CN210302958U - 一种橡胶密炼尾气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种橡胶密炼尾气处理系统，本实用新型的系统按照废气流动方向依次包括：布袋除尘器、旋流喷射吸收塔、风机和排放塔，所述旋流喷射吸收塔包括若干喷射吸收管，来自所述旋流喷射吸收塔底部的废液用于回收作为吸收液循环使用。本实用新型的系统，同时结合了布袋除尘器和旋流喷射吸收塔的结构，能够同时对橡胶密炼尾气中的固体颗粒和VOCs污染物实现同时的治理，解决现有技术中的技术难题。

Description

一种橡胶密炼尾气处理系统

技术领域

本实用新型涉及化工生产及环保领域，具体涉及一种橡胶密炼尾气处理系统及方法。

背景技术

在橡胶轮胎生产过程中，会产生一定量的橡胶轮胎废气。这种废气的污染因子主要为工业粉尘、恶臭等污染物，虽然污染强度不大，但是废气排放量大、污染成分复杂多变，尤其是废气中的恶臭成分对周围环境、厂区环境造成一定的污染，扰民现象难以避免。密炼车间和硫化车间生产过程产生的烟气，其中含有H₂S、NH₃、CS₂、硫醇、有机硫化物、胺类等微量有机组分气体，不但对操作工人的身体健康造成直接危害，同时也污染了周围的大气环境，因此，橡胶密炼产生的废气处理迫在眉睫。

炼胶是橡胶制造过程中的重要工段。炼胶烟气主要来源于密炼机内部混合料在100-160℃左右的条件下的捏炼及裂解过程，炼胶烟气主要来自炼胶车间的混炼(密炼机)。

炼胶烟气污染物主要是橡胶的热裂解产物，主要成分是烷烃、烯烃和芳烃等聚异戊二烯胶的裂解产物和一些含硫化合物，使得炼胶烟气虽然VOCs浓度远远低于标准限值，但仍然有一定的臭气浓度。

CN207042994U公开了一种化工尾气净化吸收装置，包括尾气收集装置、旋流喷淋塔、循环水泵、回水箱、风机、基座、活性炭吸附过滤器，尾气收集装置设在旋流喷啉塔的前端，旋流喷啉塔上设有第一填料层、第二填料层与第三填料层，第二填料层装设在第一填料层与第三填料层之间，旋流喷淋塔顶端与气液分离器相连接，旋流喷淋塔底端与基座相连接，旋流喷啉塔侧端设有循环水泵，循环水泵上设有喷淋水管与分支管相连接，循环水泵下方设有回水箱通过设置尾气收集装置，能够加大设备对尾气的吸收力度，吸附效率高，吸附容量大，进而提高尾气处理量，使其尾气能够及时净化处理。但是这种尾气处理方式相对处理效果单一，无法针对橡胶密炼尾气进行有效的处理，并不能适用于橡胶加工行业。

CN108607342A公开了一种橡胶工业废气VOCs综合治理方法，将原来的热胶片风干冷却改造为热胶片浸水冷却法，即热胶片通过输送带经过冷水槽循环冷却，热胶片输送过程中浸没在水槽的冷却水里，然后再通过轴流风机晾干、收品；热胶片挥发的烟气VOCs是随着自身的温度下降而减少的，热胶片浸水冷却法减少烟气VOCs的挥发。不仅大大减少了治理体量，而且对烟气(VOCs)的处理更加彻底，高浓度烟气焚烧法治理彻底，不残留。对橡胶烟气(VOCs)的综合环保治理达到预期效果，与常规治理方法相比，综合环保治理方法不仅处理更彻底，而且治理装备的运行成本下降50％以上。也仅仅是通过浸水冷却法减少尾气的生成，但对于在密炼阶段产生的尾气仍然无法进行有效处理。

然而，现有技术中的各种橡胶尾气治理方法的处理效果均不理想，处理过程及对象较为单一，无法同时满足尾气处理过程中固体颗粒物和VOCs的治理，在实际应用中效果并不理想。因此，提供一种简单、高效、全方位的橡胶尾气处理系统及方法是亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型提供一种简单、高效、全方位的橡胶尾气处理系统及方法，能够在有效处理尾气中颗粒污染物的同时，有效去除具有臭味的成分，满足尾气处理过程中固体颗粒物和VOCs的治理。

