CN116328489B - 一种分散式有机废气的治理设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分散式有机废气的治理设备及方法，该设备包括方形箱体，箱体安装在设备底座上，箱体内部自下而上依次安装引风机单元、除雾单元、膜处理单元、等离子体处理单元及吸附吸收单元；设备底座的中间为网状支撑结构的通气口，引风机单元通过底部通气口与废气来源的排放口密封连接，引风机单元连接气体浓度监测仪，等离子体处理单元主要包括低温等离子体电源、低温等离子体放电单元及低温等离子体反应器，等离子体单元与膜处理单元连通；等离子体单元与吸附吸收单元之间设置有防漏液挡板；吸附吸收单元的底板上设置有密封浮阀；漏液收集装置的出口安装在箱体的外壁上；箱体的顶部为盖板，盖板上设置有顶部通风口。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工行业分散式无组织排放有机废气处理领域，具体涉及一种分散式有机废气的治理设备及方法。
背景技术
伴随着国家对生态环境严格的要求，石油化工企业对装置区工艺尾气、装卸区和罐区的挥发油气等有组织、高浓度的有机废气积极开展了回收、催化氧化、焚烧等治理工艺，当前有组织排放的废气已得到一定程度的处理，实现合格排放。然而，石油化工企业集水井池、调节池、隔油池、气浮池、混入含油浮渣的浓缩池等产生的分散无组织排放废气仍没有得到妥善处置，并且由于集水井池、调节池、隔油池或其他敞口位置具有以下特点：1)点位多，分布广；2)气量、浓度波动大；3)收集难度大。因此很难对分散式敞口排放的废气进行有组织的处理，所以对这种无组织排放的废气采取高效、可行的治理已迫在眉睫。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种分散式有机废气的治理设备及方法，为解决分散式废气排放口有机废气的高效治理和达标排放。
为实现上述目的，本发明采用的技术解决方案为：
一种分散式有机废气的治理设备，该设备包括方形箱体，箱体安装在设备底座上，箱体内部自下而上依次安装引风机单元、除雾单元、膜处理单元、等离子体处理单元及吸附吸收单元；设备底座的中间为网状支撑结构的通气口，引风机单元通过底部通气口与废气的排放口密封连接，引风机单元连接气体浓度监测仪，除雾单元由多折向结构的波形板组成，膜处理单元主要包括板框式膜处理组件，等离子体处理单元主要包括低温等离子体电源、低温等离子体放电单元及低温等离子体反应器，等离子体单元与引风机单元连通；等离子体单元与吸附吸收单元之间设置有防漏液挡板；吸附吸收单元主要包括多孔液体材料，吸附吸收单元的底板上设置有密封浮阀；防漏液挡板的一边设置为缺口状为通气口，另一边设置为凹陷部分为防漏液挡板的集液槽；集液槽通过连接管与漏液收集装置连通，漏液收集装置的出口安装在箱体的外壁上；箱体的顶部为盖板，盖板上设置有顶部通风口。
优选地，设备箱体的内部以焊接的方式固定支撑架，各单元通过密封圏及螺栓与支撑架密封连接。
优选地，膜处理组件装配疏水疏油膜。
优选地，多个低温等离子体放电单元插入低温等离子体反应器，在气体流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。
优选地，等离子体处理单元与引风机单元同时开启或同时关闭。
优选地，防漏液挡板与水平线的倾斜角度α范围为5°～30°。
本发明的第二目的在于提供一种分散式有机废气的治理方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案为：
一种分散式有机废气的治理方法，包括以上优选地一种分散式有机废气的治理设备，所述治理方法包括以下步骤：
S1：当废气排放口气体浓度较高，达到气体浓度监测仪设定启动浓度时，引风机单元启动，废气排放口的有机废气经由设备底座输送至引风机单元，将废气向上依次输送至除雾单元、膜处理单元及等离子体处理单元，经等离子体处理单元降解后废气通过吸附吸收单元底板的密封浮阀进入吸附吸收单元，通过吸附吸收单元的多孔液体材料进一步净化气体，净化后的气体从设备盖板的顶部通风口排放至环境中；
S2:当排放口气体浓度低于气体浓度监测仪设定关闭浓度时，引风机单元关闭，引风机单元气体停止输送，引风机启停浓度可根据实际需要进行设定。
优选地，多孔液体材料为一种多孔框架材料型多孔液体，由一种多孔框架材料均匀分散于一种与之搭配的位阻溶剂组成。
优选地，多孔框架材料和位阻溶剂的重量比为1：1-20。
