一种模块化有机废气净化处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种模块化有机废气净化处理系统，包括两路子系统，一路是吸附处理子系统；另一路是脱附处理子系统，其中吸附处理子系统包括洗气装置、过滤装置、吸附床模块及吸附风机，在洗气装置的出口连接过滤装置，在过滤装置的出口并列连接多个吸附床模块的吸附进口，在多个吸附床模块的吸附出口连接一台吸附风机，该吸附风机的另一端连接高空排放烟囱，所述的脱附处理子系统包括吸附床模块、催化燃烧床及脱附风机，形成一闭合的脱附循环回路。本系统通过洗气、过滤、吸附及催化燃烧综合处理过程，提高了有机废气的净化效率，延长了吸附剂的使用寿命，节约了能源，提高了设备运行的经济性。
【专利说明】一种模块化有机废气净化处理系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于环保领域，涉及有机废气的净化处理，尤其是一种模块化有机废气净化处理系统。
【背景技术】
[0002]涂装、印刷、石油和化工行业等行业作业过程中有时会产生大量有机气态污染物，对工作环境和大气环境造成很大影响和破坏，需要进行治理和处理，以降低这些污染物对大气环境和现场工作人员人身安全的危害。大气中的有机污染物主要为挥发性有机化合物(VOC)，一般是指在室温条件下容易挥发的有机化合物，如烃类、卤代烃、氮烃、含氧烃、硫烃、脂肪烃、芳香烃等。大多数VOC类物质具有神经毒性、肾脏和肝脏毒性，有些甚至具有致癌作用，并能损害血液循环系统和心血管系统，另外因吸入过量VOC气体而导致的胃肠道紊乱、免疫系统、内分泌系统及造血系统疾病等也时有发生。长期接触和过量吸入这些气体，还会造成代谢缺陷和遗传性疾病。研究已证明芳香类和脂肪类碳氢化合物能损害人的神经系统，氯代烃等可导致人体肝肾损害和慢性中毒，酮类和酯类有机溶剂类污染物可引起人体呼吸道炎症、支气管哮喘以及过敏性皮炎、湿疹、结膜炎等。
[0003]广义的VOC类物质大气污染污染物种类繁多，来源广泛，控制和治理难度较大。工业环境中VOC物质因溶剂种类、挥发物来源不同也有很大不同，对操作工人和大气环境可能造成的危害也不尽相同。如家具、加装、涂装等的喷漆工段产生的喷漆废气，其中污染物为喷漆过程产生的大量苯、甲苯等溶剂已经其他有机污染物质，具有较强的毒性，容易对人体造成十分严重的伤害。在实施喷漆喷涂的过程中，这些有机物质作为溶剂被喷洒出去，一部分吸附于待涂物的表面，起到喷漆效果另有部分悬浮于空气之中，并可能被作业工人所吸人，进人其呼吸系统。毒性很强的苯、甲苯等会对操作工人的呼吸道造成严重的伤害，一旦此类有毒物质达到一定浓度，更会对人体大脑、脊髓等中枢神经系统以及造血系统造成严重损伤，极易引发工人中毒，并引发再生障碍性贫血等一系列难治愈的疾病，给中毒者造成极大伤害。即使在苯等有机物质浓度较低的情况下，环境中的有害有机物气体也会对长期工作在此环境中的操作人员造成一定伤害，如果操作工人工作环境中有害气体浓度不高，工人长期在此环境下工作，虽不会有明显的中毒反应，但较长时间后，仍难免出现恶心、头晕、呕吐、神志不清甚至神经衰弱等症状，这均是由于神经系统受损所致，而毒害的起因皆是长期呼吸含有有机毒害物质的气体所致。另外，含有大量苯、甲苯等有机物的喷漆废气还会对呼吸道以及视网膜等造成不同程度的伤害。因此对此类废气的治理十分重要，刻不容缓。
