本發(fā)明涉及環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種揮發(fā)性有機化合物的處理裝置和方法。

背景技術(shù)：

揮發(fā)性有機化合物(VOC，voltaic organic compounds)，根據(jù)美國聯(lián)邦環(huán)保署(EPA)的定義，是指除CO、CO₂、H₂CO₃、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學反應的碳化合物。通常情況下，VOC主要來源于各種有機溶劑，家居室內(nèi)如乳膠漆、墻紙、地面、絕熱材料、粘結(jié)劑，室外如涂料工廠、半導體工廠或印刷工廠中使用的有機溶劑。

從成分來講，VOC主要包括甲醛、氨、乙二醇、酯類等物質(zhì)。如果VOC直接進入大氣中，還會與太陽光或臭氧等反應形成更有害的有機粒子。當VOC達到一定濃度時，會引起頭痛、惡心、嘔吐、乏力等癥狀，嚴重時甚至引發(fā)抽搐、昏迷、傷害肝臟、腎臟、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，造成記憶力減退等嚴重后果。近期報道的學校的毒跑道的主要成分就是VOC。

鑒于VOC對于環(huán)境的污染以及人們健康的傷害，需要對VOC進行處理或回收?，F(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)公開了多種處理VOC的方法。例如有使用疏水性沸石或活性炭的氣體濃縮葉輪，其原理是在催化劑的作用下，使用放電裝置來分解VOC；其具體結(jié)構(gòu)是與絕緣體用一對電極夾住承載了疏水性沸石的瓦楞狀的吸附體，然后在電極施加5-7kV的交流電壓放電，利用已發(fā)生的放電等離子體解吸VOC，進而將已吸收的VOC分解為水和二氧化碳。

專利文獻JP2002-273157公開了一種處理VOC的裝置，其設置有用于回收與VOC(廢氣)接觸并將其吸收的除去液(吸收液)的吸收液回收槽，在吸收夜回收槽設置有加熱器，利用加熱器進行加熱以從 除去液中蒸發(fā)除去VOC。另外的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，設置有用于將作為搬送氣體的空氣導入減壓的氣相室中的放氣裝置，然后在放氣裝置內(nèi)設置有材質(zhì)為空心纖維膜、管狀膜的非多孔膜等氣體透過膜。

以上現(xiàn)有技術(shù)用于處理VOC時，雖然能夠達到比較好的效果，但主要的問題是要么成本太高，要么能耗太多，從環(huán)保的角度并不是最為合理的方式。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種揮發(fā)性有機化合物的處理裝置和方法，本發(fā)明經(jīng)濟價值高，效果好，成本低廉。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種揮發(fā)性有機化合物的處理裝置，包括：吸附劑送料裝置、廢氣收集裝置，廢氣吸附裝置、除塵裝置；

所述吸附劑送料裝置與所述廢氣吸附裝置的進料口連接，用于將吸附劑送入所述廢氣吸附裝置，所述吸附劑包括金屬冶煉渣粉和/或粉煤灰；

所述廢氣收集裝置與所述廢氣吸附裝置的進料口連接，通過所述廢氣收集裝置向廢氣吸附裝置內(nèi)送入揮發(fā)性有機化合物；

所述除塵裝置與所述廢氣吸附裝置連接，用于將吸附反應后的廢氣排出到所述除塵裝置內(nèi)進行除塵處理。

優(yōu)選的，所述吸附劑送料裝置包括一個或多個噴嘴，通過所述噴嘴將吸附劑送入到廢氣吸附裝置內(nèi)。

優(yōu)選的，所述除塵裝置包括與所述廢氣吸附裝置出料口連接的旋風除塵器和與所述旋風除塵器進料口連接的布袋除塵器。

優(yōu)選的，所述吸附劑送料裝置包括并聯(lián)設置的氣式輸送泵。

優(yōu)選的，所述吸附劑送料裝置還包括與所述布袋除塵器的排炭端連接的球磨機，所述球磨機用于將從所述排炭端排出的顆粒粉塵進行球磨。

優(yōu)選的，還設有與所述布袋除塵器出氣端連接的排氣裝置，在所述排氣裝置內(nèi)設置有活性炭。

優(yōu)選的，所述處理系統(tǒng)包括設置在廢氣收集裝置管道出口處的第 一噴嘴、設置在廢氣吸收裝置頂部的第二噴嘴、設置在廢氣吸收裝置內(nèi)伸入到內(nèi)部的第三噴嘴。

