一种VOCs废气净化处理方法与流程

本发明涉及一种vocs废气净化处理方法。

背景技术

vocs是挥发性有机化合物（volatileorganiccompounds）的英文缩写。其定义有好几种，在我国，vocs是指常温下饱和蒸汽压大于133.32pa、常压下沸点在50~260℃以下的有机化合物，或常温常压下能挥发的有机固体或液体。

在很多行业的生产制造过程中都会产生vocs废气，现有技术中大多数企业采取直接排放或简单处理后直接排放的方式，这种方式对环境的危害较大。申请公布号为cn107930313a、申请公布日为2018年4月20日的中国专利公开了一种挥发性有机废气处理系统，其采用四分喷淋塔、uv光解及等离子处理组合机的方式处理。

现有技术的不足之处在于，uv光解及等离子处理组合机的成本较大，对中小企业的负担较大，造成中小企业对于vocs废气的处理没有应用价值。因此，研发出一种低成本的vocs废气方法具有较大的生产应用价值。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种vocs废气净化处理方法，具有降低成本的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种vocs废气净化处理方法，包括以下步骤：

（1）碱液吸收

vocs废气从吸收塔的底部进入吸收塔内依次进行第一级喷淋吸收和第二级喷淋吸收，所述吸收塔的中部和上部分别喷淋来自于第一碱液罐的第一喷淋液和来自于第二碱液罐的第二喷淋液；二级喷淋吸收后得到的气相自设置在吸收塔顶部的管路排至吸附塔内；第一喷淋液和vocs废气、第二喷淋液和vocs废气的液气流量比为1:500~700；

第二碱液罐内的第二喷淋液为来自外环境的新鲜碱液，新鲜碱液为饱和石灰水；二级喷淋吸收后得到的液相混合后进入第一碱液罐内作为第一喷淋液，当第一喷淋液内的vocs浓度增至5g/l后，第一喷淋液自设置在第一碱液罐底部的管路进入喷淋液收集罐；

（2）吸附

二级喷淋吸收后得到的气相从吸附塔的底部进入吸附塔内依次进行第一级吸附、第二级吸附和第三级吸附，所述吸附塔内自下向上的方向上依次设有第一吸附板、第二吸附板和第三吸附板；

第一吸附板包括与所述吸附塔横截面相适应的第一载板和安装在第一载板上并与所述吸附塔横截面相适应的第一无纺布袋，所述第一无纺布袋内填充有活性炭；

第二吸附板包括与吸附塔横截面相适应的第二载板和安装在第二载板上并与吸附塔横截面相适应的第二无纺布袋，第二无纺布袋内填充有活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝和聚丙烯腈纤维的混合物，活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝和聚丙烯腈纤维的质量比为100:5~6:10~12:2~3；

第三吸附板包括与吸附塔横截面相适应的第三载板和安装在第三载板上并与吸附塔横截面相适应的第三无纺布袋，第三无纺布袋内填充有活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇、陶瓷粉和麦麸的混合物，活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇、陶瓷粉和麦麸的质量比为100:5~6:10~12:2~3:1~2:2~3:2~3；

三级吸附后得到的气相可直接排至空气中，将吸附后得到的第一无纺布袋、第二无纺布袋和第三无纺布袋拆下进行再利用处理；

（3）再利用

将喷淋液收集罐运送至再利用区，喷淋液收集罐内的第二喷淋液从喷淋液处理罐的底部泵送至喷淋液处理罐内，向喷淋液处理罐内加入酸液调节ph至6.8~7.0，待喷淋液处理罐内的vocs溢出并自设置在喷淋液处理罐顶部的管路进入燃烧区；

将拆下后的第一无纺布袋、第二无纺布袋和第三无纺布袋放入燃烧区内，另向燃烧区内加入沸石粉和氧化铜纳米粒子；第一无纺布袋、第二无纺布袋和第三无纺布袋的总量、自喷淋液处理罐溢出的vocs、沸石粉和氧化铜纳米粒子的质量比为100:25~30:1~2:0.4~0.5；

向燃烧区充入充足的空气并在200~225℃燃烧，燃烧得到的热能通过热交换再利用。

进一步优选为：第二无纺布袋内还填充有海藻酸钠和硅藻酸钠，活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝、聚丙烯腈纤维、海藻酸钠和硅藻酸钠的质量比为100:5~6:10~12:2~3:1~2:1~2；

