CN216260039U - 一种旋转式吸附催化一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种旋转式吸附催化一体化装置，包括外层罐体、吸附催化罐、驱动电机、旋转载体、一号热交换器和蓄热器；所述旋转载体上呈圆周设置有三个隔热板，将外层罐体的内部空间分为低温吸附区、高温催化区和冷却区，每个区域内均设置有一个吸附催化罐，吸附催化罐内填充有吸附催化一体化材料；外层罐体的顶部和底部在对应每个区域的位置分别设有进气管和出气管，每个进气管和出气管上均设有电磁阀；一号热交换器的高温输出端经过蓄热器与高温催化区的进气管连接，一号热交换器的低温输出端与低温吸附区的进气管连接。在同一时间段内，位于不同区域内的吸附催化罐分别对VOCs进行不同的处理，减少处理时间，有效提高处理效率。

Description

一种旋转式吸附催化一体化装置

技术领域

本实用新型涉及挥发性有机物处理技术领域，具体涉及一种旋转式吸附催化一体化装置。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)是近年来大气污染控制领域中最受关注的分支，VOCs因具有较强的挥发性、扩散性以及化学毒性，直接排放到大气中将严重威胁自然环境和人类的身体健康。目前主要通过催化燃烧处理VOCs，催化燃烧在处理流量大、浓度低的有机废气时，首选采用吸附手段将有机废气浓缩于吸附材料上，然后通过较高温度的热空气吹出高浓度VOCs，再通入到催化剂中进行催化燃烧。

申请号为201721632243.2的专利提供了一种有机废气异地吸附脱附催化燃烧装置，吸附装置和脱附催化燃烧装置采用异地分体设置，不仅装置结构复杂，占用空间大，而且不能对高温有机废气的热量进行充分利用，造成能量浪费。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种旋转式吸附催化一体化装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种旋转式吸附催化一体化装置，其特征在于，包括外层罐体、吸附催化罐、驱动电机、旋转载体、一号热交换器和蓄热器；

所述旋转载体位于外层罐体内，驱动电机安装在外层罐体顶部，驱动电机的输出端与旋转载体的上部连接；旋转载体上呈圆周设置有三个隔热板，将外层罐体的内部空间分为低温吸附区、高温催化区和冷却区，每个区域内均设置有一个吸附催化罐，吸附催化罐内填充有吸附催化一体化材料；外层罐体的顶部和底部在对应每个区域的位置分别设有进气管和出气管，每个进气管和出气管上均设有电磁阀；一号热交换器的高温输出端经过蓄热器与高温催化区的进气管连接，一号热交换器的低温输出端与低温吸附区的进气管连接。

所述吸附催化罐沿高度方向上设有多个多孔隔板，吸附催化一体化材料呈蜂窝状填充在吸附催化罐内。

每个吸附催化罐的进气口和出气口分别设有衔接组件，通过衔接组件实现吸附催化罐与相应位置的进气管和出气管密封连接；衔接组件包括伸缩软管、铁质圆环和电磁铁；伸缩软管与吸附催化罐的进气口或出气口连接，伸缩软管的自由端端口套装有铁质圆环；电磁铁安装在进气管或出气管与外层罐体的接口位置，每个电磁铁正对各自的铁质圆环。

该装置还包括二号热交换器；高温催化区的出气管和冷却区的出气管与二号热交换器的高温输入端连接，二号热交换器的高温输出端与高温催化区的进气管或外部的其余用热设备连接。

所述隔热板为中空结构，采用陶土保温材料制成；外层罐体采用金属合金制成，外层罐体的外表面均匀涂覆有隔热涂层。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.综合处理效率高：在驱动电机的作用下，吸附催化罐每次精准旋转120°，将吸附催化罐旋转至不同区域，并在其中进行相应处理。在同一时间段内，位于不同反应区内的吸附催化罐分别对VOCs进行不同的处理，即低温吸附区在对VOCs进行吸附的同时，高温催化区对VOCs进行催化氧化，冷却区对再生后的吸附催化一体化材料进行降温冷却。与传统分步处理的方式相比，一体化处理能减少处理时间，有效提高处理效率。