[0004]对大气中有机气态污染物(VOCs)的治理现已成为人类亟待解决的环境问题之一。目前，对大气中VOCs物质的净化技术大体可分为回收和消除两大类，回收法主要有吸附法、冷凝法、吸收法及膜分离法等；消除法有热氧化燃烧、催化燃烧、生物降解、光电催化降解等技术。对喷漆废气的净化处理目前常用的方法为催化燃烧法、吸附处理法、光催化氧化、等离子电离氧化等。其中的直接燃烧是指直接对含有有害气体的废气进行加热到一定温度，在高温条件下，废气中有机气体会与高温空气中氧气发生反应，经过一段时间后，废气中苯、甲苯等有机物可被燃烧完毕，从而达到去除有机废气的目的。直接燃烧法需要的温度较高，保持较高温度会使废气的处理成本增加，且有时会存在不同程度的二次污染。催化燃烧法相比于直接燃烧法其燃烧温度要求更低，在较低温度下在催化剂的作用下使得废气中有机气体燃烧从而实现净化。催化燃烧方法是目前较常用的喷漆废气处理方法，但也存在有机废气浓度低、燃烧费用高、催化剂易失活、钝化等问题。光催化氧化处理目前最常用的是二氧化钛催化处理方法，该技术利用二氧化钛在紫外线作用下会产生大量氧自由基特点，通过氧自由基的作用氧化处理废气中有机物，但该技术氧化有时不彻底，存在二次污染的问题。
[0005]吸附法去除喷漆废气中有机物的有效方法，在高效吸附剂的吸附作用下，废气中有机气体会不断向吸附剂转移而浓度会快速下降，达到有效去除的目的。吸附剂在效率下降或吸附饱和后需要再生处理才可以进一步使用。在高温等作用下，吸附剂吸附的有机气体会重新释放出来，从而达到吸附剂再生的目的。因此吸附处理不仅是一种有机废气的处理方法，也是一种废气浓缩的有效方法。通过吸附剂的吸附和再生脱吸，有机废气的浓度会在一定程度得到很大提高，再经过燃烧处理等，不仅提高了处理效率，由于有机废气浓度的提高，燃烧过程中释放能量也会大大提高，从而大大减少了其他燃烧过程中的能量消耗。
[0006]上述有机废气的处理方法虽然都在一定程度上达到了净化有机废气的目的，但是净化效率并不高，而且通常只能处理某一特定流量的废气，处理能力有限、通用性不好。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种处理废气流量范围宽、净化效果好、净化效率高的、设备安装简单的模块化有机废气净化处理系统。
[0008]本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是:
[0009]一种模块化有机废气净化处理系统，包括两路子系统，一路是吸附处理子系统；另一路是脱附处理子系统，其中吸附处理子系统包括洗气装置、过滤装置、吸附床模块及吸附风机，在洗气装置的出口连接过滤装置，在过滤装置的出口并列连接多个吸附床模块的吸附进口，在多个吸附床模块的吸附出口连接一台吸附风机，该吸附风机的另一端连接高空排放烟?，所述的脱附处理子系统包括吸附床模块、催化燃烧床及脱附风机，在催化燃烧床的进口连接一脱附风机，在脱附风机的另一端分别连接每一吸附床模块的脱附出口，该吸附床模块的脱附进口与催化燃烧床的出口连接，由此形成一闭合的脱附循环回路。
[0010]而且，该系统采用电子控制，由PLC控制柜集中控制。
[0011]而且，所述吸附床模块的吸附进口、吸附出口、脱附进口、脱附出口均安装有电磁阀。
[0012]而且，在每一吸附床模块内安装有吸附滤层，该吸附滤层为活性炭纤维压制成一定规格、形状、按照一定规则组合而成。
[0013]而且，所述的洗气装置包括罐体、喷水管及布水装置，在罐体的顶部连接一喷水管，在喷水管的另一端连接一布水装置，该布水装置使水流形成水幕，喷淋水经收集后进入循环水槽、循环使用，循环水槽底部设有沉沙、排沙设施。
[0014]而且，所述的过滤装置内安装有多层丝棉过滤板。
[0015]而且，所述的催化燃烧床的温度控制在250_400°C。
[0016]而且，所述催化燃烧床内安装有启动/补温加热装置，加热采用电加热方式，加热器采用电热加热棒或电阻丝。
[0017]而且，在催化燃烧床内采用多种金属复合催化剂。
[0018]而且，所述的复合催化剂为铈、钯、钼、钌、铑及铜、锰等两种或两种以上配合使用，采用A1203固定化成蜂窝型或波纹板型，组合装配。
