本發(fā)明針對化工行業(yè)中橡膠輪胎的生產(chǎn)過程，尤其是橡膠VOCs廢氣旋流吸附—芬頓降解耦合處理成套方法與設(shè)備。
背景技術(shù)：
：橡膠輪胎的生產(chǎn)制造是橡膠行業(yè)的主體部分，約占橡膠行業(yè)工業(yè)生產(chǎn)總值的90％以上。橡膠輪胎在生產(chǎn)制造過程中會產(chǎn)生大量廢氣，并且組分復(fù)雜。根據(jù)美國國家環(huán)?？偩志幹频摹犊諝馕廴疚锱欧畔禂?shù)匯編》，橡膠輪胎廢氣排放因子高達63種，其主要排放因子為顆粒物、非甲烷總烴、氨氣、苯乙烯、硫化氫、二甲苯、甲硫醇、甲硫醚等物質(zhì)。除顆粒物、氨以及硫化氫以外，其他主要排放因子都可以歸為揮發(fā)性有機物(VOCs)的范疇。VOCs不僅會造成大氣污染，并且對人類健康危害巨大，會讓人們感到頭痛、惡心、嘔吐、四肢乏力，甚至出現(xiàn)抽搐昏迷。橡膠輪胎VOCs廢氣具有濃度低、氣量大、成分復(fù)雜等特點，現(xiàn)今VOCs廢氣治理技術(shù)分為物理回收技術(shù)和化學(xué)銷毀技術(shù)兩大類。物理回收技術(shù)包括壓縮冷凝、吸附、吸收等，化學(xué)銷毀技術(shù)包括(催化)燃燒、(催化)氧化、催化轉(zhuǎn)化、生物轉(zhuǎn)化等。大部分企業(yè)處理VOCs時都采用吸附法或燃燒法，或者兩種相結(jié)合的方法。吸附法是利用多孔性吸附劑處理流體混合物，從而使其中一種或數(shù)種組分濃縮于吸附劑表面，通常采用的吸附劑以活性炭為主。吸附設(shè)備可分為固定床、流化床和移動床吸附裝置。近年來國外及我國臺灣地區(qū)流化床和移動床吸附裝置發(fā)展較快，在實際工程中應(yīng)用廣泛；日本吳羽公司開發(fā)的流化床吸附系統(tǒng)占地面積小，VOCs去除率可達95％以上。Lillo-Rodenas等選擇不同結(jié)構(gòu)的活性炭，對低濃度苯和甲苯進行吸附研究，發(fā)現(xiàn)小于0.7nm的微孔對低濃度的VOCs吸附起到支配作用。Hsieh等研究了多種VOCs在活性炭上的吸附能分布，指出VOCs分子的尺寸、結(jié)構(gòu)、極性等均會影響吸附行為。然而，由于橡膠行業(yè)廢氣排放量大、VOCs組分復(fù)雜，導(dǎo)致吸附設(shè)備占地大、吸附劑成本高、吸附劑再生困難、易產(chǎn)生二次污染等問題。另一方面，可實現(xiàn)VOCs轉(zhuǎn)化或徹底銷毀的燃燒、氧化、催化轉(zhuǎn)化等技術(shù)在橡膠行業(yè)VOCs控制中也有著廣泛的應(yīng)用。這些技術(shù)可將VOCs轉(zhuǎn)化為無害的烴類、CO2、水等。近年來，在熱力燃燒的基礎(chǔ)上增加了蓄熱體作為熱能儲存與再利用裝置，發(fā)展了蓄熱式熱力燃燒技術(shù)(RTO)。RTO技術(shù)關(guān)鍵在于選用合適的蓄熱體，并適時控制閥門切換周期和適時啟停燃燒器控制反應(yīng)室溫度。利用催化劑可降低有機物氧化所需活化能并提高反應(yīng)速率，從而在較低溫度(300～500℃)下將有機物降解，一般采用貴金屬Pd為催化劑，價格較為昂貴。近年來，又新發(fā)展了蓄熱式催化燃燒技術(shù)(RCO),然而上述技術(shù)存在著設(shè)備復(fù)雜難以放大、操作不穩(wěn)定、效率低、成本高等問題。因此，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)一種能夠低成本，操作穩(wěn)定，同時不產(chǎn)生二次污染的橡膠VOCs廢氣旋流吸附—芬頓降解耦合處理成套方法與設(shè)備。