本發明專利技術公開了一種脫除VOCs的氣體凈化裝置。將含VOCs的氣體引入該氣體凈化裝置。首先，VOCs氣體在吸附區吸附，吸附飽和后經加熱、脫附，之后脫附氣進入催化燃燒反應區，去除VOCs氣體，產生的凈化氣一部分排出裝置，另一部分作為循環氣返回裝置。該裝置采用轉動式吸附-脫附床結構，通過周期性的轉動實現吸附區與脫附區的交替切換。催化燃燒反應區采用軸向反應器結構，具有高的VOCs脫除效率。裝置內部設有電加熱器，作為系統啟動熱源及輔助熱源；高比表燃燒催化劑及吸附劑適用于高空速工況、低濃VOCs氣體脫除。該系統結構緊湊、操作方便、運行成本低，凈化效率高，不產生二次污染。
【技術實現步驟摘要】
一種脫除VOCs的氣體凈化裝置及凈化方法
本專利技術涉及VOCs氣體轉化、氣體凈化領域，特別涉及一種脫除VOCs的氣體凈化裝置。
技術介紹
揮發性有機化合物(簡稱VOCs)是指在常溫下飽和蒸汽壓約大于70Pa、常壓下沸點低于260℃的有機化合物。VOCs廣泛來源于石油化工、制藥、印刷、涂料裝飾、表面防腐、交通運輸等行業。其主要危害可以概括為兩個方面：一是大多數VOCs有毒、有惡臭，當居室中的VOCs達到一定濃度時，對人的眼、鼻、呼吸道有刺激作用，對心、肺、肝等內臟及造成記憶力減退神經系統產生有害影響，甚至造成急性和慢性中毒，可致癌、致突變；二是VOCs可破壞大氣臭氧層，產生光化學煙霧及酸雨。隨著工業的發展和人們生活水平的提高，VOCs的排放量與日劇增，并具有范圍廣、排放量大等特點。1990年美國通過了“清潔空氣修正案”和“污染防止案”，提高了廢氣排放標準，將工業生產中的189種污染物列為有毒污染物，其中70％的化學品為VOCs。我國在1997年1月1日開始實施的《中華人民共和國國家標準大氣污染物綜合排放標準》也規定了VOCs排放較嚴格的標準。VOCs對環境和人體健康的嚴重危害，引起了世界各國的高度重視。VOCs的治理也成為當前國際環境的熱點之一。其處理方式有：回收和轉化。常見的回收方式主要有吸附、吸收、冷凝以及膜分離等；常見的轉化技術主要有催化燃燒法、直接燃燒法、光催化降解、生物降解、等離子體技術等。通常低濃度的VOCs，吸附和催化燃燒是最經濟和有效的治理方法。燃燒技術最初采用的是直接燃燒法，但是直接燃燒法所需溫度較高.許多VOCs在直接燃燒時起燃溫度都在500℃以上，使得直接燃燒法僅適用于治理高濃度VOCs廢氣。如果有機廢氣中的VOCs含量較低，要將其中的VOCs氧化脫除，需要將廢氣直接加熱到很高溫度。該方法中需要供入額外能量來預熱空氣，特別是對于一些難氧化的VOCs，高的絕熱燃燒溫度易產生NOx，造成二次污染。為克服這些缺點，催化燃燒技術得到了廣泛應用。催化燃燒是借助催化劑在較低溫度下起燃(常溫～300℃)進行無焰燃燒，并將有機廢氣氧化分解為二氧化碳和水。催化燃燒處理有機廢氣的優點在于：(1)起燃溫度低，能量消耗少，甚至達到起燃溫度后無需外界傳熱就能完成氧化反應。這種較低溫下的催化燃燒可避免NOx氣體的生成；(2)適用范圍廣。催化燃燒幾乎可以處理所有的烴類有機廢氣及惡臭氣體，它適用于不同濃度范圍、成分復雜的各種有機廢氣處理。對于有機化工、涂料、絕緣材料等行業排放的低濃度、多成分，回收價值低的廢氣，采用吸附-催化燃燒法的處理效果更好。一般有機廢氣的轉化率都在95％以上；(3)適應氧濃度范圍大，凈化效率高，無二次污染，且燃燒緩和，運轉費用少，操作管理方便，可長周期運行，并可回收廢熱，降低處理成本。