一种转筒式AOPs反应器处理VOCs的装置及方法

摘要

本发明提出了一种转筒式AOPs反应器处理VOCs的装置及方法，解决了现有高级氧化技术难以应用于VOCs废气处理的问题。该装置包括壳体，所述壳体呈圆柱体并固定设置；转筒，所述转筒呈圆柱体并以自身轴线为中心转动设置于所述壳体的内部，所述转筒由内孔板、外孔板和不锈钢丝网组成夹层结构，所述转筒内填装有吸附催化剂，所述转筒的上端开口；喷淋管，所述喷淋管布置于所述转筒的内腔中，所述喷淋管上开有若干用于喷射喷淋液的喷嘴，所述喷淋液中含有氧化剂。在本发明中，AOPs反应器采取了吸附催化剂、氧化剂、空化泡及重力场等几个方面的协同效应，保证了反应时间和净化效率，具有很好的实用性。

说明书

技术领域

本发明涉及VOCs处理技术领域，特别是指一种转筒式AOPs反应器处理VOCs的装置及方法。

背景技术

高级氧化技术（Advanced Oxidation Process,简称AOPs）又称做深度氧化技术，以产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点，在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。根据产生自由基的方式和反应条件的不同，可将其分为光化学氧化、催化湿式氧化、声化学氧化、臭氧氧化、电化学氧化、Fenton氧化等。现有技术中，高级氧化技术用于水处理是比较常见的工艺，该技术反应的时间比较长，暂时还没有应用于VOCs废气处理的先例，也无法直接将其直接套用于废气处理上，这是因为在废气处理过程中，废气停留时间无法保证，如果采用喷淋塔结构的反应器，其不仅体积较大，停留时间短，而且反应不充分，净化效率低。

发明内容

本发明提出一种转筒式AOPs反应器处理VOCs的装置，解决了现有高级氧化技术难以应用于VOCs废气处理的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种转筒式AOPs反应器处理VOCs的装置，包括

壳体，所述壳体呈圆柱体并固定设置；

转筒，所述转筒呈圆柱体并以自身轴线为中心转动设置于所述壳体的内部，所述转筒由内孔板、外孔板和不锈钢丝网组成夹层结构，所述转筒内填装有吸附催化剂，所述转筒的上端开口；

喷淋管，所述喷淋管布置于所述转筒的内腔中，所述喷淋管上开有若干用于喷射喷淋液的喷嘴，所述喷淋液中含有氧化剂。

所述壳体上还设有废气进口，废气沿径向渗入所述转筒的夹层内，并与喷淋液在转筒的吸附催化剂处反应。

作为一种优选的实施方式，所述壳体的下方设有电机，所述电机通过一根连接壳体底面的转轴驱动所述转筒旋转。

作为一种优选的实施方式，所述壳体的下方还设有与其连通的循环池，所述循环池内盛装有喷淋液，所述喷淋液通过水泵连接所述喷淋管的上端，所述喷淋液在循环池、水泵、喷淋管、壳体内循环流动。

作为一种优选的实施方式，所述吸附催化剂为分子筛、硅胶、氧化铝、贵金属、金属氧化物中两种或多种的混合物，所述氧化剂为臭氧、双氧水或固态药剂。

作为一种优选的实施方式，所述转筒的夹层结构内还设有增加气液两相接触面积的填料。

本发明还提出一种转筒式AOPs反应器处理VOCs的方法，包括如下顺序步骤

S1.将VOCs废气通入壳体内，壳体内的VOCs废气沿径向自外向内渗入装填有吸附催化剂的转筒内；

S2.转筒内的喷淋管沿径向自内向外喷射含有氧化剂的喷淋液；

S3.喷淋液与废气在转筒上逆流接触，在重力场效应的作用下，气体分子径向运动速度降低并被强制改变运动路径，喷淋液获得加速度，对气体分子进行反向高速冲击，将气体分子进行吸附拦截并氧化，在离心力的作用下甩到壳体内壁上，达到净化的目的。

作为一种优选的实施方式，在转筒内设置填料，增加气液两相的接触面积，提高传质系数。

作为一种优选的实施方式，设置循环池，用于回收转筒内喷射的喷淋液，并通过水泵再将喷淋液泵送至转筒内，实现喷淋液的循环重复利用。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

1、本发明的转筒式废气处理装置改变了传统的反应器结构形态，由传统的喷淋塔式、反应池式结构改为旋转式筒状反应器，结构更加紧凑，占地面积更小，大大降低了反应器的体积，且提高了反应效率。

2、本发明的AOPs反应器采取了吸附催化剂、氧化剂、空化泡及重力场等几个方面的协同效应，保证了废气处理的反应时间和净化效率，其净化效率远高于普通的喷淋塔，而且能耗低，有效地节约了能源。

3、本发明由内孔板、外孔板和不锈钢丝网组成的夹层结构的转筒不仅风阻小、不堵塞、免维护，而且对废气的预处理要求大大降低，减小了废气处理的整体成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图中：1-壳体；2-转筒；3-电机；4-废气进口；5-喷淋管；6-喷嘴；7-转轴；8-循环池；9-水泵；10-密封圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

