一种有机废气分区氧化旋流净化装置的制作方法

本实用新型涉及有机废气净化，尤其涉及一种有机废气分区氧化旋流净化装置。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，近年来有机废气污染问题也日益严重，许多地区雾霾天数持续增加，严重影响人们的正常生活及健康。越来越多的学者开始对有机废气污染的治理展开研究，同时也开发出许多有效的治理方法。研究有机废气污染治理技术，一方面可以为社会创造一个好的生活环境，提高人们的生活质量；另一方面可以为企业提供环保治理措施，提高工业可持续发展能力。

有机废气主要来自石油化工、制药、油漆、印刷等行业。有机废气的种类较多，主要为芳香烃、醇、卤代烃以及醛、酮等。目前对有机废气的治理方法总共可分为两类，一类是回收类技术，另一类是销毁类技术。传统的回收类技术包括：吸收技术、吸附技术和冷凝回收技术等。传统的销毁类技术主要指燃烧技术。近年来发展起来的销毁类新技术包括低温等离子体技术、生物技术和光催化等技术。

回收类技术有如下特点：

吸收法主要是将有机废气与吸收剂充分接触，从而使吸收剂将有机废气中的有害分子吸收，起到净化有机废气的作用。吸收技术的初期投资和运行费用较低但需经常更换吸收剂，可能产生二次污染。

吸附法是指通过吸附材料将有机废气吸附在吸附体上，进而起到吸附有机废气的作用。吸附法具有处理废气效率高、干净清洁等优点，但吸附法的设备庞大，吸附流程缓慢复杂，容易因为吸附空气中的水蒸气而失效。

冷凝回收法是针对不同的温度条件下，有机物具有不同的饱和度这一特性，通过改变系统的压力，将有机废气中的有机物质通过冷凝的方式提炼出来的方法。冷凝回收法能够提高净化的纯度，但是其操作难度相对较大，在常温环境中一般不能够利用冷却水实现，还需要利用冷凝水降温过程，增加工作的成本。

通过对回收类技术特点分析可知，由于有机废气在低浓度大流量下，回收装置建设成本高，运行费用高，因此应用该方法经济性上受到制约，在实际应用中较少。发展销毁类技术是有机废气处理的主要方向。

在销毁类有机废气处理技术中，燃烧法通过燃烧使有机废气变成二氧化碳和水。燃烧法操作简单，但在处理低浓度大流量的有机废气时，需要大量清洁燃料伴烧，能量损耗巨大，可应用热值低，有时还会产生爆炸的安全风险。

低温等离子体技术治理有机废气的主要原理是在较高的电场强度下，利用介质放电产生的等离子体以极快的速度反复轰击废气中的气体分子，去激活、电离、裂解废气中的各种成分，破坏有机废气分子的结构，通过氧化等一系列复杂的化学反应，使复杂大分子污染物转变为一些小分子的安全物质。低温等离子体技术的装置简单，易于操作，但在放电过程中易造成二次污染。

生物处理技术的原理是将化工企业中产生的有机废气流经带有液体吸收剂的吸收装置，该装置中培养有经过驯化的特种微生物，该种微生物可将废气分解代谢，从而达到废气治理的目的。该方法具有处理效果好，无二次污染等优点，但生物处理法的微生物不易培养，且设备投资较大，处理时间长且处理量受到限制，高浓度复杂组分的有机废气也不适合采用该法。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种有机废气分区氧化旋流净化装置。既可实现不同浓度、不同成分的有机废气的高效净化，又可避免目前技术中出现的有机废气与催化剂液滴接触不足和扰动弱的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种有机废气分区氧化旋流净化装置，包括旋流净化塔3、设置在旋流净化塔3底部的催化吸收剂再循环系统；

所述旋流净化塔3内自下而上依次设置有：催化吸收剂旋流雾化层、紫外线分区氧化层、吸收废气除雾层；

催化吸收剂再循环系统用于给催化吸收剂旋流雾化层提供雾化所需的纳米二氧化钛雾化液，以及回收在重力作用下回落至催化吸收剂再循环系统的纳米二氧化钛浆液。

所述催化吸收剂旋流雾化层是：采用阵列并切圆布置在旋流净化塔3有机废气入口6上方的旋流雾化器10，以实现纳米二氧化钛液的雾化，并使其沿切圆螺旋上升；

旋流雾化器10沿旋流净化塔3周壁分布，每层旋流雾化器10均位于旋流净化塔3周壁的同一平面。

所述紫外线分区氧化层是：沿旋流净化塔3内壁布置的环形紫外灯5；环形紫外灯5自上而下分为多层，层与层之间的环形紫外灯5的波长不同。

所述吸收废气除雾层采用除雾器2；除雾器2位于紫外线分区氧化层的上方，有机废气在环形紫外灯5和雾化后的纳米二氧化钛液的作用下，降解为CO₂和H₂O小分子气体，净化后的气体通过除雾器2排除水分后通过排气口1排出。

所述环形紫外灯5的外部安装有透明的紫外灯灯罩4；紫外灯灯罩4的上表面与旋流净化塔3内壁的夹角为75°，下表面与旋流净化塔3内壁的夹角为90°。

所述催化吸收剂再循环系统包括如下部件：设置在旋流净化塔3底部的纳米二氧化钛浆液储槽7；设置在纳米二氧化钛浆液储槽7内用于对纳米二氧化钛浆液进行搅拌的搅拌器9；用于将纳米二氧化钛浆液送入旋流雾化器10进行雾化的纳米二氧化钛浆液循环泵8。