2.节约装置占地面积：在本装置内，旋转载体的结构类似于旋转门，旋转载体上设有三个吸附催化罐，整个装置既能实现VOCs的吸附，也能实现VOCs的催化。相比较传统的分步处理，减少了吸附室与催化燃烧室之间的通气管道，并减少了进入催化室时的气体加热装置，从而节约了处理VOCs所需装置的占地面积。

3.节约能源：传统装置共需要两次高温处理，一次是对吸附饱和后的活性炭进行高温脱附，另一次是对高浓度氯代芳烃的催化燃烧。而本装置只在高温催化区进行了一次高温处理，既实现了对VOCs的催化分解，也实现了吸附催化一体化材料的再生，比传统处理装置减少了一次高温处理。本实用新型还设计了两个热交换器，将其所产生的高温空气送入高温催化区，用于VOCs的催化降解。高温空气的能量分别来自处理前的高温有机废气以及催化降解VOCs后所产生的热废气以及冷却区所产生的热废气的热量。整个催化燃烧的能量形成闭环，大大降低了装置的能量损耗，提高了催化燃烧产生热量的利用率。

附图说明

图1为本实用新型局部剖切后的整体结构示意图；

图2为本实用新型的横向截面图；

图3为本实用新型的纵向截面图；

图4为本实用新型的伸缩软管与进气管密封连接前的结构示意图；

图5为本实用新型的伸缩软管与进气管密封连接后的结构示意图；

图6为本实用新型的能量循环原理图；

图中：1、外层罐体；2、吸附催化罐；3、隔热板；4、驱动电机；5、旋转载体；6、进气管；7、出气管；

101、低温吸附区；102、高温催化区；103、冷却区；201、吸附催化一体化材料；202、多孔隔板；203、伸缩软管；204、铁质圆环；205、电磁铁；501、支撑架。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进行进一步描述，但并不以此限定本申请的保护范围。

参照图1-5，本实用新型为一种旋转式吸附催化一体化装置(简称装置)，包括外层罐体1、吸附催化罐2、驱动电机4、旋转载体5、一号热交换器和蓄热器，一号热交换器和蓄热器在图中未画出；

所述旋转载体5位于外层罐体1内，驱动电机4安装在外层罐体1顶部，驱动电机4的输出端与旋转载体5的上部固连，通过驱动电机4实现旋转载体5相对于外层罐体1的旋转运动；旋转载体5上呈圆周设置有三个竖直的隔热板3，将外层罐体1的内部空间分为低温吸附区101、高温催化区102和冷却区103，每个区域内均设置有一个竖直放置的吸附催化罐2，每个吸附催化罐2通过各自的支撑架501安装在旋转载体5上；吸附催化罐2的底部呈锥形，支撑架501的形状与吸附催化罐2底部形状相适应，保证吸附催化罐2安装的稳定性；吸附催化罐2沿高度方向上间隔设有多个多孔隔板202，吸附催化罐2内填充有呈蜂窝状排布的吸附催化一体化材料201，有机废气中的有机成分能够被吸附在吸附催化一体化材料201表面；外层罐体1的顶部和底部在对应每个区域的位置分别设有进气管6和出气管7，每个进气管6和出气管7上均设有电磁阀；当每个吸附催化罐2旋转至相应区域时，吸附催化罐2顶部的进气口和底部的出气口分别与相应的进气管6和出气管7密封连接；一号热交换器的高温输入端通入高温有机废气，一号热交换器的高温输出端经过蓄热器与高温催化区102的进气管6连接，一号热交换器的低温输入端接入常温空气，一号热交换器的低温输出端与低温吸附区101的进气管6连接，换热后的低温有机废气通入位于低温吸附区101的吸附催化罐2内，使吸附催化罐2内的吸附催化一体化材料201充分吸附有机废气；冷却区103的进气管6通入低温空气。