優(yōu)選的，所述廢氣吸附裝置包括一個或多個并聯(lián)設置的多相反應器。

本發(fā)明提供了一種揮發(fā)性有機化合物的處理方法，包括：

使用金屬冶煉渣粉和/或粉煤灰作為吸附劑，與揮發(fā)性有機化合物在廢氣吸附裝置內(nèi)進行吸附反應；

將吸附反應后的廢氣在除塵單元內(nèi)進行除塵。

優(yōu)選的，利用所述除塵裝置將吸附反應后廢氣中的吸附劑顆粒回收。

優(yōu)選的，所述廢氣吸附裝置為一個或多個并聯(lián)設置的多相反應器。

優(yōu)選的，所述吸附劑的粉末粒度為50目以下。

本發(fā)明提供提供一種揮發(fā)性有機化合物的處理系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使用金屬冶煉渣粉和/或粉煤灰作為吸收劑，與揮發(fā)性有機化合物進行吸附反應，本發(fā)明不但實現(xiàn)了工業(yè)廢棄物即金屬冶煉渣粉和粉煤灰的回收利用，還有效地對揮發(fā)性有機化合物進行了處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的成本和運行費用較低，節(jié)約能源，保護環(huán)境，本發(fā)明具有非常顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中揮發(fā)性有機化合物處理系統(tǒng)一種實施方式原理示意圖；

圖2為本發(fā)明揮發(fā)性有機化合物處理系統(tǒng)又一種實施方式原理示意圖；

圖3為本發(fā)明揮發(fā)性有機化合物處理系統(tǒng)又一種實施方式示原理意圖；

具體實施方式

本發(fā)明人曾經(jīng)長期致力于鋼渣、高爐渣和粉煤灰的回收利用，考 慮到其獨特性，這些鋼渣、高爐渣等金屬冶煉渣粉，或者粉煤灰等物料在處理含硫廢氣時具有十分顯著的效果，而主要的原因之一是這些物料在粉末狀態(tài)具有很大的比表面積，因此用于吸附脫硫廢氣具有十分顯著的效果。因此，如果考慮使用上述物料對VOC進行處理，從經(jīng)濟角度將是最佳的方式之一。

請參見附圖1，本發(fā)明提供的揮發(fā)性有機化合物處理系統(tǒng)一種實施方式的示意圖，具體包括：廢氣吸附裝置和廢氣收集裝置。其中，廢氣吸附裝置具體可以包括為廢氣吸附室101(即做成圓筒狀的混合室)；廢氣收集裝置可以與廢氣吸附室101的進料口連接，其具體可以為一個廢氣收集罩102，用于收集揮發(fā)性有機化合物。廢氣收集罩102可以通過管道102a與廢氣吸附室101連接。向廢氣吸附室101送氣時，可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式例如送風機將VOC氣體送入到廢氣吸附室101內(nèi)。對于廢氣吸附室101內(nèi)送氣的位置，優(yōu)選從頂部101a送入。

為了將吸附劑送入廢氣吸收室101，還可以設置與廢氣吸收室101進料口連接的吸附劑送入裝置。在本實施方式中，吸附劑送入裝置包括吸附劑供料單元103a、與所述吸附劑供料單元103連接的吸附劑送入管道103b，所述吸附劑送入管道103b的出口設置有噴嘴，所述噴嘴設置在廢氣吸附室101內(nèi)。所述噴嘴的數(shù)量為一個或多個，優(yōu)選為多個，設置多個噴嘴的優(yōu)點在于，可以更好的將吸附劑與廢氣混合，增加吸附劑與廢氣的接觸面積，從而提高吸附效果。