所述环形紫外灯5的波长可调。

一种有机废气分区氧化旋流净化方法，其包括如下步骤：

步骤一；有机废气与催化剂的喷射步骤

纳米二氧化钛浆液由旋流雾化器10以切圆的方式喷射至旋流净化塔内；有机废气从有机废气入口6切向进入旋流净化塔3，与上层的雾化后的纳米二氧化钛浆液充分混合，并相互卷吸，螺旋上升；

步骤二；有机废气分区氧化步骤

有机废气和雾化后的纳米二氧化钛浆液，在紫外线分区氧化层的环内螺旋上升时，被紫外灯灯罩4分割在不同的区域；有机废气在各层之间形成的不同区域、不同波长紫外灯的照射下被净化降解为CO₂和H₂O小分子气体；

步骤三；纳米二氧化钛浆液的回收步骤

有机废气与雾化后的纳米二氧化钛浆液，在通过紫外线分区氧化层后，纳米二氧化钛浆液在重力作用下，回落到纳米二氧化钛浆液储槽7内，净化后的气体由除雾器2排除水分后通过排气口1排出旋流净化塔3。

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

1、采用的旋流雾化器，对纳米二氧化钛浆液进行雾化处理，增大了纳米二氧化钛浆液与有机废气的接触面积，提高催化效率。

2、旋流雾化器采用切圆布置，使纳米二氧化钛浆液沿切圆螺旋上升，与螺旋上升的有机废气相互推动，增加了有机废气与催化剂的扰动程度，提高反应速率。此外，螺旋上升延长了有机废气与催化剂的旋流路径，提高了有机废气与催化剂的接触率，提高净化效率。

3、紫外灯灯罩不仅可将上升的有机废气与二氧化钛浆液分割在不同的区域，实现分区氧化，还可起到保护环形紫外灯的作用。

4、紫外灯分层设置为不同的波长，实现有机废气在多种波长紫外灯下分区催化氧化，净化较为充分。

附图说明

图1为本实用新型有机废气分区氧化旋流净化装置结构示意图。

图2为旋流雾化器切圆布置示意图。

图3为有机废气入口示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。

实施例

如图1至3所示。本实用新型公开了一种有机废气分区氧化旋流净化装置，包括旋流净化塔3、设置在旋流净化塔3底部的催化吸收剂再循环系统；

所述旋流净化塔3内自下而上依次设置有：催化吸收剂旋流雾化层、紫外线分区氧化层、吸收废气除雾层；

催化吸收剂再循环系统用于给催化吸收剂旋流雾化层提供雾化所需的纳米二氧化钛雾化液，以及回收在重力作用下回落至催化吸收剂再循环系统的纳米二氧化钛浆液。

所述催化吸收剂旋流雾化层是：采用阵列并切圆布置在旋流净化塔3有机废气入口6上方的旋流雾化器10，以实现纳米二氧化钛液的雾化，并使其沿切圆螺旋上升；

旋流雾化器10沿旋流净化塔3周壁(对称)分布，每层旋流雾化器10均位于旋流净化塔3周壁的同一平面。

所述紫外线分区氧化层是：沿旋流净化塔3内壁布置的环形紫外灯5；环形紫外灯5自上而下分为多层，层与层之间的环形紫外灯5的波长不同。

所述吸收废气除雾层采用除雾器2；除雾器2位于紫外线分区氧化层的上方，有机废气在环形紫外灯5和雾化后的纳米二氧化钛液的作用下，降解为CO₂和H₂O小分子气体，净化后的气体通过除雾器2排除水分后通过排气口1排出。

所述环形紫外灯5的外部安装有透明的紫外灯灯罩4；紫外灯灯罩4的上表面与旋流净化塔3内壁的夹角为75°，下表面与旋流净化塔3内壁的夹角为90°。紫外灯灯罩4不仅可将上升的有机废气与二氧化钛浆液分割在不同的区域，实现分区氧化，还可起到保护环形紫外灯的作用。

所述催化吸收剂再循环系统包括如下部件：设置在旋流净化塔3底部的纳米二氧化钛浆液储槽7；设置在纳米二氧化钛浆液储槽7内用于对纳米二氧化钛浆液进行搅拌的搅拌器9；用于将纳米二氧化钛浆液送入旋流雾化器10进行雾化的纳米二氧化钛浆液循环泵8。

所述环形紫外灯5的波长可调，可根据具体应用过程在线调节。

本实用新型有机废气分区氧化旋流净化方法，可通过如下步骤实现：

步骤一；有机废气与催化剂的喷射步骤

纳米二氧化钛浆液由旋流雾化器10以切圆的方式喷射至旋流净化塔内；有机废气从有机废气入口6切向进入旋流净化塔3，与上层的雾化后的纳米二氧化钛浆液充分混合，并相互卷吸，螺旋上升；

步骤二；有机废气分区氧化步骤

有机废气和雾化后的纳米二氧化钛浆液，在紫外线分区氧化层的环内螺旋上升时，被紫外灯灯罩4分割在不同的区域；有机废气在各层之间形成的不同区域、不同波长紫外灯的照射下被净化降解为CO₂和H₂O小分子气体；

步骤三；纳米二氧化钛浆液的回收步骤

有机废气与雾化后的纳米二氧化钛浆液，在通过紫外线分区氧化层后，纳米二氧化钛浆液在重力作用下，回落到纳米二氧化钛浆液储槽7内，净化后的气体由除雾器2排除水分后通过排气口1排出旋流净化塔3。

如上所述，便可较好地实现本实用新型。

本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。