WO2022142424A1 - 一种voc处理转轮系统和voc处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种VOC处理转轮系统和VOC处理方法，该系统包括：转轮，具有沿其自身周向依次设置且彼此相互独立的第一吸附区和第二吸附区；进气管道，与第一吸附区的入口连通；出气管道，包括出气总管、出气支管和第一净气出管，出气总管的入口与第一吸附区的出口连通，出气总管的出口分别与出气支管的入口、第一净气出管的入口连通；出气支管的出口与第二吸附区的入口连通；第二净气出管，与第二吸附区的出口连通；处理方法：使含VOC的废气经进气管道进入第一吸附区，吸附后，进入出气总管，再由出气支管进入第二吸附区或由第一净气出管排出；该系统能够通过一个转轮实现对VOC的有效且多层次去除，处理效率高且处理过程更简单。
Description
本发明属于气体处理技术领域，尤其涉及挥发性有机化合物(简称VOC)的处理，具体涉及了一种VOC处理转轮系统和VOC处理方法。
挥发性有机化合物(简称VOC)广泛来源于石油化工、制药、印刷、涂料装饰和交通运输等领域。VOC一般有毒，对环境有害，当VOC浓度达到一定浓度时，会对人的呼吸道等有刺激作用，严重影响人们的生活。目前有用转轮吸附VOC，达到净化空气的目的，为了满足处理需求，保证净化后的气体中VOC含量达到预设值，往往需要两个甚至更多个转轮多次处理气体，处理过程复杂，而且当出现转轮达到吸附极限时，通常需要停机进行更换或者进行脱附操作，甚至需要准备更多的备用转轮，不利于实际应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种新型的VOC处理转轮系统，该系统能够通过一个转轮实现对VOC的有效且多层次去除，处理效率高且处理过程更简单。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种VOC处理转轮系统，所述VOC处理转轮系统包括：
转轮，所述转轮具有沿其自身周向依次设置且彼此相互独立的第一吸附区和第二吸附区；
进气管道，与所述第一吸附区的入口连通；
出气管道，包括出气总管、出气支管和第一净气出管，所述出气总管的入口与所述第一吸附区的出口连通，所述出气总管的出口分别与所述出气支管的入口、所述第一净气出管的入口连通；所述出气支管的出口与所述第二吸附区的入口连通；
第二净气出管，与所述第二吸附区的出口连通。
根据本发明的一些优选方面，所述VOC处理转轮系统还包括用于检 测流经所述出气总管内的气体中的VOC含量的VOC含量检测装置，所述VOC含量检测装置设置在所述出气总管上。
根据本发明的一些优选方面，所述转轮还包括沿其自身周向且与所述第二吸附区依次设置的第一脱附区，及位于所述第一脱附区和所述第一吸附区之间的第二脱附区，且所述第一脱附区与所述第二脱附区彼此相互独立的设置。
根据本发明的一些优选方面，所述VOC处理转轮系统还包括用于加热再生气体的加热器，所述加热器的出口分别与所述第一脱附区的入口和所述第二脱附区的入口连通。
根据本发明的一些优选方面，所述VOC处理转轮系统还包括：
第一循环管道，所述第一循环管道的入口与所述第二脱附区的一个出口连通，所述第一循环管道的出口与所述进气管道连通；
第一浓缩管道，所述第一浓缩管道的入口与所述第一脱附区的出口连通；
第二浓缩管道，所述第一浓缩管道的出口与所述第二浓缩管道连通；所述第二浓缩管道的入口与所述第二脱附区的另一个出口连通；
催化燃烧机构，所述第二浓缩管道的出口与所述催化燃烧机构的入口连通。
根据本发明的一些优选方面，所述VOC处理转轮系统还包括：
第二循环管道，所述第二循环管道的入口与所述催化燃烧机构的出口连通，所述第二循环管道的出口与所述加热器的入口连通。
根据本发明的一些优选方面，所述VOC处理转轮系统还包括：
外壳，具有腔室和位于所述腔室两端的端盖，所述转轮转动地设置在所述外壳上且部分或者全部位于所述腔室内。
本发明提供的又一技术方案：一种VOC处理方法，所述处理方法采用上述所述的VOC处理转轮系统进行，所述处理方法包括：使含VOC的废气经进气管道进入第一吸附区，经第一吸附区吸附后，进入出气总管，再由出气支管进入第二吸附区或由第一净气出管排出；其中，采用VOC含量检测装置检测进入出气总管内的气体中VOC含量，若VOC含量小 于等于预设值，使出气总管与第一净气出管连通，吸附处理后的气体由第一净气出管排出；若VOC含量大于预设值，使出气总管与出气支管连通，经第二吸附区吸附后，吸附处理后的气体由第二净气出管排出。
