CN109745830A - 一种协同脱除VOCs的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种协同脱除VOCs的方法和装置，用于处理有机废气，其特征在于：有机废气依次经洗涤工艺、等离子工艺和吸附工艺后被净化排放；其中，洗涤工艺，用于去除废气中可被吸收剂吸收的组分以及非气体物质；等离子工艺，用于将废气中的化合物小分子化；吸附工艺，用于吸附/浓缩小分子气体。该协同脱除VOCs的工艺及装置，适用于低浓度大风量含VOCs的废气治理，其工艺流程简单，操作方便，占地面积小，能源需求低，投资规模小，废气治理效率高，适合多种污染物治理。
Description
技术领域
本发明属于资源与环境保护领域，具体地，涉及一种挥发性有机污染物VOCs 的去除净化***，特别地，涉及一种协同脱除VOCs的工艺及装置。
背景技术
挥发性有机化合物(volatile organic compounds，VOCs)是指沸点在50℃ 和260℃之间，在标准温度和压力下(20℃和1个大气压)饱和蒸气压超过 133.32Pa的有机化合物，在空气中普遍存在且成分复杂，严重威胁人类身体健 康。近年来，VOCs污染带来的问题已成为困扰我国环境健康的问题，日益受到 研究与关注。
目前，VOCs的净化技术有吸附技术、洗涤技术、冷凝技术、膜分离技术、 燃烧技术、光化学技术、等离子技术和生物技术等。各种治理技术适应于不同 的VOCs污染情况，冷凝、膜分离和燃烧技术适用于高浓度VOCs污染，对低浓 度大风量污染的治理效果十分微弱，且投资大、周期长且运行费用高，容易产 生二次污染。对于低浓度VOCs的污染，更适合使用洗涤、等离子体和吸附等治 理技术。但是，单独使用洗涤或等离子体技术治理VOCs可能会产生二次污染， 再次产生VOCs或反应副产物，而吸附技术则不适用于含水或含颗粒物的废气。
发明内容
本发明旨在克服上述缺陷，解决低浓度大风量的VOCs污染治理过程中涉及 的问题，提供了一种协同脱除VOCs的工艺及装置，将洗涤、等离子体和吸附技 术串联运行，协同运作达到减少VOCs污染，将其转化为无害气体，获得洁净空 气的同时，还能适用于各类污染废气的处理。
本发明提供了一种协同脱除VOCs的方法，用于处理有机废气，其特征在于： 有机废气依次经洗涤工艺、等离子工艺和吸附工艺后被净化排放；
其中，上述洗涤工艺，用于去除废气中可被吸收剂吸收的组分以及非气体 物质；
上述等离子工艺，用于将废气中的化合物小分子化；
上述吸附工艺，用于吸附/浓缩小分子气体。
此外，本发明还提供了应用上述方法的配套装置，该协同脱除VOCs的装置， 用于处理有机废气，其特征在于：包括洗涤单元、等离子体单元和吸附单元；
上述洗涤单元包括洗涤装置，上述洗涤装置内设有吸收剂；该吸收剂可以 为水相吸附剂，也可以为油相吸附剂。依据废气主要成分，对于易溶于水的VOCs 一般采用水做吸收剂，对于不溶于水的有机废气一般选用柴油、煤油等作为吸 收剂；
上述等离子体单元包括等离子体装置，上述等离子体装置采用低温等离子 体技术，主要是通过电晕放电法产生大量的高能电子和活性粒子，氧化和破坏 VOCs大分子，使其变为小分子；
上述吸附单元包括吸附装置，上述吸附装置内设有吸附剂；该吸附剂可以 为颗粒状、粉末状或蜂窝状等各种形式的吸附剂，涂覆或以堆砌的形式设置在 吸附装置内；该吸附剂的主要作用在于吸附有机小分子，可以为活性炭等各种 有机或无机吸附材料。
其中，有机废气依次经洗涤装置、等离子体装置和吸附装置处理后得以净 化。
进一步地，本发明提供的一种协同脱除VOCs的装置，还具有这样的特点： 即、上述洗涤装置内设有至少一个填料部、至少一组吸收剂喷射部；
