一種有機(jī)廢氣分區(qū)氧化旋流凈化方法及裝置與流程

本發(fā)明涉及有機(jī)廢氣凈化，尤其涉及一種有機(jī)廢氣分區(qū)氧化旋流凈化方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，近年來(lái)有機(jī)廢氣污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重，許多地區(qū)霧霾天數(shù)持續(xù)增加，嚴(yán)重影響人們的正常生活及健康。越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始對(duì)有機(jī)廢氣污染的治理展開(kāi)研究，同時(shí)也開(kāi)發(fā)出許多有效的治理方法。研究有機(jī)廢氣污染治理技術(shù)，一方面可以為社會(huì)創(chuàng)造一個(gè)好的生活環(huán)境，提高人們的生活質(zhì)量；另一方面可以為企業(yè)提供環(huán)保治理措施，提高工業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力。

有機(jī)廢氣主要來(lái)自石油化工、制藥、油漆、印刷等行業(yè)。有機(jī)廢氣的種類(lèi)較多，主要為芳香烴、醇、鹵代烴以及醛、酮等。目前對(duì)有機(jī)廢氣的治理方法總共可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是回收類(lèi)技術(shù)，另一類(lèi)是銷(xiāo)毀類(lèi)技術(shù)。傳統(tǒng)的回收類(lèi)技術(shù)包括：吸收技術(shù)、吸附技術(shù)和冷凝回收技術(shù)等。傳統(tǒng)的銷(xiāo)毀類(lèi)技術(shù)主要指燃燒技術(shù)。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的銷(xiāo)毀類(lèi)新技術(shù)包括低溫等離子體技術(shù)、生物技術(shù)和光催化等技術(shù)。

回收類(lèi)技術(shù)有如下特點(diǎn)：

吸收法主要是將有機(jī)廢氣與吸收劑充分接觸，從而使吸收劑將有機(jī)廢氣中的有害分子吸收，起到凈化有機(jī)廢氣的作用。吸收技術(shù)的初期投資和運(yùn)行費(fèi)用較低但需經(jīng)常更換吸收劑，可能產(chǎn)生二次污染。

吸附法是指通過(guò)吸附材料將有機(jī)廢氣吸附在吸附體上，進(jìn)而起到吸附有機(jī)廢氣的作用。吸附法具有處理廢氣效率高、干凈清潔等優(yōu)點(diǎn)，但吸附法的設(shè)備龐大，吸附流程緩慢復(fù)雜，容易因?yàn)槲娇諝庵械乃魵舛А?/p>

冷凝回收法是針對(duì)不同的溫度條件下，有機(jī)物具有不同的飽和度這一特性，通過(guò)改變系統(tǒng)的壓力，將有機(jī)廢氣中的有機(jī)物質(zhì)通過(guò)冷凝的方式提煉出來(lái)的方法。冷凝回收法能夠提高凈化的純度，但是其操作難度相對(duì)較大，在常溫環(huán)境中一般不能夠利用冷卻水實(shí)現(xiàn)，還需要利用冷凝水降溫過(guò)程，增加工作的成本。

通過(guò)對(duì)回收類(lèi)技術(shù)特點(diǎn)分析可知，由于有機(jī)廢氣在低濃度大流量下，回收裝置建設(shè)成本高，運(yùn)行費(fèi)用高，因此應(yīng)用該方法經(jīng)濟(jì)性上受到制約，在實(shí)際應(yīng)用中較少。發(fā)展銷(xiāo)毀類(lèi)技術(shù)是有機(jī)廢氣處理的主要方向。

在銷(xiāo)毀類(lèi)有機(jī)廢氣處理技術(shù)中，燃燒法通過(guò)燃燒使有機(jī)廢氣變成二氧化碳和水。燃燒法操作簡(jiǎn)單，但在處理低濃度大流量的有機(jī)廢氣時(shí)，需要大量清潔燃料伴燒，能量損耗巨大，可應(yīng)用熱值低，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生爆炸的安全風(fēng)險(xiǎn)。

低溫等離子體技術(shù)治理有機(jī)廢氣的主要原理是在較高的電場(chǎng)強(qiáng)度下，利用介質(zhì)放電產(chǎn)生的等離子體以極快的速度反復(fù)轟擊廢氣中的氣體分子，去激活、電離、裂解廢氣中的各種成分，破壞有機(jī)廢氣分子的結(jié)構(gòu)，通過(guò)氧化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，使復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)橐恍┬》肿拥陌踩镔|(zhì)。低溫等離子體技術(shù)的裝置簡(jiǎn)單，易于操作，但在放電過(guò)程中易造成二次污染。