本实用新型提供一种橡胶密炼尾气治理系统，按照废气流动方向，所述系统依次包括：

布袋除尘器，用于去除废气中的粒径范围为0.5μm以上的固体颗粒；

旋流喷射吸收塔，所述旋流喷射吸收塔的废气进口与所述布袋除尘器的废气出口相连接，用于去除废气中粒径范围在亚微米级的颗粒，以及臭味组分；

其中，所述旋流喷射吸收塔的顶部设置有气体出口，底部设置有废液排放口，所述废液排放口出口处的管道上设置有检测仪表，用于检测排出废液中硫酸根离子的浓度，所述管道在检测仪表后方分为两支，一支将流体传输到污水排放管道，另一支与吸收液回流储液罐相连接，所述吸收液回流储液罐通过水泵向所述旋流喷射吸收塔供给所述吸收液；

风机，所述风机的一端通过管道连接于所述旋流喷射吸收塔顶部的废气出口，所述风机的另一端连接于排气塔，经过治理后的净化气体通过所述排气塔的顶部排放。

其中，所述检测仪表用于检测所述旋流喷射吸收塔排出废液中硫酸根的浓度，所述检测仪表将检测到的硫酸根的浓度数据反馈给控制中心，控制中心根据返回数据对废液的类型进行判断，并通过给管道内的阀门发送命令来控制废液的流向。例如，当废液中硫酸根的浓度质量百分比≥90％时，将废液通过一支管道传输到污水排放管道；当废液中硫酸根的浓度质量百分比＜90％时，判定废液能够用于回收作为吸收液循环利用，因此，控制中心控制阀门将废液通过另一支管道传输到所述吸收液回收储液罐，进行回收利用。

进一步地，所述吸收液回流储液罐设置有吸收液补充口和水补充口，并且，所述吸收液回流储液罐出口管道经过一段后分为两根支管，其中一根支管与第一循环水泵连接，另一根支管与第二循环水泵连接，所述第一循环水泵和所述第二循环水泵出口的二根管道经过一段后再次合并为一根管道与所述旋流喷射吸收塔相连接。

进一步地，所述排气塔的底部还设置排气塔废液排出口，所述废液排出口通过管道与所述污水排放管道连接。

进一步地，所述旋流喷射塔自上而下通过上隔板和下隔板分为隔开为气体排出区、尾气处理区和排污回收区；

所述旋流喷射吸收塔的废气进口和吸收液进口位于所述尾气处理区，所述尾气处理区还设置有若干喷射吸收管，所述喷射吸收管的上部连接固定在所述上隔板上，并伸入所述气体排出区，所述喷射吸收管的下部连接固定在所述下隔板上，并伸入所述排污回收区。

本实用新型通过布袋除尘器和旋流喷射吸收塔的串联设置，将废气中的固体颗粒物和VOCs连续处理掉。其中，通过所述布袋除尘器将0.5μm以上的固体颗粒除去，主要为橡胶密炼过程中产生的例如炭黑等颗粒杂质。

进一步地，所述尾气处理区内还设置有用于固定所述喷射吸收管的支架板；

所述喷射吸收管依自中心向外的径向方向，包括设置在中心的净化后气体回收管以及套设在所述净化后气体回收管外的夹套，所述夹套的上部位于所述支架板的上方沿夹套的圆周切向设置有废气旋流进口，所述夹套的下部位于所述支架板下方沿夹套的圆周切向设置有吸收液旋流进口；

其中，所述净化后气体回收管的上端伸入到所述气体排出区，所述夹套套设在所述净化后气体回收管的下端，所述净化后气体回收管的下端与所述夹套的下端存在一段距离，并且所述夹套的下端伸入所述排污回收区。

