CN209406060U - 基于乳胶发泡海绵生产线废气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于乳胶发泡海绵生产线废气处理系统，所述废气处理系统包括臭氧致自由基洗涤塔、光致自由基催化氧化反应器、引风机、排气筒；按照气体流动方向，所述臭氧致自由基洗涤塔、光致自由基催化氧化反应器、引风机、排气筒依次通过管道连接。本实用新型是将混合废气引入基于臭氧致自由基溶液洗涤和光致自由基催化氧化构建的系统，实现混合废气中NH₃、H₂S、VOCs多种污染物彻底氧化降解，本实用新型的废气处理系统实现了废气达标排放，满足了环保要求。

Description

基于乳胶发泡海绵生产线废气处理系统

技术领域

本实用新型涉及环保技术和工业废气治理技术领域，尤其涉及基于乳胶发泡海绵生产线废气处理系统。

背景技术

乳胶发泡工艺采用物理或化学方式将液体乳胶及添加剂等原辅材料(天然乳胶、羧基丁苯乳胶、丁苯乳胶、工业肥皂、水、氧化锌硫化剂、乙酸铵、硅油、硫磺、碳酸钙、硫化加速剂、色浆、氨水、布等)进行发泡，从而取得乳胶发泡海绵，乳胶发泡海绵可用于制作乳胶枕、乳胶床垫、乳胶鞋材、乳胶鞋垫、乳胶粉扑、乳胶海绵玩具等等各种日常家居用品。基于乳胶发泡海绵工艺建立的生产线主要产污环节有配料、称重、搅拌、发泡、定型、硫化烘干，其中称重、搅拌、发泡过程会产生粉尘和NH₃等大气污染物，定型、硫化烘干过程会产生挥发性有机物(VOCs)和H₂S等大气污染，整个乳胶发泡海绵生产线产生的大气污染物汇总会就形成了包括粉尘、NH₃、H₂S、VOCs的混合废气。

目前，工业废气治理技术主要有溶液吸收法、活性炭吸附法、热力燃烧法、催化燃烧法、光解法等，溶液吸收法对能够去除乳胶发泡海绵废气中的NH₃和H₂S，但处理效率低、吸收液用量大；活性炭吸收法利用颗粒活性或蜂窝活性炭的吸附性能，能够吸附乳胶发泡海绵废气中的VOCs，但无法有效去除废气中的NH₃和H₂S，同时会产生大量的废活性炭危险废弃物；热力焚烧法处理乳胶发泡海绵生产线混合废气，会产生NOx、SO₂等毒性副产物，同时消耗大量天然气能源；催化燃烧法净化乳胶发泡海绵生产线混合废气，因为NH₃和H₂S存在，容易导致催化剂中活性成分中毒失效；光解法主要利用紫外光产生光波和臭氧分解污染物分子，无法实现污染物的彻底矿化，处理效率偏低，而且难以有效去除废气中的NH₃。综上，现有的工业废气处理技术难以适用乳胶发泡海绵生产线混合废气处理，为解决乳胶发泡海绵生产线混合废气中粉尘、NH₃、H₂S、VOCs多种污染物净化难题，尚需开发全新的环保技术及系统。

发明内容

本实用新型为解决现有技术处理乳胶发泡海绵生产线混合废气的缺陷和不足，提供一种基于自由基催化氧化的乳胶发泡海绵生产线混合废气处理系统，是将混合废气引入基于臭氧致自由基溶液洗涤和光致自由基催化氧化构建的系统，实现混合废气中NH₃、H₂S、VOCs多种污染物彻底氧化降解。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是一种废气处理系统，包括臭氧致自由基洗涤塔、光致自由基催化氧化反应器、引风机、排气筒；按照气体流动方向，所述臭氧致自由基洗涤塔、光致自由基催化氧化反应器、引风机、排气筒依次通过管道连接。

优选地，所述的臭氧致自由基洗涤塔包括塔体、催化填料层、吸收液喷淋器、除雾填料层、吸收液收集槽、循环水泵、射流器、臭氧机；所述塔体壁上设有塔体进气口、塔体出气口、塔体进液口，所述塔体内自下而上依次设置催化填料层、吸收液喷淋器、除雾填料层；所述塔体和吸收液收集槽的底部相连通，吸收液收集槽上部的循环水泵、射流器、塔体进液口、吸收液喷淋器、通过管道相连通；射流器通过管道与臭氧机连通。

