[发明专利]脱除工业废气中挥发性有机化合物的装置和工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于脱除工业废气中挥发性有机化合物的技术领域，具体涉及一种脱除工业废气中挥发性有机化合物的装置和工艺方法。

背景技术

挥发性有机化合物（VOCs）是大气污染物的重要来源。目前VOCs已经被视为是继粉尘之后第二类量大面广的大气污染物。工业排放的VOCs带来的不仅仅是环境污染问题，同时也产生了一定的经济损失。VOCs主要来源于石油化工行业排放的废气，造纸、涂料、采矿、金属电镀和纺织等行业逸散的有机溶剂，交通工具排放的尾气，以及其他可能排放有机废气的污染源。大多数VOCs有毒、恶臭及“三致”作用，部分VOCs还会破坏臭氧层，可以和大气中的氮氧化物、碳氢化合物与氧化剂发生光化学反应，生成光化学烟雾，对环境、动植物的生长及人类健康造成了极大的危害。

治理VOCs的技术可以分为两大类：一类是破坏性方法，如直接氧化燃烧、催化燃烧、电晕、等离子体及紫外光分解和生物法降解等；另一类是非破坏性的方法，如吸收、活性炭吸附法、冷凝法以及膜分离法等。其中燃烧技术和活性炭吸附两种技术在工业中应用较为普遍，但是在实际应用中都存在一定的限制。燃烧技术在操作过程中温度较高，控制较为困难，在催化燃烧工艺中对工业废气中的组分有一定的要求，当工业废气中有含硫和含氯的有机物时，燃烧会造成二次污染，并且燃烧过程中易使催化剂中毒，工艺失效。活性炭吸附技术广泛应用于大风量低浓度的有机废气的治理，工艺比较成熟，但是对工业废气的要求较高，如工业废气的湿度、浓度等，通常需要辅以工业废气的前处理过程，工艺流程庞大，能耗高。

吸收是一种发展较早、工艺成熟、应用范围广泛的化工分离过程，在消除气态污染物的同时对污染物进行回收利用，是常用大气污染物的治理技术。吸收过程中吸收剂多采用柴油为代表的矿物油、高沸点的有机溶剂以及复合吸收剂三类，近几年对吸收剂的研究也有了很大的进展。吸收装置多采用以填料塔为代表的传统塔设备，塔设备的体积庞大，装置投资较大，液体循环量大，气阻高，开停车不方便，设备运行费用高；此外，对一些涂料和胶制品生产行业，废气中通常含有胶粒物质和杂质，这些物质会附着在填料或者塔板上，运行一段时间后会造成塔设备的堵塞，降低设备的传质性能，带来严重的经济损失。因此，开发新型吸收装置及其工艺方法意义重大。

旋转填料床（Rotating Packed Bed，简称RPB）利用电机带动填料高速旋转产生超重力环境，在此超重力环境下气液传质效率得到1~3个数量级的提高，液体循环量减小，设备体积大大缩小，单位设备体积的生产效率提高，气相阻力大幅减小，开停车方便，整个工艺可在很短时间内稳定，高速旋转的填料具有自清洗的作用，可以避免传统塔设备因为胶粒物质造成的填料堵塞问题。但研究表明，现有旋转填料床对液相传质速率有极大的提高，而对气相传质速率的改善不明显，现有旋转填料床在传质性能方面还有很大的提升空间。

发明内容

本发明针对上述技术中存在的不足，提出了一种脱除工业废气中挥发性有机化合物的装置和工艺方法。

本发明采用如下的技术方案实现：

脱除工业废气中挥发性有机化合物的装置，包括旋转填料床吸收器、吸收富液储槽、吸收贫液储槽、再生装置、富液循环泵及贫液循环泵。

所述的旋转填料床吸收器包括旋转床主体、设备支架和传动装置，旋转床主体包括上下两部分：集气室和主腔室，主腔室内设有可高速逆向旋转的填料转子，主腔室上部连接进气管，主腔室底部连接排液管，填料转子中心设置液体分布器，液体分布器连接进液管，集气室顶部连接排气管，填料转子顶部开孔与集气室连通。

旋转填料床吸收器的进气管连接废气来源，排液管连接吸收富液储槽，吸收富液储槽经富液循环泵分别连接吸收贫液储槽和再生装置，吸收贫液储槽经贫液循环泵连接旋转填料床吸收器的进液管。

所述的旋转填料床吸收器的填料转子包括分别独立旋转的上转盘和下转盘，上转盘底部和下转盘顶部分别安装有若干同心环状填料支撑，填料支撑内部装有填料形成填料环，上、下转盘上的填料环互相嵌套，相邻填料环之间留有间隙，上转盘顶部与实心轴连接，下转盘底部与空心轴连接，空心轴顶部连接液体分布器，空心轴底部连接进液管。

所述的旋转填料床吸收器的上转盘底部和下转盘顶部分别设置有若干同心环状的槽，填料环固定于槽内，填料环的自由端伸入另一转盘的槽内、并与另一转盘的槽底留有间隙。

所述的主腔室和集气室通过隔板隔离，隔板中心位置开孔并沿孔周设置筒形结构，筒形结构底部与填料转子顶部开孔的孔周连接，实心轴穿过筒形结构与上转盘连接。