进一步地，所述喷射吸收管为多个。

进一步地，所述吸收液回流储液罐上还设置有吸收液补充口和水补充口，用于向所述吸收液回流储液罐内供给和补充吸收液。

本实用新型系统在工作时，通过风机使系统中形成负压，将使废气进入所述系统，在所述旋流喷射吸收塔中，废气从废气进口切向进入所述旋流喷射吸收塔的尾气处理区位于支架板上部的空间。操作过程中，风机压力控制在2800-3200Pa(优选风机压力控制在3000Pa)，高压废气进入所述旋流喷射吸收塔后在所述尾气处理区位于所述支架板上部的空间形成激烈的气相旋场，进而，废气继续通过设置在所述喷射吸收管的夹套上的废气旋流进口进入所述喷射吸收管内，并在其内部形成气旋。而吸收液则通过水泵同样切向进入所述喷射旋流吸收塔的尾气处理区位于所述支架板下部的空间，操作过程中，控制吸收液供给压力为0.1-0.4MPa(优选吸收液供给压力为0.3MPa)，高压液体形成高压旋流后从位于所述支架板下部空间的吸收液进口切向进入所述喷射吸收管的夹套内，形成液体旋流。在所述喷射吸收管内部，液体旋流与气体旋流由于高速旋转产生接触、碰撞、切割，形成无数的粒径为0.02-0.07mm的吸收液雾状液滴，使得气液接触面积急剧增大，将废气中具有臭味的组进通过吸收液的雾滴进行物理吸附和化学反应吸附，从而将废气中的臭气浓度从500以上降到50以内。其中，臭气浓度定义为，将原始废气作为标准样本，然后用无味的空气对该标准样品进行稀释，当稀释到臭味消失时，稀释的倍数即为臭气的浓度。在处理的过程中，废气中的亚微米级碳黑颗粒同样也能够被雾滴捕集，并且由于旋流产生的离心力作用被甩出后通过排污回收区被排出。而经过处理和净化后的气体，通过所述喷射吸收管中心的气体回收管进入气体排出区后，往后续工艺继续输送。

进一步地，还包括排气塔，用于将所述旋流喷射吸收塔顶部排出的气流进行气、液分离。

使用本实用新型进行橡胶密炼尾气治理的方法，包括以下步骤：

(1)废气通过管道从布袋除尘器的气体入口进入，去除废气中粒径范围为0.5μm以上的固体颗粒后，所述废气从所述布袋除尘器顶部的气体出口传输到所述旋流喷射吸收塔；

(2)所述废气从所述旋流喷射吸收塔上部的气体入口切向进入所述旋流喷射吸收塔的尾气处理区，在所述旋流喷射吸收塔中，所述废气经过所述吸收液的处理，使所述废气中的臭气浓度下降到50以内，同时将所述废气中亚微米级以上的固体颗粒被所述吸收液产生的雾滴捕集，经过净化处理的所述废气从所述气体排出区排出，处理过程中产生的废液通过所述排污回收区排出，进入污水排放管道。

进一步地，还包括将所述气体排出区排出的气流通过管道输送到排气塔，进行气、液分离后，将净化后的气体排放。

进一步地，步骤(2)所述吸收液从所述旋流喷射塔的吸收液进口切向进入所述喷射吸收塔，在所述尾气处理区，所述吸收液从所述夹套上的所述吸收液旋流进口进入所述夹套，被形成旋流的所述废气剪切、分散成200-600微米的雾状液滴。

进一步地，所述吸收液回流储液罐的输出管道上设置二条分支，二条所述分支上分别设置循环水泵，在所述循环水泵后，二条所述分支合并成一条输出管道向所述旋流喷射吸收塔借给所述吸收液。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的系统，同时结合了布袋除尘器和旋流喷射吸收塔的结构，能够同时对橡胶密炼尾气中的固体颗粒和VOCs污染物实现同时的治理，解决现有技术中的技术难题；

2、本实用新型的系统通过对旋流喷射吸收塔内部结构的改进，使气、液在塔内形成高速旋转的旋流进行气、液碰撞，由于液滴比表面积的增大存在突增现象，这使得吸收液与气体之间的化学吸附作用和物理吸附作用存在相互的协同；