该实施例为一种转筒式AOPs反应器处理VOCs的装置，其结构如图1所示，首先包括一个圆柱体形状的壳体1，该壳体1固定不动，其上端中间位置开口，下部一侧设置有废气进口4，用于向其内部排入待处理的VOCs废气。

在壳体1的内部设置有一个圆柱体形状的转筒2，该转筒2的中心轴线与壳体1的重合，转筒2的直径及高度均小于壳体1，转筒2能够以自身轴线为中心进行旋转，其旋转的动力来自于壳体1下方设置的电机3，该电机3通过一根连接壳体1底部的转轴7连接于转筒2上，驱动转筒2旋转，高速旋转的转筒2为气液反应提供了本装置的核心重力场效应，大大延长了气液反应时间。转筒2是由内孔板、外孔板和不锈钢丝网组成夹层结构，其中间填装有吸附催化剂和填料，因此，气体能够渗透转筒2的筒壁，其中所填装的吸附催化剂是为了使VOCs废气发生反应，其材质包含但不限于分子筛、硅胶、氧化铝、贵金属、金属氧化物，且是一种复配的材料，通过浸渍、凝胶、干混等方法获得，并经高温焙烧固化，既是吸附剂也是催化剂，具有吸附和催化的双重作用，其具体的成分需根据待处理废气的成分进行选择性配方。而所填装的填料则是为了增大VOCs废气与喷淋液之间气液两相的接触面积，提高传质系数。因此，当待处理的VOCs废气自废气进口4进入壳体1内后，会慢慢通过转筒2的筒壁沿径向由外向内运动。

转筒2的上端同样开口，且其开口与壳体1的开口相对应，以便将处理后的气体达标排放，而此处为了防止气体回流，该实施例还在转筒2的上端面与壳体1的内表面之间设置了密封圈10，以提高此处的密封效果。

在转筒2的内部中心位置处设置有一根喷淋管5，该喷淋管5上开有若干喷嘴6，用于向转筒2上喷射雾状的喷淋液，此处的喷淋液中已经预先混入氧化剂喷出的喷淋液能够在转筒2内与渗入的VOCs废气发生反应，此处的氧化剂包含但不限于臭氧、双氧水及其它固态药剂，其需要配合吸附催化剂进行选择，以达到协同效应。

为了循环利用喷淋液，该实施例在壳体1的下方设置了循环池8，该循环池8与壳体1的底面连通，喷淋管5喷出的喷淋液在重力作用下会回流至循环池8内，再通过设置的水泵9重新泵送至喷淋管5的顶端，进而实现喷淋液在循环池8、水泵9、喷淋管5、壳体1内的循环利用。

此外，还可在循环池8内配置空化泡发生装置，空化泡在骤爆过程中会产生高温高压的微环境，俗称热点。生成的空化泡随喷淋液进入转筒2内，在转筒2内随着能量的释放，激发大量的羟基自由基，协同吸附催化剂、氧化剂共同作用于VOCs分子。

该实施例的装置改变了传统的反应器结构形态，由传统的喷淋塔式、反应池式结构改为旋转式筒状反应器，大大降低了反应器的体积，且提高了反应效率。

实施例二：

该实施例为一种转筒式AOPs反应器处理VOCs的方法，其包括如下顺序步骤：

S1.将VOCs废气通入壳体1内，壳体1内的VOCs废气沿径向自外向内渗入装填有吸附催化剂、填料的转筒2内；

S2.转筒2内的喷淋管5沿径向自内向外喷射含有氧化剂的喷淋液；

S3.喷淋液与废气在转筒2上逆流接触，在重力场效应的作用下，气体分子径向运动速度降低并被强制改变运动路径，喷淋液获得加速度，对气体分子进行反向高速冲击，将气体分子进行吸附拦截并氧化，中间产物及最终产物在离心力的作用下甩到壳体1内壁上，经管路流回循环池8，二次进行氧化，直至彻底分解成小分子，达到净化的目的；

S4.在壳体1下方设置循环池8回收转筒2内的喷淋液，并通过水泵9将喷淋液重新泵送至转筒2内，实现喷淋液的循环重复利用。

本发明的工作过程：

当废气进入壳体内后，沿径向从转筒外部进入内部，而喷淋液从内部沿径向喷射，双方在转筒上逆流接触，由于重力场的作用，气体分子径向运动速度降低并被强制改变运动路径，而喷淋液获得加速度，从而对气体分子进行反向高速冲击，气体分子吸附在催化剂表面并被羟基快速氧化，反应后的中间产物和最终产物在离心力的作用下甩到壳体内壁上，经管路回流到循环池内，接着在循环池内继续被氧化，直至生成最终产物，达到彻底净化VOCs的目的。转筒内填料的添加增加了气液两相的接触面积，大大提高了传质系数。废气分子被吸附催化剂所截留，在吸附催化剂和氧化剂的配合下对VOCs分子进行协同氧化处理，最终由大分子变为小分子，达到净化的目的。

整体来说，在本发明中，AOPs反应器采取了吸附催化剂、氧化剂、空化泡及重力场等几个方面的协同效应，保证了反应时间和净化效率，其中重力场的运用是独创的技术，对净化效率的贡献非常大。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。