專利名稱：有機(jī)廢氣凈化處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是用于治理各種排放條件下工業(yè)有機(jī)廢氣的凈化處理系統(tǒng)，是將吸附和催化燃燒兩種凈化工藝相結(jié)合，通過連接管路及調(diào)節(jié)控制設(shè)備形成一個整體的有機(jī)廢氣凈化處理系統(tǒng)。
現(xiàn)用的同類有機(jī)廢氣凈化工藝及設(shè)備有1、蜂輪凈化—催化燃燒設(shè)備將吸附劑裝制成一個大轉(zhuǎn)動蜂輪，有機(jī)廢氣經(jīng)蜂輪吸附得到凈化，再配制一臺催化燃燒裝置，將催化燃燒尾氣從蜂輪的一個固定小區(qū)域反向流出，用熱氣流使蜂輪吸附器的吸附材料逐次得到脫附再生。該設(shè)備雖然可以達(dá)到將有機(jī)廢氣濃縮的目的，能量消耗相對較小，但是蜂輪轉(zhuǎn)動與反向脫附氣流管路結(jié)合部位的串風(fēng)、漏風(fēng)現(xiàn)象難以避免，常常導(dǎo)致脫附效果不好，以致降低了蜂輪的凈化效率和催化燃燒的效果。另外不能處理超大風(fēng)量廢氣，而且吸附材料更換不便，從而影響了該工藝方法的廣泛應(yīng)用。
2、固定床吸附—催化燃燒法現(xiàn)用固定床吸附—催化燃燒工藝(ZL 93 2 22819.4)近年來應(yīng)用較多，并且基本取得了預(yù)期的治理效果，具有其所述的諸多優(yōu)點(diǎn)，但是仍存在以下缺點(diǎn)①該裝置的過濾材料對粉塵、氣溶膠的過濾效果不理想；②只能裝填使用一種吸附劑(蜂窩狀活性炭)，未考慮其它種類吸附劑(如顆?；钚蕴?、纖維狀活性炭)的使用；③未考慮處理更大風(fēng)量(＞50000m3/h)廢氣的凈化系統(tǒng)；④未設(shè)置自動調(diào)節(jié)控制設(shè)備，使脫附再生操作不便。
本實(shí)用新型的目的是為適用不同形狀的活性炭吸附劑，并適應(yīng)于各種廢氣排出風(fēng)量條件，特別是對大風(fēng)量(20000～100000m3/h)、低濃度(＜2000mg/m3)有機(jī)廢氣的凈化治理，采用吸附—催化燃燒的綜合工藝和穩(wěn)定的溫度控制方法，將大風(fēng)量、低濃度有機(jī)廢氣處理轉(zhuǎn)變?yōu)樾★L(fēng)量、高濃度的氣體處理，進(jìn)一步擴(kuò)展對各種有機(jī)廢氣的處理能力，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，并使新的廢氣凈化處理系統(tǒng)具有節(jié)能低耗、凈化效率高、操作方便安全等特點(diǎn)。
本實(shí)用新型主要由過濾吸附、脫附催化燃燒和調(diào)節(jié)控制三部分組成第一部分為過濾吸附凈化部分，由過濾器(1)、吸附床(2，2′)、排風(fēng)機(jī)(8)、截止蝶閥(F1)及相連的管路(圖中所示的粗線)組成。第二部分為脫附再生、催化燃燒部分，由吸附床(2，2′)、脫附風(fēng)機(jī)(3)、催化燃燒裝置(4)、小截止蝶閥(F2)、補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)(5)、四通閥(6，6′)、緩沖器(7)組成。兩部分設(shè)備的主體是1臺吸附床或2臺以上并聯(lián)的吸附床及催化燃燒裝置。在處理更大風(fēng)量有機(jī)廢氣時還可用6臺吸附床并聯(lián)并配置2臺催化燃燒裝置。第三部分是調(diào)節(jié)控制部分，由控制柜(13)來控制排風(fēng)機(jī)(8)運(yùn)行停止、截止蝶閥(F1，F(xiàn)2)的開啟、催化燃燒的反應(yīng)溫度、沖稀閥(F3)和四通閥(6、6′)的調(diào)節(jié)。過濾器(1)位于吸附床(2，2′)的前端，排風(fēng)機(jī)(8)位于吸附床的后端。脫附出口(11)位于吸附床(2，2′)的前端上部，用小管道與脫附風(fēng)機(jī)(3)進(jìn)口相連，脫附風(fēng)機(jī)(3)出口與催化燃燒裝置(4)進(jìn)口相接，催化燃燒裝置(4)的出口與四通閥(6)相接。