上述填料部设置于吸收剂喷射部的上方、下方或四周；
根据设备的体积以及处理气、或更全面处理的需要，该填料部和吸收剂喷 射部可以为单层设计(一把吸收剂喷射部在填料部的上方)、多层设计(即、吸 收剂喷射部为多层喷淋的组合，其部分的或全部的设置在填料部的上方或下方， 亦可将填料部包围式或半包围式的覆盖)或多层间隔的设计(即、吸收剂喷射 部与填料部相见的排列)。
上述吸收剂喷射部上均布有若干喷头；该喷头的数量可根据使用的需要进 行调整；
上述吸收剂喷射部内设有至少一条进液通道；根据处理气种类的需要，对 易溶于水的VOCs一般采用水做吸收剂，对于不溶于水的有机废气一般选用柴油、 煤油等油性液体作为吸收剂，考虑到油相或水箱的吸收剂可能会在同一阶段的 废气处理中被同时使用到，为了避免液源切换、处理液预混障碍及其管路污染 的问题，在本发明方案中会优选用多通道来进行不同液体的输入。
上述吸收剂通过进液通道进入吸收剂喷射部内，进而能通过其上的喷头喷 入洗涤装置内。
进一步地，本发明提供的一种协同脱除VOCs的装置，还具有这样的特点： 即、上述吸收剂喷射部上还设有除雾装置和/或过滤装置。用于消除水雾、烟雾， 并且截流固体/胶体烟灰、固体/胶体杂质等物质。
进一步地，本发明提供的一种协同脱除VOCs的装置，还具有这样的特点： 即、上述洗涤装置还包括废气进气口、排液机构、导流机构和I段处理气出气 口；
上述进气口设置于洗涤装置的下侧；
上述排液机构设置于洗涤装置的下侧或底部；溶解于吸收剂的有机混合物 从该排液机构内被排除洗涤装置外；
上述导流机构设置于填料部和吸收剂喷射部的下方，将通过进气口进入的 气体向上导流；该导流机构一般设置于进气口的出口位置；
上述I段处理气出气口设置于洗涤装置的上侧或顶部。处理后的气体通过 该出气口流出。
进一步地，本发明提供的一种协同脱除VOCs的装置，还具有这样的特点： 即、上述导流机构与洗涤装置底面的夹角为15-60°；即、该导流机构为斜面或 带有曲率的斜面结构，从而能更好的引导气流的向上运动；
上述导流机构上设有均流结构。该均流机构一般为带有多个平行设置的或 非规律设置的反射斜面，或者为不平整的表面，用于将冲击到导流机构上的气 流分散开来的效果。
进一步地，本发明提供的一种协同脱除VOCs的装置，还具有这样的特点： 即、上述吸附装置包括II处理气进气口、吸附腔体和净化气出气口；
其中，上述II处理气进气口与净化气出气口设置于吸附腔体的两侧；可以 为上下两侧，也可以为左右两侧；
上述吸附腔体内设有气流导流机构和吸附机构；
上述气流导流机构与II处理气进气口对向设置；将进入的气体进行导向的 作用；
上述吸附机构与净化气出气口对向设置；
上述吸附机构包括至少一组吸附剂支撑结构；
上述吸附剂支撑结构上设有吸附剂。
进一步地，本发明提供的一种协同脱除VOCs的装置，还具有这样的特点： 即、上述吸附腔体的长：宽：高的比例为5:1-3:1-3；
上述吸附腔体的两端部均为倒角结构。一般在气体进口位置为径向扩大的 导角结构，气体出口的位置为径向缩小的导角结构。
进一步地，本发明提供的一种协同脱除VOCs的装置，还具有这样的特点： 即、上述气流导流机构上设有均流结构。
该均流结构一般为通孔，用于将气流均分流出，该通孔可以为矩阵的平行 设置于导流机构上，也可以为交错的斜孔。
进一步地，本发明提供的一种协同脱除VOCs的装置，还具有这样的特点： 即、上述洗涤装置和等离子体装置之间还设有干燥装置。用于将洗涤装置内流 出的气体进行干燥的作用。
本发明的作用和效果：
