CN205948596U - 一种包装印刷工业vocs废气处理装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种包装印刷工业VOCS废气处理装置,主要包括废气预滤器、吸附‑脱附一体罐、储气罐、催化燃烧装置、换热器,其特征在于:含VOCS废气通过废气预滤器过滤,使用两个可循环切换使用的吸附‑脱附一体罐,在同一罐内分别使用活性炭纤维对VOCS进行吸附,使用储气罐气体使VOCS脱附;脱附后的VOCS在催化燃烧装置进行催化燃烧,燃烧尾气与空气在换热器进行换热,加热后的空气进入储气罐,换热后的燃烧尾气进行排放。装置正常运行后,只需切换切换使用两个吸附‑脱附一体罐,即可连续运作。本实用新型对包装印刷工业VOCS废气净化效率达99%以上,处理过程操作简易,处理效率高,相比传统催化燃烧装置,不会产生二次污染,节省了30%以上的燃烧能耗。

Description

一种包装印刷工业VOCS废气处理装置
技术领域
本实用新型属于大气污染防治设备技术领域,涉及一种包装印刷工业VOCS废气处理装置。
背景技术
VOCS是挥发性有机化合物的简称,包括烃类、芳烃类。醇类、醛类、胺类、有机酸等。常温下VOCS极易挥发,会对环境造成严重危害,主要表现在以下几个方面:(1)阳光照射下,VOCS会和NOx发生光化学反应,生成光化学烟雾,会刺激人的眼睛和呼吸系统,危害人的身体健康;(2)大多数VOCS有毒,会使人慢性感染呼吸道疾病,有些VOCS(如3,4-苯并芘、氯乙烯)能致癌;(3)大多数VOCS易燃易爆,在高浓度排放时易酿成火灾和爆炸事故;(4)部分VOCS会破坏臭氧层。目前,工业生产所产生的VOCS总排放量已达到2000多万吨/年,主要来源包括石油炼制和石油化工工业、包装印刷工业、油墨涂料工业、胶黏剂工业等。
目前,主要的工业处理工艺是消除法和回收法。消除法是通过光、热、催化剂和微生物等进行化学或生物反应,将其转化为水和二氧化碳,主要包括热氧化、催化燃烧、生物氧化、光催化分解法等。回收法是在一定温度、压力下,选择具有选择行的吸收剂、吸附剂和渗透膜等进行分离处理,主要包括溶液吸收、活性材料吸附、冷凝法等。目前国内所使用VOCS处理技术主要有吸附、催化燃烧、生物处理,分别占据所有使用VOCS处理技术的38%、22%、15%;国外所使用VOCS处理技术主要有催化燃烧、生物处理、吸附,分别占据所有使用VOCS处理技术的29%、29%、16%。由此可见,目前国内外所使用的VOCS处理技术中催化燃烧都占据重要地位。包装印刷工业所产生的废气具有大风量、低浓度VOCS的共性,且含有物质种类较多,回收利用价值低,回收难度大。因此,包装印刷工业所产生的VOCS废气宜采用催化燃烧法进行处理。针对此类废气应首先对废气进行浓缩处理,然后再进入催化燃烧设备进行焚烧,将有机物转变为二氧化碳和水,最后进行排放。
如CN201510039435.1,名称为“一种VOCS尾气处理设备”发明专利申请,公开了一种VOCS尾气处理设备,其特征包括废气预滤器、吸附罐、脱附罐和鼓风机,其特点为废气预滤器连接吸附罐,吸附罐底部与尾气管道连接,尾气管道分两路、其中一路接引风机、另一路经VOCS管道接催化燃烧装置,脱附罐底与VOCS管道连接,VOCS管道分两路、其中一路连接引风机,另一路连接催化燃烧装置,脱附罐顶部经热气管道与催化燃烧装置的燃烧气流出口连接;在吸附罐与脱附罐之间通过ACF颗粒循环管路连接,外部循环管路的进气口经过滤筛网接鼓风机,外部循环管路分别接到吸附罐内的阶梯状隔层、脱附罐内的阶梯状隔层,从ACF颗粒加料口进入的ACF颗粒流经ACF颗粒循环管路后能从ACF颗粒出料口出料。