TWM575358U - 揮發性有機化合物的吸附分解裝置 - Google Patents

Abstract

一種揮發性有機化合物的吸附分解裝置，包括若干中空纖維管設置於一安裝體的該容置空間處中，每一中空纖維管提供一或多個氣體通道以供含VOC的氣體或和臭氧通過，中空纖維管的內管壁吸附通過氣體通道的氣體中的VOC，以及觸發通過氣體通道的臭氧分解VOC。

Description

揮發性有機化合物的吸附分解裝置

本新型是關於一種處理氣體中有機物的裝置領域，尤其是關於一種處理揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds, VOCs)的裝置。

揮發性有機化合物(VOC)的處理技術有燃燒法和吸附法。燃燒法是將VOC進行氧化反應，最直接的是直接燃燒的方式氧化VOC中的碳以形成二氧化碳和水。吸附法則是將VOC通過吸附材料後回收再利用。圖1為現行的處理含有揮發性有機化合物(VOC)的氣體的濃縮裝置的立體示意圖。參考圖1，VOC濃縮裝置通常包括一處理風扇2、VOC濃縮轉輪4、轉換加熱器6和濃縮風扇8，其中，VOC濃縮轉輪4會被驅動馬達9驅動而轉動。VOC濃縮轉輪4依據運轉時功能的不同可分為處理區42、冷卻區44和再生區46。帶有VOC的低濃度、大風量氣體1被導引並通過VOC濃縮轉輪4的處理區42後輸送至處理風扇2以排出潔淨空氣，VOC濃縮轉輪4的處理區42將氣體1中的VOC吸附以移除氣體1中的VOC。常溫的冷卻空氣3在通過VOC濃縮轉輪4的冷卻區44後升溫並輸送至轉換加熱器6加溫，其中常溫的冷卻空氣3將VOC濃縮轉輪4的冷卻區44冷卻來恢復或維持VOC濃縮轉輪4的吸附能力。加溫後的空氣3通過VOC濃縮轉輪4的再生區46後成為高濃度、小風量的濃縮空氣5，其中VOC濃縮轉輪4的再生區46中被吸附的VOC因加溫後的空氣3 加溫VOC濃縮轉輪4而脫附回到空氣3，故形成高濃度、小風量的濃縮空氣5。

習知的VOC濃縮轉輪4採用蜂窩狀的吸附結構來執行吸附的功能。蜂窩狀的吸附結構類似瓦楞紙結構，包括較為平坦的片狀層以及片狀層之間波浪狀的波浪層，波浪層提供的空隙可供空氣通過。

上述傳統設備尚須搭配分解或回收利用VOC的步驟和裝置。

於此提供一種吸附分解裝置，應用於處理含有揮發性有機化合物(VOC)的氣體。吸附分解裝置包括由吸附材料製作而成的中空纖維管，中空纖維管提供複數個氣體通道，當含有VOC的氣體和臭氧通過氣體通道時，中空纖維管可吸附氣體中的揮發性有機化合物(VOC)以及觸發臭氧分解VOC，包括多個氣體通道的中空纖維管的結構亦可提高VOC和臭氧在結構中的質傳速率以增加分解效率。

於此提供一種吸附分解裝置，應用於處理含有揮發性有機化合物(VOC)的氣體。吸附分解裝置包括由吸附材料製作而成的中空纖維管，當含有VOC的氣體和臭氧通過氣體通道時，中空纖維管提供可吸附氣體中的揮發性有機化合物(VOC)以及觸發臭氧分解VOC的結構，並且減少氣體在氣體通道之間的壓損。

於此提供一種吸附分解裝置，應用於處理含有揮發性有機化合物(VOC)的氣體。吸附分解裝置包括由吸附材料製作而成的中空纖維管，可以處理並分解含有低濃度揮發性有機化合物的氣體，無須額外的濃縮或是燃燒等分解的程序，可以大幅減少處理VOC的設備和能耗的成本。