中國專利CN202036921U公開了一種設有立式旋流式氣體分離過濾一體機的RCO反應裝置，該系統反應器殼體內設有上下分布的催化反應層和蓄熱層，系統占地面積小、凈化效率高，適用于有機廢氣特別是含有固體顆粒物雜質的有機廢氣的催化氧化處理。中國專利CN102614740A公開了一種汽車涂裝生產線上有機廢氣處理工藝，該專利技術采用吸附轉輪及催化燃燒處理含有VOCs廢氣，不需外能源、并能實現有機廢氣零排放，但氣體處理量有限，吸附轉輪制造復雜。中國專利CN102519049A公開了一種低能耗有害廢氣凈化焚燒系統，該系統由廢氣凈化焚燒、余熱回收及煙氣處理等單元組成，采用全新的蓄熱焚燒方式，可低成本連續凈化多種焚燒有害廢氣，具有蓄熱體易清理不堵塞、有害廢氣全部焚燒達標排放等特點，但對于處理低濃度VOCs氣體不經濟。中國專利CN104344409A公開了一種處理含高濃度有機污染物廢氣的方法，將一體化RTO裝置的一個燃燒室改進為二個一體化或分體式燃燒室裝置，同時將其中的一個燃燒室的高溫廢氣引出，結合燃燒室的外部余熱回收裝置，可實現第二高溫燃燒室多余熱能的回收，但該系統能耗較高。中國專利CN104474844A公開了一種基于濃縮轉輪和RTO的彩涂線廢氣處理及熱回收方法及系統，該系統采用熱能回收系統，吸附轉輪的再加熱只需要消耗熱能回收系統的熱量，不需要額外加熱，節約大量的能量，但吸附轉輪處理量較小、制造復雜。為此，本專利技術的目的是提供一種結構緊湊、高效的VOCs脫除氣體凈化系統。
技術實現思路
針對目前公開的脫除VOCs氣體存在的能耗高，設備、系統復雜等特點，本專利技術提出一種工藝合理、節能高效、高度集成的脫除VOCs的氣體凈化系統。通過將含VOCs氣體引入轉動式吸附-脫附床的吸附區，VOCs被吸附，得到新風A，之后新風A與部分返回裝置的凈化氣混合并加熱后，進入轉動式吸附-脫附床的脫附區，將富集于吸附劑床層的VOCs脫附出；含VOCs的脫附氣經加熱后進入催化燃燒區(6)，將VOCs氣體轉化脫除，部分作為循環氣返回裝置，另一部分作為凈化氣輸出裝置。將上述相關單元操作集成到一個容器內，實現氣體凈化裝置的高度集成。本專利技術所述裝置的轉動式吸附-脫附床包括中心管(2)、內固定筒(1)、外轉動筒(3)、上蓋板(4)、下蓋板(5)，上下兩端開口的圓形內固定筒(1)中部設有一側壁上帶通孔的圓管，上下兩開口端設有帶通孔的孔板，圓管和內固定筒同軸，于圓管和內固定筒之間沿徑向均勻設有n個擋板(n為≥2的偶數)，擋板與內固定筒的軸平行，擋板二端分別與內固定筒(1)內壁面和圓管外壁面密閉連接，n個擋板將內固定筒(1)分隔成n個相同的腔室，于腔室內裝填有吸附劑；上下兩端開口的圓形外轉動筒(3)，外轉動筒(3)中部固定有中心管(2)，外轉動筒(3)與中心管(2)同軸，外轉動筒內壁面上沿徑向均勻設有n個條狀隔板，隔板與外轉動筒的軸平行，內固定筒(1)置于外轉動筒(3)內，內固定筒(1)外壁面與隔板貼接，隔板實現將內固定筒(1)、中心管(2)穿置于圓管鄰的腔室隔離；中心管(2)外壁面與圓管內壁面相貼接，中心管(2)沿徑軸向均勻設置有n/2個開通孔區，實現與內固定筒(1)相間的腔室相通；外轉動筒(3)的上下兩開口端分別固定有上蓋板(4)和下蓋板(5)，下蓋板(5)包括內部通孔區、中部環狀區、外部環狀區，外部環狀區為同圓心均勻設置的n/2段弧形平板，n/2段弧形平板可構成半圓，中部環狀區為同圓心均勻設置的n/2個扇形平板，n/2個扇形平板可構成一半圓環，弧形平板靠圓心的二個頂角與扇形平板遠離圓心的