优选地，多孔材料为HKUST-1、UiO-66、UiO-67、UiO-68、MIL-53、IRMOFs、MOF-5、IRMOF-3、MOF-74、MOF-177、MOF-199、IRMOF-62、MIL-101、MIL-100中的一种或多种；位阻溶剂为离子液体N-丁基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-2，3-二甲基咪酸盐、N-辛基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、三己基癸基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫酸乙酯、三己基十四烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)中的一种或多种。
本发明的有益效果：
有机废气的原位治理，装置直接安装于废气排放口，实现废气净化后排放；治理方法处理效率高，排放气体完全达标；智能启闭，设备的引风单元于安装于设备底部的气体浓度监测装置连锁，实现废气高浓度启动、低浓度关闭的智能化运行。
附图说明
图1为本发明一种分散式有机废气的治理设备结构示意图。
图2为图1所示方式中的防漏液挡板俯视图。
图3为图1所示方式中的吸附吸收单元底部结构示意图。
其中1-设备底座；2-引风机单元；3-除雾单元；4-膜处理单元；5-等离子体处理单元；6-防漏液挡板；7-吸附吸收单元；8-盖板；9-顶部通风口；10-漏液收集装置；11-设备箱体；12-气体浓度监测仪；13-底部通气口；14-挡板主体部分；15-挡板集液凹槽；16-吸附吸收单元底板；17-密封浮阀；α-防漏液挡板的倾斜角度。
具体实施方式
结合附图对本发明做进一步说明，一种分散式有机废气的治理设备及方法，包括有设备底座1、引风机单元2(含与其连锁的有机气体浓度监测装置)、除雾单元3、膜处理单元4、等离子体处理单元5、防漏液挡板6、吸附吸收单元7、盖板8、顶部通风口9、漏液收集装置10、设备箱体11、气体浓度监测仪12、底部通气口13。设备箱体11为方形箱体，设备箱体11以焊接等连接方式固定支撑架，各处理单元与经密封圏、螺栓等连接件与支撑架密封连接。有机废气从设备底部进入，依次通过各个单元，经历增压、除雾、除水除油、氧化降解、吸附吸收处理，达到排放标准后从顶部通风口9排入空气中。
设备底座1的中间为网状支撑结构，通过底部通气口13与废气来源的排放口密封连接，可以与污水井、隔油池等废气排放敞口位置密封连接，废气排放口的有机废气经由设备底座1输送至各处理单元；设备底座1的上方设置有引风机单元，引风机单元连接气体浓度监测仪；排放口气体浓度较高，达到气体浓度监测仪12设定启动浓度时，引风机单元2启动，将废气向上输送至除雾单元3；当排放口气体浓度低于气体浓度监测仪12设定关闭浓度时，引风机单元关闭2，引风机单元2气体停止输送，引风机启停浓度可根据实际需要进行设定。
引风机上方依次设置有除雾单元3、膜处理单元4及等离子体处理单元5，除雾单元5由多折向结构的波形板组成，当含有水汽、油雾、细微颗粒的气体以经引风机单元2增压后流经除雾单元时，由于气流的惯性撞击作用，水汽、油雾与反复波形板碰撞聚集形成液滴，从而将在从引风机输送来气体夹带的水汽、油雾以及细微颗粒捕集下来；膜处理单元4对气体进一步进行气液分离，疏水疏油膜使液滴在自身表面张力下形成液滴聚集，有机气体则穿过膜，进入等离子体处理单元5。等离子体处理单元5主要包括低温等离子体电源、低温等离子体放电单元及低温等离子体反应器，多个低温等离子体放电单元插入低温等离子体反应器，在气体流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。低温等离子体产生的高能电子、离子和活性自由基对VOCs气体分子进行氧化、降解反应，从而将有毒有害污染物转化为CO2、H2O等无毒无害物质，等离子体处理单元5与引风机单元2连锁，保证与引风机同时开启或同时关闭。
等离子体单元的上方设置有吸附吸收单元，两者之间设置有防漏液挡板，用于防止吸附吸收单元7的多孔液体材料因吸附吸收单元7底部密封浮阀17因密封不严等原因引起的漏液对等离子体处理单元5造成影响。防漏液挡板6以一定角度倾斜安装，防漏液挡板6与水平线的倾斜角度α范围为5°～30°，防漏液挡板6的俯视图如图2所示，防漏液挡板6一边缺口为通气口，保证从等离子体处理单元5来的气体通过，到达吸附吸收单元7，防漏液挡板6另一边有凹陷部分，为挡板的集液槽，集液槽中的液体通过连接管线排放至10漏液收集装置中漏液收集装置的出口安装在设备的外壁上。