3、本实用新型的系统通过对旋流喷射吸收管结构的改进，通过在分区结构上进行结构的设计，增加了在旋流喷射吸收管内气、液的扰动和碰撞，增加治理效果；

4、本实用新型的系统通过在分区结构上进一步设置分子筛吸附层和活性炭吸附层，使得本实用新型系统对于橡胶密炼尾气的治理效果更加明显，针对是针对布袋除尘器和旋流喷射吸收塔无法处理的污染成分，本实用新型的旋流喷射吸收塔能够将分子筛吸附、活性吸附、吸附液化学处理、雾滴吸附等物理、化学治理方法进行有效的结合，使这些方法之间相互协同作用，达到对于橡胶密炼尾气治理的最佳效果；

说明书附图

图1本实用新型系统的一个优选实施方式的工艺流程图；

图2本实用新型系统中旋流喷射吸收塔的一个优选实施方式纵剖面图；

图3喷射吸收管的一个优选实施方式，其分区结构为网状结构；

图4喷射吸收管的一个优选实施方式，其分区结构内侧有翅片；

图5喷射吸收管的一个优选实施方式，其分区结构内侧有喷嘴。

1-布袋除尘器；2-旋流喷射吸收塔；3-检测仪表；4-风机；5-排气塔；6-吸收液回流储液罐；7-第一循环水泵；8-第二循环水泵；211-喷射吸收管；212-分区结构。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述一种橡胶密炼尾气治理系统的一个优选实施方式，按照废气流动方向，该系统依次包括：布袋除尘器1、旋流喷射吸收塔2、风机4和排气塔5；其中，所述旋流喷射吸收塔2的底部设置有废液排放口，所述废液排放口出口处的管道上设置有检测仪表3，用于检测排出废液中硫酸根离子的浓度，所述管道在检测仪表3后方分为两支，一支将流体传输到污水排放管道，另一支与吸收液回流储液罐6相连接，所述吸收液回流储液罐6还设置有吸收液补充口和水补充口，用于向所述吸收液回流储液罐6中补充吸收液，所述吸收液回流储液罐6的出口管道经过一段后分为二支，其中一支与第一循环水泵7连接，另一支与第二循环水泵8连接，从所述第一循环水泵7和所述第二循环水泵8引出的管道经一段后合并为一根，回流到所述旋流喷射吸收塔2。其中，当第一循环水泵7和第二循环水泵8中的任何一个需要检修时，则另一个能够继续向所述旋流喷射吸收塔2供给吸收液，能够实现整个处理工艺的连续进行，避免频繁停、开车造成的能源浪费。

图2为旋流喷射吸收塔的一种优选实施方式，其中，所述旋流喷射塔2自上而下通过上隔板和下隔板分为隔开为气体排出区、尾气处理区和排污回收区；

所述旋流喷射吸收塔2的废气进口和吸收液进口位于所述尾气处理区，所述尾气处理区还设置有若干喷射吸收管，所述喷射吸收管的上部连接固定在所述上隔板上，并伸入所述气体排出区，所述喷射吸收管的下部连接固定在所述下隔板上，并伸入所述排污回收区。所述尾气处理区内还设置有用于固定所述喷射吸收管211的支架板；

图3为喷射吸收管211的一种优选实施方式，所述喷射吸收管211依自中心向外的径向方向，包括设置在中心的净化后气体回收管以及套设在所述净化后气体回收管外的夹套，所述夹套的上部位于所述支架板的上方沿夹套的圆周切向设置有废气旋流进口，所述夹套的下部位于所述支架板下方沿夹套的圆周切向设置有吸收液旋流进口；所述喷射吸收管的夹套位置固定在所述支架板上，其中，所述废气进口位于所述夹套位于所述支架板上部的位置，所述吸收液进口位于所述夹套位于所述支架板下部的位置。

