用于生物制药烘干造粒产生废气的净化设备
技术领域
本实用新型涉及生物制药废气净化设备技术领域,尤其涉及用于生物制药烘干造粒产生废气的净化设备。
背景技术
生物制药厂烘干造粒时产生大量的废气。废气中的污染因子主要为油脂、烟气、颗粒物、焦糊、SO2、NOx及恶臭浓度等污染物。由于废气排放量大、污染成分复杂多变,给厂区环境造成较大的污染。为了对生物制药产生的废气进行净化,常用的技术主要有干式中和法、复合光催化、离子除臭法、吸收法、吸附法、微生物降解法、复合活性氧法、微量营养元素分解法、燃烧法及冷凝法等等。但是,面对生物制药发酵罐产生的尾气,其成分复杂、浓度较高的废气,目前的净化装置未能够有效地对生物制药发酵罐产生的废气进行净化。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足,本实用新型的目的在于提供用于生物制药烘干造粒产生废气的净化设备,其能够对生物制药厂烘干造粒时产生的废气进行有效地净化。
本实用新型的目的采用如下技术方案实现:
用于生物制药烘干造粒产生废气的净化设备,包括按废气排放流向依次连通的链条式除尘器;用于喷淋次氯酸钠溶液的第一喷淋洗涤机构;用于喷淋碱性溶液的第二喷淋洗涤机构;用于干燥废气的脱水除雾机构;用于除去苯系物质的低温等离子机构;用于除去苯系物质的复合光催化机构;用于除去分子量小且易挥发分子的异味控制器;用于排放净化后的气体的烟囱;所述用于生物制药烘干造粒产生废气的净化设备还包括离心风机,所述离心风机用于抽吸气体以使被抽取的气体通过烟囱排放。
进一步地,所述离心风机设于所述烟囱内;或者,所述离心风机设于所述异味控制器与所述烟囱之间且所述异味控制器、离心风机、烟囱按废气排放流向依次连通。
进一步地,所述第一喷淋洗涤机构还包括第一流洗池、第一填料层、第一喷淋头、第一水泵和第一水箱,所述第一填料层设于所述第一流洗池内,所述第一喷淋头设于所述第一填料层的上方,且所述第一流洗池、第一水箱、第一水泵、第一喷淋头依次连通;所述第一流洗池与所述第二喷淋洗涤机构连通。
进一步地,所述第二喷淋洗涤机构包括第二流洗池、第二填料层、第二喷淋头、第二水泵和第二水箱,所述第二填料层设于所述第二流洗池内,所述第二喷淋头设于所述第二填料层的上方,且所述第二流洗池、第二水箱、第二水泵、第二喷淋头依次连通;所述第一流洗池、第二流洗池、脱水除雾机构按废气排放流向依次连通。
进一步地,所述用于生物制药烘干造粒产生废气的净化设备还包括用于喷淋除臭液的第三喷淋洗涤机构,所述第二喷淋洗涤机构、第三喷淋洗涤机构、脱水除雾机构按废气排放流向依次连通。
进一步地,所述第三喷淋洗涤机构包括第三流洗池、第三填料层、第三喷淋头、第三水泵和第三水箱,所述第三填料层设于所述第三流洗池内,所述第三喷淋头设于所述第三填料层的上方,且所述第三流洗池、第三水箱、第三水泵、第三喷淋头依次连通;所述第二流洗池、所述第三流洗池、脱水除雾机构按废气排放流向依次连通。
进一步地,所述脱水除雾机构为脱水除雾器;所述低温等离子机构为低温等离子设备;所述异味控制器为Vaportek异味控制器。
进一步地,所述复合光催化机构的紫外线的波长为185nm、254nm或者 365nm。
进一步地,所述烟囱的高度等于或大于15m。
相比现有技术,本实用新型的有益效果在于:
通过链条式除尘器、第一喷淋洗涤机构、第二喷淋洗涤机构、脱水除雾机构、低温等离子机构、复合光催化机构、异味控制器的逐步处理后,可以使得生物制药烘干造粒过程中产生的成分复杂的废气得到逐步地、较好地净化,相比于现有技术中采用单一的净化设备或工艺进行净化,其能够对成分复杂的废气进行有效地净化。
附图说明
图1为本实用新型的用于生物制药烘干造粒产生废气的净化设备的结构示意图;
图2为图1所示的用于生物制药烘干造粒产生废气的净化设备的流程图;
图3为图1所示的第一喷淋洗涤机构;
图4为图1所示的第二喷淋洗涤机构;
图5为图1所示的第三喷淋洗涤机构。