四通閥(6)的另外三個接口分別接緩沖器(7)進(jìn)口、補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)(5)和放空管道(9)，緩沖器(7)的出口與四通閥(6′)相接；四通閥(6′)又與吸附床(2，2′)的脫附進(jìn)口(12)、放空管道(9)、進(jìn)風(fēng)調(diào)溫接口(10)相連，進(jìn)風(fēng)調(diào)溫接口(10)與環(huán)境相通，用來補(bǔ)充冷風(fēng)，作為二次溫度調(diào)節(jié)。
本實(shí)用新型對有機(jī)廢氣的處理分兩個階段完成，第一階段是將含有機(jī)物的大流量廢氣通過吸附床(2，2′)，有機(jī)物被吸附劑(活性炭)吸附而使氣體得到凈化，即暫時將有機(jī)物收集并濃縮。第二階段是將吸附床(2，2′)中吸附的有機(jī)物在熱氣流下脫附后變?yōu)樾★L(fēng)量(為原來的1/10～1/30)、高濃度(為初始濃度的10～30倍)的氣流，氣流中有機(jī)物在催化燃燒裝置(4)中被催化氧化為無害的CO2和H2O，脫附時的熱能主要是有機(jī)物在催化燃燒過程中產(chǎn)生，在脫附循環(huán)中被充分利用，使得本系統(tǒng)運(yùn)行低耗節(jié)能，并且無二次污染。
本實(shí)用新型的工藝流程如下有機(jī)廢氣凈化處理系統(tǒng)由控制柜(13)按鈕進(jìn)行操作，先將吸附床(2)的前后截止蝶閥(F1)打開，并關(guān)閉前后小截止蝶閥(F2)，接著啟動排風(fēng)機(jī)(8)，氣流通過吸附床(2)，在此有機(jī)廢氣被吸附劑吸附而使空氣凈化，凈化后的氣體通過排風(fēng)機(jī)(8)排出。當(dāng)使用一定吸附周期后，吸附床(2)的尾氣中有機(jī)物濃度接近規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)(如甲苯為40mg/m3)時，將吸附床(2′)前后截止蝶閥(F1)打開，同時關(guān)閉吸附床(2)前后截止蝶閥(F1)，使氣流通過吸附床(2′)進(jìn)行廢氣凈化的連續(xù)吸附操作。
將停止吸附操作的吸附床(2)的前后小截止蝶閥(F2)打開，啟動脫附風(fēng)機(jī)(3)，使氣流在吸附床(2)、脫附風(fēng)機(jī)(3)、催化燃燒裝置(4)、四通閥(6)、緩沖器(7)及四通閥(6′)組成的系統(tǒng)中循環(huán)。然后啟動催化燃燒裝置(4)的電加熱器，并逐漸將催化燃燒裝置中的催化劑床層加熱并將其控制在有機(jī)物催化燃燒反應(yīng)的溫度以上(＞240℃)。這時，從催化燃燒裝置(4)的尾氣中流出的氣體已被加熱，經(jīng)裝置(4)中的熱交換器換熱后，流出的熱氣流再引入吸附床(2)，利用催化燃燒裝置(4)放出的熱氣流將吸附床(2)中活性炭上吸附的有機(jī)物脫附出來，由吸附床(2)流出的氣體中的有機(jī)物很快可以達(dá)到較高濃度(可比吸附前的濃度提高10～30倍)，然后送入催化燃燒裝置(4)，在催化劑上催化氧化為CO2和H2O，以達(dá)到凈化處理的目的。高濃度(＞3000mg/m3)的有機(jī)物催化氧化后產(chǎn)生大量的熱，這時催化燃燒裝置出口尾氣的溫度可達(dá)150～350℃，將尾氣一部分放空，另一部分在設(shè)定的控制參數(shù)下，由補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)(5)和四通閥(6，6′)及緩沖器(7)將氣流自動調(diào)節(jié)控制在90～140℃，再送入吸附床(2)，用于吸附床中活性炭吸附劑的脫附再塵，從而充分利用了有機(jī)物催化燃燒后產(chǎn)生的熱能。由催化燃燒裝置(4)引入吸附床的氣流通過四通閥(6)、補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)(5)調(diào)控后進(jìn)入緩沖器(7)，這時氣流溫度波動范圍較大，又經(jīng)緩沖器(7)和四通閥(6′)進(jìn)一步調(diào)控后，進(jìn)入吸附床(2)的脫附氣流可以準(zhǔn)確控制在所要求更小的溫度范圍內(nèi)，使脫附過程穩(wěn)定進(jìn)行。以上脫附過程一般需要進(jìn)行5～10小時。經(jīng)過脫附的吸附床(2)可用于下次的吸附操作。另一臺吸附床(2′)到了規(guī)定吸附周期吸附操作結(jié)束后可按照以上程序進(jìn)行脫附再生。兩臺吸附床(2，2′)可依次反復(fù)進(jìn)行吸附、脫附輪換操作。
