CN204543948U

CN204543948U - 带有积炭去除装置的光解反应器

Info

Publication number: CN204543948U
Application number: CN201520024022.1U
Authority: CN
Inventors: 於建明; 成卓韦; 陈建孟; 刘建胜
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2015-01-14
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2025-01-14

Abstract

本实用新型涉及一种带有积炭去除装置的光解反应器，包括密封腔体形成的光解舱，光解舱两端分别设置有进气管道和排气管道，光解舱内部设置有UV放电管，UV放电管与UV放电管模块电连接，其特征在于：在腔体外侧壁设置有超声波模块，超声波模块包括超声波发生器与超声波换能器，且在腔体上设置有清洗液进口和清洗液出口。本实用新型积炭去除简单、高效。

Description

带有积炭去除装置的光解反应器

技术领域

本实用新型涉及一种带有积炭去除装置的光解反应器，所述的光解反应器用于挥发性有机气体及恶臭气体的高能UV光解。

背景技术

随着国民经济的持续快速发展，能源消费的不断攀升，发达国家历经近百年出现的环境问题在我国近二、三十年集中出现，呈现区域性和复合型特征，存在发生大气严重污染事件的隐忧，大气环境形势非常严峻，挥发性有机废气及恶臭气体污染已成为世界各国公认的一种典型的环境公害。

目前处理挥发性有机废气及恶臭气体的方法主要有吸附法、吸收法、燃烧法、生物法等。吸附法是利用吸附剂的多孔结构，将废气中的污染物捕获，吸附剂以炭质居多（如活性炭、纤维炭等），适合于含水率低、浓度低的废气，具有去除效率高、工艺成熟等优点，但涉及饱和吸附剂脱附再生处理问题，需要与冷凝、氧化等其他方法联合。吸收法是采用低挥发性或不挥发性溶剂对废气进行洗涤吸收，从而消除污染，吸收剂可以是水、酸碱、矿物油和碳氢化合物，设备一次性投资费用低，但吸收后的废吸收液需要再次处理，易产生二次污染。燃烧法是利用高温（500~800℃，使用催化剂后，温度可降至350~500℃），将有机废气在0.3～0.5s时间内氧化分解，分解产物为CO₂和H₂O，涉及含硫、氯、氮化合物，则会产生SO₂、HCl、NOx，适合于处理污染物浓度高、毒性大的废气，具有效率高、氧化彻底等特点，但氧化后废气存在二噁英等污染风险，使用催化剂易被硫、氯中毒。生物法是利用微生物将废气中污染物降解为CO₂、H₂O等无毒无害的产物，因其具有处理费用低、二次污染小等特点，正成为一项在废气污染控制领域迅速推广的技术，尤其是在较低浓度、较大气量的易生物降解有机废气和恶臭气体治理中。然而，对于那些疏水性难生物降解气态污染物（烃类、含氯烃类等），由于其固有的物性，采用生物法难以获得较为理想的去除效果。

紫外光解法是一种净化效率高、投资与运行费用低、运行稳定、安全可靠的处理方法，尤其是在净化挥发性有机废气及恶臭气体方面，工程上已经得到很好的验证。光反应器的处理机理是：在紫外光束的照射下，废气中的有机污染物吸收光子能使分子键断裂或变为激发状态，废气中的O₂分子吸收光子能生成的O·（活性氧），O·与O₂结合产生臭氧O₃，废气中的H₂O分子吸收光子能产生羟基自由基HO·，形成UV/O₃/HO·光激发氧化体系，这将有利于扩大单一光氧化去除有机物的范围，污染物最终分解为无毒无害的CO₂、H₂O等产物，从而使废气得到净化。然而在运行过程中，光反应器会出现部分反应物碳化的现象，并且这些积炭会与进气中的水分及颗粒物形成污垢，粘附在灯管和壳体内壁上，造成紫外灯管和壳体内壁的污染，大大降低紫外灯的处理效率。为防止紫外灯光污染，除进出口外，灯箱（反应器）是密闭的，所以在紫外灯组清洁方面存在很大难题，这也限制了紫外光解处理方法在废气净化领域的应用。因此，对于光解反应器，研究开发一种去除积炭效率高、运行稳定、操作方便的积炭去除装置具有重要意义和实用价值。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足而提供一种简单、高效的带有积炭去除装置的光解反应器。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：该带有积炭去除装置的光解反应器，包括密封腔体形成的光解舱，光解舱两端分别设置有进气管道和排气管道，光解舱内部设置有UV放电管，UV放电管与UV放电管模块电连接，其特征在于：在腔体外侧壁设置有超声波模块，超声波模块包括超声波发生器与超声波换能器，且在腔体上设置有清洗液进口和清洗液出口。本实用新型提出利用超声波来解决紫外灯管及壳体内壁的积炭和污染问题。本实用新型在常温下，通过向密封反应器内注入一定量清洗液，将紫外灯组的主要部分和反应器内壁的大部分浸在清洗液中，符合超声波清洗过程正常工作需要的环境，从而利用超声波清洗解决灯管积炭问题。

本实用新型所述的超声波发生器与超声波换能器电连接，超声波发生器和超声波换能器设置在反应器的侧面中心位置。本实用新型所用超声波发出声波频率可调。频率越低，在液体中产生的空化越容易，产生的力度大，作用也越强，适用于工件（粗、脏）初洗。频率高则超声波方向性强，适用于精细的物件清洗。发出的超声波频率可根据实际情况进行调整，可一定改善反应器灯组等的清洗效果。超声波发生器的功率选择根据声波透过截面积而定，超声波能量密度为2~3W/cm²最好，一般情况下，超声波清洗机的功率密度设在0.5~1W/cm²。