生物處理技術(shù)的原理是將化工企業(yè)中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣流經(jīng)帶有液體吸收劑的吸收裝置，該裝置中培養(yǎng)有經(jīng)過(guò)馴化的特種微生物，該種微生物可將廢氣分解代謝，從而達(dá)到廢氣治理的目的。該方法具有處理效果好，無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但生物處理法的微生物不易培養(yǎng)，且設(shè)備投資較大，處理時(shí)間長(zhǎng)且處理量受到限制，高濃度復(fù)雜組分的有機(jī)廢氣也不適合采用該法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種有機(jī)廢氣分區(qū)氧化旋流凈化方法及裝置。既可實(shí)現(xiàn)不同濃度、不同成分的有機(jī)廢氣的高效凈化，又可避免目前技術(shù)中出現(xiàn)的有機(jī)廢氣與催化劑液滴接觸不足和擾動(dòng)弱的問(wèn)題。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種有機(jī)廢氣分區(qū)氧化旋流凈化裝置，包括旋流凈化塔3、設(shè)置在旋流凈化塔3底部的催化吸收劑再循環(huán)系統(tǒng)；

所述旋流凈化塔3內(nèi)自下而上依次設(shè)置有：催化吸收劑旋流霧化層、紫外線分區(qū)氧化層、吸收廢氣除霧層；

催化吸收劑再循環(huán)系統(tǒng)用于給催化吸收劑旋流霧化層提供霧化所需的納米二氧化鈦霧化液，以及回收在重力作用下回落至催化吸收劑再循環(huán)系統(tǒng)的納米二氧化鈦漿液。

所述催化吸收劑旋流霧化層是：采用陣列并切圓布置在旋流凈化塔3有機(jī)廢氣入口6上方的旋流霧化器10，以實(shí)現(xiàn)納米二氧化鈦液的霧化，并使其沿切圓螺旋上升；

旋流霧化器10沿旋流凈化塔3周壁分布，每層旋流霧化器10均位于旋流凈化塔3周壁的同一平面。

所述紫外線分區(qū)氧化層是：沿旋流凈化塔3內(nèi)壁布置的環(huán)形紫外燈5；環(huán)形紫外燈5自上而下分為多層，層與層之間的環(huán)形紫外燈5的波長(zhǎng)不同。

所述吸收廢氣除霧層采用除霧器2；除霧器2位于紫外線分區(qū)氧化層的上方，有機(jī)廢氣在環(huán)形紫外燈5和霧化后的納米二氧化鈦液的作用下，降解為co2和h2o小分子氣體，凈化后的氣體通過(guò)除霧器2排除水分后通過(guò)排氣口1排出。

所述環(huán)形紫外燈5的外部安裝有透明的紫外燈燈罩4；紫外燈燈罩4的上表面與旋流凈化塔3內(nèi)壁的夾角為75°，下表面與旋流凈化塔3內(nèi)壁的夾角為90°。

所述催化吸收劑再循環(huán)系統(tǒng)包括如下部件：設(shè)置在旋流凈化塔3底部的納米二氧化鈦漿液儲(chǔ)槽7；設(shè)置在納米二氧化鈦漿液儲(chǔ)槽7內(nèi)用于對(duì)納米二氧化鈦漿液進(jìn)行攪拌的攪拌器9；用于將納米二氧化鈦漿液送入旋流霧化器10進(jìn)行霧化的納米二氧化鈦漿液循環(huán)泵8。

所述環(huán)形紫外燈5的波長(zhǎng)可調(diào)。

一種有機(jī)廢氣分區(qū)氧化旋流凈化方法，其包括如下步驟：

步驟一；有機(jī)廢氣與催化劑的噴射步驟

納米二氧化鈦漿液由旋流霧化器10以切圓的方式噴射至旋流凈化塔內(nèi)；有機(jī)廢氣從有機(jī)廢氣入口6切向進(jìn)入旋流凈化塔3，與上層的霧化后的納米二氧化鈦漿液充分混合，并相互卷吸，螺旋上升；

步驟二；有機(jī)廢氣分區(qū)氧化步驟

有機(jī)廢氣和霧化后的納米二氧化鈦漿液，在紫外線分區(qū)氧化層的環(huán)內(nèi)螺旋上升時(shí)，被紫外燈燈罩4分割在不同的區(qū)域；有機(jī)廢氣在各層之間形成的不同區(qū)域、不同波長(zhǎng)紫外燈的照射下被凈化降解為co2和h2o小分子氣體；

步驟三；納米二氧化鈦漿液的回收步驟

有機(jī)廢氣與霧化后的納米二氧化鈦漿液，在通過(guò)紫外線分區(qū)氧化層后，納米二氧化鈦漿液在重力作用下，回落到納米二氧化鈦漿液儲(chǔ)槽7內(nèi)，凈化后的氣體由除霧器2排除水分后通過(guò)排氣口1排出旋流凈化塔3。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

1、采用的旋流霧化器，對(duì)納米二氧化鈦漿液進(jìn)行霧化處理，增大了納米二氧化鈦漿液與有機(jī)廢氣的接觸面積，提高催化效率。

2、旋流霧化器采用切圓布置，使納米二氧化鈦漿液沿切圓螺旋上升，與螺旋上升的有機(jī)廢氣相互推動(dòng)，增加了有機(jī)廢氣與催化劑的擾動(dòng)程度，提高反應(yīng)速率。此外，螺旋上升延長(zhǎng)了有機(jī)廢氣與催化劑的旋流路徑，提高了有機(jī)廢氣與催化劑的接觸率，提高凈化效率。