該凈化處理系統(tǒng)可根據(jù)排風(fēng)量和吸附周期，在系統(tǒng)中用1～2臺吸附床配置1臺催化燃燒裝置，也可用3臺吸附床并聯(lián)配置1臺催化燃燒裝置；還可用6臺吸附床并聯(lián)，配置2臺催化燃燒裝置組成處理系統(tǒng)，以處理更大的風(fēng)量的廢氣。安裝3臺吸附床時，有2臺吸附床同時進(jìn)行吸附操作，另外1臺進(jìn)行脫附操作，依次輪換反復(fù)進(jìn)行吸附、脫附操作。配置2～3臺吸附床，吸附操作和脫附操作可以連續(xù)進(jìn)行，也可以間斷進(jìn)行。在處理風(fēng)量不大、吸附周期相對固定、間斷時間較長時，可以用1臺吸附床和1臺催化燃燒裝置組成凈化處理系統(tǒng)。吸附周期和脫附再生的時間是根據(jù)初始?xì)饬髦杏袡C(jī)廢氣的濃度及有機(jī)物種類而定。
本實(shí)用新型與其它凈化設(shè)備的區(qū)別1、過濾器由過濾元件采用“W”形結(jié)構(gòu)組成，過濾材料使用噴膠棉、噴膠棉加中效濾紙等為過濾層，以濾除有機(jī)廢氣中的粉塵、氣溶膠。
2、吸附床①采用分體組裝的緊湊式結(jié)構(gòu)，吸附劑裝填在抽屜式結(jié)構(gòu)的單元中，組裝后炭層無死空間；②吸附材料使用蜂窩狀活性炭，由于其床層阻力很小(在大流速下比顆?；钚蕴康?0倍以上)，主要用于大風(fēng)量(＞10000m3/h)有機(jī)廢氣處理系統(tǒng)；中等、小風(fēng)量時也可采用顆粒狀活性炭、活性炭纖維等作吸附材料；③在脫附進(jìn)口采用多孔折板，以使脫附熱氣流分布均勻。
3、催化燃燒裝置采用電加熱室、催化燃燒室和雙程管殼式換熱器組成為一體的豎式結(jié)構(gòu)，催化燃燒室裝填以蜂窩陶瓷為載體的貴金屬氧化催化劑、非貴金屬氧化催化劑。
4、氣路調(diào)節(jié)閥門氣路調(diào)節(jié)閥門為電動執(zhí)行器帶動的方形或圓形截止蝶閥，使用輪盤、鏈條、拉桿等傳動裝置傳動。
5、控制部分采用PC機(jī)、可編程控制器、電器元件等來自動控制凈化處理系統(tǒng)，用沖稀閥、四通閥和緩沖器及補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)聯(lián)合調(diào)節(jié)控制脫附氣流溫度。使用2個四通閥對脫附氣流溫度進(jìn)行二次調(diào)節(jié)控制，同時用緩沖器以緩解脫附氣流溫度的波動。
6、整個系統(tǒng)的吸附過程采用負(fù)壓操作。
本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)1、可以使用幾種吸附劑，中小風(fēng)量(＜10000m3/h)可以用顆粒活性炭、活性炭纖維及蜂窩狀活性炭，在大風(fēng)量(＞10000m3/h)情況下主要使用床層阻力小的蜂窩狀活性炭。
2、處理系統(tǒng)可以根據(jù)排風(fēng)量和吸附周期用1臺催化燃燒裝置配置1～3臺吸附床組成一個凈化系統(tǒng)。按照這種配置，也可以進(jìn)一步組合成處理10萬m3/h風(fēng)量的獨(dú)立有機(jī)廢氣凈化系統(tǒng)，便于選型使用，占地面積小。
3、吸附床、過濾器，采用單元組裝式結(jié)構(gòu)，可在凈化現(xiàn)場進(jìn)行組合、安裝、連接，便于運(yùn)輸、維修和更換材料。吸附床采用緊湊結(jié)構(gòu)，炭層無明顯死空間。過濾器采用復(fù)合過濾材料，提高了對粉塵、氣溶膠的過濾效率和容塵量，又進(jìn)一步延長了吸附劑的使用壽命。