其发明中利用催化燃烧放出的尾气直接供给脱附,大量高温气体极易使ACF颗粒降低活性或失活,如果吸附的VOCS成分在脱附罐未分离时,会被传送至吸附罐,有可能在吸附罐脱附,直接排放到大气中。此外,催化燃烧的二氧化碳会在系统累积,导致燃烧不充分。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种包装印刷工业VOCS废气处理装置,克服目前VOCS处理装置中存在的耗能高、热利用效率低、吸附-脱附控制难的问题,设计出一种可实现高效、节能、环保的包装印刷工业VOCS废气处理装置,推动绿色印刷的发展。
本实用新型的目的通过以下的技术方案来实现:
一种包装印刷工业VOCS废气处理装置,主要包括废气预滤器、吸附-脱附一体罐、储气罐、催化燃烧装置、换热器,其特征在于:含VOCS废气经废气预滤器过滤固体颗粒后,进入可循环切换使用的第一吸附-脱附一体罐,第一吸附-脱附一体罐内部的活性炭纤维对VOCS进行吸附,当吸附达到饱和时,切换至第二吸附-脱附一体罐进行吸附;吸附-脱附一体罐使用储气罐的气体使吸附在活性炭纤维的VOCS脱附,脱附后的气体经过催化燃烧装置,经MLM-S蜂窝陶瓷蓄热体加热后,在镀Pt-Pd催化金属板上催化燃烧,燃烧尾气与空气在换热器进行换热,加热后的空气进入储气罐,最后排放换热后的燃烧尾气。装置正常运行后,只需切换切换使用两个吸附-脱附一体罐,即可连续运作。
所述废气预滤器,进气口连接含VOCS的废气源,出气口分两路连接两个吸附-脱附一体罐,其作用可去除气流中的固体颗粒。
所述吸附-脱附一体罐,是指并联的第一吸附-脱附一体罐和第二吸附-脱附一体罐,且两个吸附-脱附一体罐可循环切换使用。两个吸附-脱附一体罐吸附进气口均连接废气预滤器,吸附出气口均连接烟囱,脱附进气口均连接储气罐,脱附出气口均连接催化燃烧装置。在同一罐内即可完成吸附-脱附全过程,是指并联的第一吸附-脱附一体罐和第二吸附-脱附一体罐。吸附-脱附一体罐内有四层筛网层,网层上装有活性炭纤维(ActivatedCarbon Fiber,简称ACF),其比表面积≥1000m2/g。
所述催化燃烧装置,包括壳体保温陶瓷层、MLM-S蜂窝陶瓷蓄热体、镀Pt-Pd催化金属板、燃烧器、风机和阻火器。
上述MLM-S蜂窝陶瓷蓄热体,最高工作温度为1180℃,空隙率为53%,热容为1070KJ/m3·℃,安装在催化燃烧装置的镀Pt-Pd催化金属板和进气口之间,对催化燃烧前的气体进行预加热。
上述镀Pt-Pd催化金属板,中间开有61个圆形小孔,小孔均在燃烧器火焰范围内;金属板主体材料为铝,与燃烧室接触表层和孔壁镀Pt-Pd,可起降低VOCS起燃温度的作用。
所述换热器,是管壳式换热器,壳程路进气口连接催化燃烧装置出气口,壳程出气口接烟囱;管程路进气口连接鼓风机,出气口连接储气罐。
所述储气罐,进气口连接换热器的管程路出气口,出气口分两路连接吸附-脱附一体罐,主要起缓冲气流作用,使气流温度、流速大小保持在一定范围内。
本实用新型的优点在于:对包装印刷工业的VOCS废气净化效率达99%以上,处理过程操作简易,处理效率高;相比传统催化燃烧装置,不会产生二次污染,节省了30%以上的燃烧能耗,解决了现代包装印刷企业VOCS污染问题,推动绿色印刷的发展。
附图说明
图1 是本实用新型的结构示意图。
图2 是本发明MLM-S蜂窝陶瓷蓄热体的外观示意图。
图3 是本发明镀Pt-Pd催化金属板的俯视图。