优选地，所述催化填料层包括第一级催化填料层、第二级催化填料层，所述吸收液喷淋器包括第一级吸收液喷淋器、第二级吸收液喷淋器，所述塔体进液口包括第一级塔体进液口、第二级塔体进液口；所述塔体内自下而上依次设置第一级催化填料层、第一级吸收液喷淋器、第二级催化填料层、第二级吸收液喷淋器、除雾填料层；所述第一级塔体进液口设置在第一级喷淋器连接的管道上，所述第二级塔体进液口设置在第二级喷淋器连接的管道上。

优选地，所述的臭氧致自由基洗涤塔的塔体外形为圆柱体，制作材料为玻璃钢或聚丙烯。

优选地，所述的臭氧致自由基洗涤塔的催化填料层由空心球和置于空心球内的催化剂构成，空气球材料为聚丙烯；催化剂形状为球体，所述催化剂由活性炭、粘土、铁屑、二氧化钛、二氧化锰组成。

优选地，所述的光致自由基催化氧化反应器包括反应器箱体、紫外灯组、催化剂层；反应器箱体两端分别设有箱体进气口和箱体出气口；按照气体流动方向，紫外灯组、催化剂层、依次设置在反应器箱体内。

优选地，所述紫外灯组包括第一级紫外灯组、第二级紫外灯组、第三级紫外灯组和第四级紫外灯组，所述催化剂层包括第一级催化剂层、第二级催化剂层、第三级催化剂层、第四级催化剂层，按照气体流动方向，第一级紫外灯组、第一级催化剂层、第二级紫外灯组、第二级催化剂层、第三级紫外灯组、第三级催化剂层、第四级紫外灯组、第四级催化剂层依次设置在反应器箱体内。

优选地，所述的光致自由基催化氧化反应器的紫外灯组由能产生波长为185nm的U型真空紫外灯组成，真空紫外灯长810mm。

优选地，所述的光致自由基催化氧化反应器的第一级催化剂层、第二级催化剂层、第三级催化剂层由吸附型TiO₂-MnO₂蜂窝催化剂构成，优选地，TiO₂-MnO₂蜂窝催化剂以100mm×100mm×50mm蜂窝陶瓷为载体；所述的光致自由基催化氧化反应器的第四级催化剂层由吸附型MnO₂蜂窝催化剂构成，MnO₂蜂窝催化剂以100mm×100mm×50mm蜂窝陶瓷为载体。

本实用新型的有益效果：

1)利用湿式臭氧致自由基洗涤塔脱除NH₃、H₂S及VOCs等多种污染物，容易实现规模放大和一体化高效矿化脱除多种污染物，确保了废气在塔内停留时间大于2s，同时向吸收液中注入臭氧，吸收液经臭氧及臭氧衍生的自由基氧化处理后得以再生，延长了吸收液的更换周期，解决了乳胶发泡海绵生产线混合废气多种污染物高效协同控制的环境难题。

2)光致自由基催化氧化反应器的多级紫外灯组和吸附型催化剂交替串联方式，容易实现规模放大和一体化高效矿化脱除多种污染物，确保了气流在反应器内停留时间大于2s，能够充分利用紫外灯产生的氧化性自由基和催化剂的活性组分，高效捕获催化氧化超低浓度污染物，同时紫外灯产生的氧化性自由基对催化剂具有再生作用，延长了催化剂的更换周期。

附图说明

图1为本实用新型的混合废气处理系统工艺流程图；

图2为臭氧致自由基洗涤塔结构示意图；

图3为光致自由基催化氧化反应器结构示意图。

图中：1、臭氧致自由基洗涤塔，11、塔体，12、塔体进气口，13、第一级催化填料层，14、第一级吸收液喷淋器，15、第二级催化填料层，16、第二级吸收液喷淋器，17、除雾填料层，18、塔体出气口，19、吸收液收集槽，110、循环水泵，111、射流器，112、臭氧机，113、第一级塔体进液口，114、第二级塔体进液口；2、光致自由基催化氧化反应器，21、反应器箱体，22、箱体进气口，23、第一级紫外灯组，24、第一级催化剂层，25、第二级紫外灯组，26、第二级催化剂层，27、第三级紫外灯组，28、第三级催化剂层，29、第四级紫外灯组，210、第四级催化剂层，211、箱体出气口；3、引风机，4、排气筒。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，本具体实施的方向以图1方向为标准。