本实用新型清所述的清洗液进口设置在腔体上且略低于UV放电管顶部的位置，清洗液进口与腔体密封连接。

本实用新型所述的清洗液出口设置在腔体底部的中心位置，清洗液出口与腔体密封连接。本实用新型设置有清洗液进出口，便于在反应器内加入和排出清洗液，具体的清洗步骤为：

（1）将反应器灯管组电源切断，在有可能的情况下可封闭反应器的进出口，将清洗液通过反应器侧面的清洗液进口引入反应器中，至清洗液淹没灯管的预设高度（清洗环境需要）。

（2）将反应器侧壁的超声波发生器电源打开，超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的直径为50-500μm 的微小气泡，存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，在正压区，当声压达到一定值时，气泡迅速增大，之后突然闭合。气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压，破坏不溶性污物而使他们分散于清洗液中，达到清洗件净化的目的。

（3）清洗工作完成后，清洗液将通过反应器底部的清洗液出口将清洗液引出，再通过反应器进出口，对反应器内部通风进行干燥处理。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：（1）积炭等污染物去除效率高：能高效去除光解反应器壳体内壁和灯管上的积炭等污染物。清洗过程所用的清洗液可循环利用，多次循环利用后的清洗液可作为废水纳入污水站进行净化处理。

（2）处理条件温和：超声波工作的环境在常温下进行，对反应器和紫外灯组也无特别影响。

（3）投资费用和运行成本低：清洗装置体积小、结构简单、安装方便、投资费用低。清洗周期较短，能耗低，相较于人工处理，费用大大降低。

（4）适合于工程应用：较好地解决了光解反应器中灯管组和反应器内壁积炭等污染问题，可根据反应器尺寸进行放大设计和工程应用。清洗设备能够较高效率的完成对灯管和壳体内壁的污染物的去除问题，适合工程应用。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型的剖视图。

具体实施方式

参见图1~图2，本实用新型包括分别为进气管道1、出气管道2，光解舱3，超声波模块4，清洗液进口5，清洗液出口6，辐射流区域7，UV放电管模块8，UV放电管9。

进气管道1和排气管道2分别设置在光解舱3的两端，光解舱3为密封腔体，其内部设置有UV放电管9，UV放电管9与UV放电管模块8电连接。在腔体侧壁设置有超声波模块4，超声波模块4包括超声波发生器与超声波换能器，超声波发生器与超声波换能器电连接，超声波发生器和超声波换能器设置在反应器的侧面中心位置。清洗液进口5设置在腔体上且略低于UV放电管9顶部的位置。清洗液出口6设置在腔体底部的中心位置。清洗液进口5、清洗液出口6均与腔体密封连接。

本实施例中，对于反应器中灯管积炭等污染问题，采用超声波清洗的方法，不对反应器拆卸即可实现对灯管和壳体内壁进行清洗，使用前连接各个线路，并接通380VAC电源。

对反应器进行清洗时，将反应器灯管组电源切断，在有可能的情况下可封闭反应器的进出口，将清洗液通过反应器侧面的清洗液进口引入反应器中，至清洗液淹没灯管的预设高度（清洗环境需要）。调节频率、温度等，优化清洗工艺参数，即可高效实现清洗工作。

以下是本实用新型废气净化光解反应器积炭去除装置在浙江某制药公司试验情况如下：

浙江某制药公司污水站挥发废气情况如下表1。

表1 浙江某制药企业车间废气处理后尾气情况汇总表

试验装置主要技术参数如下：

废气流量：1000m³/h

有效尺寸：1000×900×2000mm

光照强度：3200μW/cm²

光解舱宽度：1200mm

放电管数量：35支。

反应器两套，间歇操作，每套反应器都安装了积炭去除装置，在反应器的清洗阶段，结合用水稀释后的清洗液进行清洗工作。

试验装置在常温常压状态下连续6个月运行，湿度为65～75%，废气流量为1000m³/h，四氢呋喃去除率达到80%以上，甲苯平均去除率达到去除率75%以上，尾气排放达到《大气污染物综合排放标准》GB 16927-1996排放要求。超声波清洗效果较好，运行较稳定，积炭等污染物去除效果较好，清洗后灯管能够几乎完全恢复本来的透明度，壳体内壁清洁也有很好的效果。定期清洗，光解反应器处理能力能够维持在一个较为稳定的水平。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种带有积炭去除装置的光解反应器，包括密封腔体形成的光解舱，光解舱两端分别设置有进气管道和排气管道，光解舱内部设置有UV放电管，UV放电管与UV放电管模块电连接，其特征在于：在腔体外侧壁设置有超声波模块，超声波模块包括超声波发生器与超声波换能器，且在腔体上设置有清洗液进口和清洗液出口。

2.根据权利要求1所述的带有积炭去除装置的光解反应器，其特征在于：所述的超声波发生器与超声波换能器电连接，超声波发生器和超声波换能器设置在反应器的侧面中心位置。

3.根据权利要求1所述的带有积炭去除装置的光解反应器，其特征在于：所述的清洗液进口设置在腔体上且略低于UV放电管顶部的位置，清洗液进口与腔体密封连接。

4.根据权利要求1所述的带有积炭去除装置的光解反应器，其特征在于：所述的清洗液出口设置在腔体底部的中心位置，清洗液出口与腔体密封连接。