图1中,1是第一吸附-脱附一体罐、2是第二吸附-脱附一体罐,3是储气罐,4是催化燃烧装置,5是换热器,6是减压阀,7是废气预滤器,8是a阻火器、12是b阻火器、37是c阻火器,9是壳体陶瓷保温层,10是镀Pt-Pd催化金属板,11是MLM-S蜂窝陶瓷蓄热体,13是烟囱,14是a离心通风机、15是b离心通风机、16是c离心通风机、17是d离心通风机,18是a鼓风机、19是b鼓风机,20-32分别是a-m截止阀,33是接收集废气源的管道,34是燃烧器,35是液化石油气,36是液化石油气管道阀门。
具体实施方式
如图1所示,本实用新型所述的一种包装印刷工业VOCS废气处理装置,主要包括废气预滤器7、第一吸附-脱附一体罐1、第二吸附-脱附一体罐2、储气罐3、催化燃烧装置4、换热器5,其结构特点在于:a离心通风机14进气口连接含VOCS废气源33,出气口连接废气预滤器7;废气预滤器7进气口连接a离心通风机14,出气口分两路连接第一吸附-脱附一体罐1和第二吸附-脱附一体罐2;第一吸附-脱附一体罐1和第二吸附-脱附一体罐2结构完全一致,其吸附进气口均连接废气预滤器7,吸附出气口均连接烟囱13,脱附进气口均连接储气罐3,脱附出气口均连接d离心通风机17;d离心通风机17进气口连接第一吸附-脱附一体罐1和第二吸附-脱附一体罐2的脱附出气口,出气口连接催化燃烧装置4;催化燃烧装置4进气口连接吸第一附-脱附一体罐1和第二吸附-脱附一体罐2的脱附出气口,催化燃烧装置4出气口连接换热器5的壳程进气口;换热器5壳程进气口连接催化燃烧装置4出气口,壳程出气口连接烟囱13,管程进气口连接b鼓风机19,管程出气口连接储气罐3;储气罐3进气口连接换热器5管程出气口,出气口连接连接c离心通风机16;c离心通风机16进气口连接储气罐3,出气口分两路连接第一吸附-脱附一体罐1和第二吸附-脱附一体罐2。
所述废气预滤器7主要去除含VOCS废气中的固体颗粒。
所述第一吸附-脱附一体罐1和第二吸附-脱附一体罐2内部垂直置有4层筛网层,上有ACF颗粒,其比表面积≥1000m2/g。
所述换热器是指管壳换热器,利用催化燃烧排出的高温气体,对鼓入的空气进行加热。
所述催化燃烧装置4由壳体陶瓷保温层9、镀Pt-Pd催化金属板10、MLM-S蜂窝陶瓷蓄热体11、燃烧器34、a鼓风机18、a阻火器8、b阻火器12、c阻火器37、液化石油气35所组成。MLM-S蜂窝陶瓷蓄热体11安装在进气口和镀Pt-Pd催化金属板10之间,对催化燃烧前的气体进行预加热,其最高工作温度为1180℃,空隙率为53%,热容为1070KJ/m3·℃,对催化燃烧前的气体进行预加热,外观见图2;镀Pt-Pd催化金属板10中间开有61个圆形小孔,小孔均在燃烧器火焰范围内,金属板主体材料为铝,与燃烧室接触表层和孔壁镀Pt-Pd,俯视图见图3;燃烧器镶嵌在催化燃烧装置4顶部,液化石油气35、a鼓风机18在外部供给,a阻火器8安装在进气口,b阻火器12安装在液化石油气35的进口,c阻火器37安装在出气口。
使用本实用新型对含VOCS废气处理的操作步骤如下:
开启a截止阀20、e截止阀24和a离心通风机14,含VOCS废气依次通过废气预滤器7、减压阀6,进入第一吸附-脱附一体罐1,通过4层ACF颗粒进行吸附,开启d截止阀23,将尾气排向烟囱13;关闭d截止阀23、e截止阀24,打开b截止阀21、f截止阀25、i截止阀28、j截止阀29和c离心通风机16,切换至第二吸附-脱附一体罐2进行吸附,同时抽取储气罐3中的气体对第一吸附-脱附一体罐1进行脱附;开启k截止阀30和d离心通风机17,使具有低风量、高浓度VOCS的脱附气流经过a阻火器8,进入催化燃烧装置4;开启a鼓风机18、l截止阀31、液化石油气阀门36和燃烧器34,使具有风量低、VOCS浓度高的脱附气流经过MLM-S蜂窝陶瓷蓄热体加热,再在镀Pt-Pd催化金属板上催化燃烧;开启b鼓风机19和m截止阀32,经管壳式换热器5,使催化燃烧后的废气对鼓入的空气进行加热,加热后的空气进入储气罐3,离开换热器5的催化燃烧后的废气排入烟囱13;当第二吸附-脱附一体罐2吸附接近饱和时,关闭b截止阀21、f截止阀25、h截止阀27、i截止阀28,开启d截止阀23、e截止阀24、g截止阀26、j截止阀29,第二吸附-脱附一体罐2与第一吸附-脱附一体罐1一样完成脱附、催化燃烧步骤,同时第一吸附-脱附一体罐1再次进行吸附;装置正常运行后,只需切换两个吸附-脱附一体罐的吸附和脱附进出口阀门即可完成切换使用,即可连续运作。