一种闪速处理挥发性有机废气的装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种闪速处理挥发性有机废气的装置，其包括前处理装置、微波反应器以及吸收装置，微波反应器包括筒体组合以及与筒体组合连接的至少一组磁控管和波导管组合；筒体组合包括内筒以及外筒；磁控管和波导管连通后由波导管与外筒连通；从挥发性有机物在线监测仪出来的输气管与内筒的下部进气口连通。本发明设置了内筒和外筒组合结构，并且设置了磁控管和波导管，工作时其利用微波闪速赋能催化的方法，不仅可以对高浓度有机挥发性废气进行处理，还可以利用微波的催化性以及催化剂的吸附性在有机气体温度远低于催化燃烧温度条件下处理低浓度的有机挥发性气体，具有净化效率高、能耗低、无二次污染的特点。
【专利说明】一种闪速处理挥发性有机废气的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种闪速处理多种挥发性有机废气的装置，属于化工及环保领域。
【背景技术】
[0002]目前，由于雾霾天气严重影响我国居民健康，而雾霾的形成与有机挥发性污染物的排放有千丝万缕的联系。常见的有机挥发性废气的治理技术主要可分为两大类:一类是所谓非破坏性技术(回收法)，此类方法包括活性炭吸附法(可参见专利申请号为200710028462.4的专利公开的相关技术)、冷凝法(可参见专利申请号为201120148948.3的专利公开的相关技术)、溶液吸收法(可参见专利申请号为201110341724.9的专利公开的相关技术)等常见的技术，一般通过改变一定工艺过程中压力、温度等物理条件使有机挥发性废气富集分离；另一类是所谓破坏性技术(降解法)，主要包括直接燃烧法(可参见专利申请号为200810039311.3的专利公开的相关技术)和光催化法(可参见专利申请号为201210112303.3的专利公开的相关技术)等常见的技术，通过化学技术使有机挥发性废气转化为CO2、水及无毒或毒性较小的无机物。各种方法处理有机挥发性废气的工艺条件和要求具有不同应用范围和优缺点。譬如，冷凝工艺对低浓度的有机挥发性废气处理存在投资大、运行成本高的缺点，一般只适用于高浓度、小风量的有机挥发性废气治理；吸附法对于低浓度的有机挥发性废气具有很好的处理效果，但需要频繁地对吸附剂进行再生；环保领域常采用燃烧或催化燃烧的方式处理有机挥发性气体，然而催化燃烧往往需要较高的燃烧温度和反应时间，导致能耗较大，并对反应设备的要求也较高；光催化的方法由于处理量小，处理速率较低一直处于实验室研究阶段。
[0003]
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种高效、节能、环保且结构简单的闪速处理挥发性有机废气的装置。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为:
一种闪速处理挥发性有机废气的装置，其关键技术在于:其包括通过输气管顺序衔接的用于去除酸碱和除尘的前处理装置、微波反应器以及吸收装置，在所述前处理装置和微波反应器之间的输气管上设有气泵、挥发性有机物在线监测仪和气体流量计；
所述微波反应器包括筒体组合以及与筒体组合连接的至少一组磁控管和波导管组合；
所述筒体组合包括内筒以及与其固定连接的外筒，所述内筒为透波陶瓷管，所述外筒为内壁打磨光滑的不锈钢筒体；所述磁控管和波导管连通后由波导管与外筒连通；所述内筒内设有填料层，所述内筒和外筒之间设有用于保证腔体温度的硅酸铝保温棉；所述外筒的上下两端均设有防止微波泄漏的铝膜；
从挥发性有机物在线监测仪出来的输气管与所述内筒的下部进气口连通，所述内筒的上部出气口与吸收装置的进气口连通。