[0019]本实用新型的优点和积极效果是:
[0020]1、本系统通过洗气、过滤、吸附及催化燃烧综合处理过程，提高了有机废气的净化效率，延长了吸附剂的使用寿命，节约了能源，提高了设备运行的经济性。
[0021]2、本系统的吸附过程采用模块式连接，可根据气体流量大小和污染物浓度高低开启不同组数组合的吸附床模块进行吸附净化，每一吸附床模块均可单独吸附和再生处理，当部分吸附床模块饱和后，可停止吸附操作，进行再生处理，部分模块再生处理过程不影响其他吸附床模块正常吸附操作。该模块连接方式大大提高了设备的利用率，而且安装简便，废气处理量范围宽、处理能力可调可控。
[0022]3、本系统在吸附处理前需要进行洗气处理，洗气处理可以去除废气中的固体污染物，如粉尘、扬沙等固体物质，同时降低废气中漆雾、固体状漆片、漆团等，避免这些物质粘附在后续吸附处理吸附材料表面，堵塞吸附通道，导致吸附剂吸附效率下降和表面钝化等问题。
[0023]4、本系统在洗气装置后连接过滤装置，在过滤装置内安装有多层丝棉过滤板，该丝绵过滤板可以去除喷淋过程中产生的水雾、泡沫等，避免这些物质导致的吸附剂效率下降问题。
[0024]5、本系统在催化燃烧床内采用多种金属复合催化剂，首选铈、钯、钼、钌、铑及铜、锰等两种或两种以上配合使用，采用Al2O3固定化成蜂窝型或波纹板型，组合装配，使有机废气的氧化更充分，提高了催化效率，催化燃烧过程净化效率可达97%以上，提升了整个系统的净化效果。
[0025]6、本系统催化燃烧后生成CO2和H2O并释放出大量热量，该热量通过催化燃烧床内的热交换器一部分再用来加热脱附出的高浓度废气，另外一部分加热室外来的空气作活性炭脱附气体使用，一般达到脱附?催化燃烧自平衡过程须启动电加热器I?2小时左右。达到热平衡后可关闭电加热装置，这样的再生处理系统靠废气中的有机溶剂做燃料，在无须外加能源基础上使再生过程达到自平衡循环，极大地减少能耗，并且无二次污染的产生。
[0026]7、本系统采用电子控制，由PLC控制柜集中控制，洗气、过滤、吸附、再生、催化燃烧等均采用程序控制，保证了系统运行的稳定性、可靠性及经济性。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本系统的结构连接示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
[0029]一种模块化有机废气净化处理系统，包括两路子系统，一路是吸附处理子系统；另一路是脱附处理子系统，其中吸附处理子系统包括洗气装置1、过滤装置2、吸附床模块3及吸附风机6，在洗气装置的出口连接过滤装置，在过滤装置的出口并列连接多个吸附床模块的吸附进口，在多个吸附床模块的吸附出口连接一台吸附风机，该吸附风机的另一端连接高空排放烟囱5。所述的脱附处理子系统包括吸附床模块、催化燃烧床12及脱附风机11，在催化燃烧床的进口连接一脱附风机，在脱附风机的另一端分别连接每一吸附床模块的脱附出口，该吸附床模块的脱附进口与催化燃烧床的出口连接，由此形成一闭合的脱附循环回路。
[0030]图1中实线表示吸附处理流程，断线表示脱附处理流程。
[0031]本系统采用电子控制，由PLC控制柜7集中控制，洗气、过滤、吸附、再生、催化燃烧等均采用程序控制，保证了装置运行的稳定性、可靠性及经济性。
[0032]所述吸附床模块的吸附进口、吸附出口、脱附进口、脱附出口均安装有电磁阀4。在每一吸附床模块内安装有吸附滤层，该吸附滤层为活性炭纤维压制成一定规格、形状、按照一定规则组合而成。气体在通过时通过与活性炭纤维表面接触完成吸附和有机气体交换处理，去除废气中苯、二甲苯等挥发性有机气体。
[0033]当吸附床内的吸附滤层达到饱和后，需要热空气处理才能再生，为了引入外界空气，在脱附循环回路上连接一外界空气进气阀10。外界空气通过脱附风机吸入到催化燃烧床内，在催化燃烧床内被加热后进入到各个吸附床模块。