根据本发明的一些优选方面，所述处理方法还包括：
调整所述转轮，使第一吸附区转变为第一脱附区，第二吸附区转变为第二脱附区；
利用加热器加热流经所述第一脱附区和所述第二脱附区的再生气体，以对第一脱附区和第二脱附区进行脱附再生；
部分经过第二脱附区的气流经第一循环管道，与所述进气管道连通，以再次循环进入第一吸附区；
另一部分经过第二脱附区的气流进入第二浓缩管道；
经过第一脱附区的气流经第一浓缩管道进入第二浓缩管道；
第二浓缩管道内的气流与催化燃烧机构连通；
催化燃烧机构将气流催化燃烧。
本发明中，“相互独立”是指能够独立工作而不相互干扰影响，但是相互之间可以连通并且可以配合工作，例如对含VOC废气进行先后处理。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明基于现有技术中保证净化后的气体中VOC含量达到预设值，往往需要两个转轮多次处理气体，处理过程复杂的问题，创新地提供了一种新型的VOC处理转轮系统，该系统通过在一个转轮上进行区域划分，并具体划分为两个吸附区，若经过第一吸附区后的气体内VOC含量仍超过预设值，可进一步通过第二吸附区吸附取出，无需两个转轮即可满足需求，吸附过程均在一个转轮中完成，而且还可以同时增设周向设置的两个脱附区，可以实现转轮的脱附以及吸附有效切换，避免拆卸替换等操作，提高了整个系统的VOC处理能力，能够通过一个转轮实现对VOC的有效且多层次去除，处理效率高且处理过程更简单。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例VOC处理转轮系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中转轮上第一吸附区、第二吸附区、第一脱附区和第二脱附区分别沿其周向设置示意图；
其中，100、第一吸附区；200、第二吸附区；300、第一脱附区；400、第二脱附区；500、催化燃烧机构；600、加热器；
10、转轮；20、进气管道；30、出气管道；31、出气总管；32、出气支管；33、第一净气出管；40、VOC含量检测装置；50、第二净气出管；60、第一循环管道；70、第一浓缩管道；80、第二浓缩管道；90、第二循环管道。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图与具体实施方式对本发明做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面” 可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。如图1至图2所示，本例提供一种VOC处理转轮系统，该VOC处理转轮系统包括：转轮10、进气管道20、出气管道30和第二净气出管50。
具体地，转轮10具有沿其自身周向依次设置，并彼此相互独立的第一吸附区100和第二吸附区200，各自沿轴向延伸，该吸附区的作用在于吸附流经的气体中存在的VOC物质；进气管道20与第一吸附区100的入口连通；出气管道30包括出气总管31、出气支管32和第一净气出管33，出气总管31的入口与第一吸附区100的出口连通，出气总管31的出口分别与出气支管32的入口和第一净气出管33的入口连通；出气支管32的出口与第二吸附区200的入口连通；第二净气出管50与第二吸附区200的出口连通。
如图1所示，待处理的污染气体经进气管道20进入第一吸附区100内，由第一吸附区100吸附VOC。若经第一吸附区100处理后的气体的VOC含量不超过预设值，则气体可直接由第一净气出管33排出。若经第一吸附区100处理后的气体的VOC含量超出预设值，则气体可由出气支管32进入第二吸附区200再次处理。由此可知，第二吸附区200的使用与否可根据需要进行选择。第二吸附区200出口的VOC浓度低于第一吸附剂区出口的VOC浓度。
本例通过在一个转轮10上划分两个吸附区，若经过第一吸附区100后的气体内VOC含量仍超过预设值，可进一步通过第二吸附区200吸附取出，无需两个甚至多个独立的转轮10即可满足需求，提高了整个系统 的VOC处理能力，且能够有层次地去除VOC，同时还避免了单独的多个转轮的组合安装，尤其是减少了两个甚至多个独立的转轮10之间的切换操作。