其中，所述净化后气体回收管的上端伸入到所述气体排出区，所述夹套套设在所述净化后气体回收管的下端，所述净化后气体回收管的下端与所述夹套的下端存在一段距离，并且所述夹套的下端伸入所述排污回收区。所述喷射吸收管211的夹套包括二层：套设在所述净化后气体回收管外的气体旋流夹套层；和套设在所述气体旋流夹套层外的吸收液旋流夹套层；其中，所述气体旋流夹套层与所述吸收液旋流夹套层之间为允许液体通过的分区结构212，所述分区结构为网状结构。

所述系统进行工作时，风机4先启动，然后再启动水泵，使所述吸收液从所述旋流喷射吸收塔2的吸收液进口切向进入所述尾气处理区中位于所述支架板下方的区域；由于风机4提供的负压环境使废气先通过布袋除尘器1进入系统，在所述布袋除尘器1将0.5μm以上的固体颗粒除去，经过除尘后的废气从所述旋流喷射吸收塔2的废气进口切向进入所述旋流喷射吸收塔2的尾气处理区中位于所述支架板上方的区域。当废气和吸收液都进入到所述旋流喷射吸收塔2的尾气处理区后，由于支架板的分隔，使废气在所述支架板上部的区域形成气相旋流，而吸收液在所述支架板下部的区域形成液相旋流。其中，气相旋流使废气从若干个所述喷射吸收管211的废气旋流进口切向进入，而液相旋流使吸收液从若干个所述喷射吸收管211的吸收液旋流进口切向进入，在喷射吸收管的夹套内形成气相旋流和液相旋流的碰撞，激烈的旋流和碰撞使吸收液形成雾滴。碰撞的过程中，雾滴由于比表面积的极大增加具有超预期的物理吸附作用，同时结合吸收液成分的化学治理效果，达到对于橡胶密炼尾气的高效处理，同时将其中的颗粒物和臭气成分去除，实现整个橡胶密炼尾气治理工艺的一段式、连续化处理。在喷射吸收管211内，碰撞后的废气由于旋流和密度低，从净化后气体回收管上升到所述气体排出区，进而通过所述旋流喷射吸收塔2的塔顶的气体出口输送到所述排气塔5后，从所述排气塔5的顶部排出净气。在喷射吸收管2内的雾滴经过雾滴之间的碰撞以及与喷射吸收管211内壁的碰撞形成大一些的液滴，液滴通过重力作用下沉后，从所述夹套下端的出口排出到所述排污回收区，然后从所述旋流喷射吸收塔2底部通过管道排出。最佳的处理工艺下，气相旋流和液相旋流的压力条件为，控制吸收液供给压力为0.3Mpa，控制风机压力为3000Pa。

通过所述检测仪表3对管道内的废液进行硫酸根离子浓度的检测，当废液中硫酸根的浓度质量百分比≥90％时，将废液通过一支管道传输到污水排放管道；当废液中硫酸根的浓度质量百分比＜90％时，判定废液能够用于回收作为吸收液循环利用，因此，通过控制中心来控制阀门的开、合将废液通过另一支管道传输到所述吸收液回收储液罐，进行回收利用。

如图4为喷射吸收管211的另一种优选实施方式，在所述分区结构212为带孔的结构时，所述孔的开口端的靠下一侧、朝向所述净化后气体回收管方向还设置有倾斜向上的翅片。

图5为喷射吸收管211的另一个优选实施方式，在所述分区结构212为带孔的结构时，所述孔的开口端、朝向所述净化后气体回收管方向还设置有凸起的喷嘴。更优选地，所述分区结212构朝向所述净化后气体回收管方向的内壁上还设置有间隔配置的分子筛吸附层和活性炭吸附层。所述分区结构212的设计能够进一步增强在所述喷射吸收管内的气、液碰撞，通过在所述分区结构上进行结构的改进能够进一步增强所述喷射吸收管内气体和液体的扰动，从而极大限度的增加雾滴的产生，当雾滴的粒径达到200-210微米时，雾滴的比表面积陡增，使本实用新型系统对于橡胶密炼尾气的治理出现超预期的处理效果，臭气浓度进一步降低到55-50的范围。由于雾滴细化使雾滴的比表面积增大，使得在气体、液体接触、碰撞过程中，不仅吸收液能够对于气体进行化学处理，同时还能够将布袋除尘器无法清除的细微颗粒吸附到所述雾滴中。同时，通过分子筛吸附层和活性炭吸附层的设置，使气体中不易被吸附液和布袋除尘器去除的其他污染物通过物理吸附作用得到去除。

