TWI665006B - Exhaust gas purification equipment - Google Patents

Abstract

一種廢氣淨化設備，適用於淨化含有親水性有機物及親油性有機物的待處理廢氣，且適用於連接一用於提供水蒸氣的水蒸氣供應設備。該廢氣淨化設備包含一洗滌裝置、一吸脫附裝置、一冷凝裝置、一分離裝置及一輸送裝置。該洗滌裝置包括一用於噴灑並接觸該待處理廢氣的洗滌液的洗滌單元。該吸脫附裝置在該脫附模式時被該水蒸氣活化，並排出該水蒸氣與該親油性有機物。該冷凝裝置用來將自該吸脫附裝置排出的該水蒸氣與該親油性有機物冷凝，形成廢水及液態親油性有機物。該分離裝置用來將該廢水及該液態親油性有機物分離。該輸送裝置用來將自該分離裝置分離出的至少一部分廢水輸送至該洗滌裝置，以使該廢水作為該洗滌液的一部分。

Description

廢氣淨化設備

本發明是有關於一種淨化設備，特別是指一種廢氣淨化設備。

參閱圖1，台灣新型第M373772號專利案揭露一種以往的高效能有機溶劑回收裝置。該有機溶劑回收裝置1，用來回收待處理廢氣中的有機溶劑，並包含一用來冷卻該待處理廢氣的預冷器11、一用來吸收該待處理廢氣中的親水性有機溶劑而形成經處理的廢氣的洗滌塔12、一用來調整該經處理的廢氣的溫度及濕度的溫濕度控制單元13，以及一用來吸附該經處理的廢氣中的親油性有機溶劑的活性碳吸脫附單元14。於該活性碳吸脫附單元14吸附該親油性有機溶劑至飽和狀態時，需對該活性碳吸脫附單元14進行脫附處理，以回復至未飽和狀態。

該脫附處理是透過水蒸氣對該活性碳吸脫附單元14加熱，以使該親油性有機溶劑脫離該活性碳。該水蒸氣及該親油性有機溶劑自該活性碳吸脫附單元14中排出，且經由一冷凝器(圖未示)及一分離器(圖未示)處理，而分別取得液態親油性有機溶劑及由該水蒸氣形成的廢水。該廢水符合廢水排放標準時，則排放至自然環境中，而不符合該廢水排放標準時，則運送至廢水處理廠進行處理。

該以往的高效能有機溶劑回收裝置雖可有效地回收有機溶劑，但於該活性碳吸脫附單元14進行脫附處理時，會不斷產生廢水，導致不斷有廢水被排放至自然環境中。雖該廢水最終仍可能符合該廢水排放標準，但仍會對自然環境造成傷害。

因此，本發明之目的，即在提供一種可減少廢水排放量，並可再予以利用的廢氣淨化設備。

於是，本發明廢氣淨化設備，適用於淨化含有親水性有機物及親油性有機物的待處理廢氣，且適用於連接一用於提供水蒸氣的水蒸氣供應設備。該廢氣淨化設備包含一個洗滌裝置、一個連接該洗滌裝置的吸脫附裝置、一個連接該吸脫附裝置的冷凝裝置、一個連接該冷凝裝置的分離裝置，及一個連接該分離裝置及該洗滌裝置的輸送裝置。

該洗滌裝置包括一個界定出一個第一容置空間的第一外殼及一個洗滌單元。該第一容置空間具有一個供該待處理廢氣進入的進氣口及一個出氣口。該洗滌單元設置在該第一外殼的第一容置空間內，用於噴灑並接觸該待處理廢氣的洗滌液。該洗滌液能將自該進氣口進入的待處理廢氣中的親水性有機物回收，使該待處理廢氣形成經處理的廢氣並自該出氣口排出，且該洗滌液形成廢液。該吸脫附裝置包括一個界定出一第二容置空間的第二外殼及一個設置在該第二容置空間內的吸附劑。該第二容置空間具有一個入氣口單元及一個排氣口單元。該吸脫附裝置可被操作在一個吸附模式及一個脫附模式。在該吸附模式時，該吸附劑將自該入氣口單元進入的經處理的廢氣中的親油性有機物回收，使該經處理的廢氣形成淨化氣體而自該排氣口單元排出，且該吸附劑形成帶有該親油性有機物的吸附劑。在該脫附模式時，該帶有該親油性有機物的吸附劑被自該入氣口單元進入的該水蒸氣活化，而使該親油性有機物脫離，且該水蒸氣與該親油性有機物自該排氣口單元排出。該冷凝裝置用來將自該吸脫附裝置排出的該水蒸氣與該親油性有機物冷凝，形成廢水及液態親油性有機物。該分離裝置用來將該廢水及該液態親油性有機物分離。該輸送裝置用來將自該分離裝置分離出的至少一部分廢水輸送至該洗滌裝置，以使該廢水作為該洗滌液的一部分。