本例中，VOC处理转轮系统还包括：用于检测流经出气总管31内的气体中的VOC含量的VOC含量检测装置40，设置在出气总管31上。利用VOC含量检测装置40可以检测出气总管31流出的气体的VOC浓度。
进一步地，VOC处理转轮系统还包括控制模块和阀门，阀门位于出气支管32和第一净气出管33的入口处，并与控制模块电连接，VOC含量检测装置40也与控制模块电连接。VOC含量检测装置40将检测到的气体的VOC浓度信号发送给控制模块，控制模块根据VOC浓度信号控制阀门与出气支管32连通，或与第一净气出管33连通。
本例中，转轮10还包括：沿其自身周向且与第二吸附区200依次设置的第一脱附区300，及位于第一脱附区300和第一吸附区100之间的第二脱附区400，且第一脱附区300与第二脱附区400彼此相互独立的设置，该脱附区实质是指已经吸附VOC物质之后的区域，也即其前期是吸附区，但是经过吸附VOC物质之后吸附能力下降或者较难以继续进行吸附，此时需要进行脱附操作，因此变为脱附区，脱附操作就是指脱出吸附的VOC物质，使其吸附VOC的能力再生，脱附可以采用高温脱附等。其中，第一吸附区100、第二吸附区200、第一脱附区300和第二脱附区400在转轮10上沿其周向设置示意图如图2所示。
本例中，VOC处理转轮系统还包括：用于加热再生气体的加热器600，加热器600的出口分别与第一脱附区300的入口和第二脱附区400的入口连通。
本例中，VOC处理转轮系统还包括：第一循环管道60，第一循环管道60的入口与第二脱附区400的一个出口连通，第一循环管道60的出口与进气管道20连通；第一浓缩管道70，第一浓缩管道70的入口与第一脱附区300的出口连通；第二浓缩管道80，第一浓缩管道70的出口与第二浓缩管道80连通；第二浓缩管道80的入口与第二脱附区400的另一个出口连通；催化燃烧机构500，第二浓缩管道80的出口与催化燃烧机构 500的入口连通。
如图1所示，经第二脱附区400处理后的气体(该气体即为脱附操作产生的气体，例如采用高温气体脱附时，流经的气体带走被吸附的VOC后形成的混合气体)部分进入催化燃烧机构500进行催化燃烧，将VOC燃烧为二氧化碳和水等无污染的气体。另一部分由第一循环管道60进入进气管道20，进而进入第一吸附区100进行循环。可以理解的是，经第二脱附区400处理后的气体中VOC含量比待处理污染气体中VOC含量低，两者混合可以降低第一吸附区100的处理压力，保证对VOC的吸附效果。
一般地，催化燃烧机构500包括燃烧装置和催化装置，其中燃烧装置用于燃烧VOC，催化装置包括催化剂，用于进一步催化分解VOC。
加热器600将空气气流加热，热气流流经第一脱附区300和第二脱附区400后，可带走第一脱附区300和第二脱附区400上的VOC，使第一脱附区300和第二脱附区400再生，并转变为新的第一吸附区100和第二吸附区200，以此循环，实现吸附与脱附集成于一体，并且可在吸附的过程中实现脱附操作，节约时间，而且可不停机进行，利于工业应用。
本例中，VOC处理转轮系统还包括：第二循环管道90，第二循环管道90的入口与催化燃烧机构500的出口连通，第二循环管道90的出口与加热器600的入口连通。
如图1所示，第二循环管道90能够将催化燃烧后产生的部分气体循环进入加热器600，从催化燃烧机构500中流出的循环的气体不仅VOC基本去除，而且温度较高，循环进入第一脱附区300和第二脱附区400可用于再生转轮10，而且气流中的余热也被同时再利用，减少加热器600的负担，降低加热器600的能耗，有利于节约能源。
本例中，VOC处理转轮系统还包括：外壳，具有腔室和位于腔室两端的端盖，该端盖固定设置，转轮10转动地设置在外壳上且部分或者全部位于腔室内，其中一个端盖上形成前述第一吸附区100的入口，及第二吸附区200的出口；另一个端盖上形成第一吸附区100的出口，及第二吸附区200的入口。
进一步地，第二脱附区400具有两个出口；其中一个端盖上形成有第一脱附区300的出口，及第二脱附区400的两个出口；另一个端盖上形成有第一脱附区300的入口及第二脱附区400的入口。
具体地，本例中的各吸附区为吸附材料制成的特定形状的吸附结构，上述中各吸附区的出口与入口，均是指该各吸附区与外界连通的一个通道或者通孔，并非该吸附区本身上有这样一个口，例如通过上述端盖形成这样一个可供流体流通的口，其他部位可以被外壳封闭；同样地，各脱附区的出口与入口同样如此。