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了克服上述現(xiàn)有方法的不足，本發(fā)明提供了一種橡膠VOCs廢氣旋流吸附—芬頓降解耦合處理成套方法與設(shè)備。一種橡膠VOCs廢氣旋流吸附—芬頓降解耦合處理成套方法，包括：(1)橡膠VOCs廢氣吸附單元：將來自外管的VOCs廢氣輸送至碳球加料罐，實現(xiàn)活性炭吸附顆粒預(yù)混合?；旌舷鄰男魑椒蛛x器頂部入口切向進入，在三維湍流流場作用下，活性炭旋轉(zhuǎn)流動同時產(chǎn)生對VOCs廢氣高效吸附作用，實現(xiàn)VOCs吸附和分離同時進行，旋流吸附分離器可為單級或多級串聯(lián)或并聯(lián)，凈化達標(biāo)的氣體由吸附分離系統(tǒng)經(jīng)引風(fēng)機送至外排管網(wǎng)。經(jīng)吸附后富含VOCs廢氣的活性炭顆粒從吸附分離器底部輸送至產(chǎn)物脫附單元。(2)脫附—再生單元：脫附—再生單元：來自外管氧化劑作用下，富含VOCs廢氣的活性炭在降解再生槽中，通過芬頓氧化降解，將所吸附的VOCs廢氣氧化降解成水和二氧化碳，降解后的生成的水相和殘渣不定期外排，同時活性炭連續(xù)再生，再生后的活性炭經(jīng)漿料泵送至碳球加料罐，實現(xiàn)循環(huán)使用。優(yōu)選的，所述的橡膠廢氣排放因子高達63種，其中以揮發(fā)性有機物(VOCs)為主要排放因子。優(yōu)選的，所述的活性炭具有吸附—芬頓催化雙功能，耦合芬頓氧化過程，以實現(xiàn)短流程VOCs捕集吸附及飽和吸附劑再生過程。優(yōu)選的，所述的橡膠VOCs廢氣吸附方法，可采用單極或多級旋流吸附的串聯(lián)或并聯(lián)。優(yōu)選的，所述的炭球加料罐設(shè)置多臺，并聯(lián)連接，以確保后續(xù)凈化裝置的連續(xù)穩(wěn)定運行。優(yōu)選的，所述的活性炭作為吸附劑，可循環(huán)使用。另一方面，本發(fā)明提供了一種橡膠廢氣旋流吸附—芬頓降解耦合處理成套設(shè)備，該成套設(shè)備包括：Ⅰ級旋流吸附分離器，用于進行第一次低精度氣固吸附分離；Ⅱ級旋流吸附分離器，用于進行第二次高精度氣固吸附分離；與旋流吸附分離系統(tǒng)相連的降解再生槽，用于實現(xiàn)VOCs廢氣芬頓氧化降解及活性炭吸附顆粒再生；與降解再生槽相連的碳球加料罐，用于VOCs廢氣和活性炭的混合；漿料泵和引風(fēng)機，用于提供動力運輸。優(yōu)選的，所述的降解再生槽內(nèi)設(shè)攪拌設(shè)備，用于將各組分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍岣邆髻|(zhì)，傳熱速率。優(yōu)選的，所述的炭球加料罐設(shè)有兩個進料管和出料管。優(yōu)選的，所述的降解再生槽內(nèi)部設(shè)有過濾網(wǎng)，用于將吸附劑與降解殘液分離。優(yōu)選的，所述的旋流吸附器內(nèi)活性炭顆?；厥章蔬_99％以上。本發(fā)明的裝置特點如下：旋流吸附分離器多級串聯(lián)或并聯(lián)，一次處理效率達98％以上，廢氣中的惡臭排放濃度＜200。本發(fā)明采用旋流吸附法去除VOCs廢氣，通過芬頓氧化降解VOCs廢氣，同時將吸附劑進行再生回用，具有不產(chǎn)生二次污染，縮短方法流程、降低操作和控制難度、深度高效脫除VOCs廢氣等優(yōu)點，適用于多種橡膠VOCs廢氣處理系統(tǒng)。本發(fā)明采用的設(shè)備具有易集成、設(shè)備簡單、操作便利、占地面積小、脫除效率高、便于后期維修更換等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于橡膠生產(chǎn)等領(lǐng)域。