吸附吸收单元主要包括多孔液体材料，由一种多孔框架材料均匀分散于一种与之搭配的位阻溶剂组成，所述多孔框架材料和位阻溶剂的重量比为1：1-20，其中多孔材料为HKUST-1、UiO-66、UiO-67、UiO-68、MIL-53、IRMOFs、MOF-5、IRMOF-3、MOF-74、MOF-177、MOF-199、IRMOF-62、MIL-101、MIL-100中的一种或多种，位阻溶剂为离子液体N丁基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-2，3-二甲基咪酸盐、N-辛基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、三己基癸基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫酸乙酯、三己基十四烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)中的一种或多种。净化后的气体从设备盖板8的顶部通风口9排放至环境中。
通过上述的分散式有机废气的治理设备进行有机废气处理的具体的实施方法如下：
实施例1
将气体浓度监测仪12与引风机单元2连锁的引风机启动浓度设置为100mg/m3、引风机关闭浓度设置为10mg/m3，废气入口浓度代表设备底部废气初始浓度值，废气出口浓度为设备处理之后从设备顶部通风口排放至环境的浓度值。
将设备按照图1所示进行各单元的安装，其中防漏液体挡板的安装角度α为5°，并注意各连接部位的密封，将设备安装于排放池口之上。吸附吸收单元7装填按照质量比1：1制备的多孔框架材料(HKUST-1)与位阻溶剂N-丁基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐。连接电源，启动设备，气体浓度监测装置12检测排放池气体浓度未超过设定的引风机启动浓度，引风机与等离子处理装置未启动。对废气进行处理前后的浓度进行检测，废气入口浓度为10mg/m3。
实施例2
将设备按照图1所示进行各单元的安装，其中防漏液体挡板的安装角度α为5°，并注意各连接部位的密封，将设备安装于排放池口之上。吸附吸收单元7装填按照质量比1：1制备的多孔框架材料(HKUST-1)与位阻溶剂N-丁基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐。连接电源，启动设备，气体浓度监测装置12检测排放池气体浓度达到设定的引风机启动浓度，引风机和等离子处理单元启动，废气被引风机输送至设备，废气下而上经过除雾单元、膜处理单元、等离子体降解单元、吸附吸收单元，净化后的气体最后从设备顶部排气口排出。当气体浓度监测装置12检测排放池气体浓度低于引风机关闭浓度10mg/m3时，通过设备连锁关闭引风机与等离子体处理单元，对废气进行处理前后的浓度进行检测，废气入口浓度为100mg/m3，废气出口浓度为3mg/m3，处理效率达到99％。
实施例3
将设备按照图1所示进行各单元的安装，其中防漏液体挡板的安装角度α为12°，并注意各连接部位的密封，将设备安装于排放池口之上。在吸附吸收单元7装填按照质量比1：3制备的多孔框架材料(UiO-66)与位阻溶剂(1-丁基-2，3-二甲基咪酸盐)。连接电源，启动设备，气体浓度监测装置12检测排放池气体浓度超过设定的引风机启动浓度100mg/m3，引风机和等离子处理单元启动，废气被引风机输送至设备，废气下而上经过除雾单元、膜处理单元、等离子体降解单元、吸附吸收单元，净化后的气体最后从设备顶部排气口排出。当12气体浓度监测装置检测排放池气体浓度低于引风机关闭浓度10mg/m3时，通过设备连锁关闭引风机与等离子体处理单元，对废气进行处理前后的浓度进行检测，废气入口浓度为1000mg/m3，废气出口浓度为0.1mg/m3，处理效率为99.99％。
实施例4