图中:1、链条式除尘器;2、第一喷淋洗涤机构;21、第一流洗池;22、第一填料层;23、第一喷淋头;24、第一水泵;25、第一水箱;3、第二喷淋洗涤机构;31、第二流洗池;32、第二填料层;33、第二喷淋头;34、第二水泵; 35、第二水箱;4、第三喷淋洗涤机构;41、第三流洗池;42、第三填料层;43、第三喷淋头;44、第三水泵;45、第三水箱;5、脱水除雾机构;6、低温等离子机构;7、复合光催化机构;8、异味控制器;9、离心风机;10、烟囱。
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对本实用新型做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接连接,也可以通过中间媒介间接相连,或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
图1-图2示出了本实用新型一较佳实施例的用于生物制药烘干造粒产生废气的净化设备,包括按废气排放流向(优选地通过管道)依次连通的链条式除尘器1;用于喷淋次氯酸钠溶液的第一喷淋洗涤机构2;用于喷淋碱性溶液的第二喷淋洗涤机构3;用于干燥废气的脱水除雾机构5;用于除去苯系物质的低温等离子机构6;用于除去苯系物质的复合光催化机构7;用于除去分子量小(凡分子量小于500的分子称之为小分子)且易挥发分子的异味控制器8;用于排放净化后的气体的烟囱10;用于生物制药烘干造粒产生废气的净化设备还包括离心风机9,离心风机9用于抽吸气体以使被抽取的气体通过烟囱10排放。
工作时,可以通过排放废气的管道与链条式除尘器1接通,在离心力的作用下,链条式除尘器1对含有灰尘的气流进行净化,可以将生物制药烘干造粒过程中产生的废气进行除尘。经过除尘后的废气通入至第一喷淋洗涤机构2,通过第一喷淋洗涤机构2进行喷淋(其中,可以在喷淋液内添加次氯酸钠),使得喷淋溶液与气体中的臭味成分发生气、液接触,并可以通过其他化学药剂与臭味成分进行中和、氧化反应,从而进一步除去臭味物质。例如,优选地,次氯酸钠一般与酸碱性吸收液一起使用,可以较好地除去硫化甲基。其中,次氯酸钠溶液浓度(有效氯浓度)约为500~2000ppm;处理较低浓度臭气时,使用次氯酸钠溶液浓度约50~500ppm。经过第一喷淋洗涤机构2后的废气属于气液混合状态,其中还存留有NH3、H2S和硫醇类物质以及难分解的脂肪酸等杂质;通过将经过第一喷淋洗涤机构2后的废气通入第二喷淋洗涤机构3,而第二喷淋洗涤机构3内(其中,可以在喷淋液内添加氢氧化钠或其他碱性物质),从而有效地除去SO2、NOx、甲硫醇、硫化甲基、二硫化甲基等溶于碱液的废气成分。经过第二喷淋洗涤机构3处理的废气也是属于气液混合状态,为避免影响下一个处理工段,须进行脱水除湿处理以脱去气体中大部分的水汽,因而将第二喷淋洗涤机构3接通脱水除雾机构5,并且,脱水除雾机构5还能够对气体中的絮状物拦截。进一步地,经过脱水除雾机构5后的废气通入低温等离子机构6,低温等离子机构6用于(即主要作用是)除去苯系物质、非甲烷总烃、VOC及分解分子不稳定的成分。其机理是:废气先经过低温等离子激发区,在电场的加速作用下,产生高能电子,当电子平均能量超过目标治理物分子化学键能时,分子键断裂,达到消除气态污染物的目的。经过低温等离子机构6净化后的废气继续通入复合光催化机构7进行进一步净化后,可以进一步除去苯系物质、VOC 及分解分子不稳定的成分。经过复合光催化机构7处理后的废气,仍然存在异味的问题,通过异味控制器8进一步除臭之后,则可以通过烟囱10进行排放。而此时,废气内含有的污染环境的成分大幅度降低,污染气体排放浓度远远低于环保排放标准。
显然,通过链条式除尘器1、第一喷淋洗涤机构2、第二喷淋洗涤机构3、脱水除雾机构5、低温等离子机构6、复合光催化机构7、异味控制器8的逐步处理后,可以使得生物制药烘干造粒过程中产生的成分复杂的废气得到逐步地、较好地净化,相比于现有技术中采用单一的净化设备或工艺进行净化,其能够对成分复杂的废气进行有效地净化。
其中,根据图2进行理解。