本發明之功效在於：透過該輸送裝置，將該廢氣淨化設備的該吸脫附裝置在該脫附模式時產生的廢水輸送至該洗滌裝置中再利用，而作為該洗滌液的一部分，繼而可減少該廢水排放至自然環境中的排放量，同時，可減少該洗滌液的用量。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，本發明廢氣淨化設備之一第一實施例，適用於淨化含有親水性有機物及親油性有機物的待處理廢氣，且適用於連接一用於提供水蒸氣的水蒸氣供應設備(圖未示)。該待處理廢氣例如但不限於製備聚胺酯(polyurethane，簡稱PU)過程中所產出的廢氣。該親水性有機物例如但不限於二甲基甲醯胺(dimethylformamide，簡稱DMF)。該親油性有機物例如但不限於甲苯。在本實施例中，該待處理廢氣為製備聚胺酯過程中所產出的廢氣、該親水性有機物包括二甲基甲醯胺，而該親油性有機物包括甲苯。因為該水蒸氣供應設備並非本發明主要的技術特徵，且該水蒸氣供應設備為本領域技術人員所公知的，為了精簡的因素，故細節在此不多作說明。

該廢氣淨化設備包含一個洗滌裝置3、一個連接該洗滌裝置3的吸脫附裝置5、一個連接該吸脫附裝置5的冷凝裝置6、一個連接該冷凝裝置6的分離裝置7、一個連接該分離裝置7及該洗滌裝置3的輸送裝置8、一個連接該吸脫附裝置5及該分離裝置7的加熱裝置9，及一個連接該加熱裝置9的溫度感測裝置10。

該洗滌裝置3例如但不限於臥式洗滌塔或直立式洗滌塔。在本實施例中，該洗滌裝置3為臥式洗滌塔。該洗滌裝置3包括一個界定出一個第一容置空間30的第一外殼31、一個洗滌單元32以及一個連接該第一外殼31的第一循環管路單元33。

該第一容置空間30具有一個供該待處理廢氣進入的進氣口301、一個出氣口302，及一個排液口303。

該洗滌單元32設置在該第一外殼31的第一容置空間30內，並包括複數個相間隔設置的噴灑器321。該等噴灑器321用於噴灑並接觸該待處理廢氣的洗滌液。該洗滌液例如但不限於水。該洗滌液透過與自該進氣口301進入的該待處理廢氣的該親水性有機物間的相容性，而能吸收該親水性有機物並將其自該待處理廢氣中回收，使得該待處理廢氣轉變成經處理的廢氣並自該出氣口302排出，而該洗滌液因吸收該親水性有機物而轉變成廢液，並且沈積在該第一外殼31的第一容置空間30的底部，再從該排液口303排出。

該第一循環管路單元33用來將自該排液口303排出的廢液循環輸送至該洗滌單元32，以使該廢液作為該洗滌液的一部分。直到該廢液中的親水性有機物濃度達到預定值後，才停止將該廢液循環輸送至該洗滌單元32的運作，並將該廢液自該排液口303排出至一收集槽(圖未示)中。透過該第一循環管路單元33，使該廢液作為該洗滌液的一部分，甚至還可不需持續自一洗滌液供應裝置(圖未示)輸送該洗滌液，而直接改用該廢液作為該洗滌液，直到該廢液中的親水性有機物濃度達到預定值並排出後，才再次自該洗滌液供應裝置輸送該洗滌液，此不僅可減少該洗滌液的用量，還可提高該廢液中該親水性有機物的濃度。