4、截止閥門是采用輪盤、鏈條、拉桿等傳動的蝶形閥板，開關(guān)靈活，轉(zhuǎn)動自如，便于自動控制。
5、處理系統(tǒng)可以用手動操作，也可以在PC機(jī)、可編程控制器、電器元件等完全自動控制下完成吸附凈化、脫附再塵和催化燃燒的全部過程，操作安全方便。
6、設(shè)置2個四通閥和1個緩沖器聯(lián)合調(diào)節(jié)控制脫附溫度，使脫附氣流穩(wěn)定，溫度波動小，控制準(zhǔn)確、運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠。
7、由于吸附系統(tǒng)采用負(fù)壓操作，避免了有機(jī)廢氣在操作間的溢出。
有機(jī)廢氣凈化處理系統(tǒng)示意


圖1-過濾器2-吸附床3-脫附風(fēng)機(jī)4-催化燃燒裝置5-補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)6-四通閥7-緩沖器8-排風(fēng)機(jī)9-放空管道10-進(jìn)風(fēng)調(diào)溫接口11-脫附出口12-脫附進(jìn)口13-控制柜F1-截止蝶閥F2-小截止蝶閥F3-沖稀閥實(shí)例1摩托車廠噴漆塵產(chǎn)線廢氣凈化處理系統(tǒng)，廢氣中主要有機(jī)物為苯、甲苯、二甲苯，另外還含有乙酸乙酯、乙丁醇、環(huán)己烷等，有機(jī)廢氣總濃度為500mg/m3左右。三個出口的總排風(fēng)量為300000m3/h，安裝三套廢氣凈化處理系統(tǒng)，每套處理系統(tǒng)的排風(fēng)量為100000m3/h，治理后，均達(dá)到國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)例2造船廠涂裝車間的廢氣凈化處理系統(tǒng)，廢氣中主要成份為甲苯、二甲苯，有機(jī)物總含量為300mg/m3以上，總排風(fēng)量為120000m3/h，設(shè)置安裝兩套凈化處理系統(tǒng)，每套處理廢氣能力為60000m3/h，廢氣治理效果達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)例3鋼琴廠淋漆與噴漆車間廢氣處理系統(tǒng)，廢氣中含苯乙烯、乙酸乙酯等，有機(jī)物總含量達(dá)600mg/m3，排風(fēng)量為80000m3/h，有4個排風(fēng)口，安裝4臺吸附床，配置2臺催化燃燒裝置，苯乙烯凈化效率＞90％，排氣達(dá)到國家規(guī)定廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)例4金屬包裝容器廠鐵板印刷廢氣處理系統(tǒng)，處理風(fēng)量為20000m3/h，廢氣中含甲苯、二甲苯，有機(jī)物總含量600mg/m3，并且由烘房放出一些膠狀物質(zhì)。先設(shè)置一臺噴淋水洗塔除去膠狀物質(zhì)，安裝一套雙吸附床和一臺催化燃燒裝置的處理系統(tǒng)，凈化效率達(dá)95％。
實(shí)例5文具廠涂漆生產(chǎn)線廢氣凈化處理系統(tǒng)，廢氣中含甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等，有機(jī)物總含量為400mg/m3，排風(fēng)量為10000m3/h，催化床起燃功率為30KW，凈化效率＞93％。