将设备按照图1所示进行各单元的安装，其中防漏液体挡板的安装角度α为30°，并注意各连接部位的密封，将设备安装于无组织排放池口之上。在吸附吸收单元7装填按照质量比1：20制备的多孔框架材料(IRMOF-3)与位阻溶剂(三己基十四烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)。连接电源，启动设备，12气体浓度监测装置检测排放池气体浓度超过设定的引风机启动浓度100mg/m3，引风机和等离子处理单元启动，废气被引风机输送至设备，废气下而上经过除雾单元、膜处理单元、等离子体降解单元、吸附吸收单元，净化后的气体最后从设备顶部排气口排出。当气体浓度监测装置12检测排放池气体浓度低于引风机关闭浓度10mg/m3时，通过设备连锁关闭引风机与等离子体处理单元，对废气进行处理前后的浓度进行检测，废气入口浓度为10000mg/m3，废气出口浓度为20mg/m3，处理效率为99.8％。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
Claims (8)
1.一种分散式有机废气的治理设备，其特征在于，该设备包括方形箱体，箱体安装在设备底座上，箱体内部自下而上依次安装引风机单元、除雾单元、膜处理单元、等离子体处理单元及吸附吸收单元；设备底座的中间为网状支撑结构的通气口，引风机单元通过底部通气口与废气的排放口密封连接，引风机单元连接气体浓度监测仪，除雾单元由多折向结构的波形板组成，膜处理单元主要包括板框式膜处理组件， 等离子体处理单元主要包括低温等离子体电源、低温等离子体放电单元及低温等离子体反应器，等离子体单元与引风机单元连通；等离子体单元与吸附吸收单元之间设置有防漏液挡板；吸附吸收单元主要包括多孔液体材料，吸附吸收单元的底板上设置有密封浮阀；防漏液挡板的一边设置为缺口状为通气口，另一边设置为凹陷状为防漏液挡板的集液槽；集液槽通过连接管与漏液收集装置连通，漏液收集装置的出口安装在箱体的外壁上；箱体的顶部为盖板，盖板上设置有顶部通风口；
等离子体处理单元与引风机单元同时开启或同时关闭；
防漏液挡板与水平线的倾斜角度α范围为5°～30°。
2.根据权利要求1所述的一种分散式有机废气的治理设备，其特征在于，箱体的内部以焊接的方式固定支撑架，各单元通过密封圏及螺栓与支撑架密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种分散式有机废气的治理设备，其特征在于，膜处理组件装配疏水疏油膜。
4.根据权利要求1所述的一种分散式有机废气的治理设备，其特征在于，多个低温等离子体放电单元插入低温等离子体反应器，在气体流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。
5.一种分散式有机废气的治理方法，包括权利要求1-4任一项所述的一种分散式有机废气的治理设备，其特征在于，所述治理方法包括以下步骤：
S1：当废气排放口气体浓度较高，达到气体浓度监测仪设定启动浓度时，引风机单元启动，废气排放口的有机废气经由设备底座输送至引风机单元，将废气向上依次输送至除雾单元、膜处理单元及等离子体处理单元，经等离子体处理单元降解后废气通过吸附吸收单元底板的密封浮阀进入吸附吸收单元，通过吸附吸收单元的多孔液体材料进一步净化气体，净化后的气体从设备盖板的顶部通风口排放至环境中；
S2: 当排放口气体浓度低于气体浓度监测仪设定关闭浓度时，引风机单元关闭，引风机单元气体停止输送，引风机启停浓度可根据实际需要进行设定。
6.根据权利要求5所述的一种分散式有机废气的治理方法，其特征在于，多孔液体材料为一种多孔框架材料型多孔液体，由一种多孔框架材料均匀分散于一种与之搭配的位阻溶剂组成。
7.根据权利要求6所述的一种分散式有机废气的治理方法，其特征在于，多孔框架材料和位阻溶剂的重量比为1：1-20。
8.根据权利要求6所述的一种分散式有机废气的治理方法，其特征在于，多孔材料为HKUST-1、UiO-66、UiO-67、UiO-68、MIL-53、MOF-5、IRMOF-3、MOF-74、MOF-177、MOF-199 、IRMOF-62、MIL-101、MIL-100中的一种或多种；位阻溶剂为离子液体N-丁基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-2，3-二甲基咪酸盐、N-辛基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、三己基癸基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)、1-乙基-3-甲基咪唑鎓硫酸乙酯、三己基十四烷基膦双(三氟甲基磺酰亚胺)中的一种或多种。
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