[0034]所述的洗气装置包括罐体、喷水管及布水装置，在罐体的顶部连接一喷水管，在喷水管的另一端连接一布水装置，该布水装置使水流形成水幕，增大了与废气的接触面积。本洗气装置的作用是去除废气中的固体污染物，如粉尘、扬沙等固体物质，同时降低废气中漆雾、固体状漆片、漆团等，避免这些物质粘附在后续吸附处理吸附材料表面，堵塞吸附通道，导致吸附剂吸附效率下降和表面钝化等问题。喷淋水经收集后进入循环水槽、循环使用，循环水槽底部设有沉沙、排沙设施，可不定期人工进行排沙处理。
[0035]为了去除喷淋过程中产生的水雾、泡沫等，避免这些物质导致的吸附剂效率下降问题，在洗气装置后连接有一过滤装置，在过滤装置内安装有多层丝棉过滤板，经过多道过滤后，可以完全去除水雾、泡沫。
[0036]所述的催化燃烧床的温度控制在250-400°C，内设启动/补温加热装置，加热采用电加热方式，加热器采用电热加热棒或电阻丝，首选电阻丝加热。催化剂采用多种金属复合催化剂，首选铈、钯、钼、钌、铑及铜、锰等两种或两种以上配合使用，采用A1203固定化成蜂窝型或波纹板型，组合装配。
[0037]经过催化燃烧后，挥发性有机物被氧化为C02和水，处理后的气体需要降温才能排入大气中，所以在脱附循环回路上外接一补冷阀9，该补冷阀与冷源连接，在脱附循环回路与高空排放烟囱之间连接一排气阀8。
[0038]本系统的工作原理为:
[0039]废气在吸附风机的吸力带动下，首先经过洗气装置，去除废气中的粉尘、扬沙等固体污染物，然后进入过滤装置，过滤掉洗气后产生的水雾、泡沫，再根据处理量进入多个吸附床模块，吸附床模块内的活性炭纤维可以吸附废气中的苯、二甲苯等挥发性气体，经过吸附后的净化空气由高空排放烟囱排到室外。其中，活性炭纤维吸附剂在去除能力下降或吸附饱和后需要进行再生处理，再生处理方法采用热处理再生，再生处理解吸温度控制在200-280°C，再生热源来自吸附剂再生过程中释放的有机废气的催化燃烧床。吸附剂再生过程中产生的有机废气由催化燃烧床进行最终净化处理，在催化燃烧过程中，在合适温度下，挥发性有机物通过催化剂催化氧化为C02和水。燃烧产生的热能通过脱附风机送至需要再生处理的吸附床模块，进行加热解吸再生，处理后的气体经降温处理后排入大气中。
[0040]吸附处理工段为多组吸附床模块并联使用，每个模块均可单独吸附和再生处理，可根据气体流量大小和污染物浓度高低开启不同组数组合的吸附床模块进行吸附净化。当部分吸附床模块饱和后，可停止吸附操作，进行再生处理，部分模块再生处理过程不影响其他吸附床模块正常吸附操作。
[0041]利用活性炭纤维材料的比表面积大、吸附容量大的特性吸附有机废气是一种最有效的工业处理手段。吸附可使有机废气净化效率高达90?95%以上，如活性炭吸附材料吸附饱和后可用热空气脱附再生使吸附材料重新投入使用，通过控制脱附过程流量可将有机废气浓度浓缩10?20倍以上，脱附气流经催化床内设的电加热装置加热至300°C左右，在催化剂作用下起燃，催化燃烧过程净化效率可达97%以上，燃烧后生成C02和H20并释放出大量热量，该热量通过催化燃烧床内的热交换器一部分再用来加热脱附出的高浓度废气，另外一部分加热室外来的空气作活性炭脱附气体使用，一般达到脱附?催化燃烧自平衡过程须启动电加热器I?2小时左右。达到热平衡后可关闭电加热装置，这样的再生处理系统靠废气中的有机溶剂做燃料，在无须外加能源基础上使再生过程达到自平衡循环，极大地减少能耗，并且无二次污染的产生。整套吸附和催化燃烧过程由PLC实现自动控制。
[0042]实施例1:6000mVh喷漆废气净化处理系统
[0043]预处理:洗气装置采用两组喷淋管喷淋，过滤装置采用丝绵过滤介质过滤，有效过滤面积Im2。