二個頂角相連接、且扇形平板未處于弧形平板與內部通孔區之間，扇形平板靠圓心端面與內部通孔區固接，上蓋板(4)包括內部圓形區、中部環狀區、外部環狀區，中部環狀區為同圓心均勻設置的n/2個扇形平板，n/2個扇形平板可構成一半圓環，扇形平板遠離圓心的端面與外部環狀區固接，扇形平板靠圓心端面與內部圓形區固接；這樣內固定筒(1)各相間的腔室被分為兩個區，即吸附區和脫附區，通過外固定筒(3)、上蓋板(4)、下蓋板(5)及中心管(2)的同步轉動，實現吸附區和脫附區的切換；引入的含VOCs氣體，通過中心管(2)開孔區，沿徑向方向進入內固定筒(1)的吸附區，將VOCs氣體吸附，得到新風A；新風A沿內固定筒(1)四周徑向方向進入外轉動筒(3)，在外轉動筒(3)與內固定筒(1)的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種脫除VOCs的氣體凈化裝置，包括轉動式吸附?脫附床，轉動式吸附?脫附床包括中心管(2)、內固定筒(1)、外轉動筒(3)、上蓋板(4)、下蓋板(5)，上下兩端開口的圓形內固定筒(1)中心設有一側壁上帶通孔的圓管，上下兩開口端設有帶通孔的孔板，圓管和內固定筒(1)同軸，于圓管和內固定筒(1)之間沿徑向均勻設有n個擋板(n為≥2的偶數)，擋板與內固定筒(1)的軸平行，擋板二端分別與內固定筒(1)內壁面和圓管外壁面密閉連接，n個擋板將內固定筒(1)分隔成n個相同的腔室，腔室內裝填有吸附劑；上下兩端開口的圓形外轉動筒(3)，外轉動筒(3)中部固定有中心管(2)，外轉動筒(3)與中心管(2)同軸，外轉動筒(3)內壁面上沿徑向均勻設有n個條狀隔板，隔板與外轉動筒的軸平行，內固定筒(1)置于外轉動筒(3)內，內固定筒(1)外壁面與隔板貼接，隔板實現將內固定筒(1)、中心管(2)穿置于圓管相鄰的腔室隔離；中心管(2)外壁面與圓管內壁面相貼接，中心管(2)沿軸向均勻設置有n/2個開通孔區，實現與內固定筒(1)相間的腔室相通；外轉動筒(3)的上下兩開口端分別固定有上蓋板(4)和下蓋板(5)，下蓋板(5)包括內部通孔區、中部環狀區、外部環狀區，外部環狀區為同圓心均勻設置的n/2段弧形平板，n/2段弧形平板可構成半圓，中部環狀區為同圓心均勻設置的n/2個扇形平板，n/2個扇形平板可構成一半圓環，弧形平板靠圓心的二個頂角與扇形平板遠離圓心的二個頂角相連接、且扇形平板未處于弧形平板與內部通孔區之間，扇形平板靠圓心端面與內部通孔區固接，上蓋板(4)包括內部圓形區、中部環狀區、外部環狀區，中部環狀區為同圓心均勻設置的n/2個扇形平板，n/2個扇形平板可構成一半圓環，扇形平板遠離圓心的端面與外部環狀區固接，扇形平板靠圓心端面與內部圓形區固接；這樣內固定筒(1)各相間的腔室被分為兩個區，即吸附區和脫附區，通過外固定筒(3)、上蓋板(4)、下蓋板(5)及中心管(2)的同步轉動，實現吸附區和脫附區的切換；裝置還包括一兩端密閉的中空圓筒，轉動式吸附?脫附床置于圓筒內，轉動式吸附?脫附床的中心管(2)下端通過進氣管路(9)與待處理氣源相連，于圓筒內轉動式吸附?脫附床下方設有脫附電加熱器(8)，于圓筒內轉動式吸附?脫附床上方設有催化燃燒電加熱器(7)，于圓筒內催化燃燒電加熱器(7)上方設有催化燃燒區(6)，于圓筒上端設有出氣口，出氣口上設有出氣管路(10)，出氣管路(10)上設有支路，支路通過循環管路(11)與圓筒內轉動式吸附?脫附床下方的區域相連通，于循環管路(11)上設循環再生風機(12)。...