按照本發(fā)明，在本實施方式中，噴嘴的設置方式做了近一步的優(yōu)化，設置有多個噴嘴，噴嘴的設置方式是按照廢氣的送入方向設置的，即在管道102a上接近VOC出口處設置有第一噴嘴103c，第一噴嘴的方向可以朝向廢氣吸附室101內(nèi)部，即與廢氣的送入方向是一致的；當然，根據(jù)實際需要，也可以使該噴嘴的方向與廢氣的送入方面相反，或者與廢氣的送入方向垂直，或者使二者具有合適的角度，以適應不同吸附劑與廢氣的特別需要。

第二噴嘴103d設置在廢氣吸附室101頂部方向朝下，并靠近VOC 氣體送入口的位置，這樣會與剛進入廢氣吸附室101內(nèi)的VOC氣體混合；第三噴嘴103e設置在伸入到廢氣吸附室101內(nèi)部，與已經(jīng)進入到吸附室內(nèi)的VOC氣體混合，實現(xiàn)更好的吸附。

按照本發(fā)明，吸附劑包括金屬冶煉廢渣粉、粉煤灰、或其它具有吸附性質(zhì)的分體，包括但不限于活性炭粉。對于金屬廢渣粉，包括但不限于煉銅爐渣、鋼渣、高爐渣中的一種或多種，或者使用粉煤灰，也可以將上述爐渣、鋼渣、高爐渣與粉煤灰中的一種或多種混合。其中，鋼渣的主要成分為Ca、Mg、Si、Fe等的氧化物，構(gòu)成的礦物主要有硅酸二鈣(2CaOSiO2)、硅酸三鈣(3CaOSiO2)、鈣鎂橄欖石(CaOMgO SiO2)、鈣薔薇輝石(3CaOMgOSiO2)、鈣鋁黃長石(2CaO、Al2O3、SiO2)及RO相等。

煉鐵高爐渣的化學成分為Ca、Mg、Al、Si等的氧化物，由這些金屬和非金屬氧化物(CaO、SiO2、Al2O3、MgO)等構(gòu)成礦物，構(gòu)成的礦物主要有：鈣鋁黃長石(2CaO、Al2O3、SiO2)鈣鎂黃長石(2CaOMgOSiO2)、硅酸二鈣(2CaO、SiO2)、假硅灰石(CaOSiO2)、鈣長石(CaO、Al2O3、2SiO2)、鈣鎂橄欖石(CaOMgOSiO2)、鎂薔薇輝石(3CaOMgO2SiO2)以及鎂方柱石(2CaOMgO2SiO2)等

粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣捕捉下來的細灰，主要氧化物組成為SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、MgO、K2O、Na2O、SO3、MnO2等。按照本發(fā)明，先將吸收劑進行粉碎處理，優(yōu)選的，粉碎粒度為50目以下，更優(yōu)選至100目以下，更優(yōu)選至150目以下，更優(yōu)選至200目以下。

按照本發(fā)明，VOC和吸附劑被送入到廢氣吸收室內(nèi)混合后，進行吸附反應，吸附劑吸附VOC后，會產(chǎn)生大顆粒。在廢氣吸附室101底部設置有排炭閥101b，吸附后的大顆粒沉降下來，從底部排炭閥排出來。按照本發(fā)明，與廢氣吸附室101連接的還設置有除塵裝置，除塵裝置可以為旋風除塵器104，旋風除塵器104用于進一步的除塵，然后從設置在底部的排炭閥104a排出，剩余氣體進入與旋風除塵器104連接的布袋除塵器105，經(jīng)過布袋除塵器105的進一步除塵后，大 顆粒從底部排炭閥105a排出循環(huán)進入吸附劑供給裝置103a中的球磨機103f進行球磨，其余氣體經(jīng)過引風機106進入排氣裝置107(具體可以為煙囪)排出，在煙囪內(nèi)可以進一步設置有活性炭，用于進一步吸附氣體中剩余的VOC，直到達到排放標準排出。