附圖說明圖1是本發(fā)明的橡膠VOCs廢氣旋流吸附—芬頓降解耦合處理成套方法示意圖。符號說明：1第一碳球加料罐；2第二碳球加料罐；3漿料泵；4降解再生槽；5VOC吸附器Ⅰ級；6VOC吸附器Ⅱ級；7引風(fēng)機。具體實施方式本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思如下：如圖1所示，橡膠輪胎廠排放的VOCs廢氣進入第一碳球加料罐1和第二碳球加料罐2，與活性炭預(yù)混合一起輸送至單級或多級旋流吸附分離器，如VOC吸附器Ⅰ級5和VOC吸附器Ⅱ級6，VOC吸附器Ⅰ級5中去除VOCs廢氣后進入VOC吸附器Ⅱ級6凈化；VOC吸附器Ⅰ級5和VOC吸附器Ⅱ級6中富含VOCs的飽和活性炭輸送至產(chǎn)物脫附單元，VOC吸附器Ⅰ級5和VOC吸附器Ⅱ級6旋流分離的凈化達標(biāo)氣體由吸附分離系統(tǒng)經(jīng)引風(fēng)機7送至外排管網(wǎng)。在氧化劑作用下，富含VOCs的飽和活性炭在降解再生槽4中發(fā)生芬頓氧化降解反應(yīng)，降解再生槽4產(chǎn)生的殘渣和殘夜不定期外排，降解再生槽4中活性炭連續(xù)再生，由漿料泵3輸送至第一碳球加料罐1和第二碳球加料罐2，循環(huán)再使用。在本發(fā)明的第一方面，提供了一種橡膠VOCs廢氣旋流吸附—芬頓降解耦合處理成套方法，該方法包括：將來自外管的VOCs廢氣輸送至碳球加料罐，與活性炭吸附顆粒預(yù)混合?；旌舷鄰男魑椒蛛x器頂部入口切向進入，在三維湍流流場作用下，活性炭旋轉(zhuǎn)流動同時產(chǎn)生對VOCs廢氣高效吸附作用，實現(xiàn)VOCs吸附和分離同時進行，旋流吸附分離器可為單級或多級串聯(lián)或并聯(lián)，凈化達標(biāo)的氣體由吸附分離系統(tǒng)溢流口，經(jīng)引風(fēng)機送至外排管網(wǎng)。經(jīng)吸附后富含VOCs廢氣的活性炭顆粒從吸附分離器底部輸送至產(chǎn)物脫附單元。在來自外管氧化劑作用下，富含VOCs廢氣的活性炭在降解再生槽中，通過芬頓氧化降解，將所吸附的VOCs廢氣氧化降解成水和二氧化碳，降解后的生成的水相和殘渣經(jīng)過濾，從降解再生槽內(nèi)不定期外排，同時活性炭連續(xù)再生，再生后的活性炭從裝置底部，經(jīng)漿料泵送至碳球加料罐，實現(xiàn)循環(huán)使用。在本發(fā)明中，橡膠廢氣排放因子高達63種，其中以揮發(fā)性有機物(VOCs)為主要排放因子。在本發(fā)明中，活性炭具有吸附—芬頓催化雙功能，耦合芬頓氧化過程，以實現(xiàn)短流程VOCs捕集吸附及飽和吸附劑再生過程。在本發(fā)明中，橡膠VOCs廢氣吸附方法，可采用單極或多級旋流吸附的串聯(lián)或并聯(lián)。在本發(fā)明中，炭球加料罐設(shè)置多臺，并聯(lián)連接，以確保后續(xù)凈化裝置的連續(xù)穩(wěn)定運行。在本發(fā)明中，活性炭作為吸附劑，可循環(huán)使用。在本發(fā)明的第二方面，提供了一種橡膠VOCs廢氣旋流吸附—芬頓降解耦合處理成套設(shè)備，該成套裝置包括：Ⅰ級旋流吸附分離器，用于進行第一次低精度氣固吸附分離；Ⅱ級旋流吸附分離器，用于進行第二次高精度氣固吸附分離；本發(fā)明中旋流吸附分離器結(jié)構(gòu)，可參見名稱為“一種高效硫化氫氣體吸收裝置”，申請日是2016年9月21日，申請?zhí)柺?01610494578.6的專利申請文件。與旋流吸附分離系統(tǒng)相連的降解再生槽，用于實現(xiàn)VOCs廢氣芬頓氧化降解及活性炭吸附顆粒再生；與降解再生槽相連的碳球加料罐，用于VOCs廢氣和活性炭的混合；漿料泵和引風(fēng)機，用于提供動力運輸。