【技術特征摘要】
1.一種脫除VOCs的氣體凈化裝置，包括轉動式吸附-脫附床，轉動式吸附-脫附床包括中心管(2)、內固定筒(1)、外轉動筒(3)、上蓋板(4)、下蓋板(5)，上下兩端開口的圓形內固定筒(1)中心設有一側壁上帶通孔的圓管，上下兩開口端設有帶通孔的孔板，圓管和內固定筒(1)同軸，于圓管和內固定筒(1)之間沿徑向均勻設有n個擋板(n為≥2的偶數)，擋板與內固定筒(1)的軸平行，擋板二端分別與內固定筒(1)內壁面和圓管外壁面密閉連接，n個擋板將內固定筒(1)分隔成n個相同的腔室，腔室內裝填有吸附劑；上下兩端開口的圓形外轉動筒(3)，外轉動筒(3)中部固定有中心管(2)，外轉動筒(3)與中心管(2)同軸，外轉動筒(3)內壁面上沿徑向均勻設有n個條狀隔板，隔板與外轉動筒的軸平行，內固定筒(1)置于外轉動筒(3)內，內固定筒(1)外壁面與隔板貼接，隔板實現將內固定筒(1)、中心管(2)穿置于圓管相鄰的腔室隔離；中心管(2)外壁面與圓管內壁面相貼接，中心管(2)沿軸向均勻設置有n/2個開通孔區，實現與內固定筒(1)相間的腔室相通；外轉動筒(3)的上下兩開口端分別固定有上蓋板(4)和下蓋板(5)，下蓋板(5)包括內部通孔區、中部環狀區、外部環狀區，外部環狀區為同圓心均勻設置的n/2段弧形平板，n/2段弧形平板可構成半圓，中部環狀區為同圓心均勻設置的n/2個扇形平板，n/2個扇形平板可構成一半圓環，弧形平板靠圓心的二個頂角與扇形平板遠離圓心的二個頂角相連接、且扇形平板未處于弧形平板與內部通孔區之間，扇形平板靠圓心端面與內部通孔區固接，上蓋板(4)包括內部圓形區、中部環狀區、外部環狀區，中部環狀區為同圓心均勻設置的n/2個扇形平板，n/2個扇形平板可構成一半圓環，扇形平板遠離圓心的端面與外部環狀區固接，扇形平板靠圓心端面與內部圓形區固接；這樣內固定筒(1)各相間的腔室被分為兩個區，即吸附區和脫附區，通過外固定筒(3)、上蓋板(4)、下蓋板(5)及中心管(2)的同步轉動，實現吸附區和脫附區的切換；裝置還包括一兩端密閉的中空圓筒，轉動式吸附-脫附床置于圓筒內，轉動式吸附-脫附床的中心管(2)下端通過進氣管路(9)與待處理氣源相連，于圓筒內轉動式吸附-脫附床下方設有脫附電加熱器(8)，于圓筒內轉動式吸附-脫附床上方設有催化燃燒電加熱器(7)，于圓筒內催化燃燒電加熱器(7)上方設有催化燃燒區(6)，于圓筒上端設有出氣口，出氣口上設有出氣管路(1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王勝，王樹東，林樂，楊曉野，高典楠，汪明哲，
申請(專利權)人：中國科學院大連化學物理研究所，
類型：發明
國別省市：遼寧,21
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