[0044]高效吸附处理:高效吸附处理采用6个吸附床模块，每个吸附床模块的吸附容量为:1m3，有效吸附周期为8h，三开三备模式，开启的三个吸附床模块按照一定顺序逐个开启O
[0045]催化燃烧净化处理:加热采用电阻丝加热，加热电阻丝为四组，最大加热功率15KW，可采用温度反馈抑制控制对加热功率进行调节，调节采用变压调整模式。催化剂采用铈、钯、钼组合高效催化剂，催化燃烧温度控制在200-280°C。
[0046]实施例2: 1000mVh喷漆废气净化处理系统
[0047]预处理:洗气装置采用两组喷淋管喷淋，过滤装置采用丝绵过滤介质过滤，有效过滤面积2m2。
[0048]高效吸附处理:高效吸附处理采用6个吸附床模块，每个吸附床模块吸附容量为:Im3,有效吸附周期为8h，三开三备模式，开启的三个单元按照一定顺序逐个开启。
[0049]催化燃烧净化处理:加热采用电阻丝加热，加热电阻丝为四组，最大加热功率42KW，可采用温度反馈抑制控制对加热功率进行调节，调节采用变压调整模式。催化剂采用铈、钯、钼组合高效催化剂，催化燃烧温度控制在200-280°C。
[0050]以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种模块化有机废气净化处理系统，包括两路子系统，一路是吸附处理子系统?’另一路是脱附处理子系统，其特征在于:其中吸附处理子系统包括洗气装置、过滤装置、吸附床模块及吸附风机，在洗气装置的出口连接过滤装置，在过滤装置的出口并列连接多个吸附床模块的吸附进口，在多个吸附床模块的吸附出口连接一台吸附风机，该吸附风机的另一端连接高空排放烟囱，所述的脱附处理子系统包括吸附床模块、催化燃烧床及脱附风机，在催化燃烧床的进口连接一脱附风机，在脱附风机的另一端分别连接每一吸附床模块的脱附出口，该吸附床模块的脱附进口与催化燃烧床的出口连接，由此形成一闭合的脱附循环回路。
2.根据权利要求1所述的模块化有机废气净化处理系统，其特征在于:该系统采用电子控制，由PLC控制柜集中控制。
3.根据权利要求1所述的模块化有机废气净化处理系统，其特征在于:所述吸附床模块的吸附进口、吸附出口、脱附进口、脱附出口均安装有电磁阀。
4.根据权利要求1所述的模块化有机废气净化处理系统，其特征在于:在每一吸附床模块内安装有吸附滤层，该吸附滤层为活性炭纤维压制成一定规格、形状、按照一定规则组合而成。
5.根据权利要求1所述的模块化有机废气净化处理系统，其特征在于:所述的洗气装置包括罐体、喷水管及布水装置，在罐体的顶部连接一喷水管，在喷水管的另一端连接一布水装置，该布水装置使水流形成水幕，喷淋水经收集后进入循环水槽、循环使用，循环水槽底部设有沉沙、排沙设施。
6.根据权利要求1所述的模块化有机废气净化处理系统，其特征在于:所述的过滤装置内安装有多层丝棉过滤板。
7.根据权利要求1所述的模块化有机废气净化处理系统，其特征在于:所述的催化燃烧床的温度控制在250-400°C。
8.根据权利要求1所述的模块化有机废气净化处理系统，其特征在于:所述催化燃烧床内安装有启动/补温加热装置，加热采用电加热方式，加热器采用电热加热棒或电阻丝。
9.根据权利要求1所述的模块化有机废气净化处理系统，其特征在于:在催化燃烧床内采用多种金属复合催化剂。
10.根据权利要求9所述的模块化有机废气净化处理系统，其特征在于:所述的复合催化剂为铈、钯、钼、钌、铑及铜、锰等两种或两种以上配合使用，采用A1203固定化成蜂窝型或波纹板型，组合装配。
【文档编号】B01D53/04GK204073781SQ201420570100
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】刘中平, 王涛, 石全英, 刘德惠 申请人:天津津宜环保设备有限责任公司