依據上述，一種揮發性有機化合物的吸附分解裝置，包括: 一安裝體，其提供一容置空間；以及複數個中空纖維管設置於該安裝體的該容置空間處，其中任一該中空纖維管提供至少一氣體通道以供至少一氣體通過，其中該氣體通道的一內管壁吸附該氣體中的一揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds, VOCs)，在一臭氧通過該氣體通道時，該臭氧被該內管壁觸發以分解該內管壁所吸附的該揮發性有機化合物。

依據上述，一種揮發性有機化合物的吸附分解裝置，包括: 一安裝體，其提供一容置空間；以及複數個中空纖維管設置於該安裝體的該容置空間處，其中任一該中空纖維管提供至少一氣體通道以供至少一氣體通過，其中該氣體通道的一內管壁吸附該氣體中的一揮發性有機化合物以及觸發該氣體中的一臭氧分解該揮發性有機化合物。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本新型之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

以下將詳述本新型之各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細說明之外，本新型亦可廣泛地施行於其它的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本新型之範圍內，並以申請專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本新型有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本新型可能在省略部分或全部特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免對本新型形成不必要之限制。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際之尺寸或數量，有些細節可能未完全繪出，以求圖式之簡潔。

參考圖2和圖3，外型成細長管狀的一中空纖維管10包括一外管壁13和二個管末端15，其中，無論是二個管末端15或是任一截面12上皆分布一或多個中空部分17。因此，中空纖維管10包括沿著外管壁13的長軸X方向形成的一或多個氣體通道19，每個氣體通道19由一內管壁16界定的複數個中空部分17所組成。於一實施例中，中空纖維管10由吸附分解材料以適當的加工方式抽成細長管狀，其中吸附分解材料包括吸附揮發性有機化合物(VOC)成分、觸媒成分和做為基材的成型材料。其次，通過吸附分解材料成型的中空纖維管10的外管壁13和內管壁16皆具有吸附VOC和促進分解VOC的能力，且內管壁16和外管壁13之間的吸附分解結構18也具有吸附VOC和促進分解VOC的能力。中空纖維管10具有可撓性，故應用上，可被施以外力彎曲以便利安裝、固定，或是二或多條中空纖維管10相互纏繞。

參考圖4和圖5，一吸附分解裝置20包括一安裝體22和複數條中空纖維管10。安裝體22，例如一槽體，提供一容置空間23設置該些中空纖維管10，其中，該些中空纖維管10可用適當的方式固定於安裝體22中並填充容置空間23的部分，或是填滿整個容置空間23。同時參考圖2~圖5，該些中空纖維管10的設置使得氣體通道19(長軸X)大致平行安裝體22的長軸Y，由圓盤狀的安裝體22的端面(圓盤徑向R)上則分布著形成氣體通道19的中空部分17。實際運用時，氣體30可從外界管路或通道接近吸附分解裝置20、進入並通過吸附分解裝置20的該些氣體通道19中。於一實施例中，在含有VOC的氣體30通過氣體通道19的期間，內管壁16能吸附氣體30中的VOC以移除氣體30中的VOC。其次，當臭氧40被導引進入並通過吸附分解裝置20的該些氣體通道19中時，若內管壁16吸附有VOC時，則含有觸媒成分的內管壁16可促使臭氧40和VOC的分解反應，則吸附在內管壁16的VOC可以被分解成二氧化碳和水後從氣體通道19排出。另，VOC和臭氧亦可快速地進入吸附分解結構18中，臭氧被吸附分解結構18觸發後進行分解VOC，形成二氧化碳和水後亦可快速的在吸附分解結構18中傳遞後排出。