第三无纺布袋内还填充有海藻酸钠、硅藻酸钠和碳酸氢钠，活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇、陶瓷粉、麦麸、海藻酸钠、硅藻酸钠和碳酸氢钠的质量比为100:5~6:10~12:2~3:1~2:2~3:2~3:1~2:1~2:3~4。

进一步优选为：所述吸附塔的顶部通过管路连有再吸附罐，在吸附塔内三级吸附后得到的气相自再吸附罐一侧的入口进入再吸附罐内，经竖直设置在所述再吸附罐内的再吸附板吸附作用，然后自再吸附罐上远离入口一侧的出口排至空气中；

再吸附板包括与所述再吸附罐纵截面相适应的再吸附载板和涂覆在再吸附载板两侧的涂层，所述涂层的厚度为4~5mm，所述涂层包括20~22wt%的氧化镁、30~32wt%的氧化铝和46~50wt%的氯化镁。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、采用传统的碱液吸收、吸附和燃烧联合处理，仅通过改进各步的结构和材料，替代修改整条线路，降低成本，同时可在中小企业现有的处理设备中做改进即可使用，减少整改成本，利于推广；

2、本申请的处理方法能起到较好的vocs废气净化，排放量可忽略不计，具有环境友好性，明显优于现有技术；

3、本申请的处理方法可充分再利用vocs，提高其利用度，降低其燃烧后的二次污染性，同时燃烧时温度明显低于现有技术，节能减耗。

附图说明

图1是实施例1的碱液吸收和吸附设备结构示意图；

图2是实施例1的再利用设备结构示意图；

图3是实施例3的碱液吸收和吸附设备结构示意图。

图中，1、吸收塔；2、第一碱液罐；3、第二碱液罐；4、喷淋液收集罐；5、吸附塔；6、喷淋液处理罐；7、燃烧区；8、再吸附罐。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

实施例1：一种vocs废气净化处理方法，参照图1和图2，包括以下步骤：

（1）碱液吸收

vocs废气从吸收塔1的底部进入吸收塔1内依次进行第一级喷淋吸收和第二级喷淋吸收，吸收塔1的中部和上部分别喷淋来自于第一碱液罐2的第一喷淋液和来自于第二碱液罐3的第二喷淋液；二级喷淋吸收后得到的气相自设置在吸收塔1顶部的管路排至吸附塔5内；第一喷淋液和vocs废气、第二喷淋液和vocs废气的液气流量比为1:500；

第二碱液罐3内的第二喷淋液为来自外环境的新鲜碱液，新鲜碱液为饱和石灰水；二级喷淋吸收后得到的液相混合后进入第一碱液罐2内作为第一喷淋液，当第一喷淋液内的vocs浓度增至5g/l后，第一喷淋液自设置在第一碱液罐2底部的管路进入喷淋液收集罐4；

（2）吸附

二级喷淋吸收后得到的气相从吸附塔5的底部进入吸附塔5内依次进行第一级吸附、第二级吸附和第三级吸附，吸附塔5内自下向上的方向上依次设有第一吸附板、第二吸附板和第三吸附板；

第一吸附板包括与吸附塔5横截面相适应的第一载板和安装在第一载板上并与吸附塔5横截面相适应的第一无纺布袋，第一无纺布袋内填充有活性炭；

第二吸附板包括与吸附塔5横截面相适应的第二载板和安装在第二载板上并与吸附塔5横截面相适应的第二无纺布袋，第二无纺布袋内填充有活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝和聚丙烯腈纤维的混合物，活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝和聚丙烯腈纤维的质量比为100:5:10:2；

第三吸附板包括与吸附塔5横截面相适应的第三载板和安装在第三载板上并与吸附塔5横截面相适应的第三无纺布袋，第三无纺布袋内填充有活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇、陶瓷粉和麦麸的混合物，活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇、陶瓷粉和麦麸的质量比为100:5:10:2:1:2:2；

三级吸附后得到的气相可直接排至空气中，将吸附后得到的第一无纺布袋、第二无纺布袋和第三无纺布袋拆下进行再利用处理；

（3）再利用

将喷淋液收集罐4运送至再利用区，喷淋液收集罐4内的第二喷淋液从喷淋液处理罐6的底部泵送至喷淋液处理罐6内，向喷淋液处理罐6内加入酸液调节ph至6.8，待喷淋液处理罐6内的vocs溢出并自设置在喷淋液处理罐6顶部的管路进入燃烧区7；