在乳胶制品的生产过程中，基于乳胶发泡海绵工艺建立的生产线主要产污环节有配料、称重、搅拌、发泡、定型、硫化烘干，其中称重、搅拌、发泡过程会产生粉尘和NH₃等大气污染物，定型、硫化烘干过程会产生挥发性有机物(VOCs)和H₂S等大气污染，整个乳胶发泡海绵生产线产生的大气污染物汇总会就形成了包括粉尘、NH₃、H₂S、VOCs的36000m/h混合废气。根据环保相关要求，乳胶海绵线搅拌工序氨气执行执行《橡胶制品工业污染物排放标准》(GB27632-2011)表5标准(氨≤10mg/m³)，发泡、定型工序及硫化装置中非甲烷总烃排放执行《橡胶制品工业污染物排放标准》(GB27632-2011)表5标准(非甲烷总烃≤10mg/m³)，发泡、定型工序及硫化装置中VOCs排放参照执行《制鞋行业挥发性有机化合物排放标准》(DB44/804-2010)第II时段VOCs排放限值(VOCs浓度≤40mg/m³，VOCs排放速率≤2.6kg/h)，硫化工序中硫化氢、恶臭污染物排放执行《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中排放标准值(15m高排气筒臭气浓度≤2000(无量纲)；15m高排气筒硫化氢排放速率≤0.33kg/h)。

本实用新型公开了一种乳胶发泡海绵生产线混合废气处理系统，该系统能够实现混合废气中NH₃、H₂S、VOCs多种污染物彻底氧化降解，符合排放标准。

如图1所示，所述乳胶发泡海绵生产线混合废气处理系统包括臭氧致自由基洗涤塔1、光致自由基催化氧化反应器2、引风机3、排气筒4；按照气体流动方向，所述臭氧致自由基洗涤塔1、光致自由基催化氧化反应器2、引风机3、排气筒4依次通过管道连接。本实用新型的引风机选型为：规格型号LF-1200C-30kW，电机功率30kW,风量36000m³/h，风压1400Pa。排气筒15m高，直径1500mm。本实用新型的废气处理系统能够处理乳胶发泡海绵生产线36000m³/h的混合废气。

如图2所示，臭氧致自由基洗涤塔1包括塔体11、第一级催化填料层13、第一级吸收液喷淋器14、第二级催化填料层15、第二级吸收液喷淋器16、除雾填料层17、吸收液收集槽19、循环水泵110、射流器111、臭氧机112；塔体壁上设有塔体进气口12、塔体出气口18、第一级塔体进液口113及第二级塔体进液口114，所述塔体进气口12设置在塔体11的底端，塔体出气口18设置在塔体11的顶端。所述塔体内自下而上依次设置第一级催化填料层13、第一级吸收液喷淋器14、第二级催化填料层15、第二级吸收液喷淋器16、除雾填料层17；塔体11和吸收液收集槽19的底部相连通，吸收液收集槽19上部的循环水泵110、射流器111、第一级塔体进液口113、第一级喷淋器14、第二级塔体进液口114及第二级喷淋器16通过管道相连通；所述第一级塔体进液口113设置在第一级喷淋器14连接的管道上，所述第二级塔体进液口114设置在第二级喷淋器16连接的管道上，射流器111通过管道与臭氧机112连通。

臭氧致自由基洗涤塔1的塔体11外形为圆柱体，制作材料为玻璃钢，直径3200mm，高5100mm。臭氧致自由基洗涤塔1的第一级催化填料层13、第二级催化填料层15由空心球和置于空心球内的催化剂构成，空心球材料为聚丙烯，直径80mm；催化剂形状为球体，直径35mm，由活性炭30％、粘土6％、铁屑50％、二氧化钛8％、二氧化锰6％组成。

