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一种有机废气处理设备
    【技术领域】

    本发明涉及一种化学化工有机废气处理领域，具体涉及一种有机废气处理设备。

    背景技术

    长期以来，人们一直致力于有机废气治理技术的研究，化学工业中的干燥废气中含有的污染物主要是有机废气蒸汽，早在1925年欧洲就开发出固定床活性炭吸附装置，1958年日本也开始使用该项技术。活性炭吸附是一种非常经典、成熟的方法，可用于治理各种浓度的常温有机废气，但处理低浓度、大风量有机废气时，设备庞大，不经济。到目前为止，人们已经研究开发出一系列卓有成效的控制技术。在这些技术中，国内广泛采用并且研究较多的有热破坏法、吸附法、冷凝法和吸收法。国外也主要采用这几种方法，其中的热破坏法使用得更加普遍。例如，西德采用直接燃烧法，他们用重油、煤气和天然气作为燃料。日本在净化喷漆废气时偏重于活性炭吸附法，在净化烘干废气时偏重于催化燃烧法。在欧洲、澳大利亚和日本，催化燃烧法多数用于油漆涂料工业。热破坏法是目前应用比较广泛也是研究较多的有机废气治理方法，特别是对低浓度有机废气。最重要的有机化合物破坏机理是氧化和热裂解、热分解，热破坏法正是基于此机理进行的。有机化合物的热破坏可分为直接火焰燃烧和催化燃烧。吸附法是将有机物截留在粒状固体表面的过程，相反的过程称为脱附。空气污染控制工程正是利用吸附剂不断吸附、脱附的循环，去除废气中的挥发性有机物，回收废气中的有用组分，使吸附净化装置能长期运转，吸附法适合于处理中低浓度和有较高处理要求的废气，一般使用活性炭作为吸附剂。吸附法缺点是待处理气体中水分对活性炭层的吸附能力影响很大。在气体相对湿度超过50％时，活性炭对有机物的吸附能力将大大下降，且处理设备庞大，流程复杂，当废气中有胶粒物质或其他杂质时吸附剂易失效。另外还面临着活性炭再生的经济性。冷凝法是通过降低气体的温度，使有机物达到饱和后从气体中冷凝出来。冷凝过程一般通过恒压降温的方法来实现。去除率的高低取决于有机物的沸点和在废气中的分压，当气体浓度在5000ppm以上时，可达95％以上。该方法一般用于处理浓度高及沸点较高的和比较纯的有机废气，由于它对温度和压力的特殊要求，所以实际应用中常将该法与吸收、吸附、燃烧等法联合使用作为前级处理。吸收法是以液体为吸收剂，通过洗涤吸收装置使废气中的组分被液体吸收，从而达到净化废气的目的的方法。随着新材料、新技术的出现，近年来又开发出了几种有机废气处理新技术，如生物过滤净化技术、等离子体技术、光催化降解技术、膜分离技术等。上述这些方法和技术都或多或少地存在各种各样的缺点和不足。