在链条式除尘器1内:链条式自动翻转除尘器为机械过滤作业,链条上可以附带着玻纤滤布和高效空气过滤棉。炒炉区烟气经过两层玻纤滤布/高效空气过滤棉时,气体中的颗粒物、粉尘和油脂被大幅度拦截。其能够更为有效地除去废气中的焦油、颗粒物、粉尘、烟尘,为后续的下级处理提供了有利的前提条件。
显然,链条式除尘器1主要用于除去废气中的粉尘、颗粒、油脂和小部分烟雾。
在第一喷淋洗涤机构2内:主要喷淋次氯酸钠溶液,同时也可以加入酸性或碱性溶液,从而进一步除去硫化氢、氨气。
在溶液中之次氯酸钠系以次氯酸(HClO)形式存在:
NaClO+H2O→HClO+NaOH
在PH=7.5时,次氯酸盐溶液之有效氯以50%HClO和次氯酸根离子(ClO-) 存在;
在PH=l0,只有0.3%有效氯以HClO存在;
在PH=l1或12,HClO几乎完全解离成无用之次氯酸根离子,因此PH值控制很重要。
H2S与化学介质(NaOH、NaOCl)反应方程式如下:
PH>7时,NaClO+2NaOH+H2S→4NaCl+Na2SO4+2H2O
NaHS+NaClO→S+NaCl+NaOH
2CH3SNa+NaClO+H20=CH3SSCH3+NaCl+2NaOH
PH<7时,NaClO+H2S→Na2S4+H2O
CH3SSCH3仍是恶臭物质,而且不溶于水,必须将溶液酸化使次氯酸盐变成中性次氯酸分子,或者采取加热等手段促使放出新生态氯[Cl]才能将二甲二硫彻底氧化成无臭物质;CH3SSCH3在加入HClO或新生态氯[Cl]时,便可以转为 CH3SO3H。显然,通过第一喷淋洗涤机构2循环地洗涤,可以保证CH3SSCH3转化为 CH3SO3H。
显然,第一喷淋洗涤机构2可以起到除去粉尘、降温和氧化废气的作用。
在第二喷淋洗涤机构3内:由于经过第一喷淋洗涤机构2处理后的废气含有NH3、H2S和硫醇类物质以及难分解的脂肪酸等杂质;通过第二喷淋洗涤机构喷洒碱性溶液。
例如,碱性溶液主要采用氢氧化钠溶液时,对硫化氢与氨气都有较好的去除效果。两种物质均能溶于水,而且能发生反应。氢硫酸是弱酸,在水中分级电离,氢硫酸是硫化氢气体的水溶液,且是混合物,是易挥发的二元弱酸;而氨气极易溶于水溶液。相关反应式如下:
H2S+H2O=HS-+H3O+
HS-+H2O=S2-+H3O+
NH3+H2O=NH3·H2O
NaOH溶液对硫化氢有着较好的处理效果,其反应式如下:
H2S+2NaOH=Na2S+H2O(H2S足量)
H2S+NaOH=NaHS+H2O(H2S过量)
显然,第二喷淋洗涤机构3能够除去颗粒物即大量的酸性分子。
这里需要中途插入说明的是,作为更优地实施方式,用于生物制药烘干造粒产生废气的净化设备还包括用于喷淋除臭液的第三喷淋洗涤机构4,第二喷淋洗涤机构3、第三喷淋洗涤机构4、脱水除雾机构5按废气排放流向依次连通。
在第三喷淋洗涤机构4内:除臭液选择New Bio-C植物提取液时,在第三喷淋洗涤机构4内部,NEW BIO-C除臭液中含有脱臭粒子,脱臭粒子的表面不仅能有效地吸附空气中的异味分子,同时也促使吸附的异味分子的立体构型发生改变。脱臭粒子可以向臭气分子提供电子,加速与臭气分子发生反应;其表面能可以吸附空气中的臭气分子,并使臭气分子中的立体结构发生变化,变得不稳定;同时,吸附在脱臭粒子的表面的臭气分子也能与空气中的氧气发生反应。详细过程如下:
酸碱反应——如脱臭粒子中含有微量生物碱,它可以与硫化氢等酸性臭气分子反应。与一般酸碱反应不同的是,一般的碱是有毒的,不可食用的,不能生物降解的。而高纯度的植物提取液(即上述中本实施例优选的NEW BIO-C除臭液)能进行生物降解,无毒。
催化氧化反应——如硫化氢等酸性气体在一般情况下,不能与空气中的氧进行反应。但在植物提取液的催化用下,可以与空气中的氧气发生反应。以硫化氢的反应为例:
R-NH2+H2S→R-NH3++SH-
R-NH2+SH-+O2+H2O→R-NH3+SO4 2-+OH-
R-NH3++OH-→R-NH2+H2O
氧化还原反应——例如甲醛具有氧化性,在植物液中有的有效分子具有还原性。它们可以直接进行反应。与甲醛和氨的反应:
