也会迅速降低，经降温后，吸收液流入下方吸收液收集罐中等待再次使用。
综上所述，本发明具有集成度高、结构紧凑、吸收液利用率高的优点，具体体现在以下几个方面：
1、对VOCs污染气体进行有效清洁后的吸收液可以在第一时间进行再生处理，使得吸收液可以重复利用，增加其使用效率。
2、利用微波的加热优势，可将吸收液温度进行快速均匀升高，从而达到节约能源的效果。
3、利用微波诱导UV波的原理，在脱附腔下面设置了UV灯管，以便将从液体中散逸出来的VOCs进行消解处理，减小了产生二次污染的可能。
4、由于结合了吸收和脱附再生的功能，本发明更好的节约了设备占用的空间，并且也很好的减小了吸附液长期不处理导致变质从而大大降低甚至失去再生性的风险。
在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims (10)

1.一种吸收-再生一体的VOCs废气处理设备，其特征在于：包括塔体，所述塔体内自上至下依次设有气液结合区、脱附再生区和冷却区，所述气液结合区的上方设有布满喷头的喷淋管，所述喷淋管与吸收液输送组件相连，用于将吸收液输送至喷淋管并通过若干个喷头喷洒至气液结合区，所述塔体的底部设有吸收液排放口；所述喷淋管与气液结合区之间的塔体侧壁上设有废气进口，所述塔体的顶部设有气液分离装置，用于分离净化后气体并经出气口排出；所述脱附再生区的上下两侧均设有供液体通过的筛板，所述脱附再生区的底部侧壁上设有排气口；污染气体经废气进口进入气液结合区与吸收液结合，吸收废气的吸收液在脱附再生区再生后进入冷却区降温。
2.根据权利要求1所述的吸收-再生一体的VOCs废气处理设备，其特征在于：所述脱附再生区的顶部设有多个与微波发生器相连的磁控管、底部设有紫外灯管、侧壁设有温度检测元件，所述紫外灯管、微波发生器与温度检测元件均与控制器相连，用于将脱附再生区的温度控制在100℃。
3.根据权利要求2所述的吸收-再生一体的VOCs废气处理设备，其特征在于：所述排气口通过抽气管与废气进口相连，所述抽气管上设有抽风机，用于将脱附再生过程中产生的气体排出混入废气中循环处理；所述废气进口及回流口分别设有第一阀门和第二阀门；所述抽气管上设有气体冷凝区，用于对抽出的气体进行降温。
4.根据权利要求3所述的吸收-再生一体的VOCs废气处理设备，其特征在于：所述塔体的顶部设有气体检测装置，用于检测排出的气体是否达标；所述抽气管的下部设有二氧化碳收集装置，所述二氧化碳收集装置设置于气体冷凝区的下方。
5.根据权利要求1所述的吸收-再生一体的VOCs废气处理设备，其特征在于：所述塔体的底部设有用于容纳吸收液的吸收液收集罐，所述吸收液收集罐的底部出口通过第三阀门与吸收液输送组件相连，所述吸收液输送组件包括输送泵和输送管，所述输送泵设置于输送管的进口端，所述输送管的另一端与喷淋管相连。
6.根据权利要求5所述的吸收-再生一体的VOCs废气处理设备，其特征在于：所述吸收液收集罐的侧壁上设有观察窗，所述观察窗的上方侧壁上设有吸收液进口，所述吸收液排放口设置于吸收液收集罐的底部，所述吸收液进口与吸收液排放口分别设有第四阀门和第五阀门。
7.根据权利要求1所述的吸收-再生一体的VOCs废气处理设备，其特征在于：所述筛板为保温金属板，所述筛板上布满供液体通过的小孔，所述小孔直径为2.5mm。
8.根据权利要求1所述的吸收-再生一体的VOCs废气处理设备，其特征在于：所述塔体为圆柱体，所述气液结合区及脱附再生区内均设有填料，所述填料由多层不锈钢网铺设组成。
9.根据权利要求8所述的吸收-再生一体的VOCs废气处理设备，其特征在于：所述脱附再生区的填料外设保护套筒，所述保护套筒为既能反射微波又能隔热的金属孔板。
10.根据权利要求1-9任一项所述的吸收-再生一体的VOCs废气处理设备，其特征在于：所述冷却区内水平布设多根冷却管，所述冷却管的材质为石英或不锈钢；所述冷却管的一端设有冷凝剂进口、另一端设有冷凝剂出口。
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