    【发明内容】

    本发明克服了现有技术的不足，提出了一种有机废气处理设备，其能够将废气中有机物吸收，以达到降低环境污染物的目的，并具有压降低、节约能源的突出优点。

    本发明的技术方案为：一种有机废气处理设备，包括内筒和塔体，

    所述塔体外壁下部设置有一气体入口，塔体外壁顶部设置有一个吸收剂入口和一个净化气出口，塔体内壁顶部焊接有一个外分布器，所述外分布器呈喇叭形状；

    所述内筒由支撑杆固定在所述塔体的塔壁上，并与所述塔体保持同心，其外壁上部设置有一个内分布器，所述内分布器呈喇叭形状；

    所述内分布器和所述外分布器间设置有两支导管，并使之互相连接。

    所述内分布器包括内分布器内口和内分布器外口，所述内分布器内口小于内分布器外口。

    所述内分布器内口沿圆周每隔60°在所述内筒的外壁上焊一支撑点，其边沿与所述内筒的外壁间距为1.5mm。

    所述内分布器的上端设三个支撑点，固定在内筒外壁上。

    所述外分布器的下端沿圆周每隔60°在所述塔体的内壁上焊一支撑点，其边沿与所述塔体的内壁间距为1.5mm。

    所述气体入口为矩形口，并以与所述内筒的外壁相切的方向进入所述塔体。

    所述气体入口的入口角度与水平线的夹角为5°。

    所述气体入口的大小能够调节。

    经过所述设备进行吸收后，有机废气的吸收率大于99％，这对实现减少污染物排放的目标具有重要意义；

    本发明所提出的设备满足工业生产工艺过程设计需要；

    本发明所提出的设备具有操作压降低、运行费用小的优点。经实验数据回归的清水吸收空气中有机蒸汽的总传质系数关联式，其精度满足工业生产工程设计要求；

    有机废气经过本发明所提出设备后，被吸收的吸收液经过后续工艺流程后可作为溶剂回收利用，使干燥废气工段达到了清洁生产的要求。实现环境保护和资源节约的双重目标，这对于降低工业过程能耗具有重要意义。

    【附图说明】

    以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

    图1为本发明所述有机废气处理设备的主视图。

    图2为本发明所述有机废气处理设备的俯视截面图。

    图中，1.塔体，2.内筒，3.内分布器，4.外分布器，5.吸收剂入口，6.净化气出口，7.导管，8.支撑杆，9.吸收液出口，10.气体入口，11.内分布器内口，12.内分布器外口，13.外分布器外口。

    【具体实施方式】

    以下结合附图进一步说明，并非限制本发明所涉及的范围。

    参见图1和图2所示，本发明包括塔体1和内筒2，有机废气由气体入口10进入塔体1的内部，在离心力作用下沿塔体1内壁螺旋上升，内筒2主要是为了稳定气流方向，同时内筒2的外壁也具有一定的吸收作用。吸收剂由塔体1的顶部经吸收剂入口5加入，部分吸收剂经外分布器4喷洒至塔体1的内壁并沿壁面下降，部分吸收剂经导管7流入内分布器3，并沿内筒2的外壁下降。有机废气在螺旋上升过程中与沿壁面下降的吸收剂接触，溶质被吸收剂吸收形成吸收液。经过吸收后的有机废气得到了净化。支撑杆8固定内筒2和塔体1，并保持其同心。内分布器3呈喇叭形状，且内分布器内口11小于内分布器外口12，内分布器内口11与所述内筒2的外壁间距为1.5mm。外分布器外口13的边缘距离所述塔体1的内壁间距为1.5mm。

    在对设备的设计中，为了使其达到一定的吸收率，吸收率即为气体经过吸收塔被吸收的吸收质的量与进入吸收塔的吸收质的量之比，即：η＝(Y₁‑Y₂)/Y₁，所以Y₂＝(1‑η)/Y₁。

    其中，Y₁表示塔入口处有机物(如，乙醇)在空气中的摩尔比，Y₂表示塔出口处有机物在空气中的摩尔比。

    取一微元塔高，其高度为dz，气液接触面积为dA，依据物料衡算，该微元段内气液之间吸收质的传递量dG为：dG＝q_n，VdY＝q_n，LdX。据吸收速率方程，经过该微元塔段内气相和液相吸收质的变化量分别为：dG＝NdA＝K_Y(Y‑Y^*)dA，该微元塔段填料层的气液接触面积

    dA＝πd·dz。

    从而可计算出设备的高度公式

     $Z=\underset{0}{\overset{z}{\∫}}\mathrm{dz}=\frac{V}{K_Y\mathrm{\πD}}\underset{Y_2}{\overset{Y_1}{\∫}}\frac{\mathrm{dY}}{Y-Y^{*}}$

    其中，Z表示塔的有效高度，单位m，V表示空气的摩尔流量，单位kmol/s，K_Y表示气相总吸收系数，kmol/(m²·s)，D表示，塔的直径，单位m。进而可求得设备的其他工艺条件与设备参数。

    气体入口10的大小能够调节。

    已经经过设备的有机废气在净化后从净化气出口6排出，所形成的吸收液从吸收液出口9流出。在净化过程中，吸收剂从吸收剂入口5补充。

    本发明能够应用于类似废气的资源化处理过程中，为化工、制药生产过程中产生的废气处理开辟新的途径。