權(quán)利要求1.一種有機(jī)廢氣凈化處理系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)由過濾吸附、脫附催化燃燒和調(diào)節(jié)控制三部分組成；第一部分為過濾吸附凈化部分，由過濾器(1)、吸附床(2，2′)、排風(fēng)機(jī)(8)、截止蝶閥(F1)及相連的管路組成；第二部分為脫附再生、催化燃燒部分，由吸附床(2，2′)、脫附風(fēng)機(jī)(3)、催化燃燒裝置(4)、小截止蝶閥(F2)、補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)(5)、四通閥(6，6′)、緩沖器(7)組成；第三部分是調(diào)節(jié)控制部分，由控制柜(13)來控制排風(fēng)機(jī)(8)運(yùn)行停止、截止蝶閥(F1，F(xiàn)2)的開啟、催化燃燒的反應(yīng)溫度、沖稀閥(F3)和四通閥(6，6′)的調(diào)節(jié)；過濾器(1)位于吸附床(2，2′)的前端，排風(fēng)機(jī)(8)位于吸附床的后端，脫附出口(11)位于吸附床(2，2′)的前端上部，用小管道與脫附風(fēng)機(jī)(3)進(jìn)口相連，脫附風(fēng)機(jī)(3)出口與催化燃燒裝置(4)進(jìn)口相接，催化燃燒裝置(4)的出口與四通閥(6)相接，四通閥(6)的另外三個接口分別接緩沖器(7)進(jìn)口、補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)(5)和放空管道(9)，緩沖器(7)的出口與四通閥(6′)相接，四通閥(6′)又與吸附床(2，2′)的脫附進(jìn)口(12)、放空管道(9)、進(jìn)風(fēng)調(diào)溫接口(10)相連，進(jìn)風(fēng)調(diào)溫接口(10)與環(huán)境相通。
2.按權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢氣凈化處理系統(tǒng)，其特征是過濾器由過濾元件采用“W”形結(jié)構(gòu)組成，過濾材料使用噴膠棉、噴膠棉加中效濾紙等為過濾層，以濾除廢氣中的粉塵和氣溶膠。
3.按權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢氣凈化處理系統(tǒng)，其特征是吸附床采用分體組裝的緊湊式結(jié)構(gòu)，吸附材料裝填在抽屜式結(jié)構(gòu)的單元中，吸附材料為蜂窩狀活性炭、顆粒狀活性炭、活性炭纖維等。
4.按權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢氣凈化處理系統(tǒng)，其特征是催化燃燒裝置采用電加熱室、催化燃燒室和雙程管殼式換熱器組成為一體的豎式結(jié)構(gòu)，催化燃燒室裝填以蜂窩陶瓷為載體的貴金屬氧化催化劑、非貴金屬氧化催化劑。
5.按權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢氣凈化處理系統(tǒng)，其特征是根據(jù)排風(fēng)量和吸附周期，在系統(tǒng)中配置1臺或并聯(lián)配置2～3臺吸附床和1臺催化燃燒裝置組成處理系統(tǒng)。
6.按權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢氣凈化處理系統(tǒng)，其特征是氣路調(diào)節(jié)閥門為電動執(zhí)行器帶動的方形或圓形截止蝶閥。
7.按權(quán)利要求1、5或6所述的有機(jī)廢氣凈化處理系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)的控制柜采用PC機(jī)、可編程控制器、電器元件等來自動控制凈化處理系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型為有機(jī)廢氣凈化處理系統(tǒng)，主要是由吸附床、催化燃燒裝置和調(diào)節(jié)控制設(shè)備組成。本系統(tǒng)的有機(jī)廢氣吸附、催化燃燒凈化和吸附劑脫附再生等全部操作過程均可自動控制完成。該設(shè)備處理有機(jī)廢氣能力為1000～50000m
文檔編號B01D53/72GK2537454SQ01274679
公開日2003年2月26日 申請日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者喬惠賢, 尹維東, 袁義勝, 欒志強(qiáng), 陳魁學(xué), 史寶棟 申請人:中國人民解放軍63971部隊