如图3所示，光致自由基催化氧化反应器2包括反应器箱体21、第一级紫外灯组23、第一级催化剂层24、第二级紫外灯组25、第二级催化剂层26、第三级紫外灯组27、第三级催化剂层28、第四级紫外灯组29、第四级催化剂层210；反应器箱体两端分别设有箱体进气口22和箱体出气口211；按照气体流动方向，第一级紫外灯组23、第一级催化剂层24、第二级紫外灯组25、第二级催化剂层26、第三级紫外灯组27、第三级催化剂层28、第四级紫外灯组29、第四级催化剂层210依次设置在反应器箱体21内。当然，本实用新型的催化剂层、紫外灯组不限制本实施方式所提到的4级，可以根据需要设置。

光致自由基催化氧化反应器2的反应器箱体21外形为长方体，制作材料为不锈钢，长4000mm，宽2300mm，高2400mm。

光致自由基催化氧化反应器2的第一级紫外灯组23、第二级紫外灯组25、第三级紫外灯组27、第四级紫外灯组29由能产生波长为185nm的U型真空紫外灯组成，真空紫外灯长810mm，功率150W/支。第一级紫外灯组23、第二级紫外灯组25、第三级紫外灯组27、第四级紫外灯组29每组分别安装6支紫外灯。

光致自由基催化氧化反应器2的第一级催化剂层24、第二级催化剂层26、第三级催化剂层28由吸附型TiO₂-MnO₂蜂窝催化剂构成，TiO₂-MnO₂蜂窝催化剂以100mm×100mm×50mm蜂窝陶瓷为载体，利用H-ZSM-5分子筛对TiO₂、MnO₂活性组分进行结构调控，通过浸渍法制备。

光致自由基催化氧化反应器2的第四级催化剂层210由吸附型MnO₂蜂窝催化剂构成，MnO₂蜂窝催化剂以100mm×100mm×50mm蜂窝陶瓷为载体，利用H-ZSM-5分子筛对TiO₂活性组分进行结构调控，通过浸渍法制备。

本实用新型的乳胶发泡海绵生产线混合废气处理系统的步骤如下：

1)启动臭氧致自由基洗涤塔1的循环水泵110、臭氧机112、光致自由基催化氧化反应器2的第一级紫外灯组23、第二级紫外灯组25、第三级紫外灯组27、第四级紫外灯组29及引风机3；吸收液收集槽19中吸收液通过循环水泵110进入吸收液喷淋器(第一级吸收液喷淋器113和第二级吸收液喷淋器114)之前，通过射流器111注入臭氧机112产生的臭氧；

2)乳胶发泡海绵生产线36000m³/h混合废气通过臭氧致自由基洗涤塔1的塔体11进气口进入臭氧致自由基洗涤塔1，混合废气经过具有吸附能力的催化填料层(第一级催化填料层13和第二级催化填料层15)，携带的粉尘、NH₃、H₂S、VOCs多种污染物在吸收液喷淋器(第一级吸收液喷淋器14和第二级吸收液喷淋器16)喷射的吸收液吸收、催化剂吸收、吸收液携带的臭氧氧化、催化剂周边的活性组分催化氧化的协同作用下，大部分被降解转化为无害物(N和S氧化成高价化合物，C、H和O转化成为CO₂、H₂O)，小部分未被降解的污染物随混合气流从塔体出气口18排出；

3)混合气流进入光致自由基催化氧化反应器2，在紫外灯组(第一级紫外灯组23、第二级紫外灯组25、第三级紫外灯组27、第四级紫外灯组29)激发的氧化性自由基氧化和催化剂层(第一级催化剂层24、第二级催化剂层26、第三级催化剂层28和第四级催化剂层210)活性组分催化氧化的协同作用下，未被降解的污染物几乎全部被降解转化为无害物，清洁的混合气流从光致自由基催化氧化反应器2的反应器箱体21出气口排出进入引风机3，引入15m高排气筒4高空排放。

对比例1

本对比例提供的乳胶发泡海绵生产线混合废气处理系统，其结构与本实用新型的所述的处理系统基本相同，不同之处仅在于，不包括光致自由基催化氧化反应器2，本对比例的废气处理系统按气体流动方向包括依次通过管道连接的臭氧致自由基洗涤塔1、引风机3、排气筒4。