續參考圖2~圖5，設置於容置空間23中的該些中空纖維管10可以以規則排列的方式填充，相鄰的中空纖維管10之間可以無間隙或存有間隙21，也就是中空纖維管10的外管壁13暴露於間隙21中。因為整條中空纖維管10由可吸附材料成型，故中空纖維管10的外管壁13亦具有吸附VOC和觸發分解VOC的作用。是以，在相鄰的中空纖維管10之間存有間隙21的情形下，被導引進入並通過吸附分解裝置20的氣體30和臭氧40亦可通過間隙21，則暴露於間隙21中外管壁13亦可吸附氣體30中的VOC以及觸發臭氧40分解VOC，分解成二氧化碳和水後從間隙21排出。當然，VOC和臭氧亦可由外管壁13進入吸附分解結構18中，並在吸附分解結構18中快速傳遞而進行分解。要說明的是，中空纖維管10的排列方式不限於彼此平行排列，亦可兩兩相互纏繞如DNA的二股纏繞形成的螺旋狀後再排列。

續參考圖2~圖5，當氣體30和臭氧40是先後通過氣體通道19或更包括間隙21時，臭氧40可和內管壁16或更包括外管壁13所吸附的VOC被觸發而進行分解反應。而在氣體30和臭氧40被同時導引通過該些氣體通道19或更包括間隙21中時，則內管壁16或更包括外管壁13吸附氣體30中的VOC同時觸發VOC和臭氧進行分解反應。同理，當然，VOC和臭氧亦可由內管壁16和外管壁13進入吸附分解結構18中，並在吸附分解結構18中快速傳遞而進行分解後排出。因此，本案所提出的吸附分解裝置20透過中空纖維管10提供吸附VOC和觸發分解VOC反應的場所和材料。可以理解的，實施例中的安裝體22雖以圓盤狀或圓筒狀說明，但本案並不限於此。是以，本案的細管狀的中空纖維管10可提供確切的吸附面積和氣體通道，有利用處理氣體的流量設計與調整。其次，相較於傳統的顆粒狀觸媒或吸附顆粒以填充的方式堆疊，或是蜂巢狀結構安排於填充床中的形式，本案的中空纖維管透過平行的氣體通道分布在吸附材料中的方式，可增加氣體通過氣體通道時在徑向上的質傳速率，並減少氣體通過氣體通道時的壓力損耗。其次，透過中空纖維管10的中空部分的管壁和中空纖維管10中的整個吸附分解結構皆提供吸附VOC以及觸發臭氧40分解VOC的場所，當設置在槽體中時，可使欲處理的氣體和反應氣體的進料流程設計更具彈性。舉例來說，含VOC的氣體和臭氧可由不同的儲存槽利用分開或整合的流管進入安裝體22中；VOC的氣體和臭氧可同時或先後進入安裝體22中。是以，本案的吸附分解裝置可應用在連續式或批次式或混合式的流程中。

依據上述，使用傳統顆粒堆疊於一填充床裝置和應用本案的中空纖維管所形成的揮發性有機化合物的吸附分解裝置通氣臭氧及處理每公斤VOC相較的數據如表1: 表1 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 裝置形式 </td><td> 移除效率(DRE, %) </td><td> 耗電量(kwh/kg) </td></tr><tr><td> 顆粒填充床 </td><td> 93.00% </td><td> 44.72 </td></tr><tr><td> 中空纖維管 </td><td> 99.2% </td><td> 27.22 </td></tr></TBODY></TABLE>由表1可以得知，本案的本案的中空纖維管所形成的揮發性有機化合物的吸附分解裝置的移除效率可以高達99.2%，尤其是對於含有低濃度VOC的被處理氣體而言，本案的裝置設計顯然高於傳統填充床形式。另外，本案的裝置的耗電量亦遠低於傳統填充床形式，故本案的揮發性有機化合物的吸附分解裝置是可以大幅降低處理氣體所需的耗費的成本。

以上所述之實施例僅是為說明本新型之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本新型之內容並據以實施，當不能以之限定本新型之專利範圍，即大凡依本新型所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本新型之專利範圍內。