其中,各个开关由PLC电路集成系统完成控制,操作方便、快捷。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上,但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种本实用新型的领域,对本领域的工程技术人员而言,可容易实现修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种包装印刷工业VOCS废气处理装置,主要包括废气预滤器、吸附-脱附一体罐、储气罐、催化燃烧装置、换热器,其特征在于:含VOCS废气经废气预滤器过滤固体颗粒后,进入可循环切换使用的第一吸附-脱附一体罐,第一吸附-脱附一体罐内部的活性炭纤维对VOCS进行吸附,当吸附达到饱和时,切换至第二吸附-脱附一体罐进行吸附;吸附-脱附一体罐使用储气罐的气体使吸附在活性炭纤维的VOCS脱附,脱附后的气体经过催化燃烧装置,最后进入换热器中。
2.根据权利要求1所述的包装印刷工业VOCS废气处理装置,其特征在于:所述废气预滤器进气口连接含VOCS的废气源,出气口分两路连接两个吸附-脱附一体罐。
3.根据权利要求1所述的包装印刷工业VOCS废气处理装置,其特征在于:所述吸附-脱附一体罐,是指并联的第一吸附-脱附一体罐和第二吸附-脱附一体罐,吸附-脱附一体罐吸附的进气口均连接废气预滤器,吸附出气口均连接烟囱,脱附进气口均连接储气罐,脱附出气口均连接催化燃烧装置,用于连接的管道的开闭通过截止阀控制。
4.根据权利要求1或2或3所述的包装印刷工业VOCS废气处理装置,其特征在于:所述催化燃烧装置,包括壳体保温陶瓷层、MLM-S蜂窝陶瓷蓄热体、镀Pt-Pd催化金属板、燃烧器、风机、液化石油气和阻火器。
5.根据权利要求1或2或3所述的包装印刷工业VOCS废气处理装置,其特征在于:所述换热器,是管壳式换热器,壳程进气口连接催化燃烧装置燃烧室排气口,壳程出气口接烟囱,管程路进气口连接鼓风机,管程路出气口连接储气罐。
6.根据权利要求1或2或3所述的包装印刷工业VOCS废气处理装置,其特征在于:所述储气罐,进气口连接换热器的管程路出气口,出气口分两路连接分别连接第一吸附-脱附一体罐和第二吸附-脱附一体罐。
7.根据权利要求1或2或3所述的包装印刷工业VOCS废气处理装置,其特征在于:所述吸附-脱附一体罐,罐内有四层筛网层,网层上装有活性炭纤维,活性炭纤维比表面积≥1000m2/g。
8.根据权利要求4所述的包装印刷工业VOCS废气处理装置,其特征在于:所述MLM-S蜂窝陶瓷蓄热体,最高工作温度为1180℃,空隙率为53%,热容为1070KJ/m3·℃,安装在催化燃烧装置的镀Pt-Pd催化金属板和催化燃烧装置的进气口之间,对催化燃烧前的气体进行预加热。
9.根据权利要求4所述的包装印刷工业VOCS废气处理装置,其特征在于:所述Pt-Pd催化金属板,中间开有61个圆形小孔,小孔均在燃烧器火焰范围内;金属板主体材料为铝,与燃烧室接触表层和孔壁镀Pt-Pd。
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