该装置还包括二号热交换器；高温催化区102的出气管7和冷却区103的出气管7与二号热交换器的高温输入端连接，使热废气与二号热交换器充分换热，二号热交换器的高温输出端与高温催化区102的进气管6连接，若热量还有剩余，则二号热交换器的高温输出端与外部的其余用热设备连接，避免热量浪费。

在装置使用时，在旋转载体5旋转360°过程中，同一个吸附催化罐2将经历三个处理阶段，第一阶段进入室温的低温吸附区101进行吸附，经过一号热交换器换热后的低温有机废气进入吸附催化罐2，吸附催化一体化材料201充分吸附有机物至吸附饱和；第二阶段进入温度较高的高温催化区102进行催化降解得到热废气，通过吸附催化一体化材料201中的催化剂组分将有机废气中的有机物催化氧化成为CO₂和H₂O，此时不仅有机废气中的污染物被彻底降解，吸附催化一体化材料201也脱附再生；第三阶段进入常温的冷却区103进行冷却，等待再次进入低温吸附区101，整个流程实现吸附催化一体化材料201的循环使用。吸附催化一体化材料201采用公开号为CN113101925A的专利公开的木质素吸附催化材料。

如图4所示，每个吸附催化罐2的进气口和出气口分别设有衔接组件，当吸附催化罐2旋转至相应区域时，通过衔接组件与外层罐体1相应的进气管6和出气管7密封连接；衔接组件包括伸缩软管203、铁质圆环204和电磁铁205；伸缩软管203与吸附催化罐2的进气口或出气口连接，伸缩软管203的自由端端口套装有铁质圆环204；电磁铁205呈环状，安装在进气管6或出气管7与外层罐体1的接口位置，电磁铁205不遮挡接口，每个电磁铁205正对各自的铁质圆环204，当电磁铁205通电时，与铁质圆环204相吸，使伸缩软管203伸长，实现伸缩软管203与进气管6或出气管7的密封连接；当电磁铁205断电时，铁质圆环204与电磁铁205脱离吸附，伸缩软管203复位，此时吸附催化罐2可以做旋转运动。

所述隔热板3采用陶土保温材料制成，隔热板3为中空结构，避免高温催化区102的热量传递至低温吸附区101和冷却区103。外层罐体1采用金属合金制成，外层罐体1的外表面均匀涂覆有隔热涂层，隔热涂层采用复合硅酸盐保温材料制成，避免装置内的热量散失，提高热量的利用率。

本实用新型的工作原理和工作流程是：

下面以任意一个吸附催化罐2为例进行说明，该吸附催化罐2的初始位置位于低温吸附区101，此时该吸附催化罐2上的伸缩软管203与低温吸附区101的进气管6和出气管7密封连接，并打开低温吸附区101的进气管6和出气管7上的电磁阀。如图6所示，从工厂出来的高温有机废气进入一号热交换器进行充分换热，换热后的低温有机废气泵入吸附催化罐2中，与吸附催化罐2中的吸附催化一体化材料201充分接触，对低温有机废气进行吸附处理，直到吸附催化一体化材料201吸附饱和，然后关闭低温吸附区101的进气管6和出气管7上的电磁阀，吸附催化罐2上的伸缩软管203与低温吸附区101的进气管6和出气管7断开连接；

驱动电机4开始工作，带动旋转载体5转动，将吸附催化罐2旋转至高温催化区102，驱动电机4暂停工作；将吸附催化罐2上的伸缩软管203与高温催化区102的进气管6和出气管7密封连接，并打开高温催化区102的进气管6和出气管7上的电磁阀，经过一号热交换器换热后的高温空气泵入吸附催化罐2中，有机废气在高温下催化降解为无毒的CO₂和H₂O，CO₂和H₂O组成热废气从高温催化区102的出气管7排出并进入二号热交换器中，此过程中有机废气已被吸附催化一体化材料201中的催化剂组分催化降解，同时吸附催化一体化材料201脱附再生；然后关闭高温催化区102的进气管6和出气管7上的电磁阀，吸附催化罐2上的伸缩软管203与高温催化区102的进气管6和出气管7断开连接；