本发明提供的一种协同脱除VOCs的工艺及装置，有机废气预先经过洗涤塔 淋洗吸收后，能溶于吸收剂的有机物被液体吸收，随液体排出洗涤塔，不易溶 于吸收剂的有机物和水汽随气流从洗涤塔顶部排气管前往等离子体装置，在管 道中设置干燥器去除水汽，减少湿度对等离子体处理的影响。有机废气进入等 离子体装置，等离子体装置电晕放电使介质产生的等离子体以极快的速度反复 轰击有机废气分子，激活、电离、裂解废气中的各种成分，通过氧化等一系列 复杂的化学反应，打开污染物分子内部的化学键，使复杂的大分子污染物变为 小分子的安全物质，减少污染物的毒害性。从等离子体装置排出的气体中还含 有部分有机污染物或小分子有害气体，且种类较多，不能直接排入大气，通过 吸附装置进一步吸附脱除有害气体，最终获得干净气体，达到净化废气的目的。
由此可见，本发明是一种将洗涤、等离子体和吸附技术三者合一的挥发性 有机物VOCs的治理工艺及装置。该协同脱除VOCs的工艺及装置，适用于低浓 度大风量含VOCs的废气治理，其工艺流程简单，操作方便，占地面积小，能源 需求低，投资规模小，废气治理效率高，适合多种污染物治理。
附图说明
图1、本实施例提供的协同脱除VOCs装置的结构示意图；
图2、本实施例提供的协同脱除VOCs装置的吸附塔固定床的左视图；
图3、本实施例提供的协同脱除VOCs装置的吸附塔固定床的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供了一种***脱除VOCs的工艺及装置，由洗涤塔 1、等离子体装置2、吸附塔固定床3以及干燥器4。
其中，洗涤塔1、干燥器4、等离子体装置2和吸附塔固定床3，为沿废气 流经的方向依次联合连接组成，各装置间通过管路连接来实现气路的通畅。
具体地，该洗涤塔1为立向圆筒体结构，自下而上依次设置气流导流装置 1-2、均流装置1-3、填料层1-4、液体均布装置1-5和除雾器1-6，在底部设置 气流进气管1-1和废液排液管1-9，顶部开设净气排气管1-7，侧边上部安装吸 收剂进液管1-8；
其中，该气流导流装置1-2为带有弧度的斜板造型，其一端部接连于气流 进气管1-1的出气口位置，另一端部接连于与气流进气管1-1对向的洗涤塔1 的管壁上，从而将气体引出的同时，并将其通过弧面引导至填料层1-4的方向；
该填料层1为网状结构或多层叠加的片状结构，该填料层1内还可以填充 入辅助吸收材料，如：碳酸钙、活性炭、分子筛等。该填料层能对为吸收剂吸 收后的有机混合液进行过滤和净化吸附。
该液体均布装置1-5内能够通过液体，该均布装置1-5面向填料层1-4的 表面上均布有若干喷射头，通过吸收剂进液管1-8注入均布装置1-5内的液体， 从该喷射头内喷射而出，与废气中的有机物混合后，吸收有机物获得液态的有 机混合液后，由其重力作用，下沉至被排液管1-9排出。
根据废气中组成物的差异，该吸收剂可以为水等能够溶解水性有机物的材 料，也可以为煤油等能够溶解油性物质的材料。为了实现操作的便捷性，该吸 收剂进液管1-8可以为多个或多通道结构，用于填装不同的吸收剂。
该液体均布装置1-5的上方还安装有除雾装置，能够消除液体喷雾过程引 起的雾化效果。
在洗涤塔1和等离子体装置2间还安装干燥器4，通过洗涤塔1处理后的剩 余废气，经管路进入干燥器4内，从而去除了气体中携带的液体或蒸汽，起到 除湿的效果。
经除湿处理后的废气，经管路进入等离子体装置2，该等离子体装置2为长 方体造型，采用低温等离子体技术，主要是电晕放电法产生大量高能电子和活 性粒子，氧化和破坏VOCs大分子，干燥后的废气从等离子体装置2的上方进入， 经小分子化的作用后，小分子有机化合物从其下方流出，经管路流入吸附塔固 定床3内；
该吸附塔固定床3为水平放置的固定床结构，沿水平方向依次设置进气管 3-1、气流导流装置3-2、均流装置3-3、吸附剂支撑层3-4、吸附剂3-5和排气 管3-6；
如图2和图3，吸附塔固定床3的长：宽：高为a:b:c＝5:2:2，各顶角采用 倒角处理；