[0005]所述内筒上部通过压紧块和定位座与外筒的上盖组件固定连接，所述外筒与内筒的下部连接处经密封圈和隔板密封，所述内筒的底部设有下盖组件和用于承托填料层的挡板，该挡板上开设有多个圆孔；所述挡板的下部设有下筒节，该下筒节下部设有法兰。
[0006]所述外筒和波导管连接处借助可防止腔体内粉尘进入磁控管的云母片封闭，磁控管离微波腔体边缘的距离至少为20cm，所述波导管采用纯铜或镀银波导。
[0007]所述前处理装置包括湿式或干式吸收洗涤装置以及旋风除尘器或袋式除尘器。
[0008]所述挥发性有机物在线监测仪采用TVOCs在线监测设备或特定挥发性有机物爆炸预警装置；所述VOCs或TVOCs在线监测设备监测范围在0-106ppm ;特定VOCs爆炸预警设备根据具体VOCs类型设定爆炸上限和下限。
[0009]所述微波反应器采用915MHz或2.45GHz, 0-400 Kff微波发生装置，所述微波反应器采用单管或多管组合方式，所述内筒内添加赋能催化材料。内部添加的赋能催化材料应满足在微波场下升温迅速，结构稳定，催化能力强的要求。
[0010]所述吸收装置采用液体吸收塔或固体床吸附器，在所述吸收装置前的管道上设有冷凝或换热装置，该冷凝装置可采用列管或翅片。换热装置可用于气体进入微波反应器前预热。
[0011]所述微波反应器的进排气管采用耐高温耐腐蚀材料。
[0012]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
1、本发明设置了内筒和外筒组合结构，并且设置了磁控管和波导管，工作时其利用微波闪速赋能催化的方法，不仅可以对高浓度有机挥发性废气进行处理，还可以利用微波的催化性以及催化剂的吸附性在有机气体温度远低于催化燃烧温度条件下处理低浓度的有机挥发性气体，具有净化效率高、能耗低、无二次污染的特点；
2、本装置整体结构比较简单，其处理效果较好且效率较高。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明的示意图；
图2是本发明微波反应器的示意图；
图3是定位座的不意图；
图4是定位座俯视意图；
图5是下盖组件部分的示意图；
图6是挡板的不意图；
图7是挡板上A部圆孔的布置位置放大示意图；
图8是图2中B部的放大示意图；
图9是图2中C部的放大示意图；
图中:1_前处理装置，2-气泵，3-挥发性有机物在线监测仪，4-气体流量计，5-微波反应器，6-吸收装置，7-筒体组合，8-磁控管，9-波导管，10-下盖组件，11- O型圈，12-隔板，13-螺丝，14-填料层，15-铝膜，16-硅酸铝保温棉，17-内筒，18-压紧块，19-代表定位座，20-固定螺栓，21-固定螺母，22-上盖组件，23-挡板，24-上筒节，25-连接盘，26-支撑板，27-下筒节，28-法兰，29-密封板，30-外筒。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
[0015]参见附图1-附图9，本发明包括通过输气管路前后顺序连通的用于去除酸碱和除尘的前处理装置1、微波反应器5以及吸收装置6，在所述前处理装置I和微波反应器5之间的输气管上连接有气泵2、挥发性有机物在线监测仪3和气体流量计4 ；
所述微波反应器包括筒体组合7以及与筒体组合7连接的至少一组磁控管8和波导管9组合；
所述筒体组合7包括内筒17以及与其固定连接的外筒30，内筒17和外筒30同轴设置，所述内筒17为透波陶瓷管，所述外筒30为内壁打磨光滑的不锈钢筒体；所述磁控管8和波导管9连通，然后由波导管9与外筒30连通；所述内筒17内设有填料层14，所述内筒17和外筒30之间设有用于保证腔体温度的硅酸铝保温棉材料，该材料可采用硅酸铝保温棉16 ;所述外筒30的上、下两端均设有防止微波泄漏的外包的铝膜15。