HR-NH2+HCHO→R-HN2+H-C=CO2+H2O
R-NH2+NH3→R-NH2+N2+H2O
显然,第三喷淋洗涤机构的主要作用是除去硫化氢、氨及其他酸性分子。
在脱水除雾机构5内:当带有雾沫的气体以一定速度上升并通过脱水除雾机构5的化学洗涤层时,由于雾沫上升的惯性作用,雾沫与化学洗涤层相碰撞而被附着在化学洗涤层表面上。化学洗涤层表面上雾沫的扩散、雾沫的重力沉降。化学洗涤层的可润湿性、液体的表面张力及化学洗涤层的毛细管作用,使得液滴越来越大,直到聚集的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时,液滴就从化学洗涤层上分离下落。气体通过化学洗涤装置后,基本上不含雾沫。可以理解,分离了气体中的雾沫后,改善了操作条件,优化工艺指标,避免设备腐蚀,延长设备使用寿命;增加处理量及回收有价值的物料,保护环境,减少大气污染等。其结构简单体积小,除尘脱水的效率高,阻力小,重量轻,安装、操作、维修方便。
显然,脱水除雾机构5的主要作用是除去气体中的大部分水汽以及降低湿度。
在低温等离子机构6内:除去苯系物质、非甲烷总烃、VOC及分解分子不稳定的成分。其机理是:废气先经过低温等离子激发区,在电场的加速作用下,产生高能电子,当电子平均能量超过目标治理物分子化学键能时,分子键断裂,达到消除气态污染物的目的。
在复合光催化机构7内:复合光催化机构7分为高效预处理段与复合光催化段,通常为一体式,这样能有效地减少占地面积和安装工作量。高效预处理段主要由现有技术中常规的模块化的专业复合纤维组合而成,主要作用是对废气的各成份进行处理,以吸附去除废气中有害化学气体,降低后端处理的压力和提高废气处理效率。或者,除了现有的常规复合光催化机构7外,也可以参选专利申请号为CN201120149173.1的一体式复合光催化除臭装置;或者,还可以参选专利申请号为CN201720428147.X的一种一体式复合光催化除臭装置。特别地,在本实施例中,复合光催化机构7内的紫外光灯的波长为特定值:185nm、254nm或者365nm。在该三种特定值波长的作用下,能够作为光催化氧化的光能提供体,光催化剂纳米粒子在一定波长的紫外光线照射下才能受激发生成电子——空穴对,空穴分解催化剂。TiO2光催化氧化是活性羟基(·OH)和其他活性氧化类物质(·O2-,·OOH,H2O2)共同作用的结果。在TiO2表面生成的·OH基团反应活性很高,具有高于有机物中各类化学键能的反应能,加上·O2 -,·OOH,H2O2活性氧化类物质的协同作用,能迅速有效地分解有机物。其中,反应机理可以简单地概括为:
H2S+O2、O2-、O2+→SO3+H2O
NH3+O2、O2-、O2+→NOx+H2O
VOCs+O2、O2-、O2+→SO3+CO2+H2O
显然,复合光催化机构7的主要作用是进一步除去废气中部分的苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃、VOCs等有机物。
其中,异味控制器8可以选用现有的常规异味控制器8,而为了提高净化效果,在本实施例中,异味控制器8选用Vaportek异味控制器8,Vaportek脱臭膜片为主要除臭单元。因此,在异味控制器8内,通过VP除臭味粒子均匀分布于膜片表面,并利用空气对流动力带出而迅速消除臭味的同时,不会吸入外在的其它物质,永葆植物提取液的天然性。进入废气中的除臭微粒子可迅速主动捕捉空气中的臭味气体分子,并将臭味粒子包裹住。而常见的臭气分子大多为小分子有机物(酯类、醇类、芳烃类等),同时也包括部分无机小分子如臭氧、氨、硫化氢、碳氢类等,它们通常在嗅觉细胞表面活性较高,刺激性较强,即使在各臭气成分浓度均达标排放的前提下,仍然具有极强的嗅觉污染能力,也就是具有通常所说的低污染浓度、高臭气强度的特性。Vaportek粒子为天然油性脱臭分子,该粒子通过分子间非极性相互作用与臭气分子发生非共价结合,从而大大稳定该类分子,降低其活性与刺激性。由于结合后比重的增加,通过沉降作用解决。此过程既不同于化学反应过程而生成第三种物质,也不同于掩盖作用,不会造成二次污染,可彻底去除臭味。