其中，所述吸收液优选为弱碱性液体或弱碱性缓冲溶液，包括氢氧化铝或氢氧化铁溶液中的任意一种。所述吸收液的质量百分比浓度优选在0.01-0.1％。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (7)

1.一种橡胶密炼尾气治理系统，其特征在于，按照尾气流动方向，所述系统依次包括：

布袋除尘器(1)，用于去除尾气中的粒径范围为0.5μm以上的固体颗粒；

旋流喷射吸收塔(2)，所述旋流喷射吸收塔(2)的废气进口与所述布袋除尘器(1)的废气出口相连接，用于去除尾气中粒径范围在亚微米级的颗粒，以及臭味组分；

其中，所述旋流喷射吸收塔(2)的顶部设置有废气出口，底部设置有废液排放口，所述废液排放口出口处的管道上设置有检测仪表(3)，用于检测排出废液中硫酸根离子的浓度，所述管道在检测仪表后方分为两支，一支将流体传输到污水排放管道，另一支与吸收液回流储液罐(6)相连接，所述吸收液回流储液罐(6)通过水泵向所述旋流喷射吸收塔(2)供给所述吸收液；

风机(4)，所述风机(4)的一端通过管道连接于所述旋流喷射吸收塔(2)顶部的废气出口，所述风机(4)的另一端连接于排气塔(5)，经过治理后的净化气体通过所述排气塔(5)的顶部排放。

2.根据权利要求1所述的治理系统，其特征在于，所述吸收液回流储液罐(6)设置有吸收液补充口和水补充口，并且，所述吸收液回流储液罐(6)出口管道经过一段后分为两根支管，其中一根支管与第一循环水泵(7)连接，另一根支管与第二循环水泵(8)连接，所述第一循环水泵(7)和所述第二循环水泵(8)出口的二根管道经过一段后再次合并为一根管道与所述旋流喷射吸收塔(2)相连接。

3.根据权利要求1或2所述的治理系统，其特征在于，所述排气塔(5)的底部还设置排气塔废液排出口，所述废液排出口通过管道与所述污水排放管道连接。

4.根据权利要求1所述的治理系统，其特征在于，所述旋流喷射吸收塔(2)自上而下通过上隔板和下隔板分为隔开为气体排出区、尾气处理区和排污回收区；

所述旋流喷射吸收塔的废气进口和吸收液进口位于所述尾气处理区，所述尾气处理区还设置有若干喷射吸收管(211)，所述喷射吸收管(211)的上部连接固定在所述上隔板上，并伸入所述气体排出区，所述喷射吸收管(211)的下部连接固定在所述下隔板上，并伸入所述排污回收区。

5.根据权利要求4所述的治理系统，其特征在于，所述尾气处理区内还设置有用于固定所述喷射吸收管(211)的支架板；

所述喷射吸收管(211)依自中心向外的径向方向，包括设置在中心的净化后气体回收管以及套设在所述净化后气体回收管外的夹套，所述夹套的上部位于切向设置有尾气旋流进口，还设置有切向设置的吸收液旋流进口；所述喷射吸收管(211)的夹套位置固定在所述支架板上，其中，所述废气进口位于所述夹套位于所述支架板上部的位置，所述吸收液进口位于所述夹套位于所述支架板下部的位置；

其中，所述净化后气体回收管的上端伸入到所述气体排出区，所述夹套套设在所述净化后气体回收管的下端，所述净化后气体回收管的下端与所述夹套的下端存在一段距离，并且所述夹套的下端伸入所述排污回收区。

6.根据权利要求5所述的治理系统，其特征在于，所述喷射吸收管为多个。

7.根据权利要求6所述的治理系统，其特征在于，还包括排气塔，用于将所述旋流喷射吸收塔顶部排出的气流进行气、液分离。

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