[0016]从挥发性有机物在线监测仪3出来的输气管与所述内筒17的下部进气口连通，所述内筒17的上部出气口与吸收装置6的进气口连通。
[0017]参见附图2?附图9，所述内筒17上部通过压紧块18和定位座19与外筒的上盖组件22固定连接，所述外筒30与内筒17的下部连接处经密封圈11和隔板12密封连接，所述内筒17的底部设有下盖组件10和用于承托填料层的挡板23，该挡板23上开设有多个圆孔；所述下盖组件10包括密封板29和设于所述挡板23的下部的下筒节27，该下筒节27下部设有法兰28，所述挡板23上部通过支撑板26连接有密封板29。所述定位座19包括上筒节24和设于上筒节24下部外侧的连接盘25。
[0018]所述外筒30和波导管9连接处借助可防止腔体内粉尘进入磁控管8的云母片封闭，磁控管8离微波腔体(即外筒30和内筒17形成的腔体)边缘的距离至少为20cm，因为腔体会随着实验开展而升温，保持一定距离，避免高温可以稳定磁控管的使用。所述波导管采用纯铜或镀银波导(或叫激励腔)。
[0019]所述前处理装置I包括湿式或干式吸收洗涤装置以及旋风除尘器或袋式除尘器，其中湿式或干式吸收洗涤装置用来除酸，旋风除尘器或袋式除尘器用于除尘。其根据有机废气的特点，去除掉酸性碱性气体及粉尘等，防止对设备的损坏。
[0020]所述挥发性有机物在线监测仪3采用TVOCs在线监测设备或特定挥发性有机物爆炸预警装置，比如苯-特定挥发性有机物爆炸预警器和丙酮-特定挥发性有机物爆炸预警器等同类产品。挥发性有机物在线监测仪3可采用青岛路博伟业环保科技有限公司的TVOC气体探测器(数显遥控型)等产品。所述VOCs或TVOCs在线监测设备监测范围在0-106ppm ；特定VOCs爆炸预警设备根据具体VOCs类型设定爆炸上限和下限。
[0021]所述微波反应器采用915MHz或2.45GHz，0-400 Kff微波发生装置，所述微波反应器5采用单管或多管组合方式，所述内筒17内添加赋能催化材料。常见的单个磁控管功率为0.5-1.5KW由于受到功率限制，因此单管一般用于家用微波炉，微波消解仪等小功率仪器；多管多用于工业大功率微波炉。使用时多模(单个磁控管叫单模，多个磁控管叫多模)微波反应器内部添加强吸波物质作为赋能材料，实现对有机挥发物的快速催化分解。
[0022]所述吸收装置采用液体吸收塔或固体床吸附器，其根据有机物物化性质的不同选择使用，在所述吸收装置6前、微波反应器5之间的管道上设有冷凝或换热装置，该冷凝装置可采用列管、翅片等。换热装置可用于气体进入微波反应器前预热。所述微波反应器5的进排气管采用耐高温耐腐蚀材料。
[0023]参见附图1，本发明的工作过程为:有机废气先经过前处理装置除酸碱和除尘，处理后的废气通入微波反应器进行催化热解反应，反应器中装有微波专用催化剂，实现对有机挥发物的快速催化分解；然后出来的气体进入吸收装置，根据有机物物化性质的不同，采用固态或液态吸收装置，进一步除掉一些固体杂质即可达到零排放。
[0024]下面通过几个具体的实施例来验证本装置确实能产生良好的效果。
[0025]实施例1
已知河北某制药企业在某工段排放的丙酮含量达到15000ppm左右。为了提供连续稳定的丙酮废气，我们采用丙酮溶液加热挥发，通过控制丙酮挥发量获得浓度为14400 ppm的模拟丙酮废气，控制微波功率在8kW，气体流速6L/min。采用本发明装置进行处理后，经测定丙酮的去除率为98.3%，出气达到了国家排放标准。
[0026]实施例2
已知河北某制药企业在某工段排放的乙酸乙酯含量达到7000ppm左右。为了提供连续稳定的乙酸乙酯废气，我们采用乙酸乙酯溶液加热挥发，通过控制乙酸乙酯挥发量获得浓度为6800 ppm的模拟乙酸乙酯废气，控制微波功率在7kW，气体流速6L/min。采用本发明装置进行处理后，经测定乙酸乙酯的去除率为97.4%，出气达到国家排放标准。