本發(fā)明中，旋流吸附分離器多級串聯(lián)或并聯(lián)，一次處理效率達98％以上，廢氣中的惡臭排放濃度＜200。本發(fā)明中，降解再生槽內(nèi)設(shè)攪拌設(shè)備，用于將各組分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，提高傳質(zhì)，傳熱速率。本發(fā)明中，炭球加料罐設(shè)有兩個進料管和出料管。本發(fā)明中，降解再生槽內(nèi)部設(shè)有過濾網(wǎng)，用于將吸附劑與降解殘液分離。本發(fā)明中，旋流吸附器內(nèi)活性炭顆?；厥章蔬_99％以上。本發(fā)明方法和裝置的優(yōu)點在于：采用旋流吸附系統(tǒng)代替了現(xiàn)有固定床、流化床、攜帶床系統(tǒng)，以微旋流器為核心的旋流吸附系統(tǒng)具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作穩(wěn)定、可并聯(lián)放大、比實際傳質(zhì)面積大、可耦合并強化反應(yīng)—分離從而簡化方法系統(tǒng)等諸多優(yōu)勢。既能解決橡膠行業(yè)VOCs去除難題，還能使活性炭循環(huán)利用，將VOCs降解為無害物質(zhì)。采用旋流吸附分離器單級或多級串聯(lián)或并聯(lián)，有效提高去除硫化氫效果于；該裝置易集成，旋流噴射吸附器、脫附反應(yīng)器、吸附液再生器直徑小，減少了裝置的總占地面積和總投資。以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明，實施例并不限制本發(fā)明的范圍。舟山市某橡膠制品企業(yè)壓延與成型工段廢氣處理按照本發(fā)明方法和裝置進行。具體方法流程如圖1所示，主要操作條件及介質(zhì)特性如下所示：實施案例：廢氣處理量約為10000m3/h,VOCs濃度為40mg/m3，惡臭濃度3500(無量綱)，顆粒物濃度在1.5mg/m3，進料溫度為30℃，壓力為7Kpa。表1旋流吸附分離器主要操作參數(shù)序號參數(shù)單位設(shè)計值1VOCs廢氣處理量Nm3/h100002活性炭循環(huán)量Kg/h53溫度℃304壓力Kpa7表2降解再生槽主要操作參數(shù)序號參數(shù)單位設(shè)計值1VOCs廢氣處理量Nm3/h52活性炭循環(huán)量Kg/h4.953溫度℃304壓力Kpa7VOCs廢氣具體組分如下v％：甲苯：12.5％，二甲苯：24.2％，非甲烷總烴：63.3％。允許來自外管的氧化劑流量為10Kg/h，流速為0.23m/s，進口溫度為30℃；技術(shù)效果：由于采用本發(fā)明方法與裝置，設(shè)計實用壽命20年，連續(xù)運行周期超過2年。正常運行時，經(jīng)上述裝置處理后，橡膠尾氣中VOCs濃度為0.4mg/m3，惡臭濃度<100，符合《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)，其中甲苯的回收率為99.23％；二甲苯的回收率為98.57％：非甲烷總烴的回收率為98％?；钚蕴康幕厥章蔬_99.42％。本發(fā)明的方法及裝置簡化了系統(tǒng)，節(jié)省了成本，能產(chǎn)生極大的經(jīng)濟效益。以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)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，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3