此外，為提升該洗滌液回收該親水性有機物的效率，該洗滌裝置3還包括一個冷卻單元34。該冷卻單元34連接該洗滌單元32及該第一循環管路單元33，且用來降低該洗滌液溫度及該廢液溫度。於該洗滌液的溫度及該廢液的溫度比該待處理廢氣的溫度來的低時，該洗滌液及該廢液可透過與該待處理廢氣的該親水性有機物進行熱交換，使該親水性有機物凝結而將其自該待處理廢氣中回收。該冷卻單元34例如但不限於熱交換器。在本實施例的一變化態樣中，該洗滌裝置3還包括一個溫濕度調整單元(圖未示)。該溫濕度調整單元設置在該洗滌裝置3的第一外殼31的第一容置空間30內且鄰近該出氣口302。該溫濕度調整單元用來調整該經處理的廢氣的溫度及濕度，例如降溫及除濕，以使經溫濕度調整單元調整後的經處理的廢氣的露點溫度與該待處理廢氣的露點溫度相同，再自該出氣口302排出。該溫濕度調整單元例如但不限於熱交換器。

為更進一步提升該洗滌液回收該親水性有機物的效益且降低該洗滌裝置3的冷卻單元34冷卻該洗滌液的負荷，該廢氣淨化設備還包含一個連接該洗滌裝置3且用於降低該待處理氣體的溫度的冷卻裝置2。該冷卻裝置2包括一個第一冷卻單元21及一個第二冷卻單元22。該第一冷卻單元21用來對該待處理氣體進行預先冷卻。該第二冷卻單元22用來對通過該第一冷卻單元21冷卻的該待處理氣體進行第二次冷卻，以使該待處理氣體以一預定溫度進入該洗滌裝置3，繼而提升該洗滌液回收該親水性有機物的效益。該第一冷卻單元21及該第二冷卻單元22例如但不限於熱交換器。在本實施例的一變化態樣中，該冷卻裝置2亦可使用一個冷卻單元對該待處理氣體進行冷卻至該待處理氣體以該預定溫度進入該洗滌裝置3。在本實施例的另一變化態樣中，該冷卻裝置2設置在該洗滌裝置3的第一外殼31的第一容置空間30內且鄰近該進氣口301。

該吸脫附裝置5包括一個界定出一個第二容置空間50的第二外殼51，及一個設置在該第二容置空間50內的吸附劑52。該第二容置空間50具有一個入氣口單元501及一個排氣口單元502。該入氣口單元501包括一個第一入氣口5011及一個第二入氣口5012。該排氣口單元502包括一個第一排氣口5021及一個第二排氣口5022。該吸附劑例如但不限於活性碳或沸石等。該吸脫附裝置5可被在一個吸附模式及一個脫附模式操作。在該吸附模式時，該吸附劑52將自該第一入氣口5011進入的經處理的廢氣中的親油性有機物回收，使該經處理的廢氣形成淨化氣體而自該第一排氣口5021排出，且該吸附劑52形成帶有該親油性有機物的吸附劑。在該脫附模式時，該帶有該親油性有機物的吸附劑被由該水蒸氣供應設備提供且自該第二入氣口5012進入的該水蒸氣活化，而使該親油性有機物脫離，且該水蒸氣與該親油性有機物自該第二排氣口5022排出。該吸脫附裝置5例如但不限於固定式活性碳床、流體化浮動式活性碳床，或活性碳纖維床。在本實施例中，該吸脫附裝置5為固定式活性碳床。

由於該吸脫附裝置5的吸附劑52的吸附能力會受該經處理的廢氣的溫度及相對濕度所影響，一般而言，該經處理的廢氣的相對濕度越高，該吸附劑52的吸附能力會越低，因此，為了提升該吸附劑52於該吸附模式時的吸附該親油性有機物的效率，該廢氣淨化設備還包含一位於該洗滌裝置3與該吸脫附裝置5間且連接該洗滌裝置3與該吸脫附裝置5的調整裝置4。該調整裝置4用於調整該經處理的廢氣的溫度及濕度中至少一者。該調整裝置4包括一用於調整該經處理的廢氣的溫度，以使得該吸附劑52有效地自該經處理的廢氣中吸附並回收該親油性有機物的熱交換器41。此外，該經處理的廢氣的溫度經該調整裝置4調整後不會在一濕氣特性圖(psychrometric chart)的100%等相對濕度線的飽和曲線上。在本實施例的一變化態樣中，該調整裝置4設置在該洗滌裝置3的第一外殼31的第一容置空間30內，且鄰近該出氣口302。