1‧‧‧氣體

2‧‧‧處理風扇

3‧‧‧空氣

4‧‧‧VOC濃縮轉輪

5‧‧‧空氣

6‧‧‧轉換加熱器

8‧‧‧濃縮風扇

9‧‧‧驅動馬達

10‧‧‧中空纖維管

12‧‧‧截面

13‧‧‧外管壁

15‧‧‧管末端

16‧‧‧內管壁

17‧‧‧中空部分

18‧‧‧吸附分解結構

19‧‧‧氣體通道

20‧‧‧吸附分解裝置

21‧‧‧間隙

22‧‧‧安裝體

23‧‧‧容置空間

30‧‧‧氣體

40‧‧‧臭氧

42‧‧‧處理區

44‧‧‧冷卻區

46‧‧‧再生區

AA’‧‧‧剖面

X‧‧‧軸

Y‧‧‧軸

R‧‧‧軸

圖1為一習知的VOC濃縮系統的各部件的立體示意圖。

圖2為本案的中空纖維管的側面透視示意圖。

圖3為圖2由AA’剖切的截面示意圖。

圖4為本案的吸附分解裝置和其進料的側面(Y軸面)透視示意圖。

圖5為本案的吸附分解裝置的底面(R軸面)的示意圖。

Claims (11)

1. 一種揮發性有機化合物的吸附分解裝置，包括: 一安裝體，其提供一容置空間；以及 複數個中空纖維管設置於該安裝體的該容置空間處，其中任一該中空纖維管提供至少一氣體通道以供至少一氣體通過，其中該氣體通道的一內管壁吸附該氣體中的一揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds, VOCs)，在一臭氧通過該氣體通道時，該臭氧被該內管壁觸發以分解該內管壁所吸附的該揮發性有機化合物。
2. 如請求項1所述的揮發性有機化合物的吸附分解裝置，其中該安裝體是一槽體。
3. 如請求項1所述的揮發性有機化合物的吸附分解裝置，其中任一該中空纖維管更包括界定任一該中空纖維管的管幾何形狀的一外管壁，該些中空纖維管的外管壁之間提供一間隙通道。
4. 如請求項3所述的揮發性有機化合物的吸附分解裝置，其中該氣體通過該間隙通道時，至少一該外管壁吸附該氣體中的該揮發性有機化合物。
5. 如請求項4所述的揮發性有機化合物的吸附分解裝置，其中該臭氧通過該間隙通道時，該臭氧被該外管壁觸發以分解該外管壁吸附的該揮發性有機化合物。
6. 如請求項1所述的揮發性有機化合物的吸附分解裝置，其中任一該中空纖維管更包括設置該氣體通道的一吸附分解結構，該臭氧被該吸附分解結構觸發以分解在該吸附分解結構中傳遞的該揮發性有機化合物。
7. 一種揮發性有機化合物的吸附分解裝置，包括: 一安裝體，其提供一容置空間；以及 複數個中空纖維管設置於該安裝體的該容置空間處，其中任一該中空纖維管提供至少一氣體通道以供至少一氣體通過，其中該氣體通道的一內管壁吸附該氣體中的一揮發性有機化合物以及觸發該氣體中的一臭氧分解該揮發性有機化合物。
8. 如請求項7所述的揮發性有機化合物的吸附分解裝置，其中該安裝體是一槽體。
9. 如請求項7所述的揮發性有機化合物的吸附分解裝置，其中任一該中空纖維管更包括界定任一該中空纖維管的管幾何形狀的一外管壁，該些中空纖維管的外管壁之間提供一間隙通道。
10. 如請求項9所述的揮發性有機化合物的吸附分解裝置，其中該氣體通過該間隙通道時，至少一該外管壁吸附該氣體中的該揮發性有機化合物以及觸發該氣體中的該臭氧分解該揮發性有機化合物。
11. 如請求項7所述的揮發性有機化合物的吸附分解裝置，其中任一該中空纖維管更包括設置該氣體通道的一吸附分解結構，該臭氧被該吸附分解結構觸發以分解在該吸附分解結構中傳遞的該揮發性有機化合物。