将拆下后的第一无纺布袋、第二无纺布袋和第三无纺布袋放入燃烧区7内，另向燃烧区7内加入沸石粉和氧化铜纳米粒子；第一无纺布袋、第二无纺布袋和第三无纺布袋的总量、自喷淋液处理罐溢出的vocs、沸石粉和氧化铜纳米粒子的质量比为100:25:1:0.4；

向燃烧区7充入充足的空气并在225℃燃烧，燃烧得到的热能通过热交换再利用。

实施例2：一种vocs废气净化处理方法，与实施例1的不同之处在于，第二无纺布袋内还填充有海藻酸钠和硅藻酸钠，活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝、聚丙烯腈纤维、海藻酸钠和硅藻酸钠的质量比为100:5:10:2:1:1；

第三无纺布袋内还填充有海藻酸钠、硅藻酸钠和碳酸氢钠，活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇、陶瓷粉、麦麸、海藻酸钠、硅藻酸钠和碳酸氢钠的质量比为100:5:10:2:1:2:2:1:1:3。

实施例3：一种vocs废气净化处理方法，与实施例2的不同之处在于，参照图3，吸附塔5的顶部通过管路连有再吸附罐8，在吸附塔5内三级吸附后得到的气相自再吸附罐8一侧的入口进入再吸附罐8内，经竖直设置在再吸附罐8内的再吸附板吸附作用，然后自再吸附罐8上远离入口一侧的出口排至空气中；

再吸附板包括与再吸附罐纵截面相适应的再吸附载板和涂覆在再吸附载板两侧的涂层，涂层的厚度为4mm，涂层包括22wt%的氧化镁、32wt%的氧化铝和46wt%的氯化镁。

实施例4：一种vocs废气净化处理方法，包括以下步骤：

（1）碱液吸收

vocs废气从吸收塔1的底部进入吸收塔1内依次进行第一级喷淋吸收和第二级喷淋吸收，吸收塔1的中部和上部分别喷淋来自于第一碱液罐2的第一喷淋液和来自于第二碱液罐3的第二喷淋液；二级喷淋吸收后得到的气相自设置在吸收塔1顶部的管路排至吸附塔5内；第一喷淋液和vocs废气、第二喷淋液和vocs废气的液气流量比为1:700；

第二碱液罐3内的第二喷淋液为来自外环境的新鲜碱液，新鲜碱液为饱和石灰水；二级喷淋吸收后得到的液相混合后进入第一碱液罐2内作为第一喷淋液，当第一喷淋液内的vocs浓度增至5g/l后，第一喷淋液自设置在第一碱液罐2底部的管路进入喷淋液收集罐4；

（2）吸附

二级喷淋吸收后得到的气相从吸附塔5的底部进入吸附塔5内依次进行第一级吸附、第二级吸附和第三级吸附，吸附塔5内自下向上的方向上依次设有第一吸附板、第二吸附板和第三吸附板；

第一吸附板包括与吸附塔5横截面相适应的第一载板和安装在第一载板上并与吸附塔5横截面相适应的第一无纺布袋，第一无纺布袋内填充有活性炭；

第二吸附板包括与吸附塔5横截面相适应的第二载板和安装在第二载板上并与吸附塔5横截面相适应的第二无纺布袋，第二无纺布袋内填充有活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝和聚丙烯腈纤维的混合物，活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝和聚丙烯腈纤维的质量比为100:6:12:3；

第三吸附板包括与吸附塔5横截面相适应的第三载板和安装在第三载板上并与吸附塔5横截面相适应的第三无纺布袋，第三无纺布袋内填充有活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇、陶瓷粉和麦麸的混合物，活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇、陶瓷粉和麦麸的质量比为100:6:12:3:2:3:3；

三级吸附后得到的气相可直接排至空气中，将吸附后得到的第一无纺布袋、第二无纺布袋和第三无纺布袋拆下进行再利用处理；

（3）再利用

将喷淋液收集罐4运送至再利用区，喷淋液收集罐4内的第二喷淋液从喷淋液处理罐6的底部泵送至喷淋液处理罐6内，向喷淋液处理罐6内加入酸液调节ph至7.0，待喷淋液处理罐6内的vocs溢出并自设置在喷淋液处理罐6顶部的管路进入燃烧区7；

将拆下后的第一无纺布袋、第二无纺布袋和第三无纺布袋放入燃烧区7内，另向燃烧区7内加入沸石粉和氧化铜纳米粒子；第一无纺布袋、第二无纺布袋和第三无纺布袋的总量、自喷淋液处理罐6溢出的vocs、沸石粉和氧化铜纳米粒子的质量比为100:30:2:0.5；