按照本發(fā)明，在本實施方式中，對于吸附劑供料單元103a，優(yōu)選的，包括第一氣式輸送泵103g和第二氣式輸送泵103h，所述第一氣式輸送泵103g連接有第一進料閥103i，所述第二氣式輸送泵103h連接有第二進料閥103j，通過所述第一進料閥103i和第二進料閥103j輸送吸附劑。在本實施方式中，第一氣式輸送泵103g和第二氣式輸送泵103h采用并聯(lián)的方式連接，其中一個目的是為了使系統(tǒng)不間斷的進行工作。即，當?shù)谝粴馐捷斔捅?03g工作時，關(guān)閉第二氣式輸送泵103h。當?shù)谝粴馐捷斔捅?03g需要進料時，關(guān)閉第一氣式輸送泵103g，打開第二氣式輸送泵103h供料；當然，根據(jù)具體需要，也可以使其中任一個氣式輸送泵工作，還可以使兩個氣式輸送泵同時工作。當然，氣式輸送泵的數(shù)量也可以為一個。

按照本發(fā)明，在本實施方式中，與所述第一氣式輸送泵103g和第二氣式輸送泵103h連接的還有球磨機，球磨機103f的一端與布袋除塵器105底端的排炭閥連接。由于在布袋除塵器105排出的粉塵有很多成分還能反應，因此可以經(jīng)過球磨機103f進行球磨后送入吸附劑供料單元103a做進一步的循環(huán)利用。

請參見圖2，為本發(fā)明提供的揮發(fā)性有機化合物處理裝置第二種實施方式示意圖，與圖1相比，本實施方式的區(qū)別在于對廢氣吸附室進行了改進。在本實施方式中，廢氣吸附室使用中國專利ZL01126707.0中公開的多相反應器201。在本實施方式中，吸附劑送料單元的送料口在多相反應器201的頂部設置有噴嘴202a；同時，多相反應器201的頂部還可以與廢氣收集罩203連接。這樣，吸附劑和VOC廢氣同時從多相反應器201的頂部送入到多相反應器201內(nèi)混合進行吸附。經(jīng)過吸附后，大顆粒的粉塵沉降后從底部的排炭閥201a排出，其余粉塵進入旋風除塵器204進行除塵，大顆粒的從底部排炭 閥204a排出，其余氣體從上部排出進入布袋除塵器205，經(jīng)過布袋除塵器處理后，大顆粒的粉塵從底部排炭閥205a排出進入吸附劑送入裝置中的球磨機202f球磨后循環(huán)使用，其余氣體經(jīng)過引風機206排出經(jīng)過煙囪207排出，在煙囪內(nèi)可以設置有活性炭，以進一步的吸附處理。

請參見圖3，為本發(fā)明提供的揮發(fā)性有機化合物處理裝置第三種實施方式示意圖。與圖2相比，本實施方式的區(qū)別在于以并聯(lián)的方式設置有兩個多相反應器301，302，兩個并聯(lián)的多相反應器301，302可以同時工作，也可以交替工作，多相反應器優(yōu)選使用中國專利ZL01126707.0中公開的多相反應器。通過廢氣收集罩收集303的廢氣分別從兩個多相反應器301，302的上部送入到多相反應器中。從吸附劑送料單元304送入的吸附劑被分成兩個部分，分別送入到兩個多相反應器301，302的上部。這樣，吸附劑和VOC廢氣同時從多相反應器的頂部送入到多相反應器內(nèi)混合進行吸附。經(jīng)過吸附后，大顆粒的粉塵沉降后從底部的排炭閥301a，302a排出，其余粉塵排出進入旋風除塵器305進行除塵，大顆粒的從旋風除塵器305的底部排炭閥305a排出，其余氣體從上部排出進入布袋除塵器306，經(jīng)過布袋除塵器306處理后，大顆粒的粉塵從布袋除塵器306的底部排炭閥306a排出進入吸附劑送料單元304中的球磨機304f球磨后循環(huán)使用，其余氣體經(jīng)過引風機307排出經(jīng)過煙囪308排出，在煙囪內(nèi)可以設置有活性炭進行進一步的吸附處理。