3、紫外燈燈罩不僅可將上升的有機(jī)廢氣與二氧化鈦漿液分割在不同的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)分區(qū)氧化，還可起到保護(hù)環(huán)形紫外燈的作用。

4、紫外燈分層設(shè)置為不同的波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣在多種波長(zhǎng)紫外燈下分區(qū)催化氧化，凈化較為充分。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明有機(jī)廢氣分區(qū)氧化旋流凈化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為旋流霧化器切圓布置示意圖。

圖3為有機(jī)廢氣入口示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。

實(shí)施例

如圖1至3所示。本發(fā)明公開(kāi)了一種有機(jī)廢氣分區(qū)氧化旋流凈化裝置，包括旋流凈化塔3、設(shè)置在旋流凈化塔3底部的催化吸收劑再循環(huán)系統(tǒng)；

所述旋流凈化塔3內(nèi)自下而上依次設(shè)置有：催化吸收劑旋流霧化層、紫外線分區(qū)氧化層、吸收廢氣除霧層；

催化吸收劑再循環(huán)系統(tǒng)用于給催化吸收劑旋流霧化層提供霧化所需的納米二氧化鈦霧化液，以及回收在重力作用下回落至催化吸收劑再循環(huán)系統(tǒng)的納米二氧化鈦漿液。

所述催化吸收劑旋流霧化層是：采用陣列并切圓布置在旋流凈化塔3有機(jī)廢氣入口6上方的旋流霧化器10，以實(shí)現(xiàn)納米二氧化鈦液的霧化，并使其沿切圓螺旋上升；

旋流霧化器10沿旋流凈化塔3周壁(對(duì)稱(chēng))分布，每層旋流霧化器10均位于旋流凈化塔3周壁的同一平面。

所述紫外線分區(qū)氧化層是：沿旋流凈化塔3內(nèi)壁布置的環(huán)形紫外燈5；環(huán)形紫外燈5自上而下分為多層，層與層之間的環(huán)形紫外燈5的波長(zhǎng)不同。

所述吸收廢氣除霧層采用除霧器2；除霧器2位于紫外線分區(qū)氧化層的上方，有機(jī)廢氣在環(huán)形紫外燈5和霧化后的納米二氧化鈦液的作用下，降解為co2和h2o小分子氣體，凈化后的氣體通過(guò)除霧器2排除水分后通過(guò)排氣口1排出。

所述環(huán)形紫外燈5的外部安裝有透明的紫外燈燈罩4；紫外燈燈罩4的上表面與旋流凈化塔3內(nèi)壁的夾角為75°，下表面與旋流凈化塔3內(nèi)壁的夾角為90°。紫外燈燈罩4不僅可將上升的有機(jī)廢氣與二氧化鈦漿液分割在不同的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)分區(qū)氧化，還可起到保護(hù)環(huán)形紫外燈的作用。

所述催化吸收劑再循環(huán)系統(tǒng)包括如下部件：設(shè)置在旋流凈化塔3底部的納米二氧化鈦漿液儲(chǔ)槽7；設(shè)置在納米二氧化鈦漿液儲(chǔ)槽7內(nèi)用于對(duì)納米二氧化鈦漿液進(jìn)行攪拌的攪拌器9；用于將納米二氧化鈦漿液送入旋流霧化器10進(jìn)行霧化的納米二氧化鈦漿液循環(huán)泵8。

所述環(huán)形紫外燈5的波長(zhǎng)可調(diào)，可根據(jù)具體應(yīng)用過(guò)程在線調(diào)節(jié)。

本發(fā)明有機(jī)廢氣分區(qū)氧化旋流凈化方法，可通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一；有機(jī)廢氣與催化劑的噴射步驟

納米二氧化鈦漿液由旋流霧化器10以切圓的方式噴射至旋流凈化塔內(nèi)；有機(jī)廢氣從有機(jī)廢氣入口6切向進(jìn)入旋流凈化塔3，與上層的霧化后的納米二氧化鈦漿液充分混合，并相互卷吸，螺旋上升；

步驟二；有機(jī)廢氣分區(qū)氧化步驟

有機(jī)廢氣和霧化后的納米二氧化鈦漿液，在紫外線分區(qū)氧化層的環(huán)內(nèi)螺旋上升時(shí)，被紫外燈燈罩4分割在不同的區(qū)域；有機(jī)廢氣在各層之間形成的不同區(qū)域、不同波長(zhǎng)紫外燈的照射下被凈化降解為co2和h2o小分子氣體；

步驟三；納米二氧化鈦漿液的回收步驟

有機(jī)廢氣與霧化后的納米二氧化鈦漿液，在通過(guò)紫外線分區(qū)氧化層后，納米二氧化鈦漿液在重力作用下，回落到納米二氧化鈦漿液儲(chǔ)槽7內(nèi)，凈化后的氣體由除霧器2排除水分后通過(guò)排氣口1排出旋流凈化塔3。

如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。