該冷凝裝置6連接該吸脫附裝置5，且用來將自該吸脫附裝置5的排氣口單元502的該第二排氣口5022排出的該水蒸氣與該親油性有機物冷凝，形成廢水及液態親油性有機物。該冷凝裝置6例如但不限於熱交換器。該分離裝置7連接該冷凝裝置6，且用來將該廢水及該液態親油性有機物分離。該分離裝置7例如但不限於油水分離器。

該輸送裝置8連接該分離裝置7及該洗滌裝置3的第一循環管路單元33，且用來將自該分離裝置7分離出的至少一部分廢水輸送至該洗滌裝置3的洗滌單元32，以使該廢水作為該洗滌液的一部分，繼而可減少該廢水排放至自然環境中的排放量，同時，可減少由該洗滌液供應裝置提供的該洗滌液的用量。

該加熱裝置9包括一個連接該分離裝置7的第一加熱單元91，及一個連接該第一加熱單元91及該吸脫附裝置5的第二容置空間50的入氣口單元501的第二入氣口5012的該第二加熱單元92。該第一加熱單元91用來將自該分離裝置7中取得分離出的另一部分廢水轉變為該水蒸氣，繼而可減少該廢水排放至自然環境中的排放量，同時，可減少由該水蒸氣供應設備提供的該水蒸氣的用量。該第二加熱單元92用來提升自該第一加熱單元91中流出的該水蒸氣的溫度，以提供足夠的動能，使該親油性有機物快速地氣化而脫離該吸附劑52，繼而提升該吸附劑52於該脫附模式時脫附該親油性有機物的效率、縮短脫附時間、延長吸附劑52使用期限，以及增加該吸脫附裝置5的使用頻率。

該溫度感測裝置10位於該加熱裝置9的該第二加熱單元92與該吸脫附裝置5的第二容置空間50的入氣口單元501的第二入氣口5012間，並用於偵測該水蒸氣溫度。

參閱圖3，本發明廢氣淨化設備之一第二實施例是類似於該第一實施例，與該第一實施例主要不同在於在該冷凝裝置6為熱交換器時，該廢氣淨化設備還包含一連接該冷凝裝置6與該調整裝置4的熱交換器41的第二循環管路單元20。該第二循環管路單元20用來在該冷凝裝置6與該調整裝置4的熱交換器41間輸送熱交換介質。於該熱交換介質(例如冷媒)進入該冷凝裝置6與該水蒸氣及該親油性有機物進行熱交換後，該熱交換介質的溫度增加，且經由該第二循環管路單元20輸送至該調整裝置4的熱交換器41中，並作為該熱交換器41的熱交換介質。該熱交換介質與該經處理的廢氣進行熱交換後，該熱交換介質的溫度會降低，再經由該第二循環管路單元20輸送至該冷凝裝置6中，並作為該冷凝裝置6的熱交換介質，繼而達到節約能源的效果。

參閱圖4，本發明廢氣淨化設備之一第三實施例與該第一實施例類似，主要不同在於在該冷卻裝置2的該第二冷卻單元22為熱交換器時，該廢氣淨化設備還包含一連接該調整裝置4的熱交換器41與該冷卻裝置2的該第二冷卻單元22的第三循環管路單元40。該第三循環管路單元40用來在該調整裝置4的熱交換器41與該冷卻裝置2的該第二冷卻單元22間輸送熱交換介質。於該熱交換介質(例如冷媒)進入該冷卻裝置2的第二冷卻單元22與該待處理氣體進行熱交換後，該熱交換介質的溫度增加，且經由該第三循環管路單元40輸送至該調整裝置4的熱交換器41中，並作為該熱交換器41的熱交換介質。該熱交換介質與該經處理的廢氣進行熱交換後，該熱交換介質的溫度會降低，再經由該第三循環管路單元40輸送至該冷卻裝置2的第二冷卻單元22中，並作為該冷卻裝置2的第二冷卻單元22的熱交換介質，繼而達到節約能源的效果。

綜上所述，本發明廢氣淨化設備透過該輸送裝置8，將該廢氣淨化設備的該吸脫附裝置5在該脫附模式時產生的廢水輸送至該洗滌裝置3的洗滌單元32中再利用，而作為該洗滌液的一部分，繼而可減少該廢水排放至自然環境中，同時，可減少該洗滌液的用量，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧冷卻裝置