吸附試驗

1、吸附劑成分，使用中國專利ZL200710079615.8中的渣粉。

A)還原煉銅爐渣，按照化學成分算22.2％的CaO、27.7％的SiO₂、28.8％的FeO、5.2％的Al₂O₃、1.0％的MgO，余量為水；將上述渣粉用球磨機粉碎至粒度達到(-50目～+150目)

B)煉鐵爐渣，按照化學成分算為37.0-42.0％的CaO、36.0-40.0％的SiO₂、0.4-0.9％的FeO、7.0-9.5％的Al₂O₃、3.5-12.0％的MgO；將上述渣粉用球磨機粉碎至粒度達到(-100目～+200目)。

C)煉鋼爐渣，按照化學成分算為40.0-54.0％的CaO、8.0-20.0％ 的SiO₂、5.0-22.0％的FeO、0.6-6.0％的Al₂O₃、3.0-12.0％的MgO；將上述渣粉用球磨機粉碎至粒度達到(-150目～+250目)。

D)粉煤灰，成分為SiO₂(45-65％)、Al₂O₃(20-35％)、Fe₂O₃(5-10％)和CaO％。

將上述渣粉用球磨機粉碎至粒度達到(-150目～+250目)。

2、吸附過程

實施例1：廢氣為印刷塑料薄膜制品車間排除的廢氣，成分中含有乙酸乙酯、丙酮、甲苯和丁酮的混合氣，相對濕度為4-8％，流速為20-24升/分，使用吸附粉A，吸附粉的送入量為8-10kg/分，使用圖1的處理系統(tǒng)；在布袋除塵器出口處測試VOC吸附率；測試結(jié)果為，VOC吸附率在93.4％。

實施例2：廢氣為印刷塑料薄膜制品車間排除的廢氣，成分中含有乙酸乙酯、丙酮、甲苯和丁酮的混合氣，相對濕度為4-8％，流速為20-24升/分，使用吸附粉B，吸附粉的送入量為8-10kg/分，使用圖2的處理系統(tǒng)；在布袋除塵器出口處測試VOC吸附率；測試結(jié)果為，VOC吸附率在92.8％。

實施例3：廢氣為印刷塑料薄膜制品車間排除的廢氣，成分中含有乙酸乙酯、丙酮、甲苯和丁酮的混合氣，相對濕度為4-8％，流速為30-36升/分，使用吸附粉C，吸附粉的送入量為15-17kg/分，使用圖3的處理系統(tǒng)；在布袋除塵器出口處測試VOC吸附率；測試結(jié)果為，VOC吸附率在95.4％。

實施例4：廢氣為印刷塑料薄膜制品車間排除的廢氣，成分中含有乙酸乙酯、丙酮、甲苯和丁酮的混合氣，相對濕度為4-8％，流速為30-36升/分，使用吸附粉C與D按照4∶1的比例混合，吸附粉的送入量為15-17kg/分，使用圖3的處理系統(tǒng)；在布袋除塵器出口處測試VOC吸附率；測試結(jié)果為，VOC吸附率在92.4％。

實施例5：廢氣為印刷塑料薄膜制品車間排除的廢氣，成分中含有乙酸乙酯、丙酮、甲苯和丁酮的混合氣，相對濕度為4-8％，流速為20-24升/分，使用吸附粉B與D按照3.5∶1.5的比例混合，吸附粉的 送入量為8-10kg/分，使用圖2的處理系統(tǒng)；在布袋除塵器出口處測試VOC吸附率；測試結(jié)果為，VOC吸附率在92.8％。

當然，利用所述除塵裝置將吸附反應后廢氣中的吸附劑顆粒回收。本領(lǐng)域技術(shù)人中可以理解，實施上述方式，不限于利用本發(fā)明描述的處理系統(tǒng)。

所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。