含苯乙烯VOCs废气治理装置及方法

复合材料生产加工过程中会产生大量低浓度的有机废气(VOCs)，废气成份主要为甲苯、二甲苯、苯乙烯、非甲烷总烃等，针对此类大风量低浓度的有机废气，最有效的处理方法是将大风量低浓度的废气浓缩成小风量高浓度的废气，再进行催化燃烧(RCO)或蓄热燃烧(旋转RTO)，最后使气体达标排放。但是由于气态苯乙烯易聚合的特性，在废气浓缩过程中，苯乙烯会快速聚合在浓缩装置的吸附材料上，导致吸附材料堵塞，使浓缩装置寿命减少甚至失效，继而影响整个处理系统的功效。

苯乙烯是一种易聚合物质，熔点-30.6℃，沸点146℃，不溶于水，暴露于空气中逐渐发生聚合及氧化。在含苯乙烯的废气处理工况下，传统的废气治理方法并没有设置苯乙烯专用处理器。其处理工艺如下：在不需要浓缩的高浓度情况下，废气直接进入燃烧器处理；而在需要浓缩装置的低浓度情况下，则苯乙烯会在浓缩装置表面聚合，且在200℃的解吸过程中，容易形成聚苯乙烯，造成相应的处理设备损坏，并对系统整体的净化效率折损较大，从而严重降低系统的净化效率。因而，苯乙烯在废气治理领域一直是一个难以攻克的技术难题。

发明内容

为了克服现有技术中苯乙烯影响废气浓缩装置的缺陷，本发明提供一种适用于含有苯乙烯的大风量低浓度有机废气的含苯乙烯VOCs废气治理装置及方法，其能有效剔除废气中的苯乙烯，提高设备寿命及提高净化效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个目的是提供一种含苯乙烯VOCs废气治理装置，其包括：由废气管道依次连接的预处理器、苯乙烯颗粒吸附器、废气浓缩装置、吸附处理风机和排气筒；以及用于浓缩气脱附的依次用管道连接的换热器、浓缩风机和燃烧室。

为了进一步优化上述废气治理装置，本发明采取的技术措施还包括：

进一步地，所述废气浓缩装置为沸石转轮吸附/脱附装置或活性炭吸附/脱附装置，废气的浓缩比为10～30：1；更进一步地，所述废气的浓缩比为20～30：1；更优选为25～30：1。

进一步地，所述废气浓缩装置为沸石转轮吸附/脱附装置，其包括吸附区、冷却区和脱附区。

进一步地，废气管道连接至吸附区，吸附区出口连接至吸附处理风机，空气经由空气过滤器通过管道连接至冷却区，冷却区出口的空气通过管道连接至换热器进行换热升温后连接至脱附区，脱附区出口的高浓度浓缩气通过管道连接至浓缩风机。

进一步地，燃烧器出口的部分高温净化废气通过管道进入换热器作为热源，换热后的部分高温废气通过换热风机与剩余部分高温废气混合直接连接至排气筒。

进一步地，所述换热器为间壁式换热器或蓄热式换热器，所述间壁式换热器包括板式换热器和管壳式换热器。

进一步地，所述燃烧器为RCO-催化燃烧炉或RTO-蓄热燃烧炉。

进一步地，所述苯乙烯颗粒吸附器中填充吸附材料，所述吸附材料选用具有超大微孔结构的分子筛或中孔活性炭。

进一步地，所述具有超大微孔结构的分子筛是指大于12元环孔的分子筛，主要有：Cloverite、ECR-34、VPI-5、AlPO-8、CIT-5、UTD-1F、OSB-1、SSZ-53、SSZ-59、IM-12。

进一步地，所述中孔活性炭是指具有孔径以2～50nm为主的活性炭。

进一步地，废气管道连接至阻火器，阻火器出口连接至预处理器。

进一步地，所述预处理器为用于过滤废气中的颗粒物的干式过滤器。

进一步地，所述干式过滤器中依次填充初效过滤器、中效过滤器、高效过滤器。

本发明的第二个目的是提供一种含苯乙烯VOCs废气治理方法，其采用任一上述的装置，其包括如下步骤：含苯乙烯的大风量低浓度有机废气由废气入口管道接入，先经预处理器过滤废气中的颗粒物；再经过苯乙烯颗粒吸附器，吸附废气中的苯乙烯；去除苯乙烯后的废气再进入废气浓缩装置，经废气浓缩装置排出的大部分清洁气体由吸附处理风机送入排气筒高空排放；经浓缩后的小风量高浓度有机废气由浓缩风机送入燃烧器经高温燃烧处理掉剩余有机废气，最后达标气体由排气筒高空排放。

进一步地，所述所述废气浓缩装置为沸石转轮吸附/脱附装置，其包括吸附区、冷却区和脱附区；所述沸石转轮吸附/脱附装置通过转轮的旋转，可在转轮上同时完成气体的浓缩和沸石的再生，具体操作如下：进入废气浓缩装置的废气在常温下被吸附区吸附净化后直接由吸附处理风机排放至排气筒；空气经由空气过滤器引入冷却区对沸石过热区进行冷却，然后与燃烧器排出的部分高温净化废气换热升温后进入脱附区对已经吸附饱和部分进行解析，解析后的高浓度浓缩气经由浓缩风机引入燃烧室高温氧化成二氧化碳和水成为高温净化废气，部分高温净化废气进入换热器作为热源，冷却后的部分高温净化废气经由换热风机与剩余部分高温净化废气混合后直接排放至排气筒。