向燃烧区7充入充足的空气并在200℃燃烧，燃烧得到的热能通过热交换再利用。

实施例5：一种vocs废气净化处理方法，与实施例4的不同之处在于，第二无纺布袋内还填充有海藻酸钠和硅藻酸钠，活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝、聚丙烯腈纤维、海藻酸钠和硅藻酸钠的质量比为100:6:12:3:2:2；

第三无纺布袋内还填充有海藻酸钠、硅藻酸钠和碳酸氢钠，活性炭、氯化钙粉、纳米级聚氯化铝、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇、陶瓷粉、麦麸、海藻酸钠、硅藻酸钠和碳酸氢钠的质量比为100:6:12:3:2:3:3:2:2:4。

实施例6：一种vocs废气净化处理方法，与实施例5的不同之处在于，吸附塔5的顶部通过管路连有再吸附罐8，在吸附塔5内三级吸附后得到的气相自再吸附罐8一侧的入口进入再吸附罐8内，经竖直设置在再吸附罐8内的再吸附板吸附作用，然后自再吸附罐8上远离入口一侧的出口排至空气中；

再吸附板包括与再吸附罐纵截面相适应的再吸附载板和涂覆在再吸附载板两侧的涂层，涂层的厚度为5mm，涂层包括20wt%的氧化镁、30wt%的氧化铝和50wt%的氯化镁。

性能表征

1、对照组

对照组1：一种vocs废气净化处理方法，与实施例1的不同之处在于，第一无纺布袋、第二无纺布袋和第三无纺布袋内仅填充有活性炭。

对照组2：一种废气处理方法，其参照cn107930313a的实施例。

2、排放浓度测试

以55mg/m³苯、100mg/m³甲苯、150mg/m³二甲苯、250mg/m³酚类、70mg/m³甲醛、300mg/m³乙醛、50mg/m³丙烯腈、50mg/m³丙烯醛、500mg/m³甲醇、60mg/m³苯胺类、150mg/m³氯苯类、50mg/m³硝基苯类和100mg/m³氯乙烯的混合气体作为初始vocs，分别经不同测试组处理，于周界外浓度最高点取测试样，以安捷伦gc-fid/ms检测系统的th-300b大气环境挥发性有机物线监测系统为测试设备进行浓度测试。平行试验5次，取平均值。测试组分别为实施例1-6和对照组1-2。以《大气污染物综合排放标准》（gb16297-1996）中的无组织排放监控浓度限值作为参考排放上限浓度。

测试结果如表1所示。表1显示：（1）相比初始vocs，经测试组处理后苯、甲苯、二甲苯、酚类、甲醛、乙醛、丙烯腈、丙烯醛、甲醇、苯胺类、氯苯类、硝基苯类和氯乙烯的浓度均有大幅度降低，说明测试组能起到较好的vocs废气净化；（2）相比对照组1和对照组2，经实施例1-6处理后的甲苯、二甲苯、酚类、甲醛、乙醛、丙烯腈、丙烯醛、甲醇、苯胺类、氯苯类、硝基苯类和氯乙烯的浓度均进一步大幅度降低，说明采用本申请方案可大大提高vocs废气净化能力；（3）相比实施例1（或实施例4），经实施例2（或实施例5）处理后的vocs废气净化能力进一步增加；相比实施例2（或实施例5），经实施例3（或实施例6）处理后的vocs废气净化能力进一步增加。

表1排放浓度测试（单位：mg/m³）

3、燃烧效果测试

在浓度测试的同时，对测试组中在燃烧区处理完毕后，测试燃烧区出口的vocs浓度以及co浓度。

测试结果如表2所示。表2显示：

相比对照组1，经实施例1-6处理后甲苯、二甲苯、酚类、甲醛、乙醛、丙烯腈、丙烯醛、甲醇、苯胺类、氯苯类、硝基苯类和氯乙烯的燃烧量大（说明燃烧利用率高），且其co浓度低（说明燃烧转换率大）；

相比实施例1（或实施例4），经实施例2（或实施例5）处理后的vocs的燃烧量进一步增加，co浓度进一步降低；相比实施例2（或实施例5），经实施例3（或实施例6）处理后的燃烧量进一步增加，co浓度进一步降低。

表2燃烧效果测试（单位：mg/m³）

以上内容不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。