对比例2

本对比例提供的乳胶发泡海绵生产线混合废气处理系统，其结构与本实用新型的所述的处理系统基本相同，不同之处仅在于，所述光致自由基催化氧化反应器2不包括紫外灯组。

分别检测经过本实用新型、对比例1和对比例2废气处理系统净化后的NH₃、H₂S和VOCs的去除率，检测结果如表1所示：

表1

组别	NH<sub>3</sub>去除率	H<sub>2</sub>S去除率	VOCs去除率
				本实用新型	95％	96％	95％
对比例1	85％	83％	84％
				对比例2	87％	89％	87％

由上表数据可知，乳胶发泡海绵生产线混合废气经本实用新型的废气处理系统处理后，NH₃、H₂S和VOCs的去除率明显比对比例1和对比例2的好。本实用新型的废气处理系统实现了废气达标排放，满足了环保要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种废气处理系统，其特征在于，包括臭氧致自由基洗涤塔、光致自由基催化氧化反应器、引风机、排气筒；按照气体流动方向，所述臭氧致自由基洗涤塔、光致自由基催化氧化反应器、引风机、排气筒依次通过管道连接。

2.根据权利要求1所述的废气处理系统，其特征在于，所述的臭氧致自由基洗涤塔包括塔体、催化填料层、吸收液喷淋器、除雾填料层、吸收液收集槽、循环水泵、射流器、臭氧机；所述塔体壁上设有塔体进气口、塔体出气口、塔体进液口，所述塔体内自下而上依次设置催化填料层、吸收液喷淋器、除雾填料层；所述塔体和吸收液收集槽的底部相连通，吸收液收集槽上部的循环水泵、射流器、塔体进液口、吸收液喷淋器、通过管道相连通；射流器通过管道与臭氧机连通。

3.根据权利要求2所述的废气处理系统，其特征在于，所述催化填料层包括第一级催化填料层、第二级催化填料层，所述吸收液喷淋器包括第一级吸收液喷淋器、第二级吸收液喷淋器，所述塔体进液口包括第一级塔体进液口、第二级塔体进液口；所述塔体内自下而上依次设置第一级催化填料层、第一级吸收液喷淋器、第二级催化填料层、第二级吸收液喷淋器、除雾填料层；所述第一级塔体进液口设置在第一级喷淋器连接的管道上，所述第二级塔体进液口设置在第二级喷淋器连接的管道上。

4.根据权利要求2所述的废气处理系统，其特征在于，所述的臭氧致自由基洗涤塔的塔体外形为圆柱体，制作材料为玻璃钢或聚丙烯。

5.根据权利要求2或3所述的废气处理系统，其特征在于，所述的臭氧致自由基洗涤塔的催化填料层由空心球和置于空心球内的催化剂构成；催化剂形状为球体。

6.根据权利要求1所述的废气处理系统，其特征在于，所述的光致自由基催化氧化反应器包括反应器箱体、紫外灯组、催化剂层；反应器箱体两端分别设有箱体进气口和箱体出气口；按照气体流动方向，紫外灯组、催化剂层、依次设置在反应器箱体内。

7.根据权利要求6所述的废气处理系统，其特征在于，所述紫外灯组包括第一级紫外灯组、第二级紫外灯组、第三级紫外灯组和第四级紫外灯组，所述催化剂层包括第一级催化剂层、第二级催化剂层、第三级催化剂层、第四级催化剂层，按照气体流动方向，第一级紫外灯组、第一级催化剂层、第二级紫外灯组、第二级催化剂层、第三级紫外灯组、第三级催化剂层、第四级紫外灯组、第四级催化剂层依次设置在反应器箱体内。

8.根据权利要求7或6所述的废气处理系统，其特征在于，所述的光致自由基催化氧化反应器的紫外灯组由能产生波长为185nm的U型真空紫外灯组成，真空紫外灯长810mm。

9.根据权利要求7所述的废气处理系统，其特征在于，所述的光致自由基催化氧化反应器的第一级催化剂层、第二级催化剂层、第三级催化剂层由吸附型TiO₂-MnO₂蜂窝催化剂构成，TiO₂-MnO₂蜂窝催化剂以100mm×100mm×50mm蜂窝陶瓷为载体。

10.根据权利要求7所述的废气处理系统，其特征在于，所述的光致自由基催化氧化反应器的第四级催化剂层由吸附型MnO₂蜂窝催化剂构成，MnO₂蜂窝催化剂以100mm×100mm×50mm蜂窝陶瓷为载体。