驱动电机4继续工作，将吸附催化罐2旋转至冷却区103，驱动电机4暂停工作；将吸附催化罐2上的伸缩软管203与冷却区103的进气管6和出气管7密封连接，并打开冷却区103的进气管6和出气管7上的电磁阀，外部的低温空气从冷却区103的进气管6泵入吸附催化罐2中，对吸附催化一体化材料201进行冷却，换热后的热空气从冷却区103的出气管7排出，然后进入二号热交换器中进行充分换热，从二号热交换器的高温输出端出来的热空气进入高温催化区102，将热量用于催化反应，若热量还有剩余，则二号热交换器的高温输出端与外部的其余用热设备连接，剩余的热量供其余用热设备使用；然后关闭冷却区103的进气管6和出气管7上的电磁阀，吸附催化罐2上的伸缩软管203与冷却区103的进气管6和出气管7断开连接，吸附催化罐2即可进入下一个工作循环；其余两个吸附催化罐2与上述描述类似，同时进行处理，三个吸附催化罐2交替循环，最终实现VOCs的高效处理，不仅将有机废气分解为无毒的CO₂和H₂O，高温有机废气中的热量以及本装置催化降解产生的热量被两个热交换器进一步回收，合理优化了催化燃烧设备，同时使得本装置的耗能有效减少。

在本实施例中，当经过一号热交换器换热后的高温空气的温度不能满足催化降解的温度时，通过蓄热器对高温空气进一步预热。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (5)

1.一种旋转式吸附催化一体化装置，其特征在于，包括外层罐体、吸附催化罐、驱动电机、旋转载体、一号热交换器和蓄热器；

所述旋转载体位于外层罐体内，驱动电机安装在外层罐体顶部，驱动电机的输出端与旋转载体的上部连接；旋转载体上呈圆周设置有三个隔热板，将外层罐体的内部空间分为低温吸附区、高温催化区和冷却区，每个区域内均设置有一个吸附催化罐，吸附催化罐内填充有吸附催化一体化材料；外层罐体的顶部和底部在对应每个区域的位置分别设有进气管和出气管，每个进气管和出气管上均设有电磁阀；一号热交换器的高温输出端经过蓄热器与高温催化区的进气管连接，一号热交换器的低温输出端与低温吸附区的进气管连接。

2.根据权利要求1所述的旋转式吸附催化一体化装置，其特征在于，所述吸附催化罐沿高度方向上设有多个多孔隔板，吸附催化一体化材料呈蜂窝状填充在吸附催化罐内。

3.根据权利要求1或2所述的旋转式吸附催化一体化装置，其特征在于，每个吸附催化罐的进气口和出气口分别设有衔接组件，通过衔接组件实现吸附催化罐与相应位置的进气管和出气管密封连接；衔接组件包括伸缩软管、铁质圆环和电磁铁；伸缩软管与吸附催化罐的进气口或出气口连接，伸缩软管的自由端端口套装有铁质圆环；电磁铁安装在进气管或出气管与外层罐体的接口位置，每个电磁铁正对各自的铁质圆环。

4.根据权利要求1所述的旋转式吸附催化一体化装置，其特征在于，该装置还包括二号热交换器；高温催化区的出气管和冷却区的出气管与二号热交换器的高温输入端连接，二号热交换器的高温输出端与高温催化区的进气管或外部的其余用热设备连接。

5.根据权利要求1所述的旋转式吸附催化一体化装置，其特征在于，所述隔热板为中空结构，采用陶土保温材料制成；外层罐体采用金属合金制成，外层罐体的外表面均匀涂覆有隔热涂层。

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