本例中，转轮10位于外壳内，并可在外壳的腔室内沿其轴线转动。且通过转动适当的角度，例如，转动90°或180°等，可以将第一吸附区100转动至第一脱附区300所在位置，此时，第一吸附区100可变为第一脱附区300。
本例还提供了一种VOC处理方法，应用于上述的VOC处理转轮系统，包括：使含VOC的废气经进气管道20进入第一吸附区100，废气经第一吸附区100吸附后，进入出气总管31，进而由出气支管32进入第二吸附区200，或由第一净气出管33排出；
进入第二吸附区200的气体，经第二吸附区200吸附后，由第二净气出管50排出。
本例的VOC处理方法具有如下有益效果，通过在一个转轮10上划分两个吸附区，若经过第一吸附区100后的气体内VOC含量仍超过预设值，可进一步通过第二吸附区200吸附取出，无需两个转轮10即可满足需求，提高了整个系统的VOC处理能力，且能够有层次地去除VOC，同时还避免了单独的多个转轮的组合安装，尤其是减少了两个甚至多个独立的转轮10之间的切换操作。
在本例中，含VOC的废气经进气管道20进入第一吸附区100，废气经第一吸附区100吸附后，进入出气总管31，进而由出气支管32进入第二吸附区200，或由第一净气出管33排出；
同时包括：利用VOC含量检测装置40检测出气总管31内流出的气体VOC浓度，若VOC浓度小于等于预设值，使出气总管31与第一净气 出管33连通，吸附处理后的气体由第一净气出管33排出；若VOC浓度大于预设值，使出气总管31与出气支管32连通，经第二吸附区200吸附后，吸附处理后的气体由第二净气出管50排出。
在本例中，VOC处理方法还包括：
调整转轮10，第一吸附区100转变为第一脱附区300，第二吸附区200转变为第二脱附区400；调整的方式包括但不限于例如旋转的方式；
利用加热器600加热流经第一脱附区300和第二脱附区400的气流，以对第一脱附区300和第二脱附区400进行脱附再生；
部分经过第二脱附区400的气流经第一循环管道60，与进气管道20连通，以再次循环进入第一吸附区100；
另一部分经过第二脱附区400第二吸附区200的气流进入第二浓缩管道80；
经过第一脱附区300的气流经第一浓缩管道70进入第二浓缩管道80；
第二浓缩管道80内的气流与催化燃烧机构500连通；
催化燃烧机构500将气流催化燃烧。
本例中，经第二脱附区400处理后的气体中VOC含量比待处理污染气体中VOC含量低，经第一循环管道60循环后，两者混合可以降低第一吸附区100的处理压力，保证了对VOC的吸附效果。
在本例中，催化燃烧机构500将气流催化燃烧之后，还包括：
流出催化燃烧机构500的气流经过第二循环管道90进入加热器600。
如图1所示，第二循环管道90能够将催化燃烧后产生的部分气体循环进入加热器600，从催化燃烧机构500中流出的循环的气体不仅VOC基本去除，而且温度较高，循环进入第一脱附区300和第二脱附区400可用于再生转轮10，而且气流中的余热也被同时再利用，减少加热器600的负担，降低加热器600的能耗，有利于节约能源。
根据本例的VOC处理转轮系统和VOC处理方法的其他操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明 的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
- 一种VOC处理转轮系统，其特征在于，所述VOC处理转轮系统包括：仅一个转轮，所述转轮具有沿其自身周向依次设置且彼此相互独立的第一吸附区、第二吸附区、第一脱附区、第二脱附区；进气管道，与所述第一吸附区的入口连通；出气管道，包括出气总管、出气支管和第一净气出管，所述出气总管的入口与所述第一吸附区的出口连通，所述出气总管的出口分别与所述出气支管的入口、所述第一净气出管的入口连通；所述出气支管的出口与所述第二吸附区的入口连通；第二净气出管，与所述第二吸附区的出口连通；用于检测流经所述出气总管内的气体中的VOC含量的VOC含量检测装置，所述VOC含量检测装置设置在所述出气总管上；用于加热再生气体的加热器，所述加热器的出口分别与所述第一脱附区的入口和所述第二脱附区的入口连通；第一循环管道，所述第一循环管道的入口与所述第二脱附区的一个出口连通，所述第一循环管道的出口与所述进气管道连通；第一浓缩管道，所述第一浓缩管道的入口与所述第一脱附区的出口连通；第二浓缩管道，所述第一浓缩管道的出口与所述第二浓缩管道连通；所述第二浓缩管道的入口与所述第二脱附区的另一个出口连通；催化燃烧机构，所述第二浓缩管道的出口与所述催化燃烧机构的入口连通；第二循环管道，所述第二循环管道的入口与所述催化燃烧机构的出口连通，所述第二循环管道的出口与所述加热器的入口连通；外壳，具有腔室和位于所述腔室两端的端盖，所述转轮转动地设置在所述外壳上且部分或者全部位于所述腔室内。