[0027]实施例3
已知河北某制药企业在废水处理阶段的厌氧工段在池上部中产生大量有机挥发性气体，经测定TVOC含量达到3000ppm。为了提供连续稳定的有机挥发性废气，我们采用丙酮、乙酸乙酯及甲苯溶液按照1:1:1混合加热挥发，通过控制挥发量获得浓度为3000 ppm的模拟有机挥发性废气，控制微波功率在5kW，气体流速4L/min。采用本发明装置进行处理后，经测定TVOCs的去除率为98.5%，出气达到国家排放标准。
[0028]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种闪速处理挥发性有机废气的装置，其特征在于:其包括通过输气管顺序衔接的用于去除酸碱和除尘的前处理装置(I)、微波反应器(5)以及吸收装置(6)，在所述前处理装置(I)和微波反应器(5)之间的输气管上设有气泵(2)、挥发性有机物在线监测仪(3)和气体流量计(4)； 所述微波反应器包括筒体组合(7)以及与筒体组合(7)连接的至少一组磁控管(8)和波导管(9)组合； 所述筒体组合(7)包括内筒(17)以及与其固定连接的外筒(30)，所述内筒(17)为透波陶瓷管，所述外筒(30)为内壁打磨光滑的不锈钢筒体；所述磁控管(8)和波导管(9)连通后由波导管(9)与外筒(30)连通；所述内筒(17)内设有填料层(14)，所述内筒(17)和外筒(30)之间设有用于保证腔体温度的硅酸铝保温棉(16);所述外筒(30)的上下两端均设有防止微波泄漏的铝膜(15); 从挥发性有机物在线监测仪(3)出来的输气管与所述内筒(17)的下部进气口连通，所述内筒(17)的上部出气口与吸收装置(6)的进气口连通。
2.根据权利要求1所述的闪速处理挥发性有机废气的装置，其特征在于:所述内筒(17)上部通过压紧块(18)和定位座(19)与外筒的上盖组件(22)固定连接，所述外筒(30)与内筒(17)的下部连接处经密封圈(11)和隔板(12)密封，所述内筒(17)的底部设有下盖组件(10)和用于承托填料层的挡板(23)，该挡板(23)上开设有多个圆孔；所述挡板(23)的下部设有下筒节(27 )，该下筒节(27 )下部设有法兰(28 )。
3.根据权利要求1所述的闪速处理挥发性有机废气的装置，其特征在于:所述外筒(30)和波导管(9)连接处借助可防止腔体内粉尘进入磁控管(8)的云母片封闭，磁控管(8)离微波腔体边缘的距离至少为20cm，所述波导管采用纯铜或镀银波导。
4.根据权利要求1所述的闪速处理挥发性有机废气的装置，其特征在于:所述前处理装置(I)包括湿式或干式吸收洗涤装置以及旋风除尘器或袋式除尘器。
5.根据权利要求1所述的闪速处理挥发性有机废气的装置，其特征在于:所述挥发性有机物在线监测仪(3)采用TVOCs在线监测设备或特定挥发性有机物爆炸预警装置；所述VOCs或TVOCs在线监测设备监测范围在0-106ppm。
6.根据权利要求1所述的闪速处理挥发性有机废气的装置，其特征在于:所述微波反应器采用915MHz或2.45GHz,0-400 KW微波发生装置，所述微波反应器(5)采用单管或多管组合方式。
7.根据权利要求1所述的闪速处理挥发性有机废气的装置，其特征在于:所述吸收装置采用液体吸收塔或固体床吸附器，在所述吸收装置(6)前的管道上设有冷凝或换热装置，该冷凝装置采用列管或翅片。
8.根据权利要求1所述的闪速处理挥发性有机废气的装置，其特征在于:所述微波反应器(5)的进排气管采用耐高温耐腐蚀材料。
【文档编号】B01D50/00GK104258728SQ201410535146
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】郭斌, 王欣, 任爱玲, 张丁超, 段二红, 韩梦菲 申请人:河北科技大学