本发明采用上述技术方案，具有如下技术效果：

本发明废气从收集进入系统，到最终通过排气筒向大气排放，分别经过预处理器、苯乙烯专用处理器(颗粒吸附器)、废气浓缩装置、燃烧器，一共4道净化工艺(不含阻火器、风机、换热器等无净化效果的输送和辅助装置)；本发明通过苯乙烯专用处理器(颗粒吸附器)，能将有机废气中的苯乙烯进行有效剔除，从而令不含苯乙烯的有机废气进入其余设备，大大提高系统寿命，并提高净化效率。

附图说明

图1为本发明一实施例中一种含苯乙烯VOCs废气治理装置的流程示意图；

其中，附图标记为：

阻火器-1；预处理器-2；苯乙烯颗粒吸附器-3；废气浓缩装置-4；吸附处理风机-5；排气筒-6；换热器-7；浓缩风机-8；燃烧器-9；换热风机-10；空气过滤器-11。

具体实施方式

本发明涉及一种含苯乙烯VOCs废气治理装置，其包括：由废气管道依次连接的预处理器、苯乙烯颗粒吸附器、废气浓缩装置、吸附处理风机和排气筒；以及用于浓缩气脱附的依次用管道连接的换热器、浓缩风机和燃烧室。本发明还涉及一种采用上述装置的含苯乙烯VOCs废气治理方法。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供一种含苯乙烯VOCs废气治理装置，其包括由废气管道依次连接的阻火器1、预处理器2、苯乙烯颗粒吸附器3、废气浓缩装置4、吸附处理风机5和排气筒6；以及用于浓缩气脱附的依次用管道连接的换热器7、浓缩风机8和燃烧室9。

该废气浓缩装置4为沸石转轮吸附/脱附装置，废气浓缩主要通过沸石转轮实现，转轮为圆形结构，内部均匀填充沸石，沸石的主要成分是多孔的骨架型硅铝酸盐，其内部分布着孔穴，具有对大小不一的分子进行选择性吸附的特性，该沸石转轮吸附/脱附装置包括吸附区、冷却区和脱附区，废气管道连接至吸附区，吸附区出口连接至吸附处理风机5，空气经由空气过滤器11通过管道连接至冷却区，冷却区出口的空气通过管道连接至换热器7进行换热升温后连接至脱附区，脱附区出口的高浓度浓缩气通过管道连接至浓缩风机8；燃烧器9出口的部分高温净化废气通过管道进入换热器7作为热源，换热后的部分高温废气通过换热风机10与剩余部分高温废气混合直接连接至排气筒6；所述燃烧器9为RTO-蓄热燃烧炉；所述苯乙烯颗粒吸附器3中填充吸附材料，所述吸附材料为UTD-1F；所述预处理器2为用于过滤废气中的颗粒物的干式过滤器，所述换热器7为管壳式换热器。

上述装置的运行步骤如下：

含苯乙烯的大风量低浓度有机废气(各种物质比例：苯乙烯59.4％；1,4二甲基丙烯酸二醇39.6％；a-甲基苯乙烯0.79％；苯0.16％)由废气入口管道接入阻火器1，先经预处理器2过滤废气中的颗粒物；再经过苯乙烯颗粒吸附器3，吸附废气中的苯乙烯；去除苯乙烯后的废气再进入废气浓缩装置4，经废气浓缩装置4排出的大部分清洁气体由吸附处理风机5送入排气筒(6)高空排放；空气经由空气过滤器11引入冷却区对沸石过热区进行冷却，然后与燃烧器9排出的部分高温净化废气换热升温后进入脱附区对已经吸附饱和部分进行解析，解析后的高浓度浓缩气经由浓缩风机8引入燃烧室9高温氧化成二氧化碳和水成为高温净化废气，部分高温净化废气进入换热器7作为热源，冷却后的部分高温净化废气经由换热风机10与剩余部分高温净化废气混合后直接排放至排气筒6。排放浓度可达到30mg/m³，远远低于国家标准，国家排放标准为：参考《GB16297－1996大气污染物综合排放标准》非甲烷总烃最高允许排放浓度120mg/m³。

将本实施例中含有苯乙烯专用处理器(颗粒吸附器)的废气处理装置与传统方法中不含苯乙烯专用处理器的废气处理装置进行运行对比，上述装置均在运行1年后采集相关的工艺参数。

各工艺参数如下表所示：

各阶段净化效率对比如下：

处理效率 含苯乙烯专用处理器 传统方法 燃烧器出口/系统入口 99.43％ 99.52％ 浓缩装置排放口/系统入口 97.33％ 63.41％ 系统出口/系统入口 97.54％ 67.02％

由上述实施例可知，本发明通过设置苯乙烯专用处理器(颗粒吸附器)，其有效提高了各阶段的净化效率。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。