- 一种VOC处理转轮系统，其特征在于，所述VOC处理转轮系统包括：仅一个转轮，所述转轮具有沿其自身周向依次设置且彼此相互独立 的第一吸附区和第二吸附区；进气管道，与所述第一吸附区的入口连通；出气管道，包括出气总管、出气支管和第一净气出管，所述出气总管的入口与所述第一吸附区的出口连通，所述出气总管的出口分别与所述出气支管的入口、所述第一净气出管的入口连通；所述出气支管的出口与所述第二吸附区的入口连通；第二净气出管，与所述第二吸附区的出口连通。
- 根据权利要求2所述的VOC处理转轮系统，其特征在于，所述VOC处理转轮系统还包括用于检测流经所述出气总管内的气体中的VOC含量的VOC含量检测装置，所述VOC含量检测装置设置在所述出气总管上。
- 根据权利要求2所述的VOC处理转轮系统，其特征在于，所述转轮还包括沿其自身周向且与所述第二吸附区依次设置的第一脱附区，及位于所述第一脱附区和所述第一吸附区之间的第二脱附区，且所述第一脱附区与所述第二脱附区彼此相互独立的设置。
- 根据权利要求4所述的VOC处理转轮系统，其特征在于，所述VOC处理转轮系统还包括用于加热再生气体的加热器，所述加热器的出口分别与所述第一脱附区的入口和所述第二脱附区的入口连通。
- 根据权利要求5所述的VOC处理转轮系统，其特征在于，所述VOC处理转轮系统还包括：第一循环管道，所述第一循环管道的入口与所述第二脱附区的一个出口连通，所述第一循环管道的出口与所述进气管道连通；第一浓缩管道，所述第一浓缩管道的入口与所述第一脱附区的出口连通；第二浓缩管道，所述第一浓缩管道的出口与所述第二浓缩管道连通；所述第二浓缩管道的入口与所述第二脱附区的另一个出口连通；催化燃烧机构，所述第二浓缩管道的出口与所述催化燃烧机构的入口连通。
- 根据权利要求6所述的VOC处理转轮系统，其特征在于，所述 VOC处理转轮系统还包括：第二循环管道，所述第二循环管道的入口与所述催化燃烧机构的出口连通，所述第二循环管道的出口与所述加热器的入口连通。
- 根据权利要求1所述的VOC处理转轮系统，其特征在于，所述VOC处理转轮系统还包括：外壳，具有腔室和位于所述腔室两端的端盖，所述转轮转动地设置在所述外壳上且部分或者全部位于所述腔室内。
- 一种VOC处理方法，其特征在于，所述处理方法采用权利要求1-8中任一项所述的VOC处理转轮系统进行，所述处理方法包括：使含VOC的废气经进气管道进入第一吸附区，经第一吸附区吸附后，进入出气总管，再由出气支管进入第二吸附区或由第一净气出管排出；其中，采用VOC含量检测装置检测进入出气总管内的气体中VOC含量，若VOC含量小于等于预设值，使出气总管与第一净气出管连通，吸附处理后的气体由第一净气出管排出；若VOC含量大于预设值，使出气总管与出气支管连通，经第二吸附区吸附后，吸附处理后的气体由第二净气出管排出。
- 根据权利要求9所述的VOC处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括：调整所述转轮，使第一吸附区转变为第一脱附区，第二吸附区转变为第二脱附区；利用加热器加热流经所述第一脱附区和所述第二脱附区的再生气体，以对第一脱附区和第二脱附区进行脱附再生；部分经过第二脱附区的气流经第一循环管道，与所述进气管道连通，以再次循环进入第一吸附区；另一部分经过第二脱附区的气流进入第二浓缩管道；经过第一脱附区的气流经第一浓缩管道进入第二浓缩管道；第二浓缩管道内的气流与催化燃烧机构连通；催化燃烧机构将气流催化燃烧。
- 根据权利要求10所述的VOC处理方法，其特征在于，控制所 述转轮的旋转角度为90°、180°、270°或360°。
- 根据权利要求10所述的VOC处理方法，其特征在于，控制所述转轮的脱附区的脱附操作在吸附区进行吸附时进行。
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