21‧‧‧第一冷卻單元

22‧‧‧第二冷卻單元

3‧‧‧洗滌裝置

31‧‧‧第一外殼

30‧‧‧第一容置空間

301‧‧‧進氣口

302‧‧‧出氣口

303‧‧‧排液口

32‧‧‧洗滌單元

321‧‧‧噴灑器

33‧‧‧第一循環管路單元

34‧‧‧冷卻單元

4‧‧‧調整裝置

41‧‧‧熱交換器

5‧‧‧吸脫附裝置

51‧‧‧第二外殼

50‧‧‧第二容置空間

501‧‧‧入氣口單元

5011‧‧‧第一入氣口

5012‧‧‧第二入氣口

502‧‧‧排氣口單元

5021‧‧‧第一排氣口

5022‧‧‧第二排氣口

52‧‧‧吸附劑

6‧‧‧冷凝裝置

7‧‧‧分離裝置

8‧‧‧輸送裝置

9‧‧‧加熱裝置

91‧‧‧第一加熱單元

92‧‧‧第二加熱單元

10‧‧‧溫度感測裝置

20‧‧‧第二循環管路單元

40‧‧‧第三循環管路單元

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是台灣新型第M373772號專利案所揭露的一種以往的有機溶劑回收裝置的一示意圖； 圖2是本發明廢氣淨化設備的一第一實施例的一示意圖； 圖3是本發明廢氣淨化設備的一第二實施例的一示意圖；及， 圖4是本發明廢氣淨化設備的一第三實施例的一示意圖。

Claims (6)

1. 一種廢氣淨化設備，適用於淨化含有親水性有機物及親油性有機物的待處理廢氣，且適用於連接一用於提供水蒸氣的水蒸氣供應設備，該廢氣淨化設備包含： 一個洗滌裝置，包括 一個第一外殼，界定出一個第一容置空間，該第一容置空間具有一個供該待處理廢氣進入的進氣口及一個出氣口，及 一個洗滌單元，設置在該第一外殼的第一容置空間內，並用於噴灑並接觸該待處理廢氣的洗滌液，該洗滌液能將自該進氣口進入的待處理廢氣中的親水性有機物回收，使該待處理廢氣形成經處理的廢氣並自該出氣口排出，且該洗滌液形成廢液； 一個吸脫附裝置，連接該洗滌裝置，包括 一個界定出一第二容置空間的第二外殼，且該第二容置空間具有一個入氣口單元及一個排氣口單元，及 一個設置在該第二容置空間內的吸附劑，該吸脫附裝置可被操作在一個吸附模式及一個脫附模式，在該吸附模式時，該吸附劑將自該入氣口單元進入的經處理的廢氣中的親油性有機物回收，使該經處理的廢氣形成淨化氣體而自該排氣口單元排出，且該吸附劑形成帶有該親油性有機物的吸附劑，在該脫附模式時，該帶有該親油性有機物的吸附劑被自該入氣口單元進入的該水蒸氣活化，而使該親油性有機物脫離，且該水蒸氣與該親油性有機物自該排氣口單元排出； 一個冷凝裝置，連接該吸脫附裝置，用來將自該吸脫附裝置排出的該水蒸氣與該親油性有機物冷凝，形成廢水及液態親油性有機物； 一個分離裝置，連接該冷凝裝置，用來將該廢水及該液態親油性有機物分離；及 一個輸送裝置，連接該分離裝置及該洗滌裝置，用來將自該分離裝置分離出的至少一部分廢水輸送至該洗滌裝置，以使該廢水作為該洗滌液的一部分。
2. 如請求項1所述的廢氣淨化設備，還包含一個連接該吸脫附裝置及該分離裝置的加熱裝置，該加熱裝置包括一個連接該分離裝置且用來將自該分離裝置分離出的另一部分廢水轉變為該水蒸氣的第一加熱單元。
3. 如請求項2所述的廢氣淨化設備，其中，該加熱裝置還包括一個連接該第一加熱單元及該吸脫附裝置且用來提升該水蒸氣的溫度的第二加熱單元。
4. 如請求項3所述的廢氣淨化設備，還包含一個位於該加熱裝置的該第二加熱單元與該吸脫附裝置間並用於偵測該水蒸氣溫度的溫度感測裝置。
5. 如請求項1所述的廢氣淨化設備，還包含一個位於該洗滌裝置與該吸脫附裝置間的調整裝置，該調整裝置用於調整該經處理的廢氣的溫度及濕度中至少一者。
6. 如請求項1所述的廢氣淨化設備，還包含一個連接該洗滌裝置且用於降低該待處理氣體的溫度的冷卻裝置。