优选地,离心风机9设于烟囱10内;或者,离心风机9设于异味控制器8 与烟囱10之间且异味控制器8、离心风机9、烟囱10按废气排放流向依次连通。
优选地,参见图3,第一喷淋洗涤机构2还包括第一流洗池21、第一填料层22、第一喷淋头23、第一水泵24和第一水箱25,第一填料层22设于第一流洗池21内,第一喷淋头23设于第一填料层22的上方,且第一流洗池21、第一水箱25、第一水泵24、第一喷淋头23依次连通;第一流洗池21与第二喷淋洗涤机构3连通。可以理解,通过第一水泵24可以将第一水箱25内的次氯酸钠溶液抽取至第一喷淋头23进行循环地喷淋。显然,第一填料层22用于保证气体与液体充分接触、充分反应;因此,作为常规的选择,第一填料层22优选地为气液传质介质。当废气从链条式除尘器1通入第一流洗池21,优选地直接通入第一填料层22内,当废气从第一填料层22内逐渐上升时,基本能够与第一喷淋头23的喷淋液充分接触和反应,再从第一流洗池21的上部位通入第二喷淋洗涤机构3。
优选地,参见图4,第二喷淋洗涤机构3包括第二流洗池31、第二填料层 32、第二喷淋头33、第二水泵34和第二水箱35,第二填料层32设于第二流洗池31内,第二喷淋头33设于第二填料层32的上方,且第二流洗池31、第二水箱35、第二水泵34、第二喷淋头33依次连通;第一流洗池21、第二流洗池31、脱水除雾机构5按废气排放流向依次连通。可以理解,通过第二水泵34可以将第二水箱35内的氢氧化钠溶液抽取至第二喷淋头33进行循环地喷淋。显然,第二填料层32也是用于保证气体与液体充分接触、充分反应;因此,作为常规的选择,第二填料层32为气液传质介质。当废气从第一流洗池21通入第二流洗池31时,优选地通入第二填料层32内,当废气从第二填料层32内逐渐上升时,基本能够与第二喷淋头33的喷淋液充分接触和反应,再从第二流洗池31 的上部位通入脱水除雾机构5即可。同理,该设置方式只是第二喷淋洗涤机构3 的其中一种设置方式;根据第二喷淋洗涤机构3的工作原理,可以采取现有的常规喷淋设备,以对废气进行喷淋;当然,相比常规的喷淋设备,第二喷淋洗涤机构3具备充分接触废气和与废气充分反应的功能。
优选地,同理,参见图5,第三喷淋洗涤机构4包括第三流洗池41、第三填料层42、第三喷淋头43、第三水泵44和第三水箱45,第三填料层42设于第三流洗池41内,第三喷淋头43设于第三填料层42的上方,且第三流洗池41、第三水箱45、第三水泵44、第三喷淋头43依次连通;第二流洗池31、第三流洗池41、脱水除雾机构5按废气排放流向依次连通。可以理解,通过第三水泵 44可以将除臭液循环地抽取至第三喷淋头43。显然,第三填料层42也是用于保证气体与液体充分接触、充分反应;因此,作为常规的选择,第三填料层42 为气液传质介质。当废气从第二流洗池31通入第三流洗池41时,优选地通入第三填料层42内,当废气从第三填料层42内逐渐上升时,基本能够与第三喷淋头43的喷淋液充分接触和反应,再从第三流洗池41的上部位通入脱水除雾机构5即可。同理,该设置方式只是第三喷淋洗涤机构4的其中一种设置方式;根据第三喷淋洗涤机构4的工作原理,可以采取现有的常规喷淋设备,以对废气进行喷淋;当然,相比常规的喷淋设备,第三喷淋洗涤机构4具备充分接触废气和与废气充分反应的功能。
优选地,脱水除雾机构5为脱水除雾器;低温等离子机构6为低温等离子设备。本实施例中,优选地将第一喷淋洗涤机构2、第二喷淋洗涤机构3、第三喷淋洗涤机构4、脱水除雾机构5、低温等离子机构6、复合光催化机构7整合成一体式设备,这样能有效的减少占地面积和安装工作量。
优选地,烟囱10的高度等于或大于15m。
上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式,不能以此来限定本实用新型保护的范围,本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。