该气体导流装置3-2为设置于进气管3-1出气口的挡板结构，其上设有若 干均流装置3-3，其一般为孔状结构，能够分流气体；
该吸附塔固定床3中吸附剂3-5为颗粒状吸附剂或蜂窝状吸附剂，通过支 撑层3-4堆放在固定床内；在本实施例中吸附剂支撑层3-4为平行设置的6个， 依据废气风量和污染程度改变支撑层个数，还可以为其他数量。
本实施例装置的具体运行方法如下所示：
本实施例提供的一种协同脱除VOCs的方法，包括洗涤处理工艺、等离子体 处理工艺和吸附处理工艺，含VOCs的废气经过洗涤塔1处理，其中易溶于吸收 剂的组分和颗粒物被液体吸收，难溶组分通过等离子体装置2放电产生能量打 开有机物化学键，获得小分子气体化合物，最后经过吸附塔3吸附处理工艺， 使得剩余的有机物气体组分吸附或浓缩于固体表面，完成对含VOCs的废气的净 化治理。
Claims (10)
1.一种协同脱除VOCs的方法，用于处理有机废气，其特征在于：
有机废气依次经洗涤工艺、等离子工艺和吸附工艺后被净化排放；
其中，所述洗涤工艺，用于去除废气中可被吸收剂吸收的组分以及非气体物质；
所述等离子工艺，用于将废气中的化合物小分子化；
所述吸附工艺，用于吸附/浓缩小分子气体。
2.一种协同脱除VOCs的装置，用于处理有机废气，其特征在于：包括洗涤单元、等离子体单元和吸附单元；
所述洗涤单元包括洗涤装置，所述洗涤装置内设有吸收剂；
所述等离子体单元包括等离子体装置，所述等离子体装置采用低温等离子体技术；
所述吸附单元包括吸附装置，所述吸附装置内设有吸附剂；
其中，有机废气依次经洗涤装置、等离子体装置和吸附装置处理后得以净化。
3.如权利要求2所述的一种协同脱除VOCs的装置，其特征在于：
所述洗涤装置内设有至少一个填料部、至少一组吸收剂喷射部；
所述填料部设置于吸收剂喷射部的上方、下方或四周；
所述吸收剂喷射部上均布有若干喷头；
所述吸收剂喷射部内设有至少一条进液通道；
所述吸收剂通过进液通道进入吸收剂喷射部内。
4.如权利要求3所述的一种协同脱除VOCs的装置，其特征在于：
所述吸收剂喷射部上还设有除雾装置和/或过滤装置。
5.如权利要求3所述的一种协同脱除VOCs的装置，其特征在于：
所述洗涤装置还包括废气进气口、排液机构、导流机构和I段处理气出气口；
所述进气口设置于洗涤装置的下侧；
所述排液机构设置于洗涤装置的下侧或底部；
所述导流机构设置于填料部和吸收剂喷射部的下方，将通过进气口进入的气体向上导流；
所述I段处理气出气口设置于洗涤装置的上侧或顶部。
6.如权利要求5所述的一种协同脱除VOCs的装置，其特征在于：
所述导流机构与洗涤装置底面的夹角为15-60°；
所述导流机构上设有均流结构。
7.如权利要求2所述的一种协同脱除VOCs的装置，其特征在于：
所述吸附装置包括II处理气进气口、吸附腔体和净化气出气口；
其中，所述II处理气进气口与净化气出气口设置于吸附腔体的两侧；
所述吸附腔体内设有气流导流机构和吸附机构；
所述气流导流机构与II处理气进气口对向设置；
所述吸附机构与净化气出气口对向设置；
所述吸附机构包括至少一组吸附剂支撑结构；
所述吸附剂支撑结构上设有吸附剂。
8.如权利要求7所述的一种协同脱除VOCs的装置，其特征在于：
所述吸附腔体的长：宽：高的比例为5:1-3:1-3；
所述吸附腔体的两端部均为倒角结构。
9.如权利要求7所述的一种协同脱除VOCs的装置，其特征在于：
所述气流导流机构上设有均流结构。
10.如权利要求2-9任一所述的一种协同脱除VOCs的装置，其特征在于：
所述洗涤装置和等离子体装置之间还设有干燥装置。
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